中厚鋼板生產(chǎn)工藝中軋制力計算和設(shè)備生產(chǎn)能力校核案例目錄TOC\o"1-3"\h\u21728中厚鋼板生產(chǎn)工藝中軋制力計算和設(shè)備生產(chǎn)能力校核案例 1244611.1軋制力的計算 11431.2傳動力矩的計算 466221.2.1軋制力矩 4232021.2.2摩擦附加力矩 5115671.2.3空轉(zhuǎn)力矩和傳動力矩 615791.3設(shè)備能力參數(shù)校核 771051.3.1電機能力校核 75261.3.2咬入條件校核 8327421.3.3軋輥校核 9169811.3.4軋機生產(chǎn)能力校核 1773171.3.5加熱爐能力校核 201.1軋制力的計算生產(chǎn)過程中，我們使用S.Eklund公式能夠得出壓下加工時產(chǎn)生的力。與平均單位壓力有關(guān)的因素是兩個金屬的塑性變形力學(xué)性質(zhì);接觸摩擦[16]，外端面，軋制件在應(yīng)力狀態(tài)下的寬度和張力，公式為：(1.1)式中：m—外摩擦對單位壓力影響系數(shù)；η—粘性系數(shù)；—平均變形速度。其中：(1.2)(1.3)10MPa；(1.4)10MPa·s；(1.5)我們此次要生產(chǎn)的是較為常見的板鋼，其型號為Q235。其中C取0.20%，Mn取1.00%表1.1軋制速度系數(shù)式中：R—軋輥半徑；Δh—軋前與軋后厚度之差；t—軋制溫度，單位℃；C—以%表示的碳含量；Mn—以%表示的錳含量。(1.6)對于鋼輥a=1，對于鑄鐵軋輥a=0.8；此次設(shè)計除精軋（F4~F7）工作輥選用鑄鐵輥外，其他均采用鋼輥。對于接觸面積：(1.7)總軋制力計算公式為：；即：(1.8)將數(shù)據(jù)代入以上公式，算出各個數(shù)據(jù)。詳細(xì)壓下規(guī)程可參考表1.2。表1.2粗軋機組各機架壓下規(guī)程綜合參數(shù)表各機架壓下規(guī)程見表1.3。表1.3精軋機組各機架壓下規(guī)程綜合參數(shù)表1.2傳動力矩的計算1.2.1軋制力矩軋制力矩用下面公式計算：(1.9)其中：M—軋制力矩，KN·m；P-軋制壓力，t；x-合力作用點系數(shù)，x=0.3~0.6，薄件小于0.5，取x=0.4。軋制力與軋制力矩詳細(xì)可以參考下表表1.4。表1.4粗軋的軋制力與軋制力矩精軋的軋制力與軋制力矩可以參考表1.5。表1.5精軋的軋制力與軋制力矩1.2.2摩擦附加力矩傳動工作輥所需的靜力矩，除了有一個附加的軋制力矩Mm，它還由兩部分組成，Mm1和Mm2。Mm1指的是在軋輥軸承的摩擦力矩，公式：（1.10）對于四軋輥而言其計算式為：（1.11）式中：f—軋輥軸承中摩擦系數(shù)，本次設(shè)計取f=0.005；d—軋輥輥頸直徑，取d=0.55D；dz—支承輥輥徑直徑(mm)；Dg—工作輥直徑(mm)；Dz—支承輥直徑(mm)。Mm2為傳動機構(gòu)的摩擦力矩，其計算式為：/i（1.12）式中——傳動效率系數(shù)，取=0.96;減速比i=1。具體的摩擦力矩計算結(jié)果可以參考下表表1.6。表1.6摩擦力矩計算結(jié)果1.2.3空轉(zhuǎn)力矩和傳動力矩通過查閱書籍我們可以知道，取軋機的空轉(zhuǎn)力矩Mk為電機額定力矩的3~6%(1.13)式中：—電機的額定力矩，；—空轉(zhuǎn)力矩，；N—電機功率，kW；n—電機轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分此次設(shè)計我們?nèi)?102KN·m。此次設(shè)計可以忽略動力矩M，減速比i=1;則傳動力矩（1.14）計算結(jié)果祥看下表1.7所示表1.7傳動力矩計算結(jié)果1.3設(shè)備能力參數(shù)校核1.3.1電機能力校核根據(jù)表1.7可以知道，作用在第一架粗軋機主電機軸上的力矩為：校核電動機過載條件為：（1.15）式中：—電機的允許過載系數(shù)，直流電動機；交流同步電動機；電機的額定轉(zhuǎn)矩=過載校核：取2.5可以滿足電機過載條件所以電機滿足以上條件，可以使用。