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1、
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軋機設(shè)計理論復(fù)習(xí)資料
(學(xué)委噴血力作)
第一章
1 .(1)軋鋼機械:
軋鋼機械或軋鋼設(shè)備主要指完成由原料到成品整個軋鋼工藝過程中使用的機械設(shè)備。一般包括軋鋼機及
一系列輔助設(shè)備組成的若干個機組。
⑵主機列:
通常把使軋件產(chǎn)生塑形變形的機器稱為軋鋼機。軋鋼機由工作機座、傳動裝置及主電機組成,這一機器
系統(tǒng)稱為主機列。
⑶主要設(shè)備:同主機列。
(4)輔助設(shè)備:除軋鋼機以為的各種設(shè)備,統(tǒng)稱軋鋼車間的輔助設(shè)備。
2 .軋鋼機的標稱:
鋼坯軋機和型鋼軋機的主要性能參數(shù)是軋輾的名義直徑,因此,鋼坯及型鋼軋機是以軋輾名義直徑標稱的,或用人字齒輪座齒輪節(jié)圓直
2、徑標稱。當軋鋼車間中裝有數(shù)列或數(shù)架軋機時,則以最后一架精軋機軋輾的名義直徑作為軋鋼機的標稱。鋼板車間軋鋼機的主要性能參數(shù)是軋輾輾身長度,因此,鋼板機是以軋輾輾身長度標稱的。鋼管車間軋鋼機則是以直接以其能夠軋制的鋼管最大外徑來標稱的。
3 .軋鋼機的分類:
(1)按用途分:開坯軋機、型鋼軋機、板帶軋機、鋼管軋機和特殊軋機。
(2)按軋輾布置形式分分類:水平軋輾的軋機,具有立式軋輾的軋機,具有水平軋輾和立式軋輾的軋機、具有傾斜布置軋輾的軋機以及其他軋機。
⑶按工作機座的排列方式分類:單機架式、多機架順列式、橫列式、半連續(xù)式、串聯(lián)往復(fù)式、布棋式
4 .軋鋼機主機列的組成:軋鋼機由工作機座、
3、傳動裝置及主電機組成。
5 .工作機座的組成:機架、輾戲、壓下、彎輾、換輾裝置、平衡裝置。
第二章
1 .軋輾的結(jié)構(gòu)及各部分的作用:
(1)結(jié)構(gòu):輾身、輾頸、軸頭三部分。
(2)作用:輾頸安裝在軸承中,并通過軸承座和壓下裝置把軋制力傳給機架。軸頭與連接軸相連,傳遞軋制扭矩。輾身是軋輾的中間部分,直接與軋件接觸,并使其產(chǎn)生塑形變形,是軋輾的工作部分。
2 .軋輾的公稱直徑的定義及其確定:
型鋼軋機以齒輪座的中心距。初軋機則把輾環(huán)外徑。
3 .型鋼軋機軋輾強度的計算:
通常對輾身只計算彎曲,輾徑計算彎曲和扭轉(zhuǎn)。對傳動端軸頭只計算扭轉(zhuǎn),采用軋輾時,合成應(yīng)力按第
四強度理論計算:p
4、J232;對鑄鐵輾,根據(jù)莫爾理論合成的計算應(yīng)力為p
1^—,242;梅花軸頭的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力發(fā)生在它的槽底部位,當d20.66d1時,其最
大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為
k
3
0.07d1
4 .二輾板軋機軋輾的強度計算:
軋制力看成均布,左右對稱,軋制力pqb,b為軋件寬度
5 .四輾軋機彎曲力矩的分配(推導(dǎo)):
四輾軋機的支承輾徑D2與工作輾徑Di之比一般在1.5~2.9范圍內(nèi)。顯然,支承輾的抗彎斷面系數(shù)較工
作輾大得多,即支承輾有很大的剛性。因此,軋制時的彎曲力矩絕大部分由支承輾承擔。在計算支承輾時,通常按承受全部軋制力的情況考慮。由于四輾軋機一般是工作輾傳動,因此,對支承輾只
5、需計算輾身中部和輾徑斷面的彎曲應(yīng)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
6.四輾軋機軋輾彎曲強度和接觸強度計算:
彎曲強度:
輾徑的 1-1 斷面和 2-2 斷面上的彎曲
應(yīng)力均
足強度條件
PC1 0 PC2
1 1 c C|3 Rb, 2
6、 2 cc |3
0.2d[ 1 0.2d2 2
Rb,式中,P為總軋制力;
d1 1、d2 2為 1 1和2
