國產六輥冷軋機從上世紀80年代起就在國內成功執行，但只是一些單機架的中小型冷軋機。進入21世紀以來，經濟快速發展，對高質量板（帶）材的需求也在迅速增長。具有國際先進水平的高速現代化冷軋機的開發和研製成為當務之急。
冷軋機是工業生產中非常重要的材料處理裝備，軋輥裝置是軋機最重要的組成部分，它決定著軋機的軋制速度和軋制質量。為了滿足現代工業生產對高質量板帶材的要求，我們更要注重軋輥裝置的設計，使其既能滿足高速度的生產要求，又能滿足控制板帶材的高質量。
（1）通過查閱資料，對現有軋機的工作原理及細部結構進行深入的了解；
（2）擬定設計的總體方案；根據總體方案，進行整機及零部件的設計，並對關鍵零部件進行強度計算；
（3）繪製六輥冷軋機輥繫結構的**配圖、部件裝配圖及零件的工作圖；
（4）寫出畢業設計說明書；
（5）主要技術指標：
軋制速度：0～30 m/min
原料厚度：1.8～2.75 mm 原料寬度：200-350 mm
成品厚度：0.3～1 mm成品寬度：200-350 mm
本裝置主要由五部分組成：第一部分是工作輥系；第二部分是中間輥系及其橫移機構；第三部分是支承輥系；第四部分是壓下量調整機構；第五部分是軋件寬度調整機構。
工作輥、中間輥、支承輥相對軋件對稱地依次安裝在機架上，工作輥直接接觸被軋件，中間輥位於工作輥和支承輥之間。電機驅動兩個工作輥等轉速反向轉動，因摩擦力而帶動中間輥和支承輥繞各自軸線旋轉。兩個中間輥通過鉸鏈和兩個橫移液壓缸的活塞連桿相連線，兩液壓缸的工作情況剛好相反，使得兩中間輥做左右螺旋運動，以達到提高工作輥橫向剛度的效果進而提公升軋制質量。
2.1軋輥傳動方案的設計
根據設計要求擬定軋輥裝置的工作原理如下圖所示：
圖2—1 軋輥裝置的傳動方案圖
如圖2-1所示，在工作時，電機通過傳動系統將動力傳遞到兩個工作輥上，並使得兩工作輥做等轉速反方向轉動，工作輥、中間輥、支撐輥輥面因被軋件的擠壓變形抗力而緊密接觸，相臨的各輥之間的壓力產生的摩擦力帶動中間輥和支承輥繞各自軸線旋轉。兩個中間輥通過推力軸承系統（此結構的目的是使得中間輥橫移裝置的滑移導桿只隨液壓缸做橫向移動而不隨中間輥做迴轉運動，細節在後續的章節中再做仔細的闡述）分別和兩個橫移液壓缸的活塞連桿相連線，兩液壓缸的工作情況剛好相反，使得兩中間輥往復做左右螺旋運動，以達到提高工作輥橫向剛度的效果進而提公升軋制質量。
這種結構的軋輥裝置是借鑑目前國內執行的萊鋼1500軋機的軋輥裝置所設計的，它相對其他結構的軋機，增加了板形控制裝置（即中間輥橫移裝置），克服了軋制鋼帶的邊部減薄問題。
2.2中間輥橫移機構的結構設計
1—花鍵型滑移導桿 2—導軌保持架 3—軸套 4—圓錐銷5—螺釘 6—墊片 7—螺釘
8—連線軸 9—雙向推力軸承 10—中間輥 11—位移感測器 12—橫移液壓缸
13—螺栓連線組
如圖2-2所示，中間輥橫移機構在工作時，工作輥與橫移液壓缸順序啟動。液壓缸活塞桿中間部分充當滑移導桿，這部分做成花鍵軸與導軌架配合做橫向往復運動。活塞桿右端固結乙個連線軸，軸肩兩端分別安裝乙個雙向推力軸承。
