《轧辊与轧辊轴承》PPT课件.ppt

第二章 轧辊与轧辊轴承计划学时：6学时主要内容：轧辊类型与结构，尺寸参数，轧辊强度及变形计算轧辊轴承分类与结构，承载特点；轧机用多列滚动轴承、油膜轴承特点与结构，动压、静压、静动压轴承的特点与应用1正在轧制正在轧制中的四辊中的四辊轧机，前轧机，前方放置的方放置的为工作辊为工作辊及其轴承、及其轴承、轴承座的轴承座的备件组2轧辊 Roller3§1 轧辊一、轧辊的类型与结构一、轧辊的类型与结构 轧辊是轧机的重要部件，轧件在轧辊间产生塑性变形，轧辊承受轧制时产生的轧制力与轧制力矩1、形状形状——一般为圆柱形的：带孔型（型钢轧机）或凸度（板带）2、结构结构——辊身（与轧件接触）、轴颈（传递轧制力）与轴头（传递扭矩） 轴头结构必须与传动机构一致一般有三种：梅花轴头、万向轴头及带键槽或平台的圆柱轴头4二、二、轧辊的尺寸参数轧辊的尺寸参数轧辊的尺寸参数轧辊的尺寸参数 基本尺寸参数：名义直径D、辊身长L、辊颈直径d、辊径长 l1、轧辊名义直径、轧辊名义直径D与辊身长度与辊身长度L的确定的确定• 初轧机与型钢轧机初轧机与型钢轧机 轧辊直径是轧机能力的主要标志之一，是 轧机的主要参数；当D确定以后，轧辊其它参数也随之确定。

名义直径——对型钢轧机：为齿轮座的中心矩 ——对初轧机：为辊环的外径 一般名义直径名义直径D均大于工作直径 确定原则：咬入条件与强度条件 咬入条件：由咬入角小于摩擦角＝＞D1>=Δh/（1-cosα） 强度条件：计算应力＜许用应力（安全系数 n=5）5 辊身长度——由工艺条件、孔型配置、轧辊的强度与刚度确定 各类轧机的L/D的比值见表3-2，从1.5~2~3.0不等•板带轧机——辊身长L 与辊身直径D 辊身长应大于所轧钢板的最大宽度bmax： L=bmax +a a由板宽确定 a=100—200—400mm 确定辊身长度以后，再根据咬入条件、强度与刚度条件确定辊身直径D 各种四辊轧机L/D比值、支承辊与工作辊直径之比D2/D1见表3——3 L/D 比值越小，则辊系的刚度越大 6 D2/D1由工艺条件确定，D1还受弹性压扁的影响并受被轧带材最小厚度hmin的限制，一般D1<（1500~2000） hmin。

•轧辊的重车率轧辊的重车率 轧辊的重车量与名义直径的比值称之为重车率，一般为5~10%，见表3——4，为节省材料，有的四辊轧机的支承辊（国产1700热连轧机）采用镶套结构2、辊颈尺寸d与l 的确定——取决于轴承的形式，见表3—5，对滚动轴承由于其体积大，d/D比值偏小3、轧辊传动端的型式与尺寸——型式的选择应与轧机的类型、布置方式及传动方式综合考虑，通常使用的类型是万向轴头，其具体尺寸均已规范化见教材82页7图图3-3 国产国产1700热连轧精轧机组镶套支承辊的结构热连轧精轧机组镶套支承辊的结构8轧机轧辊各种轴头的尺寸均已标准化，图示为梅花头的尺寸9三、轧辊的材料三、轧辊的材料三、轧辊的材料三、轧辊的材料 在轧制过程中，轧辊承受由轧制力引起的大的弯矩、扭矩及接触压力，工作条件非常恶劣对不同的轧辊选用不同的材料十分重要 对初轧机与型钢轧机，轧辊的强度要求通常是最重要的，它的破坏形式是断辊 对板带轧机，轧辊的刚度以及辊面的硬度要求是最重要的，它直接影响产品的质量，其主要的破坏形式是剥落、磨损 轧辊的质量好坏对提高生产率，提高产品质量的意义是很大的。

101、常用轧辊材料常用轧辊材料——合金锻钢（JB/ZQ4289-86） ——合金铸钢 ——铸铁 其中铸铁根据其成份及制造方法不同又可分为半冷硬、冷硬与无限冷硬铸铁一 般采用下注法，在冷型内产生白口冷硬层112、轧辊材料的选择轧辊材料的选择• 初轧机型钢轧机—受力大、冲击要有大的抗弯扭强度 初轧采用锻钢、高强铸钢 型钢轧辊：铸钢、冷硬铸铁HS>60 • • 带钢热连轧机带钢热连轧机————轧制力与轧制扭矩大，大的接触压力与磨损轧制力与轧制扭矩大，大的接触压力与磨损 工作辊：粗轧工作辊：粗轧——铸钢，精轧铸钢，精轧——无限冷硬铸铁无限冷硬铸铁HS83HS83 支承辊：含支承辊：含CrCr的合金锻钢的合金锻钢• • 带钢冷连轧机带钢冷连轧机————轧制力与轧制扭矩大，大的接触压力，高的轧制力与轧制扭矩大，大的接触压力，高的辊面质量辊面质量 工作辊：合金锻钢工作辊：合金锻钢HS90——95HS90——95 支承辊：合金锻钢支承辊：合金锻钢HS50——65HS50——65 各类轧机轧辊材料的选择见各类轧机轧辊材料的选择见P86P86表表3—73—7 铸造轧辊一般采用离心铸造工艺，以改善辊面性能。

