设备电机校核.docx

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设备电机校核

设备电机校核

1轧制压力的计算

1.1平均单位压力的计算

研究单位压力在接触弧上的分布规律，对于从理论上正确确定金属轧

制时的力能参数—轧制力，传动轧辊的转矩和功率具有重大意义，因为计

算轧辊及工作机架的主要零件的强度和计算传动轧辊所需的转矩及电机功

率，一定要了解金属作用在轧辊上的总压力，而金属作用在轧辊上的总压

力大小及合力作用点位置完全取决于单位压力。

确定平均单位压力的方法有三种：

理论计算法、实测法、经验公式和

图表法。

采用理论计算法，计算平均单位压力的公式有几种：

Ekelund,Sims,Stone,采利荷夫计算式等等，这些公式具有自己的适用

范围和限制条件，本设计采用S.Ekelund公式来计算平均单位压力。

S.Ekelund公式适用范围：

1）S.Ekelund公式适用于热轧型钢时计算平均单位压力的半经验公式。

2）适用于当轧制温度大于800℃，锰含量小于1.0%。

3）当轧制速度小于5m/s，该公式比较准确，当轧制速度大于5m/s时，需要

采用S.Ekelund修正公式。

S.Ekelund 公式：

p=（1+m）（k+ηε）

m：

外摩擦对单位压力的影响系数

△h ：

该道次平均压下量

H,h：

轧制前后轧件平均高度

η：

粘性系数, η=0.01（14-0.01t）C’×10MPa

ε：

平均变形速度

η、ε：

变形速度对于变形抗力的影响系数

f：

轧件与轧辊间的摩擦系数

v：

轧制速度

K：

静载时平面变形抗力

K=9.8（14-0.01t）（1.4+C+Mn+0.3Cr）Mpa

公式中：

t--轧制温度 ℃

c,Mn,Cr--钢中的碳,锰,铬含量,%

S.Ekelund 修公式:

（参考《线材生产》）

p=（1+m）（k+ηε）a ,a-修正系数, 

a=0.9682+0.00656v

1．2.总轧制压力P

P=p·F

轧件与轧辊接触面积为：

BH,Bh---轧制前后轧件宽度

L---接触弧长

轧制压力计算程序框图：

2．2.轧辊强度校核

2．2.1孔型在轧辊上的配置

孔型系统及各孔型尺寸确定以后，还要合理的将孔型分配和布置到各机架的轧辊上，配辊应做到合理，以便轧制操作方便，保证产品质量和产量，并使轧辊得到有效的应用。

孔型配置的一般原则为：

1）力求轧机各机架的轧制时间均衡；

2）为了便于调整，成品孔必须单独配置在成品机架的一个轧制线上；

3）考虑孔型的磨损程度及对其质量的影响，每一道次备有不同数量的孔型，当孔型磨损到影响成品质量时，可以只换孔型而不必换轧辊。

4）咬入条件不好或操作困难的道次应尽量布置在下轧制线；

5）确定孔型间距及孔环宽度时，应尽量考虑辊环强度以及安装和调整轧辊辅件的操作条件；

2..2.2轧辊强度校核

由于粗，中轧机轧制压力较大且来料尺寸波动大，而予精轧、精轧压力小，且使用高硬度的碳化钨辊环，故本设计只校核粗、中轧机组的轧辊强度，对辊身只计算弯曲，对辊颈则计算弯曲和扭矩，对予精轧及精轧机组轧辊则不予校核。

