[精选]压力加工车间设计教材36966.pptx
《[精选]压力加工车间设计教材36966.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《[精选]压力加工车间设计教材36966.pptx(42页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、 Northeastern University,NEU 1 NEU15 五月五月 2023第六章第六章工艺计算与金属平衡工艺计算与金属平衡授课教师:彭良贵授课教师:彭良贵压力加工车间设计课程压力加工车间设计课程 Northeastern University,NEU 2 NEU15 五月五月 2023第第6 6章章 工艺计算与金属平衡工艺计算与金属平衡 6.1 轧制、制、挤压、拉拔工、拉拔工艺计算算 6.2 编制生制生产工工艺流程定流程定额卡卡 6.3 编制金属平衡表编制金属平衡表 本章主要内容:本章主要内容:Northeastern University,NEU 3 NEU原料成品15 五
2、月五月 20236.16.1 工艺计算工艺计算 工艺计算的目的:工艺计算的目的:产品方案生产方案生产工艺流程主要设备辅助设备辅助设备 设备校核、优化选型设备校核、优化选型 确定产品的具体确定产品的具体工艺规程工艺规程和和工艺参数工艺参数 制订各种消耗定额制订各种消耗定额 工艺规程工艺规程指加工件材质、尺寸、形状及各指加工件材质、尺寸、形状及各加工道次被加工件的形状、尺寸变化等;加工道次被加工件的形状、尺寸变化等;工艺参数工艺参数是指力、温度、速度及表面介质是指力、温度、速度及表面介质等条件。等条件。Northeastern University,NEU 4 NEU15 五月五月 20236.1
3、.1 6.1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 轧制规程的核心是变形规程(压下规程或压下制度),其制订过程必轧制规程的核心是变形规程(压下规程或压下制度),其制订过程必然离不开温度制度、速度制度、张力制度和辊型制度的确定,这些参然离不开温度制度、速度制度、张力制度和辊型制度的确定,这些参数的选择,应符合实际,可根据同类工厂的实际情况加以确定,并作数的选择,应符合实际,可根据同类工厂的实际情况加以确定,并作必要的计算。必要的计算。在此,着重介绍与设备校核相关的轧制工艺计算内容,以确定设备在此,着重介绍与设备校核相关的轧制工艺计算内容,以确定设备选择是否合适。选择是否合适。Northeastern U
4、niversity,NEU 5 NEU15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 A、最大咬入角校核、最大咬入角校核 接触角接触角 ()式中:式中:hmax为道次最大道次最大压下量;下量;Dmin为工作工作辊最小最小辊径;径;y为允允许咬入角,咬入角,热轧按按轧制速度制速度查有关有关资料确定。料确定。冷冷轧按按润滑条件确定:滑条件确定:式中式中:R工作工作辊最小半径,最小半径,f摩擦系数摩擦系数变形区基本参数变形区基本参数 Northeastern University,NEU 6 NEU15 五月五月 2023B、热轧时的温降计算、热轧时的温降计算终轧温度对轧制
5、过程的稳定性及材料微观组织及力学性能都有深刻的终轧温度对轧制过程的稳定性及材料微观组织及力学性能都有深刻的影响,道次间温降的确定,可采用实测、经验公式与理论公式计算。影响,道次间温降的确定,可采用实测、经验公式与理论公式计算。式中:式中:K:热量损失系数,:热量损失系数,kJ/(m2.s)(查手册)(查手册)Fp:该道次轧件平均散热面积,:该道次轧件平均散热面积,m2;t:该道次的散热时间(轧制时间:该道次的散热时间(轧制时间+间隙时间)间隙时间)Tq,Th:道次前后轧件温度,:道次前后轧件温度,Cp:轧件比热,:轧件比热,J/(kg.)G:轧件重量,:轧件重量,kg轧件在该道次的热量损失(轧
