Φ550短應(yīng)力線軋機(jī)設(shè)計(jì)

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Φ550 短應(yīng)力線軋機(jī)摘要型鋼幾乎涉及了日常建筑、生活設(shè)施的各個(gè)方面和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。 借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)理論和經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)一臺(tái)短應(yīng)力線軋機(jī)。設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)壓下規(guī)程進(jìn)行優(yōu)化，并計(jì)算了軋制力和軋制力矩，使軋機(jī)設(shè)備性能得到充分發(fā)揮，同時(shí)對(duì)其變性理論、軋制工藝和軋輥的設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的研究。全文全面闡述了短應(yīng)力線軋機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原理，論述了短應(yīng)力線軋機(jī)較普通軋機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程采用了精確的計(jì)算公式，并配合以詳細(xì)的受力分析及結(jié)構(gòu)示意圖的重要部件進(jìn)行了校核。 關(guān)鍵詞：型鋼 ；短應(yīng)力線軋機(jī)；變性理論 AbstractWith the continuous increasing requirement of the milling precision and the continuous development of the rolling technique, short stress path high rigidity rolling mill become very popular in recent years. It is a very important question in the structural designing of short stress path high rigidity rolling mill that whether the bearing chock of the rolling mill can self-align freely and whether the self-aligning pad can come into partial loading status or even into damage because of the bearing chock’s deformation. So it has very important theoretical and practical significance to study the vital structure parameters of the rolling mill. Profiled bar is almost relate to all fields in daily life and all departments in national economy. It takes a very important part in national economy. Using the experience of home and abroad for reference. A new short stress line roll mill is designed . In design optimum of the draughty schedule is used and rolling force and rolling torque are calculated,which is to improve the property of the mill.In the meantime,a thorough research is done about the theory of the mill. Technology design and manufacture of roll. The structure principles and design features of short stress line roll moll.The design adopt some precise calculation formula and provide some full and allurate picture of analysis for and structure.Keywords： rofiled bar；hort stress line roll mill ；thory of deformation摘 要 ......................................................................................................................IAbstract..............................................................................................................II第 1 章 緒論 ..........................................................................................................11.1 鋼軋機(jī)的分類 ...............................................................................................11.2 中小型及線材軋機(jī)的發(fā)展及趨勢(shì) ...............................................................21.2.1 中小型材狀況及其發(fā)展趨勢(shì) .........................................................21.2.2 線材生產(chǎn)及其發(fā)展 .........................................................................3第 2 章 短應(yīng)力線軋機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 ..............................................................32.1 短應(yīng)力線軋機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ...................................................................32.1.1 輥系裝配 .........................................................................................32.1.2 軸向調(diào)整機(jī)構(gòu) .................................................................................22.1.3 壓下螺母與球面墊 .........................................................................22.1.4 輥縫調(diào)整機(jī)構(gòu) .................................................................................22.1.5 軋輥平衡裝置 .................................................................................22.2 與普通牌坊式軋機(jī)相比短應(yīng)力線軋機(jī)的優(yōu)點(diǎn) ...........................................22.3 