5．2．3危险断面尺寸的确定

1．轧辊危险断面尺寸的确定

Dw=Dmin+S-H

式中：

Dw──轧辊危险断面直径；

Dmin──轧辊最小直径，即报废前的公称直径；

S──该道次的辊缝；

h──该道次的孔高度。

2．粗、中轧机组轧辊辊颈尺寸的确定

粗、中轧机组使用滚动轴承,其型式为四列圆柱滚动轴，辊颈直径d和新辊直径D之间存在以下关系：

d=（0.5~0.55）D

辊颈长度1和辊颈直径D之间存在以下关系：

l=（0.83—1.0D

5．2．4轧辊强度校核（双线例）

5．2．4．1轧辊简支梁图示及受力如下所示：

上图中：

L──轧辊辊身长度；1──轧辊辊颈长度；

a──压下螺丝中心线至辊身边缘的距离，一般a＝1／2；

b──辊身边缘至第N孔作用点距离，b＝c＋（n－1）e，

c为辊身边缘至第一孔中心线的距离，e为相邻的两孔中心线间距。

RA、RB是机架对轧辊的支撑作用力。

M——两条轧制线之间的距离，对于第5、6架，m=400mm

对于第7—12架,m=355mm

2．作弯矩图

Rb=[p（b+a）+p（m+b+a）]/（L+2a）

∴Ra=2p-Rb=p（2L+2a-2b-m）/（L+2a）

分段列出弯矩方程：

M1=Ra（a+b）=p（2L+2a-2b-m）（a+b）/（L+2a）

M2=Ra（a+b）-p·m=p（a+b）（L-2b-m）/（L+2a）

当n=1,2,3…时，计算M1

（1）、M1

（2）；M2

（1）、M2

（2）；M3

（1）、M3

（2）…

则Mmax=max（M1

（1）、M1

（2）；M2

（1）、M2

（2）；M3

（1）、M3

（2）…）

3．辊身强度较核

弯曲应力  σ=Mmax/W=Mmax/（0.1Dw3）

对QT60-2球墨铸铁轧辊，许用应力Rb=120Mpa

4．辊颈校核

1）扭转应力τ=Mn/Wn=Mn/（0.2d3）

2）弯曲应力σ=Mj/（0.1d3）

式中：

Mn,Mj──辊轧危险断面处的扭转和弯矩；

M=a×Ra=P（m+2a+2b）a/（L+2a）;

Mn=9550×N×η/（2000Nj）,N·m

N──电机输入功率

Nj──轧辊基本转速rmp

η──电机功率；

3）

计算合成应力σ∑

——参见《轧钢机械》P92.

对铸铁辊，由莫尔强度理论，若σ∑

3 传动力矩计算

一般说来，为了传动轧辊，电机轴上所需的力矩，由以下四部分组成：

M∑=M/i+Mf+Mo+Md

式中：

M──轧制力矩，此即为使轧件发生塑性变形所需的力矩；

Mf──传至电机轴上的附加摩擦力矩；

Mo──空转力矩，即在空转时传动轧钢机所需的力矩；

Md──动力矩，此力矩是为了克服速度变化时的惯性力所必需的；

i──电动机到轧辊的传动比

4．1轧制力矩M

M=2pxl

式中：

x──轧制压力力臂系数，根据《塑加原理》图示19－2确定；

l──变形区长度。

4．2摩擦力矩

Mf=Mf1/i+Mf2

式中：

Mf1──轧辊轴承中的摩擦力矩；

Mf2──传动机构中的摩擦力矩；

Mf1=Pdf1

d──轧辊辊颈直径

f1──轧辊轴承中摩擦系数；

Mf2=（1/η-1）（M+Mf1）/i

η──主电机到轧辊的传动效率。

4．3空转力矩

Mo=（0.03~0.06）Mh

Mh=9550Nk/n

式中：

Mh──电机额定力矩；

Nk──电机额定功率；

n──电机额定转速；

4．4动力矩

高线采用全连轧，故Md=0

5．5电机校核

5．5．1各种轧制时间，间隙时间的确定

1．纯轧时间Tzh

Tzh=Ln/Vn

式中：

Ln──轧件在最后架轧机上所轧出的长度；

Vn──轧件在最后架轧机的出口速度；

2．机架（机组）之间的间隙时间：

5s

3．轧制节奏时间T

T=Tzh+△t

式中：

△t──两根轧件之间的间隙时间，

4．轧制总延续时间

Tz=Tzh+∑Tj

式中：

∑Tj──各种间隙时间的总和

5．5．2电机校核

对于直流电机，主要从以下两方面进行校核：

（1）过载校核

MΣ≤KMh

式中：

K──过载系数，K=2.5

（2）发热校核

式中：

Mc──静力矩，Mc=M/i+Mf+Mo

Mjum──均方根力矩