1.3.2咬入條件校核表1.8各機架工作輥直徑壓下量和咬入角的關(guān)系如下：（1.16）其中：△h-壓下量，mm；D-工作輥直徑，mm。咬入角的大小如表1.9所示。表1.9咬入角在進行熱軋鋼板時其最大咬入角通常為15～22°，低速咬入時咬入角可以取20°。所以上述咬入能力符合要求。1.3.3軋輥校核圖1.1軋輥結(jié)構(gòu)輥頸由下面的經(jīng)驗公式可知其尺寸如下[17]：輥頭采用萬向接軸：圖1.2軋輥彎曲圖此次設(shè)計需校核道次是軋制力最大和輥徑最小的道次，也就是粗軋第6道次加上精軋第2道次和第5道次。抗扭斷面系數(shù)值參考下表表1.10所示。表1.10抗扭斷面系數(shù)表1.11軋輥的物理性質(zhì)1)粗軋機軋輥強度校核粗軋第六道次校核：基本參數(shù)支承輥：輥身輥徑：；輥身長：lz＝1780mm；輥頸直徑：Dzgj＝0.55Dz=0.551550=852.5mm；輥頸長度：lzgj＝1.0Dzgj=852.5mm；壓下螺絲間的中心距：azh＝lz+lzgj＝1780+852.5＝2632.5mm。工作輥：輥身輥徑：Dg＝1200mm；輥身長：lg＝1780mm；輥頸直徑：Dggj＝0.551200=660mm；輥頸長度：lggj＝660mm；壓下螺絲間的中心距：ag＝lg+lggj＝1780+660＝2440mm；帶鋼寬度bg＝1277.41mm；輥頭寬度：b＝(1200－10)×0.20=238mm；輥頭厚度：s＝(1200－10)×0.25=297.5mm；取298mm；寬厚比：b/s＝238/298＝0.8；系數(shù)：η＝0.208。工作輥與支撐輥輥身中央處的彎矩可按下列公式計算：（1.17）（1.18）式中：M1D——工作輥輥身中央處的彎矩；M2D——支撐輥輥身中央處的彎矩；P——軋制力；L——輥身長度；——壓下螺絲中心距；b——所軋板帶鋼寬度。圖1.3工作輥的受力分析圖1.4支承輥的受力分析（1）工作輥輥身的彎曲應(yīng)力（2）工作輥輥頭的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力工作輥頭作為傳動端，應(yīng)該對扭轉(zhuǎn)應(yīng)力進行校核。圖1.5工作輥輥頭受力示意圖根據(jù)上圖，其合力作用在扁頭一個支叉的外側(cè)的b/3處扭轉(zhuǎn)力矩：（1.19）式中：M—接軸所傳遞的力矩;Nm—扁頭的總寬度與扁頭的一個支叉寬度；（1.20）P—電機功率，KW，P=7000KW；n—轉(zhuǎn)速，r/min；v—速度，m/s;—輥頭直徑，m。所以扭轉(zhuǎn)力矩等于扭轉(zhuǎn)應(yīng)力＜[τ]=60（3）支承輥的輥身彎曲應(yīng)力MPa＜[σ]=120（4）支承輥輥頸處彎曲應(yīng)力MPa＜[σ]=120（5）兩輥的接觸應(yīng)力接觸應(yīng)力按赫茲公式計算（1.21）式中q—加在接觸便面單位長度上的負(fù)荷，（1.22）—分別是相互接觸的工作輥和支撐輥的半徑；—與軋輥材質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，、，其中、、、—兩軋輥材料的泊松比和彈性模量=1780mm由于工作輥與支承輥的材質(zhì)相同，并且泊松比μ=0.3，E＝206GPa；所以上式可寫為：（1.23）＜[]在接觸區(qū)還就應(yīng)產(chǎn)生切應(yīng)力：所以粗軋機軋輥強度合格。精軋機軋輥強度校核(1)精軋第二道次強度校核基本參數(shù)支承輥：輥身輥徑：Dz＝1550mm；輥身長：lz＝1780mm；輥頸直徑：Dzgj＝0.55Dz=0.551550=852.5mm；輥頸長度：lzgj＝1.0Dzgj=852.5mm；壓下螺絲間的中心距：azh＝lz+lzgj＝1780+852.5＝2632.5mm。