热连轧四辊粗轧机能力及辊系稳定性研究

论文摘要

轧机是钢铁等冶金领域不可缺少的重要设备,它代表着一个国家钢铁工业的整体发展水平。机架是轧机最重要和永久性使用的部件,而万向接轴是轧机扭矩传递的关键部件,它们的机械性能直接决定着整个轧机的能力和安全性,甚至制约着整条轧线的产能;此外,保持轧机辊系稳定性是提高轧制精度、产品质量、延长设备使用寿命的重要保证。因此,计算校核轧机关键部件的强度水平和辊系稳定性偏移距的大小,具有重要的理论和现实意义。本文采用有限元程序(ANSYS),建立四辊粗轧机机架、万向接轴十字头的三维实体模型,并进行线性静力学仿真计算分析,掌握符合部件实际受力情况的应力场和变形状况,分析得出轧机机架和万向接轴的实际强度水平,为轧制150mm坯料、开发管线钢等高附加值产品制订轧制工艺规程,并发挥轧机最大潜能提供参考依据。轧机上下工作辊中心线相对于上下支承辊中心线的偏移距大小是保持辊系稳定性的重要条件,传统的设计计算不考虑传动接轴对辊系稳定性的影响,本文在传统理论的基础上,通过对十字轴式万向接轴的受力分析,计算出了工作辊的附加弯矩和总水平力,并根据工作辊稳定性临界偏移距计算公式,分析研究影响辊系偏移距大小的诸多因素,校核了轧机的稳定性,并得出了保持轧机辊系稳定性的实际偏移距大小。本文的研究校核了轧机的实际能力水平,为开发新品种、制定工艺规程、下一步技术改造等提供了重要依据,同时也为同类型轧机的研究提供参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源与意义
• 1.1.1 课题的背景及意义
• 1.1.2 课题的提出
• 1.2 轧机设计基本理论
• 1.2.1 轧机机架分类及结构参数
• 1.2.2 机架强度及刚度研究方法比较
• 1.2.3 万向接轴设计计算
• 1.3 有限单元法分析简介
• 1.3.1 有限单元法的基本概念
• 1.3.2 ANSYS程序概述
• 1.3.3 有限元在冶金工业中的应用
• 1.4 实验中的相关测试技术
• 1.4.1 传感器技术
• 1.4.2 电阻应变式传感器
• 1.4.3 电感式传感器
• 1.5 工作辊传动的四辊轧机辊系的稳定性研究进展
• 1.6 本课题研究的主要内容
• 第2章 轧机载荷及辊系稳定性理论分析
• 2.1 机架强度计算
• 2.2 双万向接轴的受力分析
• 2.3 四辊轧机辊系稳定性传统的设计计算
• 第3章 粗轧机轧制力及扭矩测试
• 3.1 测试目的
• 3.2 测试方法及原理
• 3.2.1 测试方法的选择
• 3.2.2 测试仪器
• 3.2.3 测试数据及分析
• 3.3 小结
• 第4章 粗轧机机架及接轴能力校核有限元仿真
• 4.1 轧机机架强度有限元仿真及分析
• 4.1.1 三维模型的建立
• 4.1.2 载荷和约束的处理
• 4.1.3 机架应力仿真
• 4.1.4 机架强度分析
• 4.1.5 轧机机架变形分析
• 4.1.6 轧机机架的优化设计
• 4.2 轧机万向接轴强度仿真
• 4.2.1 接轴十字头模型的建立
• 4.2.2 接轴十字头应力仿真计算
• 4.2.3 接轴十字头的应力分析
• 4.3 小结
• 第5章 四辊可逆轧机辊系稳定性校验
• 5.1 无张力可逆轧机辊系的力学行为分析
• 5.1.1 辊系无偏移距时的力学模型
• 5.1.2 辊系有偏移距时的力学模型
• 5.2 接轴附加二次载荷产生的附加弯矩
• 5.3 考虑附加弯矩时工作辊最小总水平力及辊系偏移距公式
• 5.3.1 工作辊最小总水平力
• 5.3.2 辊系偏移距的计算公式
• 5.4 影响辊系偏移距大小的因素研究
• 5.4.1 M/P对辊系偏移距的影响
• 5.4.2 工作辊直径变化对辊系偏移距的影响
• 5.4.3 支承辊直径变化对辊系偏移距的影响
• 5.4.4 支承辊轴承摩擦系数对辊系偏移距的影响
• 5.4.5 其它不定性因素对辊系稳定性的影响
• 5.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表