線成品架軋機(jī)的軋輥軸向竄動(dòng)控制 ...........................................................22.3.1 短應(yīng)力線軋機(jī)軸承的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) .................................................22.3.2 圓錐滾子軸承的裝配形式 .............................................................32.3.3 短應(yīng)力線軋機(jī)產(chǎn)生軸向竄動(dòng)的原因分析 .....................................32.4 短應(yīng)力線軋機(jī)防竄輥技術(shù)研究與應(yīng)用 .......................................................82.4.1 軋機(jī)竄輥的原因 ...........................................................................82.4.2 防竄輥技術(shù)的主要內(nèi)容 ...............................................................8第 3 章 短應(yīng)力線軋機(jī)的形式 ..............................................................................33.1 傳統(tǒng)棒、線材軋機(jī)結(jié)構(gòu)演變 .......................................................................33.1.1 軋材尺寸精度與軋機(jī)機(jī)座剛度的關(guān)系 .......................................33.1.2 小型棒、線材軋機(jī)工作機(jī)座的演變途徑 ...................................43.2 預(yù)應(yīng)力軋機(jī)的原理及特點(diǎn) ...........................................................................53.3 短應(yīng)力線高剛度軋機(jī)原理及特點(diǎn) ...............................................................73.3.1 高剛度軋機(jī)發(fā)展概況及結(jié)構(gòu)演變 ................................................93.3.2 高剛度軋機(jī)在推廣使用中遇到的問(wèn)題 ......................................113.4 HGR 型軋機(jī)及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ..........................................................................133.4.1.機(jī)架 .............................................................................................143.4.2.軋輥軸承裝配 .............................................................................153.4.3 軋輥裝置裝配 .............................................................................163.4.4.輥縫調(diào)正用蝸輪箱裝置 .............................................................173.4.5 橫向調(diào)正和鎖緊裝置 .................................................................173.4.6.傳動(dòng)接軸 .....................................................................................183.5 SY 短應(yīng)力線軋機(jī)自位機(jī)構(gòu)改造探討 ........................................................193.5.1 軸承燒損的主要原因 .................................................................203.5.2 SY 短應(yīng)力線軋機(jī)自位機(jī)構(gòu)分析 ...............................................213.6 軸承座彈性變形 .........................................................................................233.6.1 軸承孔載荷分布 .........................................................................233.6.2 軸承的使用于維護(hù) .....................................................................253.7 彈性阻尼體技術(shù)及其應(yīng)用 .........................................................................283.7.1 彈性阻尼體性能 .........................................................................283.7.2 彈性阻尼體的制備及性能特點(diǎn) .................................................293.7.3 彈性阻尼體的應(yīng)用 .....................................................................29第 4 章 短應(yīng)力線軋機(jī)的計(jì)算與校核 ..............................................................34.1 軋制力與軋制力矩的計(jì)算 ...........................................................................34.1.1 計(jì)算平均單位軋制力 Pm .............................................................34.1.2 計(jì)算軋制壓力 P ...........................................................................24.1.3 軋制力矩的計(jì)算 ...........................................................................34.2 軋輥強(qiáng)度及撓度的校核 ...............................................................................34.2.1 有槽軋輥的強(qiáng)度校核 ...................................................................44.2.2 軋輥撓度的校核 ...........................................................................54.3 軸向調(diào)整裝置 ...............................................64.4 壓下螺絲的校核 .............................................7結(jié)束語(yǔ) ..........................................................2參考文獻(xiàn) ........................................................3致謝 ............................................................5第 1 章 緒論1.1 鋼軋機(jī)的分類型鋼生產(chǎn)歷史悠久，品種規(guī)格繁多，用途廣泛，在軋鋼生產(chǎn)中占有非常重要的地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)各類形狀的型鋼有 1500 多種，尺寸規(guī)格達(dá) 3900 多個(gè)，在我國(guó)型鋼被廣泛應(yīng)用在能源、交通、農(nóng)田水利、房屋建筑等基礎(chǔ)設(shè)施。