荷引起的接触应力剪切应力以及残余应力等。
如轧辊的选材设计制作工艺等不合理，或轧制时卡钢等造成局部发热引起热冲击等，都易使轧辊失效。
任何种失效形式都会直接导致轧辊使用寿命缩短。
因此有必要结合轧辊的失效形式，探究其产生的原因，找出延长轧辊使用寿命的有效途径。
利用有限元分析的方法对轧机的轧制系统进行性能分析，分析出轧机轧制系统的失效形式，了解轧辊损坏原因，针对具体的轧机系统损坏形式采取相应措施，轧辊失效可以得到有效控制，可以最大限度降低辊耗，从而提高轧辊的使用寿命，提高轧钢生产效率。
这将推动中国的轧钢工业的跨越式发展，利于中国经济的发展，为中国度过金融危机作出贡献。
辊轧机轧制系统基本设计思路辊轧机的功能本次设计的辊轧制机主要是针对将细线材轧制成定厚度的钢带所做的设计，线材经过四道轧辊，得到所需厚度，轧制的过程必须速度平稳协调，以保证钢带的厚度平均。
由于所轧制的线材较细，采用将轧辊环安装在轴上的方式可以在保证技术的同时降低成本，并且方便轧辊出现问题时可以及时更换。
机架采用在龙门架结构上安装轴承架滑块，方便调整两轧辊间间距以保证生产件精度，更可以调整出不同的间距来轧制不同要求的生产件。
辊轧机轧制系统结构的基本设计思路目前中国市面上的辊轧机多是工作辊与支承辊分开，工作辊直径较小，支承辊主要承受轧制过程中的轧制力，但对于细线材来说并不需要如此大的轧制力，因而并不需要分工作辊和支承辊，可以直接采用将轧辊环安装在轴上的方式得到实现。
本次课题是研究将直径为的线材轧制成厚度为，宽为的钢带。
因而为了保证四次轧制的平稳，和轧制机的统，可将四道轧辊环直径设计为相同尺寸，通过改变每道轧制的速度来保证轧制的平稳而不会在两道轧制中间出现存料。
单道轧制系统的基本思路为由电动机为主动机，通过带轮及减速器来降低电动机的转速，由减速器双轴输出，用万用联轴器联接两根装有轧辊环的轴，整个系统结构如图。
图轧制系统结构示意图电动机带传动级双轴输出减速器联轴器轧辊轧制过程将四道相同的轧制系统改变轧辊间间隙并稍微修改轧辊速度后顺次排列，最终轧制出设定的厚度。
课题的研究内容本次课题是研究将直径为的线材轧制成厚度为，宽为的钢带的轧机轧制系统结构并对其结构进行有限元分析，以分析出该轧辊的主要失效形式。
该课题主要研究内容如下查阅轧机系统结构设计及分析文献，分析轧机系统的现状和常用方法提出辊轧机轧制系统结构方案，并选取较好的作为设计的方案，完善设计方案设计计算辊轧机的轧制系统结构建立辊轧机的轧制系统的三维模型绘制辊轧机轧制系统的装配工程图，及主要零件图对辊轧机的轧制系统进行有限元分析根据有限元仿真结果，对辊轧机的轧制系统轧辊主要失效形式进行分析撰写毕业设计说明书，完成全部研究工作和毕业论文。
第章轧制系统结构设计引言本课题是要将直径为的号线材通过四道轧辊最终轧制成厚度为，宽度为的钢带。
号钢受到轧制后会延展，故可以采用不同直径轧辊相同速度来达到，或者轧辊直径相同，改变轧制速度来保证轧制平稳协调，而不至于在两道轧制中产生存料。
两种方法相较来说第二种比第种方便生产及更换，故而选择采用轧辊直径相同，改变轧制速度的方法来进行本次的设计。
轧辊环的设计计算轧辊环材料的选择在选择轧辊的材质时，既要考虑轧辊的工作要求和特点，也要轧辊常见的破坏形式和破坏原因，按轧辊要求选择合适的材质。