工作輥：輥身輥徑：Dg＝800mm；輥身長：lg＝1780mm；輥頸直徑：Dggj＝0.55800=440mm；輥頸長度：lggj＝440mm；壓下螺絲間的中心距：ag＝lg+lggj＝1780+440＝2220mm；帶鋼寬度bg＝1619.72mm；輥頭寬度：，b＝(800－10)×0.20=158mm；輥頭厚度：s＝(800－10)×0.25=197.5mm；取198mm；寬厚比：b/s＝158/198＝0.8；系數(shù)：η＝0.208。工作輥輥身的彎曲應(yīng)力工作輥輥頭的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力工作輥頭為傳動端，須校核扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。由得n=108r/min所以扭轉(zhuǎn)力矩等于扭轉(zhuǎn)應(yīng)力＜[τ]=60支承輥的輥身彎曲應(yīng)力MPa＜[σ]=120支承輥輥頸處的彎曲應(yīng)力MPa＜[σ]=120兩輥的接觸應(yīng)力由于工作輥與支承輥的材質(zhì)相同，并且泊松比μ=0.3，E＝206；所以上式可寫為：MPa＜[]在接觸區(qū)還就應(yīng)產(chǎn)生切應(yīng)力：所以精軋前三架軋機軋輥強度合格。(2)精軋第6道次強度校核支承輥：輥身輥徑：Dz＝1550mm；輥身長：lz＝1780mm；輥頸直徑：Dzgj＝0.55Dz=0.551550=852.5mm；輥頸長度：lzgj＝1.0Dzgj=852.5mm；壓下螺絲間的中心距：azh＝lz+lzgj＝1780+852.5＝2632.5mm。工作輥：輥身輥徑：Dg＝700mm；輥身長：lg＝1780mm；輥頸直徑：Dggj＝0.55700=385mm；輥頸長度：lggj＝385mm；壓下螺絲間的中心距：ag＝lg+lggj＝1780+385＝2165mm；帶鋼寬度：bg＝1277.41mm；輥頭寬度：b＝(700－10)×0.20=138mm；輥頭厚度：s＝(700－10)×0.25=172.5mm；取173mm；寬厚比：b/s＝138/173＝0.8；系數(shù)：η＝0.208。工作輥輥身的彎曲應(yīng)力工作輥輥頭的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力工作輥頭為傳動端，須校核扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。mm由得n=287r/min所以扭轉(zhuǎn)力矩等于扭轉(zhuǎn)應(yīng)力＜[τ]=60支承輥的輥身彎曲應(yīng)力MPa＜[σ]=120支承輥輥頸處的彎曲應(yīng)力MPa＜[σ]=120兩輥的接觸應(yīng)力因為軋輥材料不同，彈性模量已知，則按接觸應(yīng)力：所以強度是合格。1.3.4軋機生產(chǎn)能力校核評估車間技術(shù)經(jīng)濟效益的最主要指標(biāo)是軋機產(chǎn)量。軋機生產(chǎn)率就是軋機單位時間內(nèi)產(chǎn)量。1)軋機小時產(chǎn)量用下式計算：(1.24)式中：—軋機的小時產(chǎn)量，t/h；b—成材率；—原料重量，噸；—軋制節(jié)奏時間，s；—軋機利用系數(shù)。軋制節(jié)奏時間=精軋機組軋制時間+間隙時間。以普碳鋼板為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品K=0.80，Q=，b=97.5%，T=81.47s則：A=3600Q各個品種的小時產(chǎn)量如下表1.12表1.12各個品種的小時產(chǎn)量2)軋機的平均小時產(chǎn)量每小時產(chǎn)量的各種比例稱為平均小時產(chǎn)量。