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- 2021-05-11 发布
第五章 机 架
第一节 机架的形式及主要参数
一、机架的型式
闭式
开式
半开半闭
螺栓连接
销轴连接
套环连接
斜楔连接
二、机架的结构
三、机架的主要参数：窗口高度
H
，窗口宽度
B
，立柱的断面形状和尺寸
1.
窗口高度：
H=A+h+d+2s+
δ
A-
轧辊中心距
(
如四辊，上下支承辊中心距）
h
–
上辊的调整距离
d-
辊颈的直径
s-
轴承和轴承座的径向厚度
δ
–
余量，
150~250mm
对于四辊轧机
,
可取
H=(2.6~3.5)(D
Z
+Dg)
A
δ
S
h
2.
窗口宽度：
（
1
）开式机架：根据轴承座的尺寸确定
（
2
）闭式机架：考虑换辊时在工作侧宽度略大于辊径。
★
两侧的窗口宽度可以不同，换辊侧可大
10mm
.
3.
立柱的断面尺寸
（
1
）形状：正方、矩形、工字型
（
2
）面积：
F
2
=Kd
2
K=0.6
～
1.2
例：四辊轧机支撑辊辊颈
K=1.2
～
1.6
5500
轧机
F2=9940
㎝
2
立柱的各种断面形状
如
2030mm
连轧机牌坊
:
立柱断面积为
5900cm
2
,
每片重约
116t
。两个牌坊用横梁焊接成刚性机架，牌坊窗口需经机械加工，其立面上安装有硬质抗磨衬板（铜滑板）而使轧辊轴承座移动顺利。
为防止轧辊侧向移动，由液压锁紧装置把轴承座固定在立柱上。牌坊顶部装设调节辊缝的液压压下缸，下部装有液压马达传动的斜楔调节装置，这样可使轧制线高度保持恒定。
牌坊结构举例
第二节 机架的材料及许用应力
一、 机架的材料
ZG25
、
ZG35
σ
b
≥500MPa,
σ
s
≥280MPa,
δ
≥15%
二、 机架的许用应力
n=10-12.5
第三节 机架的强度计算
轧钢机机架结构比较复杂，不易进行精确的强度和刚度计算。按照材料力学的方法计算机架的强度一般采用如下步骤：（
1
）以机架各断面中性轴连线组成框架，将机架简化成平面刚架；（
2
）确定外力的大小及作用点；（
3
）确定静不定阶数，并根据结构和受力特点简化模型，降低静不定阶数；（
4
）根据变形协调条件，用材力方法求解静不定力；（
5
）根据计算截面的面积、惯性矩和承受弯矩、拉力大小求出应力，验算强度。
强度计算的步骤
机架受力
在轧制过程中，机架的受力也是相当复杂的，通常有下面一些力作用在机架上：（
1
）
轧制压力
通过轧辊轴承，压下螺丝和底垫分别作用在机架的上、下横梁上；（
2
）坯料咬入或加、减速轧制所产生的
惯性力
作用在机架的立柱上；（
3
）带张力轧制时，由前、后张力差所引起的
水平力
作用在机架的立柱上；（
4
）异径轧制、异步轧制和单辊传动的轧制方式，由于轧制力的倾斜而产生的
水平分力
作用于机架的立柱上；（
5
）各种水平力所形成的倾翻力矩在机架下支撑面上所引起的
反力
。
对称力系
非对称力系
在上述各作用力中，以
轧制力
为最大，其它各力相对较小，在强度计算时，有时可以忽略它们的影响。
一般来说，求平面钢架的内力属于
三次静不定
问题。这是因为当我们把平面刚架任一处截开时，三对未知内力不可能由平衡方程确定出来。
为了简化机架强度计算，一般做以下假设：
（
1
）
每片机架只是在上、下横梁的中间截面处作用有垂直力
P
，此两力大小相等方向相反，并作用在同一直线上。此时，由于机架外载荷对称，故不受倾翻力矩的作用；
（
2
）
机架的形状以窗口的垂直中心线对称，且不考虑上、下横梁惯性矩的差别所引起的水平内力；
（
3
）
上、下横梁和立柱的交界处（转角处）是刚性的，即机架形变后机架转角仍保持不变。符合上述条件的机架我们称之为简单闭式机架。
简化与假设
(1)
(2)
(2’)
(3)
(3
’
)
对于上横梁：
对于立柱：
根据单位力法：
M