20xx0403148_宋令慧_镁合金连铸连轧工艺与设备设计

20xx0403148_宋令慧_镁合金连铸连轧工艺与设备设计内容摘要：

行扭转和弯曲应力计算，再合成；计算应力只要不大于许用应力就说明轧辊安全。 轧辊受力分布如图 所示。 图中轧件位于辊身中央，轧制力沿轧件度分布，轧辊 支反力左右相等切着用于压下螺丝中心线位置。 图 铸轧辊受力图 济南大学毕业设计 11 根据受力可列出各段弯矩方程： 当 PxMbax21,20  时 2)2(212122 baxqPxMaxba  时， 式中 P—— 轧制力； a—— 压下螺丝中心距； b—— 轧件宽度； q—— 单位长度轧制力。 辊身中央截面弯曲力矩 )84( baPMD  （ ） 弯曲应力 DMDD () 辊径危险截面处的弯矩： CPMd 2 （ ） 弯曲应力 ： dMdd  （ ） 辊径处的扭转应力： dM nd  () 式中 D—— 铸轧辊直径； d—— 辊径直径； Mn—— 铸轧辊的扭矩。 由前面公式（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）代入数据得 )(385595509550)()(22)()()84()84(33336336636366M P adnpdMM P adPcdMmNCPMM P aDMmNbaPMnddddDDD 辊径处危险截面的 弯曲应力和扭转应力合成按第四强度理论计算有： )(2 9 5][ 5 5 53 22224 M P aM P addd   济南大学毕业设计 12 满足强度要求。 铸轧辊 轴承选择 （ 1） 铸轧辊轴承工作特点 轧辊轴承是铸轧机中的重要部件，同一般轴承相比较具有以下特点： 1. 工作负荷大 受轴承外围尺寸限制和较短辊径内需承受很大的需用应力的制约导致工作时单位压力比一般的轴承高 24 倍，甚至更高。 2. 转动速度低 在铸轧过程中轧辊的转速不会太高，以便于热量的传递 3. 工作环境差 整个铸轧过程有大量的热交换，一部分热量会传递到轴承，使其在高温环境 下工作，又由于轧辊内部的冷却系统通过轴承安放位置，使其温度有所减缓。 （ 2） 铸轧辊轴承选择 轧辊用轴承一般为滑动轴承、滚动轴承和液体摩擦轴承。 但是目前滑动轴承趋于淘汰，只有少量的老式轧机使用。 结合轧辊受力，多采用多列滚子轴承，其具有径向尺寸小和较好的抗冲击能力的特点。 此处选择四列圆锥滚子轴承，此轴承即可承受径向力又可承受轴向力。 由辊径尺寸选择四列圆锥滚子轴承的型号为： 382052 GB/T300—— 1995. 铸轧辊轴承 寿命 校核 轴承寿命与当量动载荷关系式 )(6010 6 PCnLh  （ ） 式中 Lh—— 轴承额定寿命， h； n—— 轴承转速， r/min； C—— 额定动载荷， N； P—— 当量动载荷， N； ε—— 寿命指数，对于球轴承 ε=3；对于滚子轴承 ε=310。 当量动载荷计算公式： ar YFXFP  （ ） 式中 X—— 径向系数； Y—— 轴向系数； Fr—— 径向载荷， N； Fa—— 轴向载荷， N。 鉴于设计中采用的四列圆锥滚子轴承仅承受径向力，故有 Fr= P21 =106（ N） 济南大学毕业设计 13 P=XFr=106=3900（ KN） 轴承额定动载荷 C=2710KN，轴承最高转速 n=，则其寿命： )(97 77)39 0027 10( 10)(6010 31066 hPCnL h   满足轴承的使用寿命。 铸轧机机架 铸轧机 机架结构及尺寸 铸轧机架俗称牌坊，是铸轧机的重要组成部分，其承受来自轧辊、轴承座和压下螺丝的轧制力，在其上安装着 整个铸轧设备的工作部分。 因此，铸轧机机架要有足够的强度和刚度，其结构要满足铸轧机零部件装卸和换辊的需要。 铸轧机机架依结构可分为闭式机架和开式机架两种。 其中，因闭式机架具有较好的强度和刚度，其应用最为广泛。 在此次设计中亦选择闭式机架作为铸轧机工作机架。 其结构形式如图 所示。 图 闭式机架结构 B— 机架窗口宽度； H— 机架窗口高度； l— 机架立柱高度； b— 机架立柱宽度 机架主要结构参数包括：窗口宽度 B、 窗口 高度 H 和 机架立柱的横断面面积 F（ F=lb）。 其中，为了便于换辊，窗口宽度应稍大于轧辊最大直径；机架窗口高度主济南大学毕业设计 14 要依据铸轧机最大开口度、轴承和轴承座径向厚度、压下螺丝最小伸出端（至少 23扣螺纹）、余量系数以及换辊等要求制定。 一般设计公式为： 21321 SSHHHH  （ ） 式中 H1—— 两轧辊接触时，上下轴承座间的最大距离， mm； H2—— 安全臼以及均压块高度， mm； H3—— 下轴承座底垫板高度 ， mm； S1—— 轧辊换辊时的最大开口度， mm； S2—— 机架窗口高度尺寸余量，通常取 150—— 250mm。 在设计中对以上参数依据设计要求进行了选择性应用，则有 H1=1185mm，H2=85mm， H3=130mm。 故机架窗口高度 H=1400mm。 机架窗口宽度 B：取 B=600mmD=500mm，保留适当换辊间隙。 机架立柱横截面面积 F：根据厂家设计经验，立柱横截面积最佳为矩形截面，此处也采用矩形截面。 依经验公式，横截面积 F 与轧辊辊径尺寸关系： F=d2 () 式中 d—— 辊径尺寸， d=260mm。 则有 F=2602=67600（ mm2）。 为避免轧件轧出时与立柱相碰， l 应小于轴承座宽度，取 l=360mm，则b= )( 00 mmlF  ，圆整 b=200mm。 铸轧机机架强度校核 由于铸轧机机架结构比较复 杂，不易进行精确强度计算，故将其视为一平面刚架，求出框架的静不定力矩，继而对机架进行强度校核。 （ 1） 静不定力矩 M0： 机架受力变形时，上下横梁中 间的挠角为零，可把平面刚架进一步简化为悬臂支架， 下横梁中间截面固定，上横梁中间截面作用有 P/2 和静不定力矩 M0，如图 所示。 有变形协调条件， M0 应保证上横梁转角为零，以求和原来的刚架等效。 由 θ=0即可求得静不定力矩 M0. 由单位力法求变形，得：   dxEIMM x xx () 上横梁： 02 MxPMx  （ ） 1xM 济南大学毕业设计 15 图 机架简化简图及弯矩图 立柱： 010 222 MlpMPM x  （ 21lx ） （ ） 1xM 下横梁： 02 MxPM x  () 1xM 式中 Mx—— 机架计算横截面由力 P/2 和 M0产生的弯矩；、 xM—— 单位力矩 1xM 在计算截面产。