轧机设计复习题

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1、 7 / 7 轧机设计理论复习资料 (学委喷血力作) 第一章 1 .(1)轧钢机械： 轧钢机械或轧钢设备主要指完成由原料到成品整个轧钢工艺过程中使用的机械设备。一般包括轧钢机及 一系列辅助设备组成的若干个机组。 ⑵主机列： 通常把使轧件产生塑形变形的机器称为轧钢机。轧钢机由工作机座、传动装置及主电机组成，这一机器 系统称为主机列。 ⑶主要设备：同主机列。 (4)辅助设备：除轧钢机以为的各种设备，统称轧钢车间的辅助设备。 2 .轧钢机的标称： 钢坯轧机和型钢轧机的主要性能参数是轧辗的名义直径，因此，钢坯及型钢轧机是以轧辗名义直径标称的，或用人字齿轮座齿轮节圆直

2、径标称。当轧钢车间中装有数列或数架轧机时，则以最后一架精轧机轧辗的名义直径作为轧钢机的标称。钢板车间轧钢机的主要性能参数是轧辗辗身长度，因此，钢板机是以轧辗辗身长度标称的。钢管车间轧钢机则是以直接以其能够轧制的钢管最大外径来标称的。 3 .轧钢机的分类： (1)按用途分：开坯轧机、型钢轧机、板带轧机、钢管轧机和特殊轧机。 (2)按轧辗布置形式分分类：水平轧辗的轧机，具有立式轧辗的轧机，具有水平轧辗和立式轧辗的轧机、具有倾斜布置轧辗的轧机以及其他轧机。 ⑶按工作机座的排列方式分类：单机架式、多机架顺列式、横列式、半连续式、串联往复式、布棋式 4 .轧钢机主机列的组成：轧钢机由工作机座、

3、传动装置及主电机组成。 5 .工作机座的组成：机架、辗戏、压下、弯辗、换辗装置、平衡装置。 第二章 1 .轧辗的结构及各部分的作用： (1)结构：辗身、辗颈、轴头三部分。 (2)作用：辗颈安装在轴承中，并通过轴承座和压下装置把轧制力传给机架。轴头与连接轴相连，传递轧制扭矩。辗身是轧辗的中间部分，直接与轧件接触，并使其产生塑形变形，是轧辗的工作部分。 2 .轧辗的公称直径的定义及其确定： 型钢轧机以齿轮座的中心距。初轧机则把辗环外径。 3 .型钢轧机轧辗强度的计算： 通常对辗身只计算弯曲，辗径计算弯曲和扭转。对传动端轴头只计算扭转，采用轧辗时，合成应力按第 四强度理论计算：p

4、J232;对铸铁辗，根据莫尔理论合成的计算应力为p 1^—，242;梅花轴头的最大扭转应力发生在它的槽底部位，当d20.66d1时，其最 大扭转应力为 k 3 0.07d1  4 .二辗板轧机轧辗的强度计算： 轧制力看成均布，左右对称，轧制力pqb,b为轧件宽度 5 .四辗轧机弯曲力矩的分配（推导）： 四辗轧机的支承辗径D2与工作辗径Di之比一般在1.5~2.9范围内。显然，支承辗的抗弯断面系数较工 作辗大得多，即支承辗有很大的刚性。因此，轧制时的弯曲力矩绝大部分由支承辗承担。在计算支承辗时，通常按承受全部轧制力的情况考虑。由于四辗轧机一般是工作辗传动，因此，对支承辗只

5、需计算辗身中部和辗径断面的弯曲应力。 Mw 1 EI W b Mb EIb D^, M 2 Mw Mb， M b b?( b、 Mw Db D 2 Db Db 2 Dw 2 Dw 1 M EI (1- Mw Ib Db Dw 2 Db Dw 2 d Mb Iw I Mw Ib Mb Mw Ib 1 w Db 2 b 式 dw Dw 6.四辗轧机轧辗弯曲强度和接触强度计算： 弯曲强度： 辗径的 1-1 断面和 2-2 断面上的弯曲 应力均 足强度条件 PC1 0 PC2 1 1 c C|3 Rb, 2

