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四辊卷板机上辊校核
发布时间:2021-04-06 10:27浏览次数:
四辊卷板机上辊校核
 
(1)四辊卷板机上辊扭转时的强度校核
由图 4.1 可以看出,扭转时的危险截面是Ⅲ-Ⅲ(在工件右侧扭矩最大且各处相同)。
 

已知参数:输入功率 P=600KW、转速 n=
 
dⅢ=860mm
2.6
 

p ´ 1.4
=0.591(r/min)

外力偶矩Me = 9.55´106 p = 9.55´106 ´ 600 = 96.95´108 ( N.mm)
n 0.591
由截面法可求得Ⅲ-Ⅲ截面上的扭矩为: MⅢ=Me=96.95×108 (N.mm )

Ⅲ-Ⅲ处的抗扭矩截面系数为: WⅢ=0.2d =0.2×860 =1.272×10 (mm )
Ⅲ-Ⅲ处的应力为:

 
t = M W
95.96 ´ 108
= =75.44(MPa)
1.272 ´ 108

 
<〔 t 〕=136MPa
结论:上辊扭转时满足强度要求。
(2)上辊工作(弯曲)时的强度校核

 
 
 
 
图 4.1 上辊受力图
Fig.4.1 The forced figure of top roll
 
上辊受力图见图 4.1,满载时上辊受力Fa=73860KN,均布在辊子工作部分(宽度3500mm)。

轴承支座反力的计算[13] :
73.86 ´ 106 ´ 2342 6

RA=
 
 
RB=


5562
 
73.86 ´ 106 ´ 3220
 

5562
= 31.1 ´ 10
 
 
= 42.76 ´ 10
(N)
 
 
6 (N)

 
截面 I-I 处的弯矩:
6 8
MI=RA×270=31.1×10 ×270=83.97×10 (N.mm)
 
截面Ⅱ-Ⅱ处的弯矩:
6 8
M=RB×275=42.76×10 ×275=117.59×10 (N.mm)
 

⎡ bx
由文献[13]P1-115中公式MX=qc ⎢
(x - d)2 ⎤
⎥ 可计算出上辊所受最大弯矩在X=3002 处

⎣⎢    l 2c ⎥⎦
 
(图 4.1,截面Ⅳ-Ⅳ)
6 ⎡ 2342 ´ 3002 (3002 - 1470)2 ⎤

Mmax=73.86×10 × ⎢
⎢⎣
8
=686×10 (N.mm)
-
5562

2 ´ 3500 ⎥⎦

 
上述各处的抗弯截面系数分别为: W=0.1d 3=0.1×8003=0.512×108(mm3)
W=0.1d 3=0.1×9003=0.729×108(mm3) W=0.1Da3=0.1×14003=2.744×108(mm3)
故三处的应力分别为:

 
M
σ=
WI
83.97 ´ 108
=
0.512 ´ 108

= 164(MPa)

 

 
 
 
 
 
 
σ = M II = 117.59 ´108 =

W 0.729´108
 
M 686 ´ 108
163.3(MPa)

σ= max =
W
2.744 ´ 108
= 250(MPa)

可见,上辊在工件宽度中心处的应力最大σmax=σ=250MPa<[s]=272MPa

结论:上辊的几何尺寸满足卷板或预弯强度要求。
(3)上辊的刚度校核〔32〕
由于卷板对辊子的扭转刚度要求不高,故本文仅核算各辊筒弯曲时的刚度。一般轴的许用挠度值为 0.0002L(L 为跨度),故上辊的许用挠度值为
[f ]=0.0002×5562=1.1124mm
满载时上辊的实际最大挠度值按文献[15]P1-115中有关公式

 
fx=

qcb
⎡⎛ 2
⎢⎜ 4l - 4 -
 


2 ⎞ 2
⎟x - 4
 

(x - d)4 ⎤

 

24EI ⎢⎜
l ⎠ l
bc ⎥⎦

 
可计算出在 X=2920 处为最大值。此处辊轴截面惯性矩为:
p D   4 p ´ 1400 4

I=  a =
64 64
= 1885 .7 ´ 10 8 ( mm 4 )

 
∴上辊满载时的最大挠度为:

f = 73.86´106 ´ 2342 ⎡⎛
 


23422
35002 ⎞
 


29202
(2920-1470)4  ⎤

 
 

max
6 8 ´ ⎢⎜4´ 5562- 4´
- ⎟´ 2920- 4´ + ⎥

24´ 2.06´10
´1885.7 ´10 ⎣⎝
5562
5562 ⎠
5562
2342´ 3500 ⎦

 
=0.8834(mm)
fmax< [f ] = 1.1124 mm
 
结论:上辊刚度满足要求。

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