四輥系軋機輥系的設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 就是要增大軋輥的傳動部件。同時還要考慮軋輥與軋件間的打滑問題。為了解決上述問題，防止出現支承輥斷輥、工作輥方頭扭斷等現象，可采用異徑軋制、單輥驅動等措施來解決。本次設計由于軋制力與軋制力矩不是很大，故不需考慮此問題，但同時采用單輥驅動又會帶來一系列新的問題。由于采用單輥傳動，使兩個工作輥自然會產生一定的速度差，從而使軋制力有所降低，據實際分析證明，當變形區長度上出現搓扎區，一般可能使軋制壓力下降約5~20%。由于單傳動軋制時上下輥速度的配合是自然的，過程簡單易行，無需復雜的控制系統。采用異徑軋制，并盡可能的減小空轉輥的直徑，充分發揮小輥的軋制可降低軋制壓力的優點，以保證受力零件的正常工作，同時又有利于增大壓下量，減小道次，從而提高軋機的工作效率。在普通的四輥軋機工作中，盡管其主機列通常是有主電機通過減速機和齒輪座傳遞兩個工作輥，但是在預壓力作用下，由于工作輥徑的差別等原因，給冷軋薄帶鋼軋機的傳動帶來很大的影響：在薄帶軋制中常出現量接軸傳動力矩的分配不均，某個接觸力矩為零或趨近于零。由于輥頸差事實上不可能消除，使用較大的預壓力亦是必要?？梢哉J為，軋輥的傳動力矩在兩軋輥上的分配并不總是大致想當相等的。在運轉中的軋機上，即從軋輥空轉，壓靠以至軋制階段，輥頸稍大的軋輥接觸中傳動力矩永為正值，而輥頸稍小者，其傳動力矩可在負值至正值的廣大范圍內變化，者是薄帶鋼軋制的軋機傳動特點，對于這類軋機，在一定的條件下實際上是單輥傳動的。一般看來，當軋件較薄時使用預壓力較大，直徑稍小的軋輥上，其傳動接觸可能實際上不起作用，甚至反而有害。另一方面，由于軋件較薄，又是成卷軋制的，咬入條件能夠保證，有可能實現單輥傳動。在主機列中，自然可將齒輪座從設計中取消，減小設備的投資，降低動力傳傳遞的能量消耗，從而取得一定的經濟效果，并可充分利用換輥，在操作上也會有許多方便。 壓下裝置的結構形式上輥調整裝置也稱壓下裝置，它的用途最廣，安裝在所有的二輥、三輥、四輥和多輥軋機上。就驅動方式而言，壓下裝置可分為電動的、液壓的和手動的三類。 手動壓下手動壓下裝置大多用于型鋼軋機上，也用于小型熱軋或冷軋鋼板和帶鋼軋機上。軋輥的手動調整通常可用移動楔塊，轉動壓下螺絲或轉動壓下螺母等方法來實現（圖21），根據參考文獻。 圖21 手動的上輥調整結構 （a）具有鍥塊；（b）具有旋轉的壓下螺絲；（c）具有旋轉的螺母手動壓下裝置的優點是結構簡單、價格低。其缺點是體力勞動繁重，壓下速度和壓下能力較小。 電動壓下裝置是由電動機通過圓柱齒輪減速箱或渦輪減速箱（有時也用行星輪減速箱）傳遞運動的，它可以用于所有的軋機上，如初軋機、板坯軋機、厚板、薄板及熱、冷板帶軋機。其優點是移動距離可達較大的數值，速度和加速度亦可達到一定的要求，壓下能力較大。缺點是結構復雜、反應時間較長、效率較低。 液壓壓下裝置主要用于冷、熱軋板帶軋機上，其主要特點是具有很高的響應速度，很短的反應時間，很高的調整精度。但其費用較高，控制的行程有限。根據參考文獻，軋輥調整裝置的結構在很大程度上與軋輥的調整速度、調整距離、調整頻率和調整精度有關。