2斷面的直徑;
Ci、C2為1 1和2 2斷面到支反力
2處的距離…為許用彎曲應(yīng)力
支承輾輾身中部3-3斷面處彎矩最大。3-3斷面的彎矩表達式:
MwP(l03,1為輾身長度;I。為兩個壓下螺絲的中心距48
,一,、一一一PI
輾身中部33斷面的彎曲應(yīng)力為33——3Io-Rb
0.4D;2
由于有支承輾承受彎曲力矩,故工作輾可只考慮扭轉(zhuǎn)力矩,僅計算傳動端的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為
運,其中Mk為作用在一個工作輻上的最大傳動力矩;Wk為工作較傳動端的扭轉(zhuǎn)斷
7、面系數(shù)
Wk
工作輾與支承輾間的接觸應(yīng)力:
最大壓應(yīng)力及接觸區(qū)寬度2b可由下式計算
2q 2q D〔 D2
max . 12
冗 b\2 ki K2 D1D2
q ri 「2
、冗 ki K2 rm
,式中q為加在接觸表面單位長
度上的負荷
D1、D2、r1、r2為相互接觸的兩個軋輻的直徑及半徑;
.? . 1
k1K 2, k1 —
冗E
2
L*2
12e1e2為兩軋輻材料的泊松比
和彈性模數(shù),若兩軋輻
泊松比相等并取
0.3;則簡化為
q
Max 0.637 b
b 1.52
為保證軋輻不產(chǎn)生疲勞 最大反復(fù)切應(yīng)力為:
破壞,
45
8、(Max)值應(yīng)小于許用值,
45 語)0.324 max ;
zy(max) 0.256
max
7 .彎矩和剪力引起的撓度計算:
簡支梁法計算軋輾的撓度:
設(shè)軋件與軋輾間作用著均布載荷q,且qE,p為軋制力、b為軋件寬度、l為輾身長度、c為支反力b
作用點到輾邊的距離。
軋輾輾身中點總撓度為ffMfQ,fM、fQ——由彎矩和切力所引起的撓度值
fM
M xM x , dx、
EI
fQ
k QAQ
GF
x-dx,截面系數(shù)k
10
fM
p
18.8ED4
8a3
4ab2
b3
64c3
fQ
P a b
Gtt D2 2
9、
2c
1 ,E為彈性模數(shù)、G為剪切系數(shù)、a為軋輾軸承中心之間的 距離
8 .軋輾中點與板邊的撓度差(f')計算及其意義:
Pco.,Pco
f1f2其中彎矩引起的f1(12ab7b)或f12(12ab7b)
384EI118.8ED
切力引起的f2
KP b Pb
GF1 8 2冗 GD2
9 .軋輾中點撓度及其與端部撓度差(f")計算及其意義:nH"……Hr-*none
ff1f2其中彎矩引起的f14(12aL24L34b2Lb3),
18.8ED4
其中切力弓I起的f2-"2(l—)
冗GD22
10 .四輾軋機工作輾與支撐輾接觸變形計算:
10、如果把支承輾與工作輾間的彈性壓扁看作是兩個圓柱體的接觸變形,并假設(shè)其壓力分布是均勻的,則根據(jù)赫茨定理可以推出工作輾與支承輾間的壓扁公式:
29(kik2)(2帖4^9),式中2為工作輾與支承輾間的彈性壓扁;DW、Db為工作
九3b
輾、支承輾的直徑;q為作用在工作輾輾身的單位負荷,q2,其中P為軋制力,LW
Lw為工作輾輾身長度;K、k2為與軋輾材料有關(guān)的系數(shù);b為工作輾與支承輾接觸寬度的一半
設(shè)k1卜2則2qln0.97DW—Db
q
第三章
1 .閉式機架設(shè)計的方法和步驟:
(1)將機構(gòu)的機構(gòu)簡圖簡化為鋼架,即以機架各斷面的中性軸的連線組成框架,近似地處理成直線或規(guī)整的圓
11、弧線段,并確定求解斷面的位置(2)確定靜不定階數(shù),如一般閉式機架是三次靜不定問題,需作一系列假設(shè)來簡化模型,降低靜不定階數(shù)(3)確定外力的大小及其作用點(4)根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件,用材料力學(xué)求解靜不定和力矩(5)根據(jù)計算截面的面積、慣性矩、中性軸線的位置及其承載情況,求出應(yīng)力和變形。
第四章
2 .工作機座的自然剛度:
