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项目七 轧制压力和轧制力矩
一、教学目标
1.掌握轧制压力的概念，轧制压力的力学分析与计算式。
2.掌握接触面积的含义，接触面积的计算方法。
3.了解确定平均单位压力的方法，理解计算公式及确定公式中参数的方法，能通过参考资料做简单的计算。
4.掌握计算轧制压力的方法与步骤，联系生产实际,能理解综合案例,学习分析的方法与解题思路。
5.掌握影响轧制压力因素和影响规律。
6.理解轧制生产中主电机负荷力矩的组成，掌握轧制力矩的定义和计算方法，了解主电机选取原则与校核内容。
二、课时分配
本项目共6个任务，安排11课时。
三、教学重点
1.轧制力和轧制力矩的定义。
2.轧制力的计算方法与步骤。
3.影响轧制力的因素以及影响的基本规律。
4.轧制所需力矩的构成,重点学习轧制力矩的计算方法。
教学难点
接触面积的计算。
计算平均单位压力。
确定轧制压力。
轧制力矩。
任务一 轧制压力的概念
知识储备
轧辊对金属的作用力有两个:一是与接触表面相切的摩擦应力的合力—摩擦力;二是与接触表面相垂直的单位压力的合力—正压力,这两力在垂直于轧制方向上的投影之和通常称为轧制压力。
一、轧制压力的定义
二、轧制压力的研究实际意义
三、轧制压力的确定方法
实际计算轧制压力时,用如下公式:
P=p-F式中:P———轧制压力;p-———平均单位压力;F———轧辊与轧件实际接触面积的水平投影,简称接触面积。
任务二 接触面积的计算
一、简单轧制情况
用实际接触面积在水平方向上的投影作为计算接触面积：
当采用压力轧制时,上、下辊径不等时,接触面积可用下式计算:
式中:R1、R2———上、下轧辊的工作半径,mm。
二、孔型中轧制
计算公式:
平均压下量:
式中:Q、B———轧件轧前横断面积与宽度;
q、b———轧件轧后横断面积与宽度。
轧辊与轧件相接触处的直径为工作直径。
三、考虑轧辊弹性压扁时的接触面积
忽略轧件的弹性变形,可得出弹性压扁时的变形区长度:
式中:C———系数,根据轧辊的弹性性质而定;
P———平均单位压力;
R———轧辊半径。
任务三 计算平均单位压力
知识储备
一、确定平均单位压力的方法
1.理论计算法
2.实测法
3.经验公式和图表法
二、常用计算平均单位压力的理论公式
1.采利柯夫公式
2.斯通公式
3.艾克隆得公式
任务四 确定轧制压力
知识储备
一、计算公式
根据轧制温度、速度、程度查图求变形抗力;选择合适的计算公式确定公式中各参数;计算平均单位压力;计算接触面积;计算轧制压力:
二、实测法确定轧制压力
1.用电阻应变仪测压
2.在辊面上安装测压仪
任务五 影响轧制压力因素
知识储备
影响轧制压力的因素与影响规律
轧件材质
基本规律：钢的含碳量越高或者合金元素含量越高,轧制时平均单位压力越大,轧制压力也就越大。
轧制温度
基本规律：随着轧制温度的升高,钢的变形抗力降低,平均单位压力降低,所以轧制压力降低。
变形速度
基本规律：热轧时,随着轧制速度的提高,变形抗力增大,平均单位压力将增大,故轧制压力增大。
外摩擦
基本规律轧辊与轧件间的摩擦力越大,轧制时金属流动阻力越大,平均单位压力越大,轧制压力也越大。
轧辊直径
基本规律:轧辊直径越大,平均单位压力越大,且接触面积越大,从而轧制压力明显增大。
轧件宽度
基本规律:轧件宽度增大,接触面积增大,平均单位压力也有所增大,所以轧制压力增大。
压下率
基本规律：压下率增大,轧辊与轧件接触面积增大,同时平均单位压力也增大,所以轧制压力增大。
前张力和后张力
基本规律:轧制时对轧件施加前张力或后张力。均使变形抗力降低,从而使轧制压力降低。
任务六 轧制力矩
知识储备
轧机的主传动(图7-5)
轧钢主机列通常由主电机、轧机和传动机械三部分组成。
二、主电机轴上的负荷力矩
主电机轴上的负荷力矩由以下四部分组成,即:
静力矩和轧制效率
1.静力矩
2.轧制效率
三、辊系受力分析与轧制力矩
1.轧制力矩的计算
转动一个轧辊所需力矩M1,为
式中:a———力臂,mm;
φ———合力作用点对应的圆心角;
D———轧辊直径;
转动两个轧辊所需力矩为:
Mz=2Pa=PDsinφ
2.按能耗计算轧制力矩
轧制所消耗的功A与轧制力矩之间关系为M=A/θ=A/ωt=AR/vt
式中:θ———轧件通过轧辊期间轧辊的转角;
ω———轧辊的角速度,rad/s;
t———轧件通过轧辊的时间,S;
R———轧辊半径,mm;
v———轧辊圆周速度,m/s。
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