铸造轧辊一般采用离心铸造工艺，以改善辊面性能12四、四、轧辊强度校核轧辊强度校核轧辊强度校核轧辊强度校核 为保证高的轧制生产率和产品质量，轧辊必须有足够的强度轧辊破坏的原因是多方面的：• 设计强度不够，在额定的负荷下产生断辊• 材质及加工不合要求，达不到设计强度• 使用维护不当冷却不足或过热，换辊不及时产生疲劳剥落 对轧辊一般应进行弯曲、扭转强度校核，对四辊轧机还应做接触强度校核 轧辊在轧机中属易损件，它的安全系数是各部件中最轧辊在轧机中属易损件，它的安全系数是各部件中最低的低的（（n=5）131、有槽轧辊的强度校核、有槽轧辊的强度校核—初轧型钢及线初轧型钢及线材轧机材轧机 将轧制力看作集中力，轧辊在轧制时承受弯矩和扭矩按材料力学方法找出其危险截面计算其相应的安全系数在辊颈处，其受力特征是弯扭合成应按相应的强度理论计算出当量应力，确定其安全系数14152、钢板轧机、钢板轧机轧辊的强度校轧辊的强度校核核——二辊轧二辊轧机机 仍按材力方法，将轧制力当作沿板宽均布力，计算方法与1同16四辊轧机辊系配置简图四辊轧机辊系配置简图173、四辊轧机、四辊轧机 由于其支承辊直径远大于工作辊直径，故认为：支承辊承受全部弯矩，而工作辊承受全部扭矩。

• 支承辊弯矩计算：假设工作辊/支承辊之间接触压力均布，q=P/L，在辊身中部： 弯矩： Mw=P(l0/4-L/8) 弯曲应力： 23≤Rb Rb——许用弯曲应力18• 工作辊扭转应力： τ=Mk/Wk Mk——作用在工作辊上的传动力矩 Wk——工作辊传动端的抗扭断面系数• 工作辊/支承辊之间的接触应力 假设接触压力沿轧辊轴向均布，该问题可转化为弹性力学中的平面接触问题当二者材料相同时，由赫兹公式，可以求出其最大接触压力σmax ，在轧辊表面，材料处于三向受压状态，难以破坏，造成剥落的是辊面以下的切应力： 在处： τ45maxmax 19在处： τzymaxmax 一般认为，后者是一种交变应力，是轧辊剥落破坏的根源 不同表面硬度的支承辊接触压力的许用值见表3——820五、轧辊的变形计算五、轧辊的变形计算五、轧辊的变形计算五、轧辊的变形计算 轧辊在轧制力作用下，要产生弯曲变形，为满足板带轧辊在轧制力作用下，要产生弯曲变形，为满足板带平直度质量要求，必须对这些变形值加以限制。

平直度质量要求，必须对这些变形值加以限制1 1、简支梁法计算轧辊挠度、简支梁法计算轧辊挠度、简支梁法计算轧辊挠度、简支梁法计算轧辊挠度 用材料力学中的能量法可方便的解决这一问题由于用材料力学中的能量法可方便的解决这一问题由于轧辊短而粗，故其轧辊短而粗，故其剪力对弯曲变形的影响不能忽略剪力对弯曲变形的影响不能忽略剪力对弯曲变形的影响不能忽略剪力对弯曲变形的影响不能忽略，其，其辊身中点总的挠度应为弯矩、剪力产生的挠度之和，由辊身中点总的挠度应为弯矩、剪力产生的挠度之和，由卡氏定理可分别求出其数值详见公式卡氏定理可分别求出其数值详见公式3—223—22，，3—233—23212、轧辊的弹性压扁、轧辊的弹性压扁 由赫兹公式，将工作辊与支承辊简化为无限长压力均布的圆柱体，则其两者间的弹性压扁值（或中心接近量）可由Föppel公式求出公式3—34 K1、K2为轧辊材料的弹性系数，b为接触宽度之半，由公式3-10计算 同样也可求出工作辊辊面的弹性压扁量公式3—38）由于不均匀的弹性压扁将直接影响轧件的截面 形状，所以板带轧制中的弹性压扁的计算是十分重要的。