在軋制時,由于軋制力的作用,軋鋼機工作機座產(chǎn)生一定的彈性變形,是工作機座產(chǎn)生1mm單性變形所
需的軋制力。它表示了機座抵抗彈性并行的能力,是機座固有的屬性。
3 .工作機座的等效剛度:
在液壓壓下的軋機厚度控制系統(tǒng)中,可以采用改變輾縫調(diào)節(jié)系數(shù)Cp的辦法,控制和改變軋機的
12、“剛度”
來實現(xiàn)不同厚度控制要求,這種可以變化的剛度稱為機座當量剛度。
4 .P-H圖:
P-H圖即彈塑性曲線,是將彈性曲線和塑性曲線繪制在一個圖上,能較直觀的表達各種軋制條件和機座剛度對軋件厚度的影響。
5 .彈性特性曲線:用來表示軋制力與機座彈性變形的關(guān)系曲線。
6 .塑性特性曲線:用來表示軋制力和乍見厚度關(guān)系的曲線
7 .提高工作機座剛度的途徑:
合理確定各個受力零件的尺寸,提高承載零件的剛度,包括:a,增大軋輾直徑;b,縮短輾身長度;
c,采用多列圓柱滾動軸承或液體摩擦軸承;d,增大壓下螺絲的直徑,采用短應(yīng)力線軋機采用預(yù)應(yīng)
力軋機
8 .可變剛度機座的各種控制狀態(tài):
13、
(1)當Cp1時,K為無窮大,稱為包輾縫控制,軋輾輾縫的調(diào)整量完全補償了軋件厚差;(2)當0Cp1
時,K大于機座剛度系數(shù)C而小于無窮大,這是硬特性控制,軋輾輾縫調(diào)整量只能補償部分軋件厚差(3)
當Cp0時,K等于機座剛度系數(shù)C,這是恒定原始輾縫控制,軋件厚差完全不能補償,軋輾輾縫根本不
調(diào)整;(4)當Cp0時,K小于機座剛度系數(shù)C,這是軟特性控制,軋輾輾縫調(diào)整方向與軋件厚差的方向
相同;(5)Cp二無窮大時,機座剛度為0,為恒壓控制,不調(diào)整由于坯料厚差所形成的軋件厚度差
9 .液壓壓下厚度控制的工作原理及設(shè)計液壓壓下時需要注意的問題:
工作原理:(1)在軋制前首先完成輾縫調(diào)
14、整;(2)軋制過程中,當軋制力P發(fā)生變化而產(chǎn)生厚差變化,
通過壓力比較器與給定軋制力Pl比較,輸出壓力差P。再經(jīng)過壓力和位置轉(zhuǎn)換器與輾縫調(diào)節(jié)裝置,將
予以補償?shù)妮毧p調(diào)節(jié)量輸入綜合比較器,輸出輾縫調(diào)整信號,通過放大器和伺服閥使壓上油缸動作,修正原始輾縫,實現(xiàn)輾縫補償調(diào)整。
需要注意的問題:1、逐步提高供油壓力,以提高系統(tǒng)的反應(yīng)速度和控制;2、也可減小液壓缸的直徑;
3、盡可能縮短伺服閥液壓缸間的管路尺寸;4、減小運動件的摩擦;5、設(shè)排氣裝置,保持壓力油的清
潔;6、安裝位置在上軋輾軸承上下、下支承輾與下橫梁之間
第五章
1、剪切機的定義及分類:
用于對軋件進行切頭、切尾或剪切成規(guī)
15、定尺寸的機械稱為剪切機。根據(jù)其刀片形狀,配置以及剪切方式
等特點,可以分為平行刀片剪切機、斜刀片剪切機、圓盤式剪切機和飛剪機
2、剪切過程分析:
金屬剪切過程可以分為以下幾個階段:刀片彈性壓入金屬階段;刀片塑性壓入金屬階段;金屬塑性滑移階段;金屬內(nèi)裂紋萌生和擴展階段;金屬內(nèi)裂紋失穩(wěn)、擴展和斷裂階段。一般可以粗略地分為兩個階段:刀片壓入金屬階段和金屬塑性滑移階段
3、剪切力的計算:平行刃剪、斜刃剪、圓盤剪
平行刃剪:
斜刃剪:PRP2P3
_ h1 2 _
P a, P
tanx
P1為純剪切力;P2為軋件被剪掉部分的彎曲力;P3為鋼板在剪切區(qū)域內(nèi)的彎曲力
圓盤剪:
16、P
a,P P1(1 乙叱)
PPP上
P1P2,P…
4、飛剪機的定義及用途:
定義:用來橫向剪切運動著的軋件的剪切機
用途:切頭、切尾、切邊、切定尺、切缺陷
5、飛剪機設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求:
(1)在切斷軋件時,剪刃速度與軋件速度應(yīng)具有同步性;(2)至少有一個剪刃的軌跡為閉合曲線;(3)剪切過程中,剪刃最好做平面平行運動;(4)整個剪切過程中,保證剪刃側(cè)隙符合要求;(5)嚴格按照工作制度工作