工作時，中間輥旋轉，右側軸承的一端板隨之旋轉，因軸承滾珠的作用，與連線軸相配合的一部分並不旋轉。左側軸承的工作情況與右側軸承類似，這樣就解決了中間輥在旋轉時會帶動活塞桿旋轉的問題。工作時，液壓缸活塞桿向右移動，連線軸軸肩推動右側推力軸承向右移動，推力軸承推動中間輥向右移動；液壓港活塞桿向左移動，連線軸軸肩拉動左側推力軸承向左移動，推力軸承通過軸承蓋的作用拉動中間輥向左移動。
在兩推力軸承的作用下，使得中間輥做旋轉和橫移的復合運動，中間輥做往復螺旋運動。
工作時，上下兩液壓缸的運動情況正好相反，使得兩中間輥相對反向運動，以達到提高工作輥橫向剛度而消減軋件邊部減薄的作用。
2.3壓下量調整機構的設計
如圖2-3所示，電動機11通過與其同軸的小齒輪1和中間大惰輪2帶動固定在方孔套筒3上的大齒輪4，使壓下螺絲5在螺母12中旋轉並實現公升降運動，壓下螺絲的方形尾端穿在套筒的方孔中。為了實現兩個壓下螺絲的同步移動以保持上軋輥的平行公升降，兩個中間大惰輪之間用乙個小惰輪（離合齒輪6）相連。離合齒輪6裝在液壓缸的柱塞8上，當液壓缸的柱塞公升起時，兩個中間大惰輪之間的聯絡即被切斷，此時兩個壓下螺絲可以單獨調整。
壓下螺絲的公升降速度一般為90～180mm/s，其中較高的速度是在大行程移動時使用。
1—小齒輪 2—大惰輪 3—方孔套筒 4—大齒輪 5—壓下螺絲 6—離合齒輪
7—液壓缸 8—柱塞杆 9—傘齒輪 10—噴油環 11—電動機 12壓下螺母
圖2—3壓下量調整機構的結構圖
2.4軋件寬度調整機構的設計
軋件寬度調整機構採用類似二輥立式結構來實現，其結構如圖2-4所示。
這種設計思想借鑑於《軋鋼機械裝置》一書中所述的萬能式（複合式）軋鋼機的結構，這種設計結構簡單且工作可靠，所以我擬選用此結構進行寬度調整。
工作時，鋼帶邊緣與立輥1、2的輥身接觸，兩立輥被調整到與鋼帶寬度相對應的位置，兩立輥之間的最小距離便是所需鋼帶的寬度。鋼帶與兩立輥的運動方向如圖所示，鋼帶在上下兩工作輥的直接作用下，被壓軋到所需的厚度，兩立輥輥身之間的最小距離已調整到與所需鋼帶寬度相等的位置，鋼帶與兩立輥接觸，由於在接觸面上鋼帶邊緣部分與立輥輥身的運動方向相同，而且鋼帶上的任意一質點都在立輥1或立輥2迴轉軸線的同側，所以立輥對接觸面上的鋼帶的任意一質點的作用力在橫向的分力方向都是指向同側即指向另一立輥的，這樣在兩個相對鋼帶對稱布置的立輥作用下，鋼帶被再次冷軋處理即被軋到所需要的寬度。
寬度調整機構在布置時一定要相對鋼帶對稱布置，否則影響鋼帶的加工質量，使得鋼帶兩邊厚度差增大，甚至使得鋼帶一側嚴重捲曲而成為次品或廢品。
圖2—4 軋件寬度調整機構的結構圖
3.1.1 工作輥的設計
（1）工作輥結構的設計
圖3—1 工作輥結構圖
（2）材料選擇
工作輥是輥系中最關鍵件,也是消耗量最大的工件,由於它在高接觸壓力、高速下長期工作,對其硬度、耐磨性、抗剝落、接觸強度及芯部彎曲強度等都有苛刻要求,為了能軋制更高品質的冷軋帶鋼,目前工作輥採用優質合金鍛鋼製作。
本設計擬選定工作輥的材料為：20cr2ni4
經滲碳後淬火，此材料的力學效能為：
強度極限=1175 mpa 屈服極限=1080 mpa 熱處理後硬度:60 hrc