據(jù) 1997 年的統(tǒng)計(jì)資料表明，我國(guó)型材的比例占鋼材總量的 62.62%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 30%的世界水平。 型鋼軋機(jī)按照其用途及生產(chǎn)產(chǎn)品的規(guī)格可以分為軌梁大型、中小型及線軋機(jī)三大類。大型軋機(jī)的軋機(jī)形式有萬(wàn)能鋼梁軋機(jī)、橫列式、大型軌梁軋機(jī)、跟蹤式軋機(jī)，中小型軋機(jī)的軋機(jī)形式有橫列式中型軋機(jī)、連續(xù)式中型軋機(jī)、橫列式小型軋機(jī)、半連續(xù)式小型軋機(jī)、連續(xù)式小型軋機(jī)，線材軋機(jī)的軋機(jī)形式有橫列式、半連續(xù)式、連續(xù)式、高速線材軋機(jī)。1.2 中小型及線材軋機(jī)的發(fā)展及趨勢(shì) 1.2.1 中小型材狀況及其發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)中小型型鋼品種包括碳素鋼和低合金鋼的簡(jiǎn)單斷面和異型斷面的型材以及合金鋼的簡(jiǎn)單斷面型材。發(fā)達(dá)國(guó)家中小型型材的比例占鋼材總量的的 6—15%。我國(guó)成品鋼材中，中小型材占 20—30%，其中大部分是小型型材。我國(guó)中小型材生產(chǎn)于發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家相比差距很大，尤其是產(chǎn)品質(zhì)量、品種不能適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)小型材應(yīng)變的要求，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1） 橫列式軋機(jī)數(shù)量多， 這部分軋機(jī)平均產(chǎn)量低， 大部分形不成經(jīng)濟(jì)規(guī)模，導(dǎo)致能耗高，勞動(dòng)生產(chǎn)率低，成本高，經(jīng)濟(jì)效益差。 （2）生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備陳舊，許多軋機(jī)兩火成材，不能與連鑄坯銜接。 （3）原料斷面小，單重低，成材率低。 （4）軋機(jī)設(shè)備水平低，剛度差，產(chǎn)品精度低。（5）車間綜合裝備水平低，缺乏機(jī)械化和自動(dòng)化。 隨著國(guó)內(nèi)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展和鋼鐵市場(chǎng)有賣方市場(chǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)橘I方市場(chǎng)，由國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)變?yōu)閲?guó)際競(jìng)爭(zhēng)，中小型材產(chǎn)品必須做到高質(zhì)量、高效益，要做到這一點(diǎn)，我們必須充分發(fā)揮已建或在軋機(jī)的作用，在完全消化吸收引進(jìn)設(shè)備的先進(jìn)技術(shù)前提下，必須加速對(duì)現(xiàn)有橫列式軋機(jī)的技術(shù)改造。 （1）淘汰一批工藝落后、設(shè)備陳舊、形不成規(guī)模、產(chǎn)量低、能耗高、勞動(dòng)生產(chǎn)率低、成本高、缺乏競(jìng)爭(zhēng)能力的調(diào)坯軋材的橫列式軋機(jī)。 （2）對(duì)一些具有煉鋼、連鑄設(shè)備的企業(yè)，采用可靠的新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備對(duì)現(xiàn)有軋機(jī)進(jìn)行全面改造，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化，采用連鑄坯，一火成材。 （3）對(duì)于那些改造成連軋有困難，但自身?xiàng)l件好，具有特色的調(diào)坯軋材的橫列式軋機(jī)，要提高軋機(jī)的裝機(jī)水平，采用高剛度軋機(jī)，提高產(chǎn)品尺寸精度，降低能耗，并且充分發(fā)揮橫列式軋機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)一些特殊斷面、小坯量型材。 （4）小型材軋機(jī)的改造要立足國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、制造。 中小型型鋼軋機(jī)的產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)：由簡(jiǎn)單斷面型材向高剛度方向發(fā)展，異型斷面型材向輕型薄壁化方向發(fā)展。從軋機(jī)布置形式上，中小型型鋼軋制向著半連續(xù)化、連續(xù)化方向發(fā)展，尤其是小型材生產(chǎn)。從裝備水平上，廣泛采用短應(yīng)力線、高剛度軋機(jī)，并且有的軋機(jī)可以進(jìn)行平、立轉(zhuǎn)換，擴(kuò)大了軋制產(chǎn)品的品種，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。 1.2.2 線材生產(chǎn)及其發(fā)展 我國(guó)自 80 年代以來(lái)，線材生產(chǎn)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展，線材產(chǎn)量及消費(fèi)量不斷提高，我國(guó)線材產(chǎn)量占鋼材產(chǎn)量的比例及占世界線材總產(chǎn)量的比例比較高。但我國(guó)雖然已是線材生產(chǎn)大國(guó)，但與先進(jìn)國(guó)家仍有很大的差距，主要表現(xiàn)在高速線材的比例低，硬線及合金鋼等高附加值線材比例低，控冷線的比例低，總體質(zhì)量水平低。 我國(guó)目前高線比例僅為 42%，其余均由復(fù)二重式或橫列式軋機(jī)生產(chǎn)。復(fù)二重式或橫列式軋機(jī)工藝技術(shù)落后，產(chǎn)品尺寸精度低，盤重小，規(guī)格少，性能差，耗能高，在冶金生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整中應(yīng)予以淘汰并建高線軋機(jī)代替其生產(chǎn)。線材軋機(jī)的演變是朝著高速、連續(xù)、無(wú)扭、單線、組合結(jié)構(gòu)、機(jī)械化、自動(dòng)化的方向發(fā)展的，用戶對(duì)線材產(chǎn)量、盤重、精度、性能等方面的不斷增長(zhǎng)促進(jìn)了線材軋制的發(fā)展。第 2 章 短應(yīng)力線軋機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析2.1 短應(yīng)力線軋機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 近幾年，在冶金機(jī)械線棒材行業(yè)中，短應(yīng)力線軋機(jī)因具有投資少、見(jiàn)效快、安裝調(diào)整方便、易于操作、軋制廢品少、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，受到軋鋼廠家的普遍歡迎，定貨量呈上升趨勢(shì)。