轧辊应能长时间地使用而辊面较少磨损能承受高压和冲击载荷而不断裂能经受变化幅度较大的剧热急冷而不破坏，同时具有较高的硬度。
常用的轧辊材料有合金锻钢合金铸钢和铸铁等。
用于轧辊的全金锻钢，在我国金属机械标准中已有规定，标准中列出了热轧轧辊和冷轧轧辊用钢。
热轧轧辊有等冷轧轧辊用钢有等。
用于轧辊的合金铸钢种类尚不多，也没有统标准。
冷轧机工作受的压力大，轧制速度高，对质量要求严格。
因此，对冷轧辊的辊面硬度和辊身强度均有很高的要求。
我国常用冷轧工作辊的材料是等，辊面硬度。
在设计中着重考虑轧辊的强度和辊面硬度。
所以，在实际的设计中多选用合金钢。
因此，考虑轧辊环的强度和辊面硬度可选择轧辊环材料为，辊身硬度为。
轧辊环基本参数的确定轧制道次及压下量的选定表轧制首次及压下量道次轧前厚度轧后厚度压下量压下率ε轧制材料号钢原料规格线材成本规格厚宽的钢带轧辊环外径的确定根据轧辊强度及允许的咬入角或压下量与工作辊直径之比来确定。
即在保证轧辊强度的前提下，同时满足下列咬入条件式中。
采用二维有限元法计算辊系变形，单元厚度的确定使计算模型与实际的物理模型存在差异。
三维有限元网格为所研究的物理模型提供了最确切的表示，被广泛应用在轧制方面。
其中刚塑性有限元法具有计算效率高的特点，广泛应用于热轧中。
弹塑性有限元可以更加真实地反映出轧制中的各种状态，应用在冷轧中可以全面地考虑轧辊与带钢的变形，但计算成本高。
采用三维有限元方法研究辊系变形，普遍的做法是将轧辊的弹性变形和轧件的塑性变形作为两个的问题分别计算。
但由于轧件与轧辊的变形是其相互作用的结果，它们之间的耦合存在着复杂的摩擦和接触，使得辊系与轧件之间的力的关系很难获得，通常采取假设的方法，降低了结果的精确度。
轧辊轴的有限元分析利用建模，建立轧辊轴的三维模型，对轧辊轴进行网格划分，轧辊轴由轴承固定其位置，所以轧辊环受到轴承给它的固定移动约束。
轧辊轴上所受的扭矩由键传递，故轧辊轴上的两个键槽受力且受力方向相反，与联轴器相联接的轴段上的键槽受力大小为与轧辊环衬环配合的轴段上键槽受力大小为，经过有限元分析得出轧辊轴的应力分布图及应变分布图。
图轧辊轴应力分布图轧辊环应变分面图由图可以看出轧辊轴最容易产生失效的部位为联轴器联接的部分和轧辊环放置部位。
轴的主要失效形式主要有因疲劳强度不足而产生的疲劳簖裂因静强度不足而产生的塑性变形或脆性簖裂磨损超过允许范围的变形和振动等。
图上数据显示，轧辊轴受到的最大应力在与轧辊环配合部分轴段，轧辊轴受到的最大应力为。
轧辊轴的材料为号钢，其最小屈服强度为，产生的最大应变量为，变形量非常小。
由此得出结论，轧辊轴的强度合格，在轧制过程中轧辊轴不易出现变形或者断裂。
轧辊环的有限元分析利用建模，建立轧辊环的三维模型，对轧辊环进行网格划分，轧辊环安装在轴上，受到轴颈和套筒对它的约束，所以轧辊环受到固定移动约束。
轧辊环受到轴传递给它的扭矩，扭矩大小为，并且轧辊环辊面受到的轧制过程中轧制力给它的反作用力，经过有限元分析得出轧辊环的应力分布图及应变分布图。
图轧辊环应力分布图图轧辊环应变分布图由图可分析出轧辊环最易失效的部位为轧辊环的内径，轧辊环的主要失效形式为裂纹和表面局部塑性变形。
而轧辊环内径与衬环采用过盈配合，过盈量太小，则轧辊环易打滑，过盈量过大则难以安装并且易导致轧辊环断裂。
图上数据显示，轧辊环受到的最大应力在轧辊环内径部分，轧辊环受到的最大应力为。
轧辊环的材料为，其强度极限为。