6、飛剪定尺方程:基本定尺方程、啟動工作制定尺方程、連續(xù)工作制定尺方程
基本定尺方程:Lvotftvo——軋件運動速度、t——每隔t秒剪切一次軋件
啟動工
17、作制方程:LvotoL'L'——光電裝置與飛剪機間距、
to——飛剪機由啟動到剪切的時間,若LL'Vot時,則LVotL
連續(xù)工作制定尺方程:lvotk、lv060kf1;k
nn
N——飛剪機主軸或刀片轉(zhuǎn)速;k——在相鄰兩次剪切間隔時間t內(nèi),飛剪機主軸或刀片所轉(zhuǎn)圈數(shù),稱公切系數(shù)或者倍尺系數(shù)
若以送料輾直徑Do和轉(zhuǎn)速n0來表示軋件運動速度V。,則l冗Do%k
n
7、定尺調(diào)整方法:
(1)改變飛剪機主軸的轉(zhuǎn)速來調(diào)整定尺:a.簡單調(diào)速法;b.采用均速機構(gòu)調(diào)速;c.徑向均速法;(2)
改變剪切時間問隔來定尺(改變每剪一次飛剪機主軸所轉(zhuǎn)圈數(shù)K)a.改變飛剪機上下兩個主軸角速度的
18、比值;b.改變刀片運動軌跡第六章
1、矯正的定義、矯正方式及矯正機的類型:
(1)矯正的定義:利用矯正機使有形狀缺陷的軋件發(fā)生反復(fù)的彈塑性彎曲從中消除形狀缺陷的一種工廿
乙。
(2)矯正方式:彎曲、拉彎、拉伸、扭轉(zhuǎn)
(3)矯正機基本類型:平行輾式/斜輾式矯正機;拉伸彎曲式矯正機;拉伸/張力式矯正機;壓力式矯正機
2、反彎曲率的確定:
反彎曲率1在外力矩M的作用下,軋件強制彎曲厚的曲率稱為反彎曲率。在壓力矯正機和輾式矯正機上
2
是通過矯正機的壓頭或輾子的壓下來獲得的-MW312^/--,原始曲率
EI22hr°ro
-1
C1.5o.5r,原始曲率J,反彎曲率c
Cr
19、oC
3、大變形方案和小變形方案:
(1)大變形矯正方案:使具有不同原始曲率的軋件經(jīng)過幾次劇烈的反彎(大變形)以消除其原始曲率的不均勻度,形成單值曲率,然后按照矯正單值曲率軋件的方法加以矯正。
(2)小變形矯正方案:矯正機上每個輾子的壓下量都可以單獨調(diào)整的假想矯正方案。矯正機上各個輾子的反彎曲率的選擇原則是:只消除軋件在前一輾上產(chǎn)生的最大殘余曲率(即進入本輾時的最大原始曲率)使之變平。
7、平行輾矯正機矯正力計算:
見書371頁
8、平行輾矯正機輾距和輾數(shù)的確定:
(1)輾距的確定:輾距越小,對軋件可能產(chǎn)生的反彎曲率越大,矯正質(zhì)量越高,但t越小,矯正力P
越大,故最小允許輾距口
20、所受工作輾扭轉(zhuǎn)強度和輾身表面接觸應(yīng)力限制。
2
tmin0.836上一,對于板帶矯正機e=1.5,wb-max,0.95
bs6
所以tmin0.43hmax.
s
(2)輾數(shù)n的確定:增加輾數(shù)即是增加軋件的反彎次數(shù),可以提高矯正質(zhì)量,但也會增加軋件的加工硬化和矯正機的功率。為此,選擇輾數(shù)n的原則是在保證矯正質(zhì)量的前提下,使輾數(shù)盡量少,對于薄板矯正機,b/n比值越大,則瓢曲和浪行的缺陷越嚴重,應(yīng)該減小輾距以增加板材的彈塑性彎曲變形,但
往往因為tmin的限制,輾距不能選的過小。為此,常從增加輾數(shù)來改善矯正質(zhì)量,故矯正機輾數(shù)較多。
9、斜輾矯正機的矯正原理:
斜輾矯直機用于矯直圓斷面的軋件,在矯直輾的傳動下,軋件既轉(zhuǎn)動又軸向移動,近于螺旋前進移動,
軋件通過由交錯布置的矯直輾構(gòu)成的幾個彈塑性彎曲矯直單元,各個斷面得到的多次彎曲,達到一定程度的矯直,同時,軋件得到不同方向的彎曲。也能夠矯直多方向的彎曲曲率。
10、拉伸矯正的變化過程:
11、拉彎矯正原理:
矯直時承受一定張力的帶材經(jīng)過彎曲輾的彎曲,在疊加的拉伸和彎曲應(yīng)力作用下產(chǎn)生彈塑性延伸變形,使原來的短纖維部分得到伸長。因而消除三維形狀缺陷。
12tanx1
0.661100
bY2x
2tanx