因此對(duì)短應(yīng)力線軋機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行深入的分析，對(duì)今后產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造是非常有必要的。短應(yīng)力線軋機(jī)是一種高剛度軋機(jī)，在軋制過(guò)程中，軋制力所引起的內(nèi)力沿各承載零件分布的應(yīng)力回線縮短。該軋機(jī)主要由輥系裝配、輥縫調(diào)整機(jī)構(gòu)、軸向調(diào)整機(jī)構(gòu)、拉桿裝配等組成。 2.1.1 輥系裝配 由于采用了四列短圓柱軸承，其軸承壽命長(zhǎng)，承載能力大，但四列短圓柱軸承只能承受徑向力，不能承受軸向力，故又采用了雙列角接觸球軸承來(lái)承受軸向力，由于四列短圓柱軸承的外圈可以自由脫出，這樣內(nèi)圈就可以事先套在軋輥輥頸上，外圈則可先裝入軸承座內(nèi)，將軸承座推到輥頸上與內(nèi)圈配合，軸承座與軋輥的裝配就變成了軸承本身的自裝配。從該裝配可以看出，軸承和軸承座受力情況好，且由于該軋機(jī)取消了集中載荷的壓下螺絲，采用四列短圓柱軸承，使軸承受力均勻，應(yīng)力降低，故與牌坊式軋機(jī)相比軸承壽命有顯著提高。 2.1.2 軸向調(diào)整機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)是由一軸通過(guò)軸套與萬(wàn)向聯(lián)軸器相連接，進(jìn)行外置式軸向調(diào)整。該機(jī)構(gòu)調(diào)整方便，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎。 2.1.3 壓下螺母與球面墊 壓下螺母通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)螺釘與軸承座聯(lián)接在一起，即壓下螺母不能相對(duì)于軸承座轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)拉桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，壓下螺母帶動(dòng)軸承座升降，實(shí)現(xiàn)輥縫的調(diào)整。壓下螺母在所有的零件中受力比較大，且更換不方便，調(diào)整時(shí)與拉桿螺絲相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)生摩擦，故選用耐磨材料；但由于它與拉桿相比較，制造簡(jiǎn)單，體積小，所以螺母材料應(yīng)略次于拉桿材料；為防止擠壓面膠合，壓下螺母材料選用鑄造青銅。球面墊與壓下螺母配合調(diào)心起一個(gè)鉸鏈點(diǎn)的作用。當(dāng)軸向調(diào)整軸承座或安裝誤差使拉桿被迫歪斜時(shí)，球面墊允許拉桿有一個(gè)小范圍的擺動(dòng)以減小軸承的邊緣負(fù)荷，提高軸承壽命，球面墊要滿足硬度和表面耐磨性的要求。2.1.4 輥縫調(diào)整機(jī)構(gòu) 輥縫調(diào)整機(jī)構(gòu)用于調(diào)整輥縫的大小。由于調(diào)整行程比較小，且不需要經(jīng)常調(diào)整，所以采用手動(dòng)或液壓馬達(dá)壓下，該裝置采用大傳動(dòng)比的蝸輪蝸桿減速，因此省力，結(jié)構(gòu)緊湊。圖 1 為輥縫調(diào)整機(jī)構(gòu)原理圖，由一套蝸輪蝸桿帶動(dòng)拉桿旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)輥縫調(diào)整，即四個(gè)蝸輪與一個(gè)長(zhǎng)蝸桿相嚙合，每個(gè)蝸輪又與輥系一個(gè)拉桿以鍵相聯(lián)接，蝸桿軸上安裝有內(nèi)齒圈和外齒軸套兩個(gè)齒形離合器，可以同時(shí)壓下，也可以單側(cè)壓下，選用齒形為花鍵的牙嵌離合器，這種齒形可以傳遞較大的力矩且容易嚙合。壓下機(jī)構(gòu)調(diào)整完畢后，蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能自鎖。從輥縫調(diào)整機(jī)構(gòu)可以看出，由于取消了壓下螺絲，進(jìn)一步縮短應(yīng)力回線，提高了該軋機(jī)的剛度，從而獲得了高精度產(chǎn)品，減少了軋制廢品，提高了軋機(jī)產(chǎn)品成材率。拉桿上、下兩端有旋向相反的T 形螺絲起壓下螺絲作用，拉桿上頂端與蝸輪箱配合，下頂端與小底座配合，它聯(lián)接上、下軸承座，代替普通軋機(jī)的牌坊承受軋制力、支承輥?zhàn)蛹皦合聶C(jī)構(gòu)的重量，并且參加壓下傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)稱調(diào)整。因此，要求拉桿具有較高的強(qiáng)度、剛度和較好的韌性，能承受交變負(fù)荷且要耐磨，故拉桿采用S34Cr2Ni2Mo。采用這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了對(duì)稱調(diào)整，保證了軋制線固定不變，從而，使導(dǎo)衛(wèi)裝置的調(diào)整、安裝、維護(hù)都很方便，減少了操作事故和工藝事故，提高了成材率和作業(yè)率。 圖 1 輥縫調(diào)整機(jī)構(gòu)2.1.5 軋輥平衡裝置 由于軸承座及上軋輥的自重使拉桿螺絲與壓下螺母之間產(chǎn)生間隙。此間隙若不消除，則軋鋼時(shí)將在間隙處產(chǎn)生沖擊，影響整個(gè)機(jī)座的剛度，因此必須采用平衡裝置來(lái)平衡上軸承座和上軋輥的重量以消除間隙。 2.2 與普通牌坊式軋機(jī)相比短應(yīng)力線軋機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 由于縮短了應(yīng)力回線，提高了軋機(jī)的剛度，從而獲得了高精度產(chǎn)品；設(shè)計(jì)緊湊，體積小，重量輕，簡(jiǎn)化了裝配，減少了大量的基礎(chǔ)工作；在軋制期間更換輥環(huán)時(shí)，導(dǎo)衛(wèi)裝置保持在原有位置，不需要更新移動(dòng)；軋輥輥縫對(duì)稱調(diào)整，保證了軋制線固定不變，因而，延長(zhǎng)了導(dǎo)衛(wèi)裝置的壽命。 需要解決的問(wèn)題: (1)短應(yīng)力線軋機(jī)都備有二套以上的輥組，換輥時(shí)將舊輥組取下，換上新輥組，所需的備件多，包括軋輥、軸承座、拉桿、蝸輪箱、蝸桿等，相對(duì)增加成本。 (2)由于壓下螺母受力較大，且更換不方便，如有損壞，需要將整套輥組及蝸輪箱等全部更換。 (3)短應(yīng)力線軋機(jī)各部件的加工精度高，所需要加工設(shè)備精度高。 2.3 線成品架軋機(jī)的軋輥軸向竄動(dòng)控制 高剛度軋機(jī)具有精度高、換輥及調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。但由于軋機(jī)在安裝、維修等方面仍存在問(wèn)題, 造成產(chǎn)品尺寸時(shí)有超差現(xiàn)象。軋機(jī)軸竄、軸向不穩(wěn)定是造成鋼材尺寸超差的一個(gè)主要因素。 因此, 減少甚至消除軸向不穩(wěn)定造成的軸向竄動(dòng)成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。2.3.1 短應(yīng)力線軋機(jī)軸承的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) 短應(yīng)力線軋機(jī)成品架軋輥軸承四列短圓柱滾子軸承和圓錐滾子軸承。四列短圓柱滾子軸承僅承受徑向力, 既軋制力, 不承受軸向力; 圓錐滾子軸承承受軸向力, 用于軋輥的軸向定位, 防止軋輥的軸向竄動(dòng)。2.3.2 圓錐滾子軸承的裝配形式 圓錐滾子軸承安裝在軋輥的一端, 即四列短圓柱滾子軸承的外側(cè), 如圖 1 所示, 圓錐的安裝方式。錯(cuò)誤的安裝會(huì)造成裝拆困難, 甚至無(wú)法定位等。兩盤軸承之間(外圈) 加一定距環(huán), 以保證兩盤軸承之間有一定的游隙,以保證兩盤軸承之間有一定的游隙, 一般掌握在 0. 03mm～ 0. 05mm 之間。圖 1 短應(yīng)力線軋機(jī)軸承布置圖 1 軸承座 2 螺釘 3 端蓋 4 軸承 5 軸套 6 螺釘 7 定距環(huán) 8 內(nèi)端蓋 9 軸承 10 軋輥2.3.3 短應(yīng)力線軋機(jī)產(chǎn)生軸向竄動(dòng)的原因分析2.3.3.1 軋機(jī)布置的影響 五架短應(yīng)力線軋機(jī)成橫列式布置, 如圖 2 所示。