六辊轧机小辊径工作辊变形受力分析①

严国平

(中冶南方工程技术有限公司技术研究院 湖北武汉430223)

1 引言

六辊轧机的辊系由支撑辊、中间辊与工作辊组成。其中，工作辊与带钢直接接触并直接参与对轧制带钢的板形控制。故而，工作辊的力学性能很大程度上影响了六辊轧机板形控制能力。通常，如果工作辊径较大时，工作辊采用单轴承支撑可以从力学性能上满足板形控制要求，但如果工作辊径较小时，这种单轴承支撑方式就很难满足板形控制要求。

对于辊系的计算，一些研究者进行了研究。白剑等［1］利用VB 与ANSYS 软件结合完成了六辊轧机辊系变形的有限元仿真。张清东等［2］根据特殊辊廓曲线建立了六辊CVC 轧机辊系三维弹性变形的有限元模型并顺利完成了计算。赵建国等［3］采用改进的Coulomb 摩擦模型对轧机辊系三维接触问题进行了有效计算。严国平［4］采用有限差分法对工作辊变形进行了解析求解。以上这些都是针对单轴承支撑的工作辊进行的计算，适用于较大辊径的工作辊。通过辊系受力的解析推导，并结合有限元计算方法对双轴承支撑的小辊径工作辊进行了挠度计算，计算结果对工程设计具有良好的指导作用。

2 辊系受力分析

辊系受力分析示意图如图1 所示。根据力及力矩平衡原理，可以得到如下计算式，其中，式(1)为各计算角度表达式，式(2)为各轧辊水平力及相互作用力的表达式。

图1 辊系受力分析图

式中 α—轧制力与铅垂线夹角，单位为°;

T1—前张力，单位为kN;

T0—后张力，单位……