6、 2 cc |3 0.2d[ 1 0.2d2 2 Rb,式中，P为总轧制力; d1 1、d2 2为 1 1和2 2断面的直径; Ci、C2为1 1和2 2断面到支反力 2处的距离…为许用弯曲应力 支承辗辗身中部3-3断面处弯矩最大。3-3断面的弯矩表达式： MwP（l03,1为辗身长度；I。为两个压下螺丝的中心距48 ，一，、一一一PI 辗身中部33断面的弯曲应力为33——3Io-Rb 0.4D；2 由于有支承辗承受弯曲力矩，故工作辗可只考虑扭转力矩，仅计算传动端的扭转应力。扭转应力为 运,其中Mk为作用在一个工作辐上的最大传动力矩；Wk为工作较传动端的扭转断

7、面系数 Wk 工作辗与支承辗间的接触应力： 最大压应力及接触区宽度2b可由下式计算 2q 2q D〔 D2 max . 12 冗 b\2 ki K2 D1D2 q ri 「2 、冗 ki K2 rm ，式中q为加在接触表面单位长 度上的负荷 D1、D2、r1、r2为相互接触的两个轧辐的直径及半径; .„ . 1 k1K 2, k1 — 冗E 2 L*2 12e1e2为两轧辐材料的泊松比 和弹性模数，若两轧辐 泊松比相等并取 0.3；则简化为 q Max 0.637 b b 1.52 为保证轧辐不产生疲劳 最大反复切应力为： 破坏, 45

8、（Max）值应小于许用值, 45 语)0.324 max ； zy(max) 0.256 max 7 .弯矩和剪力引起的挠度计算： 简支梁法计算轧辗的挠度： 设轧件与轧辗间作用着均布载荷q,且qE,p为轧制力、b为轧件宽度、l为辗身长度、c为支反力b 作用点到辗边的距离。 轧辗辗身中点总挠度为ffMfQ,fM、fQ——由弯矩和切力所引起的挠度值 fM M xM x , dx、 EI fQ k QAQ GF x-dx,截面系数k 10 fM p 18.8ED4 8a3 4ab2 b3 64c3 fQ P a b Gtt D2 2

9、 2c 1 ,E为弹性模数、G为剪切系数、a为轧辗轴承中心之间的 距离 8 .轧辗中点与板边的挠度差（f'）计算及其意义: Pco.，Pco f1f2其中弯矩引起的f1(12ab7b)或f12(12ab7b) 384EI118.8ED 切力引起的f2 KP b Pb GF1 8 2冗 GD2 9 .轧辗中点挠度及其与端部挠度差（f"）计算及其意义：nH"……Hr-*none ff1f2其中弯矩引起的f14（12aL24L34b2Lb3）, 18.8ED4 其中切力弓I起的f2-"2（l—） 冗GD22 10 .四辗轧机工作辗与支撑辗接触变形计算：

10、如果把支承辗与工作辗间的弹性压扁看作是两个圆柱体的接触变形，并假设其压力分布是均匀的，则根据赫茨定理可以推出工作辗与支承辗间的压扁公式： 29（kik2）（2帖4^9）,式中2为工作辗与支承辗间的弹性压扁；DW、Db为工作 九3b 辗、支承辗的直径；q为作用在工作辗辗身的单位负荷，q2,其中P为轧制力，LW Lw为工作辗辗身长度；K、k2为与轧辗材料有关的系数；b为工作辗与支承辗接触宽度的一半 设k1卜2则2qln0.97DW—Db q 第三章 1 .闭式机架设计的方法和步骤： （1）将机构的机构简图简化为钢架，即以机架各断面的中性轴的连线组成框架，近似地处理成直线或规整的圆

11、弧线段，并确定求解断面的位置（2）确定静不定阶数，如一般闭式机架是三次静不定问题，需作一系列假设来简化模型，降低静不定阶数（3）确定外力的大小及其作用点（4）根据变形协调条件，用材料力学求解静不定和力矩（5）根据计算截面的面积、惯性矩、中性轴线的位置及其承载情况，求出应力和变形。 第四章 2 .工作机座的自然刚度： 在轧制时，由于轧制力的作用，轧钢机工作机座产生一定的弹性变形，是工作机座产生1mm单性变形所 需的轧制力。它表示了机座抵抗弹性并行的能力，是机座固有的属性。 3 .工作机座的等效刚度： 在液压压下的轧机厚度控制系统中，可以采用改变辗缝调节系数Cp的办法，控制和改变轧机的