兩架軋機(jī)之間用齒接手連接, 軋機(jī)轉(zhuǎn)速為 493r m in, 電機(jī)功率為 1250kW , 在軋制過(guò)程中一o?般有 3～ 4 架軋機(jī)同時(shí)過(guò)鋼, 傳動(dòng)扭矩較大, 每軋一條鋼就有一次沖擊載荷, 同時(shí)由于齒接手使用一段時(shí)間后, 產(chǎn)生磨損, 間隙較大, 傳動(dòng)軸隨著跳動(dòng)和軸向竄動(dòng), 其后果造成對(duì)軋輥有一定的軸向沖擊力, 而且這個(gè)力是周期性的。 圖 2 橫列式軋機(jī)布置示意圖2.3.3.2 軋制過(guò)程的影響 在軋制過(guò)程中, 過(guò)鋼次數(shù)增加, 導(dǎo)板不斷磨損, 造成導(dǎo)板之間間隙變大, 軋槽的不均勻磨損, 軋件跳出圍盤時(shí), 也是左右擺動(dòng), 較為劇烈, 這就造成了軋制力不僅僅是徑向力, 而且還有一定的軸向力(這個(gè)軸向力也是不穩(wěn)定的)。 2.3.3.3 軸承固定分析 短應(yīng)力線軋機(jī)的軸向調(diào)整機(jī)構(gòu)是由 11 條 M 14×140 螺栓緊固在一起。圓錐滾子軸承與軋輥是靠 3 條 M 20×50 螺栓來(lái)固定。從圖 1 所示看出至少有 5 個(gè)部件是靠螺栓聯(lián)結(jié)在一起, 由于加工精度的影響和螺栓預(yù)緊力的不均勻, 在一定載荷的沖擊下, 必將產(chǎn)生一定的間隙。 從以上幾個(gè)方面分析來(lái)看, 傳動(dòng)軸在傳動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的軸向力是一定頻率下的軸向振動(dòng)所致, 而軋件在軋制過(guò)程中使軋輥在軸向上也要產(chǎn)生一定頻率下的振動(dòng), 這兩個(gè)力在一定的條件下就有可能產(chǎn)生周期性振動(dòng),其振動(dòng)的結(jié)果必然產(chǎn)生一個(gè)較大的軸向力作用于軋輥。從前面的結(jié)構(gòu)分析, 如果軋機(jī)使用一段時(shí)間后緊固螺栓的預(yù)緊力減小, 軸承磨損后游隙稍微加大一點(diǎn), 當(dāng)振動(dòng)頻率相接近時(shí), 振動(dòng)增強(qiáng), 使得軸承及相關(guān)部件的彈性變形也增加, 從而使軋輥軸向竄動(dòng)加大, 當(dāng)竄動(dòng)量達(dá)到一定極限時(shí), 造成批量廢品。 2.3.3.4 裝配后的軋機(jī)軸向竄動(dòng)檢測(cè) 短應(yīng)力線軋機(jī)在線軋輥采用整機(jī)架更換, 軋機(jī)的裝拆在裝配間進(jìn)行。軋機(jī)裝配完畢后, 為保證軋機(jī)正常生產(chǎn), 驗(yàn)證裝配質(zhì)量, 預(yù)防軸向竄動(dòng), 需對(duì)裝配完畢后的軋機(jī)進(jìn)行靜態(tài)軸向竄動(dòng)的測(cè)試。 (1) 測(cè)量工具 鐘表式百分表, 磁性表架, 軋輥固定框。(2) 檢測(cè)方法 用固定框架將兩軋輥軸頭固定, 測(cè)量時(shí),軋輥不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng), 以免造成測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差。將下軋輥軸頭端面擦拭干凈, 將磁性表架磁塊放到下輥端面上, 百分表觸頭與上軋輥端面輕輕接觸。測(cè)試安裝時(shí)必須保證百分表的觸頭垂直于被測(cè)量的軋輥端面, 否則會(huì)產(chǎn)生誤差。 對(duì)軋輥施加力的作用, 見(jiàn)圖 3, 施加力 測(cè)出 在百分表上可以讀出數(shù)據(jù), 1F1L?施加力 ，測(cè)出 數(shù)據(jù)。2F2L?圖 3 測(cè)軸向竄動(dòng)示意圖F1，F(xiàn)2 作用力均大于 10kN , 上下兩軋輥的軸向竄動(dòng)量為 12L???為了確保軋機(jī)正常生產(chǎn)及裝配質(zhì)量, 每裝完一架軋機(jī), 作一次靜態(tài)軸向竄動(dòng)檢驗(yàn), 將測(cè)得數(shù)據(jù)記錄入冊(cè), 依此做為檢驗(yàn)軋機(jī)裝配質(zhì)量及裝配精度。生產(chǎn)實(shí)踐證明, 軸向竄動(dòng)量≤0.12mm 是能夠滿足軋機(jī)正常生產(chǎn)的。在實(shí)際生產(chǎn)中當(dāng)有測(cè)試靜態(tài)軸向竄動(dòng)數(shù)據(jù)大于 0.12mm 這個(gè)數(shù)據(jù)時(shí), 就應(yīng)該更換推力軸承和減小定距環(huán)間隙了。(3) 兩軸承外圈之間隙測(cè)量方法 將兩盤推力軸承裝成“外八字”形式放到專用工具的底盤上, 見(jiàn)圖 4。用油壓千斤頂給底盤施加約 49kN 力的預(yù)加載荷, 使兩盤軸承內(nèi)圈端面緊緊接觸, 這時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承內(nèi)圈應(yīng)活動(dòng)自如。用塊規(guī)測(cè)量?jī)杀P軸承外圈之間的距離 ΔL 由測(cè)出的 ΔL 數(shù)據(jù)來(lái)確定所需定距環(huán)原始坯料尺寸及精加工修磨尺寸。 圖 4 測(cè)軸承間隙示意圖 1 底座 2 立柱 3 水平平臺(tái) 4 千斤頂 5 下底盤 6 定距環(huán) 7 推力軸承 8 上底盤2.3.3.5 預(yù)防竄動(dòng)措施 (1)預(yù)加軸向載荷 為了防止和消除這種同周期振動(dòng)引起的軸向竄動(dòng), 可以在安裝軸承時(shí)預(yù)先給予一定的軸向載荷。圓錐滾子軸承每?jī)杀P外圈之間裝一定距環(huán), 如圖 1 所示, 使兩盤軸承外圈之間產(chǎn)生預(yù)緊力, 提高軸承的配合精度, 減少或消除軸承的原始游隙。(2)確定毛坯定距環(huán)尺寸用預(yù)加載荷的方法和圖 4 所示工具，測(cè)得圓錐滾子軸承外圈的距離，最后確定圓錐滾子軸承的毛坯定距環(huán)尺寸。 (3)定距環(huán)精確尺寸確定 根據(jù)測(cè)得軸承不同 ΔL 尺寸, 配出相對(duì)應(yīng)定距環(huán)的精確尺寸, 具體步驟如下:在確定了的$L 的兩盤軸承上打上序號(hào)。將毛坯定距環(huán)按 ΔL 的尺寸進(jìn)行磨削, 精度達(dá)到表 1 的要求。在磨削后的定距環(huán)上做出相同的序號(hào)。以前測(cè)軸承間隙為壓重物法, 這種方法在實(shí)際應(yīng)用中存在很大的弊端, 為了消除這種弊端帶來(lái)的精確度不高的影響, 設(shè)計(jì)了如圖 4 所示的專用工具, 很好地解決了實(shí)際操作中壓重物法所存在的缺陷。優(yōu)點(diǎn)是: 有一水平作基準(zhǔn)面, 同心度好，用油壓千斤頂將 49kN 的力作用在底盤上, 軸承受力均勻; 測(cè)量準(zhǔn)確, 簡(jiǎn)單易行。2.4 短應(yīng)力線軋機(jī)防竄輥技術(shù)研究與應(yīng)用 2.4.1 軋機(jī)竄輥的原因 短應(yīng)力線軋機(jī)竄輥的原因主要包括軋機(jī)張力柱本身剛度差;軋輥軸承座無(wú)軸、徑向固定裝置;張力柱、調(diào)整銅螺母及球面墊加工精度不夠?qū)е卵b配間隙大;定位軸承不可靠等。 2.4.2 防竄輥技術(shù)的主要內(nèi)容 防竄輥技術(shù)的主要內(nèi)容有: (1) 銅螺母定位調(diào)整; (2) 球面墊改進(jìn); (3) 張力改進(jìn); (4) 增加軋輥軸承座軸、徑向固定裝置; (5) 定位軸承改成可調(diào)式。 2.4.2.1 銅螺母定位調(diào)整 使銅螺母與軸承箱孔間隙縮小,提高銅螺母加工精度,銅螺母加工工藝如圖 1 所示。圖 1 銅螺母加工工藝2.4.2.2 球面墊改進(jìn) 圖 2 球面墊加工工藝2.4.3.3 張力柱改進(jìn) 提高張力柱加工精度，力柱加工工藝如圖 3 所示。圖 3 張力矩加工工藝2.4.3.4 增加軋輥軸承座軸、徑向固定裝置 增加軋輥軸承座軸、徑向固定裝置主軋機(jī)上下輥固定端左右支撐臂制作四個(gè)防竄裝置,控制軸承座的軸向竄動(dòng)量,軸承座的凸臺(tái)加高到 80 mm ,凸臺(tái)兩側(cè)面表面粗糙度為以上, 確保防竄裝置與凸臺(tái)面接觸,凸臺(tái)寬度不變。