張瀟瀟

（中國第二重型機(jī)械集團(tuán)公司，四川 成都 610052）

不銹鋼一般作為不銹鋼復(fù)合板材的主要面材，并將普通低合金鋼、其它合金材料當(dāng)作基礎(chǔ)材料，利用良好的鏈接方式使其結(jié)合為一體，具有其它合金材料與不銹鋼的共同優(yōu)點(diǎn)，價(jià)格也有一定優(yōu)勢。

1 軋機(jī)工作輥偏移距的確定

采用傳動(dòng)工作輥的軋機(jī)布置方式，這一方案能更有效確認(rèn)偏移距。對于四輥軋機(jī)在運(yùn)行過程，與其他軸承間、軸承座、支承輥存在理論間隙。因此在軋機(jī)的軋制過程中，需要注意其設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定的問題，避免因?yàn)檐垯C(jī)自由狀態(tài)引發(fā)的各類問題。為了保證工作輥在軋制過程始終保持穩(wěn)定的狀態(tài)，需要對相對工作輥中心的支承輥連線的偏移距e，以及偏移距大小對工作輥軸承反力，在軋制過程呈現(xiàn)e＞0的關(guān)系，且保持穩(wěn)定的作用方向。

可知，偏移距 e=e0+（3～5）mm：

本項(xiàng)目實(shí)際選取e=6mm

隨著用戶對軋制成品縱向厚差的要求越來越嚴(yán)格，同時(shí)為了減小軋制過程中因?yàn)樽陨淼牟环€(wěn)定對設(shè)備的影響，必須要對其縱向后差進(jìn)行合理控制。在具體設(shè)計(jì)過程中，需要把工作輥相對支承輥接下合理的設(shè)定一個(gè)偏心距，而且在牌坊外側(cè)設(shè)置有專門的支承輥側(cè)向壓緊缸，使工作輥和支承輥在軋制過程中緊密貼合，減小沖擊。在確定偏移距過程中，需要對吃透的基礎(chǔ)進(jìn)行了解，并充分加以利用。

2 機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算

該四輥可逆式軋機(jī)，最大軋制力P=55000kN，用戶要求軋機(jī)機(jī)械靜壓靠剛度（不包括AGC缸）≥8 000kN/mm，即軋機(jī)軋制閉環(huán)總變形≤6.9mm。機(jī)架是機(jī)架裝配中核心零件，需進(jìn)行剛度、強(qiáng)度等計(jì)算，通常機(jī)架的剛度占軋機(jī)整體剛度的20%。在滿足剛度要求的前提下，適當(dāng)提高百分比，可以有效的減少設(shè)備重量，降低成本，提高市場競爭力。目前，利用計(jì)算機(jī)有限元分析得到機(jī)架的應(yīng)力分布及變形情況是最常用的計(jì)算方法。

2.1 有限元計(jì)算模型

該軋機(jī)機(jī)架具有一定對稱性，因此分析時(shí)取相對薄弱一半進(jìn)行分析。在上橫梁壓下螺孔表面和下橫梁上表面施加均布軋制壓力，如果其結(jié)構(gòu)是對稱狀態(tài)的，那么在對稱面上限制其法向位移。在牌坊上腰塊安裝凸臺施加了彎輥力WGL。

2.2 分析結(jié)果

在最大軋制力和彎輥力作用下，機(jī)架的應(yīng)力分布如圖1所示。

圖1 機(jī)架計(jì)算模型簡圖

其等效應(yīng)力的最大值位置與最大主應(yīng)力的最大值位置相同，都位于上橫梁壓下螺孔根部R36圓弧處。等效應(yīng)力的最大值為79.32 MPa；最大主應(yīng)力最大值為108.6 MPa。安裝凸臺R8圓弧處應(yīng)力值如圖中標(biāo)示，該處等效應(yīng)力最大為61.94 MPa，最大主應(yīng)力最大為96.83 MPa。

機(jī)架的變形用其位移量分布圖表示，最后可知，機(jī)架立柱向內(nèi)收縮量約為0.71mm；機(jī)架縱向伸長約為1.49mm。

根據(jù)機(jī)架的變形情況可計(jì)算出其單片機(jī)架剛度為：K=27500 kN/1.490 mm=18456.4 kN/mm。

3 工作輥支承輥軸承座的計(jì)算

工作輥軸承座和支承輥軸承座是軋機(jī)結(jié)構(gòu)中的重要部件，為了解其性能，對軸承座進(jìn)行了應(yīng)力分析，得到了應(yīng)力分布情況。

3.1 有限元計(jì)算模型

有限元計(jì)算模型建立是最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，不僅對工作輥軸承座的最大效應(yīng)力計(jì)算具直接影響。因此必須要對，輥軸承座和支承輥軸承座具體情況進(jìn)行全面的探究，經(jīng)過適當(dāng)?shù)暮喕c科學(xué)合的設(shè)計(jì)，可以建立與之相適應(yīng)的有限元計(jì)算模型。在這一模型建立中，其最大彎輥力（2500 kN/單側(cè)）以面載荷的形式施加在相應(yīng)位置，最大軋制力（27500 kN/單側(cè)）通過軸承與軸承座的接觸施加。只有滿足這一要求，才能提升模型建立的有效性。

3.2 計(jì)算結(jié)果

通過對工作輥軸承座在最大彎輥力和最大軋制力的作用下的等效應(yīng)力分析。不僅可以合理設(shè)計(jì)互最大主應(yīng)力分布圖，而且還可以設(shè)計(jì)X方向位移分布圖、Y方向位移分布圖；通過制作相應(yīng)的圖形，可以為其計(jì)算奠定良好的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，還可以根據(jù)相應(yīng)的圖形對其相應(yīng)效力進(jìn)行了解。

3.3 結(jié)論

通過對相關(guān)圖形與其效力分析，可以有效的計(jì)算結(jié)果，最終可知工作輥軸承座等效應(yīng)力最大值為83.81 MPa，最大主應(yīng)力的最大值為133.9 MPa，X方向平均變形為（|0.1472|+|-0.0978|）/2=0.123 mm，Y 方向平均變形為（（1.671-1.329）+（1.134-0.768））/2=0.354mm；支撐輥軸承座等效應(yīng)力最大值為164.0MPa，最大主應(yīng)力的最大值為77.38 MPa，X方向平均變形為（|0.370|+|-0.378|）/2=0.374 mm，Y 方向平均變形為（（|0.843-0.715|）+（|-0.408+0.184|））/2=0.176 mm。

4 結(jié) 語

該復(fù)合板軋機(jī)的結(jié)構(gòu)選型、功能設(shè)置、主要參數(shù)的確定是在消化吸收國內(nèi)外最先進(jìn)的技術(shù)和結(jié)合我院多年設(shè)計(jì)制造同類設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一次優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)備可靠、結(jié)構(gòu)合理。