6、件在该道次的热量损失(J):):于是,道次温降于是,道次温降():而:而:6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 Northeastern University,NEU 7 NEU15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 C、轧制力计算、轧制力计算典型的典型的轧制力制力计算公式:算公式:热轧中厚板中厚板:斋藤公式,西姆斯公式或志田茂公式藤公式,西姆斯公式或志田茂公式等等 热轧薄板薄板带:西姆斯公式或志田茂公式西姆斯公式或志田茂公式等等 冷冷轧板板带:斯通公式,斯通公式,Bland-Fort公式或公式或Hill公式公式等等 型型钢,钢管:管:艾克隆德公式
7、艾克隆德公式等。等。轧制力参数在轧机牌坊设计、轧制规程制订、轧机和轧辊校核、电机轧制力参数在轧机牌坊设计、轧制规程制订、轧机和轧辊校核、电机选型等方面都有广泛的应用。选型等方面都有广泛的应用。计算轧制力:计算轧制力:轧制力校核:轧制力校核:Pp:接触面积上的平均单位压力,:接触面积上的平均单位压力,MPa;(可采用理论计算或经验法计算)(可采用理论计算或经验法计算)B:轧件宽度,:轧件宽度,mm;R:轧辊半径,:轧辊半径,mm;h:道次绝对压下量,:道次绝对压下量,mm;Py:轧机的最大允许压力,:轧机的最大允许压力,kN。(由轧辊的强度确定)(由轧辊的强度确定)Northeastern Un
8、iversity,NEU 8 NEU15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 D、轧辊强度校核、轧辊强度校核(四辊轧机工作辊传动为例)(四辊轧机工作辊传动为例)n 支撑辊最大允许压力支撑辊最大允许压力Pzy支撑辊辊身的最大弯曲应力支撑辊辊身的最大弯曲应力max:其中:其中:Dz、L、l:分别为支撑辊辊身直径、辊身长度和辊颈的长度,:分别为支撑辊辊身直径、辊身长度和辊颈的长度,mmW:支撑辊抗弯模量,:支撑辊抗弯模量,mm3Mmax:支撑辊辊身最大弯曲力矩:支撑辊辊身最大弯曲力矩y:支撑辊的最大允许弯曲应力,支撑辊的最大允许弯曲应力,MPa Northeaster
9、n University,NEU 9 NEU15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 n 支撑辊辊颈最大允许压力支撑辊辊颈最大允许压力Pzj支撑辊辊颈的最大弯曲应力支撑辊辊颈的最大弯曲应力max:其中:其中:dz为支撑辊辊颈直径,为支撑辊辊颈直径,mm Northeastern University,NEU 10 NEU15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 工作辊的最大扭曲应力工作辊的最大扭曲应力max:其中:其中:R、Dg:分别为工作辊辊身半径和直径,:分别为工作辊辊身半径和直径,mmWgj:工作辊辊颈的抗弯模量,:工作辊辊
10、颈的抗弯模量,mm3Mkmax:工作辊的最大扭曲力矩:工作辊的最大扭曲力矩y:工作辊的最大允许扭曲应力,工作辊的最大允许扭曲应力,Mpa:摩擦系数:摩擦系数hmax:工作辊的最大压下量:工作辊的最大压下量n 工作辊最大允许压力工作辊最大允许压力Pgy Northeastern University,NEU 11 NEU15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 其中:其中:Wgt:工作辊辊头的抗弯模量,:工作辊辊头的抗弯模量,mm3 dgt:工作辊辊头直径,:工作辊辊头直径,mmn 工作辊辊头最大允许压力工作辊辊头最大允许压力Pgt Northeastern Un
11、iversity,NEU 12 NEU15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 E、转矩的计算、转矩的计算电机轴上的转矩电机轴上的转矩M:其中:其中:Mj:静力矩,:静力矩,kN.mMd:动力矩,:动力矩,kN.mMz:轧制力矩,:轧制力矩,kN.mi:轧辊与电机间的传动比:轧辊与电机间的传动比Mm:摩擦力矩,:摩擦力矩,kN.mMk:空转力矩,:空转力矩,kN.m 轧制力矩:用于使轧件塑性变形所需之力矩;轧制力矩:用于使轧件塑性变形所需之力矩;摩擦力矩:克服轧制时发生在轧辊轴承,传动机构等的附加摩擦力矩;摩擦力矩:克服轧制时发生在轧辊轴承,传动机构等的附加摩擦