強(qiáng)度的要求:在立式狀態(tài)下,防竄裝置承載力應(yīng)大于軋輥及軸承箱重力+ 軸向力(軋制 Φ40 mm 以上軋時(shí)軋制力) 。防竄裝置兩內(nèi)側(cè)調(diào)整塊,表面粗糙度為以上,材質(zhì)選用合金鋼,以防沖擊變形、磨損。在不妨礙其它部件的條件下,防竄裝置應(yīng)盡可能制作大,確保裝置的強(qiáng)度。特別下輥受軋機(jī)底座的影響,安裝防竄裝置空間太小,只能制不規(guī)則的形狀。2.4.3.5 定位軸承改成可調(diào)式 軸承內(nèi)圈為整體式,外圈為兩半式的,中間留有間隙,外圈間隙可調(diào),上輥的定位軸承通過(guò)帶螺紋的端蓋進(jìn)行間隙調(diào)整,下輥軸向間隙的調(diào)整,通過(guò)對(duì)端蓋進(jìn)行改進(jìn)實(shí)現(xiàn)。軋機(jī)的軸承座及固定方式不能變。第 3 章 短應(yīng)力線軋機(jī)的形式短應(yīng)力線高剛度軋機(jī)是我國(guó)于“七五”期間迅速發(fā)展起來(lái)的一種新機(jī)型。此類軋機(jī)具有投資少、見(jiàn)效快、安裝調(diào)整方便、易于操作、軋制廢品少、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，受到軋鋼廠家的普遍歡迎。我國(guó)第一臺(tái)短應(yīng)力線軋機(jī) GY 型短應(yīng)力線軋機(jī)自誕生以來(lái)就發(fā)揮了其巨大的優(yōu)勢(shì)，這種軋機(jī)注意了工藝與設(shè)備的結(jié)合，簡(jiǎn)便、好用、可靠，為我國(guó)大量的中小軋機(jī)技術(shù)改造及新軋機(jī)的建造闖出了一條新路。在 GY 型短應(yīng)力線軋機(jī)之后出現(xiàn)的各種型號(hào)的短應(yīng)力線軋機(jī)在推動(dòng)我國(guó)膠木瓦軸承軋機(jī)的技術(shù)改造方面也起到了應(yīng)有的作用。 目前這一成果已被國(guó)內(nèi) 200 多家中、小型鋼鐵企業(yè)(相當(dāng)于我國(guó)國(guó)有中、小型鋼鐵企業(yè)的三分之二以上)所采用，并取得了巨大效益。3.1 傳統(tǒng)棒、線材軋機(jī)結(jié)構(gòu)演變?yōu)檫m應(yīng)中小型型鋼、棒材、線材生產(chǎn)的需要，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)低耗，線、棒材軋機(jī)無(wú)論在自身結(jié)構(gòu)還是在傳動(dòng)方式和機(jī)架結(jié)合形式等方面都出現(xiàn)了很大變革。3.1.1 軋材尺寸精度與軋機(jī)機(jī)座剛度的關(guān)系 隨著用戶對(duì)產(chǎn)品精度要求的日益提高，高精度軋制也越來(lái)越顯示出其重大的經(jīng)濟(jì)意義。它可以提高收得率 5~10%，并為拉拔工序提供優(yōu)良原料，提高拉絲質(zhì)量和拉模壽命。此外，高精度軋材可達(dá)到拉拔尺寸公差，如無(wú)特殊性能要求可以以軋代拔，省去拉拔工序[2]。 生產(chǎn)實(shí)踐證明[1]， 軋機(jī)縱向及軸向剛度與產(chǎn)品尺寸精度有十分密切的關(guān)系： 00phsfk??h——軋件高度 S0——軋輥孔型高度 f ——軋機(jī)彈性變形 P——軋制力K——軋機(jī)縱向剛度系數(shù) pKf?由于在軋制過(guò)程中的工藝參數(shù)(軋件溫度、 尺寸、 軋輥表面狀態(tài)和冷卻潤(rùn)滑條件等)是不穩(wěn)定的，因而軋制力是波動(dòng)的。這就使軋件隨軋制力的波動(dòng)量 ΔP 而產(chǎn)生斷面尺寸波動(dòng)量 Δh（ ） ，只有提高軋機(jī)縱向/hpk??剛度系數(shù) K 才能使 Δh 減小。對(duì)于圓鋼而言，軋材的精度還取決于軋機(jī)對(duì)軋輥軸向竄動(dòng)的控制能力。軸向竄動(dòng)對(duì)橢圓度的影響最敏感，若軋輥軸向竄動(dòng)量為 a，則橢圓度 θ =1.4a。 軸向竄動(dòng)量決定于止推軸承的游隙、 軸向零件的彈性變形(軸向剛度)及軸向零件間因加工及裝配精度而出現(xiàn)的間隙。因此減小軸向竄動(dòng)一要消除或減小間隙，二要提高軸向剛度。3.1.2 小型棒、線材軋機(jī)工作機(jī)座的演變途徑 我國(guó)傳統(tǒng)的中、小型軋機(jī)剛度低，難以進(jìn)行精密軋制，目前我國(guó)現(xiàn)有的老軋機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品一般只能達(dá)到普通精度公差，達(dá)不到較高精度公差。老軋機(jī)軋鋼時(shí)彈跳大，自鎖性能差，軋件尺寸波動(dòng)，產(chǎn)品精度差，容易造成卡鋼等工藝事故，對(duì)連軋影響更大，造成成材率和作業(yè)率低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大；軋機(jī)的預(yù)調(diào)性能差，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)稱調(diào)整，經(jīng)常出現(xiàn)彎頭、纏輥等工藝事故。這些老式傳統(tǒng)軋機(jī)大都不能滿足高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼材的精密軋制和給高速機(jī)組提供精坯的要求。因而結(jié)合國(guó)情，研制高剛度軋機(jī)以改造老軋機(jī)便成為當(dāng)務(wù)之急。提高軋機(jī)工作機(jī)座的剛度的實(shí)質(zhì)歸根結(jié)底在于減少工作機(jī)座的彈性變形。工作機(jī)座的彈性變形 f 由兩部分組成：bkff??式中 —軋輥彎曲變形bf—工作機(jī)座中受壓零件壓縮變形和受拉零件拉伸變形之和k為了減少 ,生產(chǎn)工藝允許的條件下，現(xiàn)代小型與線材軋機(jī)均設(shè)計(jì)成短bf輥身，或者增大輥徑。至于如何減小 瑞典 Hans.Gedin 等人指出，軋機(jī)kf機(jī)座的剛度是受力元件的截面積和長(zhǎng)度二者的函數(shù)，即3312kLPWf KEAI????????式中 P——作用在單片機(jī)架上的軋制力E——彈性模量I——慣性矩 K——系數(shù)L1、L2、L3、W—軋機(jī)中相應(yīng)變形部位的長(zhǎng)度(參見(jiàn)圖 1-3a)A1、A2、A3—軋機(jī)中相應(yīng)變形部位的斷面積公式(1-3)將復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單應(yīng)力狀態(tài)，認(rèn)為受力元件是純拉或純彎，沒(méi)有考慮剪切應(yīng)力引起的變形。這是虎克定律在軋鋼機(jī)座中的有效應(yīng)用并指明了影響軋機(jī)機(jī)座剛度的兩個(gè)直接因素：截面尺寸和應(yīng)力線長(zhǎng)度。3.2 預(yù)應(yīng)力軋機(jī)的原理及特點(diǎn) 采用預(yù)應(yīng)力的方法可減少軋機(jī)彈跳變形,預(yù)應(yīng)力軋機(jī)也是一種高剛度軋機(jī)。它的基本原理是[3,4]：利用受壓零件在軋制前對(duì)機(jī)架施加預(yù)應(yīng)力，使其處于受力狀態(tài)。這樣在軋制時(shí)，由于預(yù)應(yīng)力的作用，機(jī)架的彈性變形變化減小，從而提高了軋機(jī)的剛度。如圖 1-1 所示，預(yù)應(yīng)力軋機(jī)[5~7]在機(jī)架的橫梁與下支撐輥軸承座之間增設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿 5，以及在下橫梁與下軸承座之間裝設(shè)預(yù)應(yīng)力加載液壓缸 8。軋制前，液壓缸 8 對(duì)機(jī)座進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載，此時(shí)機(jī)架受拉力，而下軸承座 7 和壓桿 5 則受壓力，其大小都等于預(yù)緊力(通常預(yù)緊力要大于 1.5 倍的軋制力)。在預(yù)緊力 P0，機(jī)架產(chǎn)生拉伸變形 l1 件產(chǎn)生壓縮變形 l2 。一般情況下l1 和 l2 與 P0 成正比。如圖 1-201plk?02lk式中 K1 ——機(jī)架剛度系數(shù) K2 ——受壓零件的剛度系數(shù)由圖 1-2 知 K = tg ，而 tg > 0 ，所以 永為正值； = 1?1K2，而 tgβ < 0 所以 永為負(fù)值。