再由应变分布图上数据可知轧辊环的最大应变量为，变形量相当细微。
因此得出结论，轧辊环的强度合适，在轧制过程中轧辊环不易产生形变。
龙门架的有限元分析利用建模，建立龙门架的三维模型，对龙门架进行网格划分，龙门架的下底面通过地角螺钉固定在机座上，龙门架下底面受到固定约束。
轧制系统通过龙门架上的压下螺钉来保证轧制过程中的轧制力，因而龙门架上的压下螺钉处受到的力为轧制系统中的轧制力，经过有限元分析得出龙门架的应力分布图作用力分布图以及位移分布图。
图龙门架的应力分布图图龙门架作用力分布图图龙门架位移分布图由图可明显看出该龙门架最易出现失效的部分为上部栋梁处，此处有定位螺钉用以保证两轧辊间的间距，以保证轧件的质量。
因而最易出现的失效形式为由疲劳强度不足而产生的疲劳簖裂因龙门架强度不足而产生的塑性变形或脆性簖裂。
由应力分布图上数据显示，龙门架受到的最大应力在栋梁中心，其最大应力为，即受到的最大应力为。
龙门架材料为，其最小抗拉强度为，因此得出结论，虽然由图来看龙门架变形很严重，但实际上，本次设计的龙门架强度合适，不容易产生变形。
由位移分布图可看出，最大位移处就在受到的最大应力处，最大位移为，位移量很小，并不如图上显示的那么大变形，只需在轧制过程中考虑到该处的位移受力即可保证轧制的精准性。
轧辊缺陷的种类和原因裂纹轧辊裂纹的产生主要是由于轧辊局部压力过大或轧辊急冷急热而引起的。
轧机上乳化液喷嘴堵塞，造成轧辊局部冷却条件不好，就会产生裂纹。
冬季由于气温较低，因此比夏季易产生裂纹。
掉皮裂纹继续发展就形成块状或片状掉皮，轻者可重磨后继续使用，严重的轧辊则报废。
划坑划坑主要是由于杂物等进入轧机，使轧辊辊面被划出不同形状的坑。
般划坑轧辊必须换辊。
粘辊粘辊的原因是局部压下量过大等。
般轻微粘辊经辊面手磨后即可使用，轧材表面要求高时，必须换辊。
勒辊勒辊主要是由于压下量过大而使轧材产生重皮和轧材跑偏产生重皮造成的。
勒辊严重时，产生粘辊，轧材被轧裂。
勒辊轻微时，轧材和轧辊上均有勒印。
断辊支承辊折断的原因主要是超压下轧制压力过大轧辊内部有缺陷非金属夹杂气泡等和轧制温度应力过大等。
结论辊轧机是运用较为广泛的种实现金属轧制过程的装置。
四辊轧机工作辊直径较小，传递轧制力矩，轧延压力由轧辊承受。
这种轧机的优点是相对刚度高压下量大轧延力小，可轧制较薄的钢带。
辊轧机轧制系统主要由三相异步电动机带传动级齿轮双轴输出减速器及轧辊连接组成。
本次设计针对的是将直径很小的线材轧制成定百度的钢带，设计主要对对轧机轧制系统的重要部件进行了设计计算，并对主要轧制部件做了有限元分析，结论如下采用调整轧制速度的方式来保证每次轧制后轧件的厚度，考虑到轧件的延展性，选取第道次轧制的压下量为，轧制速度为第二道次轧制的压下量为，轧制速度为第三道次轧制压下量为，轧制速度为第四道次的轧制压下量为，轧制速度为。
通过计算电机采用三相异步电动机，具有良好的调速性能，其调速范围宽，平滑性好，响应速度快，效率高大大提高轧制质量。
考虑各道次受到的压下量对轧辊的影响，为了减少计算工作量节约设计成本，并保证每次道轧制的厚度，选择轧制所需轧辊直径最大的第道次轧辊直径做为四道轧制的轧辊直径，轧辊直径为。
采用同规格的轧辊既减少了设计时间，也方便轧辊出现问题时能及时更换。
使用万向接轴直接带动工作辊工，可以
毕业论文：4辊轧机轧制系统设计及有限元分析