12、力矩;空转力矩:克服空转时的摩擦力矩;空转力矩:克服空转时的摩擦力矩;动力矩:克服轧辊非匀速转动时产生的惯性力;动力矩:克服轧辊非匀速转动时产生的惯性力;Northeastern University,NEU 13 NEU15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 n 轧制力矩轧制力矩Mz在转动轧辊所需的力矩中,轧制力矩是最主要的。其值为轧件对轧辊在转动轧辊所需的力矩中,轧制力矩是最主要的。其值为轧件对轧辊的垂直压力的垂直压力P P与力臂与力臂a a之乘积。之乘积。1.1.单位压力曲线;单位压力曲线;2.2.单位压力图形重心线单位压力图形重心线力臂系数:力臂系数:
13、其中:其中:Pp:轧制变形区平均单位压力,:轧制变形区平均单位压力,Mpa;Bp:轧制变形区轧件平均宽度,:轧制变形区轧件平均宽度,m;L1:变形区接触弧长,:变形区接触弧长,m(4Hi轧机轧机支撑辊传动时)支撑辊传动时)Northeastern University,NEU 14 NEU15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 n 摩擦力矩摩擦力矩Mm式中,式中,:轧辊轴承摩擦系数:轧辊轴承摩擦系数 djm:轧辊辊颈的摩擦直径,:轧辊辊颈的摩擦直径,m对二辊轧机而言(上对二辊轧机而言(上/下辊,传动侧下辊,传动侧/操作侧共计操作侧共计4个轴承):个轴承):Mm
14、1:轧辊轴承中的摩擦力矩:轧辊轴承中的摩擦力矩 Mm2:传动机构诸如减速机、齿轮机座中的摩擦力矩:传动机构诸如减速机、齿轮机座中的摩擦力矩 轧辊轴承中的摩擦力矩轧辊轴承中的摩擦力矩Mm1:Northeastern University,NEU 15 NEU15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 对四辊轧机而言对四辊轧机而言:轧制时的总压力主要为支撑辊所承受,故此时:轧制时的总压力主要为支撑辊所承受,故此时摩擦力主要发生在支撑辊的轴承中。此摩擦力对支撑辊的旋转所摩擦力主要发生在支撑辊的轴承中。此摩擦力对支撑辊的旋转所形成的阻力矩为:形成的阻力矩为:于是,作用在支
15、撑辊与工作辊间的摩擦力:于是,作用在支撑辊与工作辊间的摩擦力:受此摩擦力作用而形成对工作辊旋转的阻力矩为:受此摩擦力作用而形成对工作辊旋转的阻力矩为:因此:对工作辊传动的因此:对工作辊传动的4Hi轧机:轧机:式中,式中,zz:支撑辊辊颈轴承的摩擦系数:支撑辊辊颈轴承的摩擦系数 dzjm:支撑辊辊颈的摩擦直径,:支撑辊辊颈的摩擦直径,m对支撑辊传动的对支撑辊传动的4Hi轧机:轧机:Northeastern University,NEU 16 NEU15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 传动机构中的摩擦力矩传动机构中的摩擦力矩Mm2:式中,式中,为传动机构效率,
16、即从主电机到轧为传动机构效率,即从主电机到轧机的传动效率。机的传动效率。最终换算到主电机轴上的总的摩擦力矩为:最终换算到主电机轴上的总的摩擦力矩为:Northeastern University,NEU 17 NEU15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 n 空转力矩空转力矩Mk指空载转动轧机所需的力矩,通常可根据转动部分(如轧辊、联接轴、指空载转动轧机所需的力矩,通常可根据转动部分(如轧辊、联接轴、人字齿轮、飞轮等)的重量和在轴承中的摩擦圆半径来计算:人字齿轮、飞轮等)的重量和在轴承中的摩擦圆半径来计算:式中:式中:n n:转动部件在支撑轴承中的摩擦系数;:
17、转动部件在支撑轴承中的摩擦系数;d dn n:转动部件被支撑于轴承中的轴颈直径,:转动部件被支撑于轴承中的轴颈直径,m m;G Gn n:转动部件的重量;:转动部件的重量;i in n:电机与该部件间的传动比;:电机与该部件间的传动比;通常按经验公式来确定:通常按经验公式来确定:其中,其中,MH为电机额定转矩,为电机额定转矩,kN.mkN.m,新式轧机取下限,旧式轧机取上限。新式轧机取下限,旧式轧机取上限。Northeastern University,NEU 18 NEU15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 n 动力矩动力矩Md当轧机轧制速度变化时,便产生