tg?2圖 1-2 中直線 AB 表示機(jī)架受力與變形的關(guān)系，直線 CD 則表示受壓零件的受力與變形的關(guān)系。 軋制時(shí)， 在軋制力 P 的作用下， 機(jī)架上的作用力由 變?yōu)? ，變形由 變?yōu)?，增加了一個(gè) δ 。受壓件的作用0P11l'1l力由 變?yōu)? ，變形由 變?yōu)? ，減少了一個(gè) δ 。由圖可見(jiàn)：22'21012()()PK??????所以，由軋制力 P 引起的軋機(jī)的彈性變形 δ12K?此時(shí)，預(yù)應(yīng)力軋機(jī)的剛度系數(shù)為 K = K1 + K2 。 對(duì)于一般軋機(jī)，在軋制力 P 作用下，機(jī)架和受壓件的彈性變形之和即為軋機(jī)的彈性變形 δ 1212lK???故一般軋機(jī)的剛度系數(shù) '12?12'12K??由式(1-8)可見(jiàn)，預(yù)應(yīng)力軋機(jī)的剛度系數(shù)要比普通軋機(jī)的剛度系數(shù)大。但是預(yù)應(yīng)力軋機(jī)采用液壓螺母和壓桿，使軋機(jī)結(jié)構(gòu)變的復(fù)雜，加工精度要求提高，尤其對(duì)壓桿的制造質(zhì)量要求較高，為了施加預(yù)應(yīng)力，還需備有高壓油泵和一套油壓系統(tǒng)。當(dāng)換輥或改變軋輥直徑時(shí)，需要換上軋輥軸承座與半機(jī)架之間的調(diào)整墊片，而且預(yù)應(yīng)力軋機(jī)不能實(shí)現(xiàn)對(duì)稱調(diào)整。3.3 短應(yīng)力線高剛度軋機(jī)原理及特點(diǎn) 所謂短應(yīng)力線軋機(jī)是泛指應(yīng)力回線縮短了的軋機(jī)，前文已經(jīng)指出影響軋機(jī)剛度的兩個(gè)直接因素是截面尺寸和應(yīng)力線長(zhǎng)度?？吭黾咏孛娉叽鐏?lái)提高剛度，必然導(dǎo)致機(jī)架笨重粗大。合理的途徑是盡量縮短應(yīng)力線，這就是短應(yīng)力線軋機(jī)的原理[8~11]。 圖 1-3 所示為短應(yīng)力線軋機(jī)和普通軋機(jī)應(yīng)力回線的比較。短應(yīng)力線軋機(jī)是所有軋機(jī)中應(yīng)力線最短的。這種軋機(jī)的應(yīng)力線是緊緊圍繞軋輥輥徑軸承的橢圓形。這是由于取消了壓下螺絲和機(jī)架的結(jié)果，拉桿安裝的與輥徑軸承的外圈極為接近，使 W 值很小(圖 1-3)，軋機(jī)的配合面是最少的(由于負(fù)荷零件的減少，使得他們之間的配合面也減少了)，軋機(jī)軸承具有較大剛度，所有這些都使軋機(jī)變形量減少，從而保證了軋機(jī)的高剛度。短應(yīng)力線軋機(jī)不采用預(yù)應(yīng)力，沒(méi)有機(jī)架，走短應(yīng)力線、少配合面分散載荷的設(shè)計(jì)思路，使軋機(jī)外觀小巧，加工簡(jiǎn)便，剛度高。避免了靠增加截面尺寸來(lái)提高剛度而導(dǎo)致機(jī)架笨重粗大的不經(jīng)濟(jì)做法。并且短應(yīng)力線高剛度軋機(jī)不需要象預(yù)應(yīng)力軋機(jī)那樣對(duì)機(jī)架等受力零件施加預(yù)應(yīng)力而得到較高的剛度，軋機(jī)結(jié)構(gòu)和操作相對(duì)簡(jiǎn)化，圖 1-4 為三種軋機(jī)剛度曲線。 1-3 普通軋機(jī)與短應(yīng)力線軋機(jī)應(yīng)力回線圖 1-4 軋機(jī)剛度曲線短應(yīng)力線軋機(jī)離線預(yù)裝、預(yù)調(diào)，整體吊裝換輥，可以減少在軋線上換輥與調(diào)試的時(shí)間，提高軋機(jī)作業(yè)率，減少調(diào)試廢品。沒(méi)有笨重的鑄鋼牌坊，設(shè)備加工制造容易，制造周期短。軋機(jī)采用滾動(dòng)軸承，其彈性變形、摩擦系數(shù)、 單位時(shí)間內(nèi)的磨損量遠(yuǎn)比舊式軋機(jī)(大多采用膠木瓦軸承)小， 產(chǎn)品精度、工作穩(wěn)定程度均大于膠木瓦軸承。短應(yīng)力線軋機(jī)所用滾動(dòng)軸承和十字軸式萬(wàn)向連軸器(或尼龍棒接軸、弧形齒輪軸等)，比舊式軋機(jī)的膠木瓦與梅花軸套傳動(dòng)平穩(wěn)、振動(dòng)小、噪音小，更適合于高速傳動(dòng)。此外，滾動(dòng)軸承摩擦系數(shù)小，主電機(jī)啟動(dòng)電流與工作電流小，電耗低，也是短應(yīng)力線軋機(jī)的一大優(yōu)點(diǎn)。3.3.1 高剛度軋機(jī)發(fā)展概況及結(jié)構(gòu)演變 從前面的分析可知單純靠增加截面尺寸來(lái)提高剛度是不可行的，合理的途徑使盡量縮短應(yīng)力線，高剛度軋機(jī)即基于此種思想應(yīng)運(yùn)而生，并迅速發(fā)展起來(lái)。第一代剛度軋機(jī)大約在四十年代中期，由瑞典中央、莫格斯哈馬公司研制的 P500 型無(wú)牌坊軋機(jī)。它最先開(kāi)始擺脫了機(jī)座的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的束縛，取消了傳統(tǒng)軋機(jī)的牌坊，用拉緊螺桿將兩個(gè)剛性很大的軸承座連在一起，縮短了應(yīng)力線長(zhǎng)度[1,14]，如圖 1-5 所示[1]。 這種軋機(jī)無(wú)牌坊，它采用輥系全懸掛三角架側(cè)邊支撐結(jié)構(gòu)，軸承座上端中部裝有壓下螺絲，通過(guò)四根拉桿實(shí)現(xiàn)上軸承座的升降來(lái)進(jìn)行輥縫對(duì)軋制線的非對(duì)稱調(diào)整。由于輥系采用全懸掛的支撐方式，所以無(wú)論是軸向調(diào)整還是在軋制狀態(tài)，四根拉桿總是鉛垂的而保證受純拉力，因而這種軋機(jī)的桿系結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。但是由于三角機(jī)架側(cè)邊支撐結(jié)構(gòu)采用側(cè)邊軸向固定與調(diào)整，固定點(diǎn)距軋輥的軸線有一偏心距離，造成軸向剛度不高，而且三角架擋住了聯(lián)結(jié)扳手空間，使接軸裝拆不便。非對(duì)稱調(diào)整增加了軋制中導(dǎo)衛(wèi)板的調(diào)整工作量。另外，它保留了單獨(dú)的壓下螺絲和上橫梁，應(yīng)力線縮短不夠理想，且上輥軸承和軸承座受壓下螺絲傳遞集中載荷(軋制壓力)的作用，其受力情況較差，軸承壽命受到影響。 后來(lái)，瑞典人改進(jìn)了第一代無(wú)牌坊軋機(jī)，將上軸承座的集中載荷—壓下螺絲，改為分散載荷，其下軸承座不變。這樣就使得應(yīng)力線進(jìn)一步縮短，改善了上軸承座的受力情況。但主要缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)對(duì)稱調(diào)整，如圖 1-6所示。 圖 1-5 第一代無(wú)牌坊軋機(jī) 圖 1-6 改進(jìn)的第一代無(wú)牌坊軋機(jī)第二代高剛度軋機(jī)是六十年代以瑞典中央、莫格斯哈馬公司研制的P600 型軋機(jī)為代表的。與 P500 型軋機(jī)相比，它取消了壓下螺絲和上橫梁，因而使軋機(jī)應(yīng)力回線又趨縮短，進(jìn)一步提高了軋機(jī)的縱向剛度和軸承壽命。我國(guó) GY-I 型短應(yīng)力線軋機(jī)就是根據(jù) P600 型的原理設(shè)計(jì)的[2,7]。第二代高剛度軋機(jī)采用兩根拉桿落地、兩根拉桿懸空的輥系半懸掛三角機(jī)架側(cè)邊支撐機(jī)構(gòu)，利用拉桿上、下部的正反扣螺紋，轉(zhuǎn)動(dòng)拉桿，實(shí)現(xiàn)輥縫對(duì)軋制線的對(duì)稱調(diào)整，如圖 1-7 所示。 第三代高剛度軋機(jī)由 Pomini Farrel 公司于八十年代初研制成功，也稱“紅環(huán)”軋機(jī)(Red-Ring Stands)， “紅環(huán)”即指軋機(jī)的應(yīng)力回線，如圖 1-8 所示。這種軋機(jī)拉桿支撐由頭部改在中部，整個(gè)輥系通過(guò)拉桿中部支撐 在半機(jī)座式底座上，使軋機(jī)穩(wěn)定性明顯高于第二代高剛度軋機(jī)。同時(shí)通過(guò) 加大拉桿直徑，減小壓下螺母之間的距離 f，在 s 和 S 處加大軸承座厚度等 措施使應(yīng)力線盡量縮短來(lái)使軋機(jī)剛度進(jìn)一步提高。 