12、“刚度” 来实现不同厚度控制要求，这种可以变化的刚度称为机座当量刚度。 4 .P-H图： P-H图即弹塑性曲线，是将弹性曲线和塑性曲线绘制在一个图上，能较直观的表达各种轧制条件和机座刚度对轧件厚度的影响。 5 .弹性特性曲线：用来表示轧制力与机座弹性变形的关系曲线。 6 .塑性特性曲线：用来表示轧制力和乍见厚度关系的曲线 7 .提高工作机座刚度的途径： 合理确定各个受力零件的尺寸，提高承载零件的刚度，包括：a,增大轧辗直径；b,缩短辗身长度； c,采用多列圆柱滚动轴承或液体摩擦轴承；d,增大压下螺丝的直径，采用短应力线轧机采用预应 力轧机 8 .可变刚度机座的各种控制状态：

13、 （1）当Cp1时，K为无穷大，称为包辗缝控制，轧辗辗缝的调整量完全补偿了轧件厚差；（2）当0Cp1 时，K大于机座刚度系数C而小于无穷大，这是硬特性控制，轧辗辗缝调整量只能补偿部分轧件厚差（3） 当Cp0时，K等于机座刚度系数C,这是恒定原始辗缝控制，轧件厚差完全不能补偿，轧辗辗缝根本不 调整；（4）当Cp0时，K小于机座刚度系数C,这是软特性控制，轧辗辗缝调整方向与轧件厚差的方向 相同；（5）Cp二无穷大时，机座刚度为0,为恒压控制，不调整由于坯料厚差所形成的轧件厚度差 9 .液压压下厚度控制的工作原理及设计液压压下时需要注意的问题： 工作原理：（1）在轧制前首先完成辗缝调

14、整；（2）轧制过程中，当轧制力P发生变化而产生厚差变化， 通过压力比较器与给定轧制力Pl比较，输出压力差P。再经过压力和位置转换器与辗缝调节装置，将 予以补偿的辗缝调节量输入综合比较器，输出辗缝调整信号，通过放大器和伺服阀使压上油缸动作，修正原始辗缝，实现辗缝补偿调整。 需要注意的问题：1、逐步提高供油压力，以提高系统的反应速度和控制；2、也可减小液压缸的直径; 3、尽可能缩短伺服阀液压缸间的管路尺寸；4、减小运动件的摩擦；5、设排气装置，保持压力油的清 洁；6、安装位置在上轧辗轴承上下、下支承辗与下横梁之间 第五章 1、剪切机的定义及分类： 用于对轧件进行切头、切尾或剪切成规

15、定尺寸的机械称为剪切机。根据其刀片形状，配置以及剪切方式 等特点，可以分为平行刀片剪切机、斜刀片剪切机、圆盘式剪切机和飞剪机 2、剪切过程分析： 金属剪切过程可以分为以下几个阶段：刀片弹性压入金属阶段；刀片塑性压入金属阶段；金属塑性滑移阶段；金属内裂纹萌生和扩展阶段；金属内裂纹失稳、扩展和断裂阶段。一般可以粗略地分为两个阶段:刀片压入金属阶段和金属塑性滑移阶段 3、剪切力的计算：平行刃剪、斜刃剪、圆盘剪 平行刃剪： 斜刃剪：PRP2P3 _ h1 2 _ P a, P tanx P1为纯剪切力；P2为轧件被剪掉部分的弯曲力；P3为钢板在剪切区域内的弯曲力 圆盘剪：

16、P a,P P1（1 乙叱） PPP上 P1P2,P… 4、飞剪机的定义及用途： 定义：用来横向剪切运动着的轧件的剪切机 用途：切头、切尾、切边、切定尺、切缺陷 5、飞剪机设计应满足的基本要求： （1）在切断轧件时，剪刃速度与轧件速度应具有同步性；（2）至少有一个剪刃的轨迹为闭合曲线；（3）剪切过程中，剪刃最好做平面平行运动；（4）整个剪切过程中，保证剪刃侧隙符合要求；（5）严格按照工作制度工作 6、飞剪定尺方程：基本定尺方程、启动工作制定尺方程、连续工作制定尺方程 基本定尺方程：Lvotftvo——轧件运动速度、t——每隔t秒剪切一次轧件 启动工

