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机架的强度计算和变形计算
摘要:初定基本尺寸并选择立柱、横梁的截面形状机架基本尺寸,主要是指窗口的大小以及立柱和上下横梁的截面尺寸等。基本尺寸的确定见表１8。2—l，各种截面形状的选择见表1８.2－2。机架的强度计算和变形计算1）计算的基本假定①作用在机架上的外力，只考虑轧制力的
初定基本尺寸并选择立柱、横梁的截面形状,机架基本尺寸,主要是指窗口的大小以及立柱和上下横梁的截面尺寸等.基本尺寸的确定见表18.２-ｌ，各种截面形状的选择见表18。2—２．机架的强度计算和变形计算
１）计算的基本假定
①作用在机架上的外力，只考虑轧制力的作用，并用两个集中载荷取代作用于上横梁圆环面的均布载荷(见图18。2-1)。作用在下板粱上的力为均布载荷；
②视机架为一封闭框架,该框架,由依次连接截面各截面形心而形成;
③机架的变形属于平面变形。
２）主要运算符号（参照图１8.2－1一图18.2－3及表18。2—3、表1８。2-4);

３）机架的强度计算和变形计算表18.２-3，表18.2-4为机架的静强度计算和变形计算;表18。2—5为机架的疲劳强度计算；表18.2—6为图解机架任意截面的夸矩。对于结构形状复杂的机架可用图解法。
4）计算实例图１8.2—4为１200x550／１100四辊热轧机机架结构图。要求对该机架进行刚、强度校核.机架材料为ZＧ2７０-5００钢，轧机的最大轧为１6000kN,每片机架上的作用力为８0００kＮ。
解
①绘制机架计算简圈
第一步,将机架简化为封闭框架。由于该机架形状较规整.故只取5个截面，它们是:上、下横梁的中间截面，立柱的中间截面。上、下橄梁与立住交接处。而后分别求其形心位置和惯性矩。根据所求得的数据及机架的结构尺寸使可作用机架的封闭框架图，如图18。2一5所示.ﻫﻫﻫ第二步。确定各段的惯性矩及上、下.粱上载荷．

②机架的静强度校核
a）按表１8。2一3中的计算公式求得各截面上的最大应力(见表1８.２—7)。
由表１8.２一７可知,求得的各截面上最大应力均小于许用应力,故机架静强度满足要求。
b）以轧辊在断裂时机架不产生塑性变形为条件计算机架的许用应力（σ〕’。

由于上式求得的（σ〕＇值大于机架的最大应力.故轧辊在断裂时，机架无损伤．
③机架的疲劳强度计算按表18.２-8中公式。
计算各截面的疲劳安全系数，并列于表18.2一９中,由于表中的s值大于许用安全系数（S）＝1。5一2，故机架疲劳强度满足要求.
④挠度计算利用表18。2—4中的公式计算机架的挠度，并列于表18。2一9中。从表中可知,机架在垂直方向的挠度=0。０004841m。水平方向的挠度＝0。000３９ｍ。对于大中型四辊热轧机,机架在垂直方向的总挠度应不大于０。0005—０．０01ｍ。故机架满足刚度要求。由于轧机中滑板与支承辊轴承座宽度之间的最小间凉为0。０005７m。大于机架的水平挠度=0。０0０39m。从而可满足轴承座沿窗口自由移动的使用耍求．
ﻫﻫ
5)机架的应力分析用有限元法计算280x10０/300四辊冷轧机机架所得应力分布及变形情况。
假定：①机架只承受垂直方向的轧制力。而水平外力被忽略。②机架几何形状及外载均前后对称，且无垂直于此对称面的外力,故计算时按平面间题来处理。用有限元ｍit算所得机架的应力分布图,如图18。２—6一图18。２—９所示。从图中得知:①上横梁中间截面内缘上有较大的沿x轴方向的压应力（=—２84xＩO’Pa)。其值向两边逐渐减小.②上横梁内、外缘分别是下横梁对应点的1．５５和1。6８倍.上、下横梁的内、外缘的值按曲线规律变化。③立柱受力状态接近于单向拉伸．④根据上横梁中间截面的应力分布，可确定压下螺母支承面的位里（尽可能布置在压应力区）。⑤从图18。2-7、图１８.２－8中可知。横梁与立柱交接处和下横梁带孔部位有较大的应力集中，从而使应力达到较高值。如在上、下横梁与立柱交接处最大应力分别达到４１0ｘ１0’Pa和320x10＇Ps。而在直径￠４0ｍm圆孔A,B两点拉应力达到２90ｘ10'Pa。
机架的变形：当以机架中性线AＢCD(见图18。2-6）为基准时.计算所得机架在垂宜方向的总变形是０。０001０58。,其中立柱的垂直变形为０。000０448.。上、下横梁的垂直变形为0.0０006Im。
表１8。２-3中。按曲梁计算。上、下横梁与立柱的交接处最大应力值分别为４30ｘ１０’Pａ及328ｘ10’P。,与有限元法什算结果很接近。