目前，短應(yīng)力線高剛度軋機(jī)發(fā)展已趨于成熟，本課題中所研究的軋機(jī)即為 Pomini Farrel 公司研制的“紅環(huán)”軋機(jī)。3.3.2 高剛度軋機(jī)在推廣使用中遇到的問(wèn)題 目前，高剛度軋機(jī)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中，特別是小型軋機(jī)中有近一半的軋機(jī)應(yīng)用了高剛度軋機(jī)，對(duì)老設(shè)備進(jìn)行了單體改造更新。國(guó)內(nèi)制造的第一批高剛度軋機(jī)在使用過(guò)程中存在以下問(wèn)題:(1)軋輥軸向竄動(dòng)量大，特別是在軋制變形抗力較大的合金圓鋼時(shí)表現(xiàn)更為明顯，圓鋼橢圓度有時(shí)達(dá)不到國(guó)標(biāo)。 (2)有的軋機(jī)上輥平衡力不夠造成進(jìn)鋼時(shí)軋輥跳動(dòng)現(xiàn)象， 影響產(chǎn)品精度，甚至造成斷輥等事故。有的軋機(jī)不是“四腳著地” ，而是“兩腳著地” ，過(guò)鋼時(shí)有“點(diǎn)頭”現(xiàn)象，也造成軋制過(guò)程中的不穩(wěn)定。 (3)吊掛軸承座的三角支架過(guò)于輕便，造成剛度不夠。三角架承受軸向力，還靠它實(shí)現(xiàn)軸向調(diào)整。斷輥、纏輥事故時(shí)的軸向力可能造成三角架的永久性變形而影響換輥速度，甚至影響軋機(jī)的繼續(xù)使用?，F(xiàn)在的高剛度軋機(jī)水平較八十年代初期有了大的進(jìn)步。 SY 型軋機(jī)在運(yùn)用過(guò)程中得到不斷的改進(jìn)和完善而獲得廣泛應(yīng)用； LB 型連接板式軋機(jī)以其富有特點(diǎn)的設(shè)計(jì)構(gòu)思引起了人們的興趣，將在更多的單位試驗(yàn)應(yīng)用以在生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)一步推廣。 但至今在高剛度軋機(jī)推廣應(yīng)用過(guò)程中，在以下方面還不同程度的存在問(wèn)題： (1)由軋輥軸向固定與軸向調(diào)整機(jī)構(gòu)的問(wèn)題而使軸向剛度不高。 (2)軋輥平衡力不夠，平衡彈簧壽命低。 (3)同現(xiàn)場(chǎng)使用條件下聯(lián)接軸的選擇及裝拆速度問(wèn)題。 (4)軸承使用壽命低。 以上問(wèn)題影響到新機(jī)型效能的發(fā)揮，應(yīng)引起足夠的重視。各種不同的機(jī)型在使用中通過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題以促進(jìn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)和提高制造質(zhì)量，還要不斷修改完善新機(jī)型的技術(shù)水平。只有這樣才能使新機(jī)型具有生命力，使推廣和應(yīng)用面更大。綜合小型、線材軋機(jī)工作機(jī)座的演變途徑，即提高軋機(jī)剛性，改進(jìn)結(jié)構(gòu)的途徑目前采用的有以下幾點(diǎn)措施: (1)增強(qiáng)牌坊整體性。改變老式開(kāi)式機(jī)座的結(jié)構(gòu)，盡可能采用高剛度的閉式機(jī)架或增強(qiáng)開(kāi)式機(jī)架的聯(lián)結(jié)剛性，如采用預(yù)應(yīng)力法。 (2)縮短應(yīng)力線。對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的閉式機(jī)架應(yīng)改變機(jī)架窗口尺寸，使窗口窄而短，增大橫梁斷面；改變工作機(jī)座的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，取消壓下螺絲，改變力的傳遞途徑和應(yīng)力分布，變集中載荷為分散載荷，使應(yīng)力線減到最小程度。(3)減少承載件的配合面，改善各承載體的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)及加工精度以提高工作機(jī)座的配合精度，提高剛性。(4)縮短軋輥的輥身長(zhǎng)度。 (5)對(duì)稱調(diào)整。軋輥輥縫實(shí)現(xiàn)對(duì)稱調(diào)整以形成一條平直不變的軋制線，使導(dǎo)衛(wèi)裝置永遠(yuǎn)處于理想的中性線位置，不需因輥徑變化而經(jīng)常調(diào)整，保 證軋制穩(wěn)定性，減少各種軋鋼事故的發(fā)生，提高作業(yè)率。但是，在如何進(jìn)一步減少軋輥的軸向竄動(dòng)，即保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)又不影響軸承座的自位，以及在沖擊的軋制力作用下，提高自位承載墊的壽命等方面仍缺乏足夠的理論分析和改進(jìn)措施。 3.4 HGR 型軋機(jī)及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 為了適應(yīng)小型型鋼、棒材、線材生產(chǎn)需要，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。小型軋機(jī)無(wú)論在自身結(jié)構(gòu)還是在傳動(dòng)方式和機(jī)架結(jié)合形式等方面都出現(xiàn)了很大變革。其中主要的結(jié)構(gòu)變革是軋輥采用四列短圓柱滾動(dòng)軸承和上下軸承座間使用拉桿，取消了傳統(tǒng)的牌坊，縮短了機(jī)架中應(yīng)力線長(zhǎng)度為提高軋機(jī)的剛度和精度開(kāi)辟了新的途徑。 北京鋼院研制的 GY 型短應(yīng)力線軋機(jī)，為我國(guó)小型軋機(jī)的技術(shù)改造開(kāi)辟了新路，繼而各種類型的短應(yīng)力線軋機(jī)紛紛出現(xiàn)。提高了軋機(jī)的剛度和精度，整機(jī)換輥迅速，輥縫調(diào)正方便，使這些橫列式軋機(jī)出現(xiàn)了新的生機(jī)。但是，近幾年推廣的短應(yīng)力線軋機(jī)只限千機(jī)列的最后一架或二架上使用。筆者認(rèn)為:對(duì)成品機(jī)架的技術(shù)改造固然是關(guān)鍵，但是要軋出高精度產(chǎn)品，要保證軋制程序的穩(wěn)定性，應(yīng)該將整個(gè)精軋機(jī)列甚至于精軋機(jī)架也列入技術(shù)改造范圍內(nèi)，使各道次軋出的產(chǎn)品偏差都控制在較小范圍內(nèi)，才能保證成品質(zhì)量的穩(wěn)定，容易實(shí)現(xiàn)負(fù)公差軋制。北京特鋼小型軋鋼廠和邯鄲鋼廠線材車間以及杭州鋼鐵廠線材車間的工藝流程就證明了這一點(diǎn)。 為了進(jìn)一步提高短應(yīng)力線軋機(jī)在較高速度條件下工作的穩(wěn)定性，改進(jìn)軋輥壓下和橫向調(diào)正機(jī)構(gòu)的性能，杭州鋼鐵廠設(shè)計(jì)院在綜合各種機(jī)型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)基礎(chǔ)上，自行設(shè)計(jì)了 HGR 型短應(yīng)力線軋機(jī)(見(jiàn)圖)。該軋機(jī)首先應(yīng)用于線材復(fù)二重軋機(jī)上。該軋機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，不僅具備短應(yīng)力軋機(jī)的特性:工作穩(wěn)定可靠，調(diào)正靈活精確、操作簡(jiǎn)單方便，可整體換輥，而且在結(jié)構(gòu)上還具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，較全面地提高了軋機(jī)裝備水平。HGR 型軋機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)是: 軋輥直徑為 Φ290-Φ315mm軋輥長(zhǎng)度為 600mm: 軋輥軸向調(diào)正范圍 士 2 mm 最大軋制壓力為 600KN 眾所周知，軋機(jī)的剛度是直接影響軋材精度和穩(wěn)定的主要因素之一。由剛度系數(shù) K 的計(jì)算公式 K= P 軋 可以看出，要提高軋機(jī)的剛度，必f?須盡可能減小 (機(jī)座的總變形量)。而 ，式中 輥的彎曲變f? bkf??bf形量， 機(jī)座中各承載零件拉伸或壓縮變形量之和。kf因此提高軋機(jī)的剛度，除了增大立柱斷面積和改進(jìn)機(jī)架結(jié)構(gòu)外，還