史繼偉

(中冶南方工程技術(shù)有限公司，湖北武漢 430223)

短應(yīng)力線軋機(jī)軋輥平衡裝置的設(shè)計(jì)*

史繼偉

(中冶南方工程技術(shù)有限公司，湖北武漢 430223)

對(duì)短應(yīng)力線軋機(jī)軋輥平衡裝置的外置式、內(nèi)置式兩種布置形式進(jìn)行了分析，比較了彈性阻尼體與碟簧平衡的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種內(nèi)置式碟簧平衡裝置，并對(duì)碟簧的選型、計(jì)算進(jìn)行說(shuō)明。

短應(yīng)力線軋機(jī);軋輥平衡裝置;彈性阻尼體;碟簧

1 引言

軋輥平衡裝置用于消除工作機(jī)座中相關(guān)零件之間的間隙，以提高軋機(jī)的整體剛度，減小軋件對(duì)軋機(jī)的沖擊，由此提高軋制精度［1］。對(duì)于短應(yīng)力線軋機(jī)而言，軋輥上、下輥系通過(guò)軸承座內(nèi)內(nèi)置的銅螺母與四根拉桿串聯(lián)起來(lái)，形成較短的應(yīng)力回線，其軋輥平衡裝置主要用于消除輥系、球面墊、銅螺母、拉桿等零件之間的間隙。

平衡裝置常用的平衡體有液壓缸、彈性阻尼體、螺旋彈簧、碟簧等。由于液壓缸需要外界提供液壓源且存在漏油等問(wèn)題，維護(hù)不便，所以目前平衡體較多采用彈性阻尼體和螺旋彈簧、碟簧。

2 軋輥平衡裝置的布置形式

短應(yīng)力線軋機(jī)的軋輥平衡裝置可以概括為兩種布置形式，分別為外置式和內(nèi)置式，如圖1所示。

圖1(a)為外置式設(shè)計(jì)。平衡裝置置于上、下輥系之間、軸承座之外，稱(chēng)之為外置式。平衡體多采用彈性阻尼體，共需4個(gè)，傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)各布置2個(gè)。外置式設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是:彈性阻尼體安裝方便，可利用壓下裝置進(jìn)行安裝，檢查維護(hù)方便;彈性阻尼體的承載力大，變形曲線平穩(wěn)，平衡精度較高;阻尼體裸露在外，工作環(huán)境較差;受限于阻尼體的工作行程，為實(shí)現(xiàn)較大的開(kāi)口度往往需要借助于在彈性阻尼體上、下增加調(diào)整墊塊;平衡力不穩(wěn)定，隨軋輥開(kāi)口度的變化而變化;平衡體提供的上、下輥系平衡力相等。

圖1(b)為內(nèi)置式設(shè)計(jì)。平衡裝置置于上、下輥系軸承座之內(nèi)，稱(chēng)之為內(nèi)置式。平衡體可采用彈性阻尼體、螺旋彈簧或碟簧，共需8組，每個(gè)軸承座內(nèi)左、右各布置1組。內(nèi)置式設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是:平衡體安裝較費(fèi)力，檢查維護(hù)不便;平衡體置于軸承座內(nèi)，工作環(huán)境較好，壽命較長(zhǎng);平衡體的設(shè)計(jì)、選型不受軋輥開(kāi)口度的限制;平衡力穩(wěn)定，不隨軋輥開(kāi)口度的變化而變化;上、下輥系可獨(dú)立配置不同的平衡力。

圖1 軋輥平衡裝置

3 內(nèi)置式碟簧平衡裝置的設(shè)計(jì)

為得到穩(wěn)定的平衡力，短應(yīng)力線軋機(jī)的軋輥平衡裝置宜采用內(nèi)置式設(shè)計(jì)。

平衡體可選擇彈性阻尼體、螺旋彈簧、碟簧。雖然彈性阻尼體平衡精度較高，但須由專(zhuān)業(yè)廠家制造，且使用數(shù)量眾多，價(jià)格昂貴;若采用碟簧可發(fā)揮其剛度大、緩沖吸振能力強(qiáng)、組合方式多樣、適應(yīng)范圍廣的特性，降低投資成本。

現(xiàn)以φ550短應(yīng)力線軋機(jī)的軋輥平衡裝置為例對(duì)內(nèi)置式碟簧平衡裝置的設(shè)計(jì)，碟簧的選型、計(jì)算進(jìn)行說(shuō)明。需要說(shuō)明的是短應(yīng)力線軋機(jī)的上輥系及接軸的自重與軋制力方向相反，所需平衡力較大;下輥系及接軸的自重與軋制力方向相同，所需平衡力較小。現(xiàn)以上輥系平衡裝置為例介紹。

內(nèi)置式碟簧平衡裝置如圖2所示。碟簧置于壓蓋和承壓螺母之間，可有效消除件1～件6的間隙。上輥系由4套碟簧平衡裝置平衡，每套碟簧平衡裝置由6組小直徑碟簧組組成。

圖2 內(nèi)置式碟簧平衡裝置

φ550短應(yīng)力線軋機(jī)上輥系所需平衡力為75 478 N，所需變形量為3 mm，根據(jù)以上平衡裝置的設(shè)計(jì)，每組碟簧組需提供平衡力為:

P=75 478÷4÷6=3 144.9(N)

根據(jù)拉桿及承壓螺母設(shè)計(jì)尺寸，確定碟簧外徑，參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［2］，選取碟簧 A－2 31.5 GB/ T1972－2005，尺寸見(jiàn)表1。

碟簧采用復(fù)合組合(由疊合與對(duì)合組成)方案，疊合組合的片數(shù)n=2。碟簧壓平時(shí)的載荷為:

以上計(jì)算結(jié)果表明，該型碟簧復(fù)合組合滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

表1 碟簧A-2 31.5 GB/T1972-2005尺寸

4 結(jié)語(yǔ)

短應(yīng)力線軋機(jī)的軋輥平衡裝置對(duì)提高軋機(jī)的整體剛度、減小軋輥跳動(dòng)、提高軋制精度具有重要意義。

平衡裝置采用內(nèi)置式設(shè)計(jì)可得到穩(wěn)定的平衡力，且可為上、下輥系獨(dú)立設(shè)計(jì)，為其提供不同的平衡力，這是外置式設(shè)計(jì)做不到的;平衡體的選擇多樣，可選擇彈性阻尼體或彈簧(螺旋彈簧、碟簧)，選擇彈簧可有效節(jié)省投資;碟簧可選擇一組大直徑碟簧或多組小直徑碟簧，組合形式多樣。

［1］ 黃慶學(xué).軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2007.

［2］ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

Design of Roll Balancing Device of Short Stress Path Rolling Mill

SHI Ji－wei
(WISDRI Engineering＆Research Co.，Ltd，Wuhan Hubei430223，China)

The two kinds of arrangement about external and built－in roll balancing device of short stress path rolling mill are analyzed，compared the advantages and disadvantages of the elastic damping body and disc spring，a built－in disc spring balancing device is designed，and the selection and calculation of disc spring are also described.

short stress path rolling mill;roll balancing device;elastic damping body;disc spring

TH122

A

1007－4414(2013)05－0129－02

2013－07－21

史繼偉(1983－)，男，河北保定人，碩士，工程師，主要從事冶金設(shè)備設(shè)計(jì)研究工作。