許用彎曲應力=80 mpa 接觸應力=280 mpa 接觸應力=80 mpa
（3）輥身的設計
軋輥直徑可根據咬入條件角和軋輥強度來確定。工作輥徑應滿足條件：
d3—1）
式中 d——工作輥輥身直徑；
——軋制前後鋼板的厚度差。
冷軋薄板及帶鋼軋機，尤其在軋制變形抗力較大的材料時，其軋輥直徑應根據最小可軋厚度選擇。當軋輥直徑很大時，彈性變形增加，致使薄帶鋼及鋼板的正常軋制成為不可能。根據實踐經驗，軋輥在冷軋時選用直徑條件為：
張力軋制時d<(15002000)h
無張力軋制時d<1000h
我們現以無張力軋制計算，滿足此條件就可以滿足張力軋制，故，
d<1000h3—2）
式中 h——被軋制鋼板的最小厚度。
查各類軋機常用最大咬入角表可得，在磨光軋輥上帶潤滑液單片鋼板成捲冷軋時的相關引數為：
咬入角：
現取，作為計算值。
由原料厚度1.82.75 mm、成品厚度0.31 mm可得：
=2.45 mm，h=1.8 mm
將以上資料代入式式（3-1）、式（3-2）得：
d mm
134.16 mm
d10001.8 mm
1800 mm
在軋制過程中，由於軋輥表面的磨損，經過一段時間後，輥面磨損將影響產品質量，此時則需要重車或重磨。通常軋輥允許重車率用新輥直徑百分數表示。查表可知，薄板軋機及冷軋機的重磨率為：
現以3%計算，則有：
d134.16 (1+3%) mm
138.18 mm
擬取，而140<1800，滿足條件式（3-2），故選定：
d=140 mm
鋼板軋機工作輥輥身長度l按軋制鋼板的最大寬度確定：
l=b+a3—3）
式中 b——軋制鋼板的最大寬度
a——根據不同板寬所選取的餘量。
查詢相關實踐經驗所得的資料可得：對於帶鋼，當b=200400 mm時，a=50 mm；當b=4001200 mm時，a=100 m；對於較寬鋼板a=200400 mm。
由原料寬度200350 mm、成品寬度200300 mm可得：
b=350 mm
則a=50 mm
將以上資料代入式（3-3）得：
l=350+50 mm
400 mm
考慮到中間輥橫移量為=100mm，則工作輥輥身長度應取l=500mm。
（4）輥頸的設計
輥頸是軋輥支撐部分，它與軸承裝配在機座中，將軋制力經壓下調整裝置傳遞到機架上。輥頸尺寸為直徑d和長度l，它與軸承型式及工作載荷有關。
參考同行的一些資料和自己的一些簡單分析計算，可以發現，工作輥在工作時受很大的徑向力，還有不小的軸向力。考慮到軸承尺寸，應當把滾針軸承和推力軸承結合使用，具體使用情況在下文分析。
（5）輥頭的設計
由於此軋機要求的轉速較高，而且壓下量較大，軋輥所承受的轉矩較大，故，輥頭適合選用帶雙鍵型的輥頭，結構形式如工作輥結構圖中所示。
（6）凸度
將工作輥的輥面設計成s形瓶狀表面,大小直徑差根據軋輥長度確定,兩軋輥大小頭在軋機上相互成180°方向配置。
由d=140 mm f=1.06（設定值）可得：
d＇=d/f
140/1.06 mm
王瑾琦畢業設計說明書 正文
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