17、作制方程：LvotoL'L'——光电装置与飞剪机间距、 to——飞剪机由启动到剪切的时间，若LL'Vot时，则LVotL 连续工作制定尺方程：lvotk、lv060kf1;k nn N——飞剪机主轴或刀片转速；k——在相邻两次剪切间隔时间t内，飞剪机主轴或刀片所转圈数，称公切系数或者倍尺系数 若以送料辗直径Do和转速n0来表示轧件运动速度V。，则l冗Do%k n 7、定尺调整方法： (1)改变飞剪机主轴的转速来调整定尺：a.简单调速法；b.采用均速机构调速；c.径向均速法；(2) 改变剪切时间问隔来定尺(改变每剪一次飞剪机主轴所转圈数K)a.改变飞剪机上下两个主轴角速度的

18、比值；b.改变刀片运动轨迹第六章 1、矫正的定义、矫正方式及矫正机的类型： (1)矫正的定义：利用矫正机使有形状缺陷的轧件发生反复的弹塑性弯曲从中消除形状缺陷的一种工廿 乙。 (2)矫正方式：弯曲、拉弯、拉伸、扭转 (3)矫正机基本类型：平行辗式/斜辗式矫正机；拉伸弯曲式矫正机；拉伸/张力式矫正机；压力式矫正机 2、反弯曲率的确定： 反弯曲率1在外力矩M的作用下，轧件强制弯曲厚的曲率称为反弯曲率。在压力矫正机和辗式矫正机上 2 是通过矫正机的压头或辗子的压下来获得的-MW312^/--,原始曲率 EI22hr°ro -1 C1.5o.5r,原始曲率J,反弯曲率c Cr

19、oC 3、大变形方案和小变形方案： (1)大变形矫正方案：使具有不同原始曲率的轧件经过几次剧烈的反弯(大变形)以消除其原始曲率的不均匀度，形成单值曲率，然后按照矫正单值曲率轧件的方法加以矫正。 (2)小变形矫正方案：矫正机上每个辗子的压下量都可以单独调整的假想矫正方案。矫正机上各个辗子的反弯曲率的选择原则是：只消除轧件在前一辗上产生的最大残余曲率(即进入本辗时的最大原始曲率)使之变平。 7、平行辗矫正机矫正力计算: 见书371页 8、平行辗矫正机辗距和辗数的确定： (1)辗距的确定：辗距越小，对轧件可能产生的反弯曲率越大，矫正质量越高，但t越小，矫正力P 越大，故最小允许辗距口

20、所受工作辗扭转强度和辗身表面接触应力限制。 2 tmin0.836上一，对于板带矫正机e=1.5,wb-max,0.95 bs6 所以tmin0.43hmax. s (2)辗数n的确定：增加辗数即是增加轧件的反弯次数，可以提高矫正质量，但也会增加轧件的加工硬化和矫正机的功率。为此，选择辗数n的原则是在保证矫正质量的前提下，使辗数尽量少，对于薄板矫正机，b/n比值越大，则瓢曲和浪行的缺陷越严重，应该减小辗距以增加板材的弹塑性弯曲变形，但 往往因为tmin的限制，辗距不能选的过小。为此，常从增加辗数来改善矫正质量，故矫正机辗数较多。 9、斜辗矫正机的矫正原理： 斜辗矫直机用于矫直圆断面的轧件，在矫直辗的传动下，轧件既转动又轴向移动，近于螺旋前进移动， 轧件通过由交错布置的矫直辗构成的几个弹塑性弯曲矫直单元，各个断面得到的多次弯曲，达到一定程度的矫直，同时，轧件得到不同方向的弯曲。也能够矫直多方向的弯曲曲率。 10、拉伸矫正的变化过程： 11、拉弯矫正原理： 矫直时承受一定张力的带材经过弯曲辗的弯曲，在叠加的拉伸和弯曲应力作用下产生弹塑性延伸变形，使原来的短纤维部分得到伸长。因而消除三维形状缺陷。 12tanx1 0.661100 bY2x 2tanx