18、了克服惯性力的动力矩。当轧机轧制速度变化时,便产生了克服惯性力的动力矩。式中,式中,GDGD2 2为折合到电机轴上的各部分转动惯量之和,为折合到电机轴上的各部分转动惯量之和,kN.mkN.m2 2;G G为转动部分的重量,为转动部分的重量,N N;D D为转动部分之惯性直径,为转动部分之惯性直径,m m;dn/dt=dn/dt=为电机轴上的转动角加速度,为电机轴上的转动角加速度,r/r/(min.smin.s)。)。电机的转动惯量可由产品样本或电机铭牌查得。电机的转动惯量可由产品样本或电机铭牌查得。电机的转动惯量电机的转动惯量 Northeastern University,NEU 19 NE
19、U15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 折合到电机轴上的支撑辊的转动惯量折合到电机轴上的支撑辊的转动惯量 式中:式中:izg:支撑辊对工作辊的传动比(:支撑辊对工作辊的传动比(i=Dz/Dg)igd:工作辊对电机的传动比:工作辊对电机的传动比:轧辊的密度:轧辊的密度L:支撑辊的辊身长度:支撑辊的辊身长度 Northeastern University,NEU 20 NEU15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 折合到电机轴上的工作辊的转动惯量折合到电机轴上的工作辊的转动惯量 折合到电机轴上的轧件的转动惯量折合到电机轴上的轧件
20、的转动惯量 式中,式中,Gj:轧件重量,:轧件重量,t;ng:工作辊的转动速度,:工作辊的转动速度,r/min;v:轧制速度,:轧制速度,m/s Northeastern University,NEU 21 NEU15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 F、电机运行图、电机运行图 静负荷图静负荷图静力矩随时间变化的关系图。静力矩随时间变化的关系图。单独传动的连轧机静负荷图单独传动的连轧机静负荷图单机架可逆式轧机静负荷图单机架可逆式轧机静负荷图可逆式轧机轧制速度与静可逆式轧机轧制速度与静/动动/合成负荷图合成负荷图 动负荷图动负荷图动力矩随时间变化的关系图。动力
21、矩随时间变化的关系图。Northeastern University,NEU 22 NEU15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 n 道次轧制阶段道次轧制阶段-空载加速阶段空载加速阶段电机转矩:电机转矩:电机转速:电机转速:0-n0-nk knk:空载稳定运转时的转速:空载稳定运转时的转速dn/dt=为电机轴上的转动角加速度,为电机轴上的转动角加速度,r/(min.s)空载加速段时间:空载加速段时间:n 道次轧制阶段道次轧制阶段-空载稳定运转阶段空载稳定运转阶段电机转矩:电机转矩:电机转速:电机转速:n nk k空载稳定运行时间空载稳定运行时间=间隙时间间隙时
22、间 Northeastern University,NEU 23 NEU15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 n 道次轧制阶段道次轧制阶段-带载加速阶段带载加速阶段电机转矩:电机转矩:电机转速:电机转速:n nu u-n-ndwdw带载加速段时间:带载加速段时间:nu:轧件咬入时的转速:轧件咬入时的转速ndw:轧制过程中对应某轧制速度时的电机转速:轧制过程中对应某轧制速度时的电机转速 Northeastern University,NEU 24 NEU15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 n 道次轧制阶段道次轧制阶段-带载
23、减速阶段带载减速阶段电机转矩:电机转矩:电机转速:电机转速:n ndwdw-n-nb b带载减速段时间:带载减速段时间:nb:抛出轧件时的转速:抛出轧件时的转速ndw:轧制过程中对应某轧制速度时的电机转速:轧制过程中对应某轧制速度时的电机转速 Northeastern University,NEU 25 NEU15 五月五月 20236.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 nu:轧件咬入时的转速:轧件咬入时的转速nb:抛出轧件时的转速:抛出轧件时的转速ndw:轧制过程中对应某轧制速度时的电机转速:轧制过程中对应某轧制速度时的电机转速tdj2:带载减速运转时间,:带载减速运转时间,sL
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 精选 压力 加工 车间 设计 教材 36966
限制150内