各類軋機的上輥調整速度見表22 表22 各種軋機的上輥移動（調整）速度軋機特性移動速度（mm/s）軋機特性移動速度（mm/s）1000～1475初軋機80～200精軋機座5～121100板坯機50～120型鋼軋機（孔型位置不變）2～5800～900初軋機40～80鋼管穿孔機1～2700～800三輥初軋機30～60四輥薄板熱軋機～中、厚板軋機薄板及帶鋼冷軋機～粗軋機座12～25電動壓下是最常用的上滾調整裝置。通常包括：電動機、減速器、制動器、壓下螺絲、壓下螺母、壓下位置指示器、球面墊塊和測壓儀等，在可逆式板軋機的壓下裝置中，有的還安裝有壓下螺絲回松機構，以處理卡鋼事故。壓下裝置的結構與軋輥的移動距離、壓下速度和動作頻率等有密切的聯系。按照壓下速度，電動壓下裝置可分為快速壓下裝置和板帶壓下裝置兩大類。（1） 快速壓下裝置由于其壓下速度一般大于1mm/s，故稱為快速壓下裝置。按照傳動的布置形式，快速壓下裝置有兩種類型：采用立式電動機，傳動軸與壓下螺絲平行的布置形式；采用臥式電動機，傳動軸與壓下螺絲垂直交叉布置形式。（2） 板帶軋機電動壓下裝置冷、~。由于板帶軋機的軋件既薄又寬又長，而且軋制速度快，軋制精度要求較高，這些工藝特征使其壓下裝置有如下特點：軋輥調整量??；調整精度高；經常的工作制度是“頻繁的帶鋼壓下”；動作快，靈敏度高；軋輥平行度的調整要求嚴格。板帶軋機電動壓下的結構形式：四輥冷軋機的電動壓下大多采用圓柱—蝸輪副傳動或兩級蝸輪副傳動的形式。在設計中選擇壓下裝置的電動機和減速器配置方案是十分重要的。因為在設計壓下機構時，不僅應滿足壓下的工藝要求（壓下速度、加速度、壓下能力及壓下螺絲的單獨調整方式等），而且還應考慮其他因素，如：電動機、減速器能否布置得開；換輥、檢修和處理事故時，吊車吊鉤能否進入；設備檢修是否方便等。 圖23精軋機座電動壓下裝置示意圖1—電動機；2—電磁聯軸節；3—一級蝸輪副；4—二級蝸輪輻；5—壓下螺絲 液壓壓下在冷軋機組和平整機上，可以采用“壓下式”也可以采用“壓上式”。采用“壓上式”時，在軋機上部可以設置不帶剛壓下的電動壓下機構以便做大行程的調整?！皦合率健钡囊簤焊自O置在機架的上部，這種結構造價較高，所需的液壓缸行程也很大，它的懸掛裝置較為復雜，而且為了適應磨損后的軋輥直徑，許配備不同厚度的墊塊。但它的最大優點是電液伺服閥可裝在液壓缸附近，這不僅提高液壓缸的反應速度，而且伺服閥的工作條件好，維護也方便。液壓壓下裝置是用液壓缸代替傳統的壓下螺絲、螺母來調整軋輥輥縫的。在這一裝置中，除液壓缸外，還有與之配套的伺服閥、液壓系統及檢測儀表及運算控制系統。與電動壓下裝置相比較，液壓壓下裝置有如下特點：快速響應性好，調整精度高 ；機械傳動效率高；便于快速換輥，提高軋機作業率；過載保護簡單，可靠。 圖24 冷軋液壓壓下裝置1—平衡液壓缸；2—弧形墊塊；3—壓下液壓缸；4—液壓壓力傳感器；5—墊片組；6—上支承輥軸承座；7—雙向油缸；8—銷軸；9—平衡架；10—位置傳感器；11—高壓油進油口壓下與平衡裝置 軋機的壓下裝置，也稱上輥調整機構。它用以調整上軋輥的位置，保證紿定每道的壓下量，由于鋼板在軋制過程中，對軋制線的高低沒有嚴格的要求，所以，一般鋼板軋機上沒有專門的壓上裝置，只是在必要時才用墊片調整。鋼板軋機壓下裝置的類型如表2—5，根據參考文獻。 表25 鋼板軋機壓下裝置分類 類型驅 動 方 式 用 途快速調整裝置電 動主要用于軋輥移動行程較大需要逐道調整的場合，如板胚軋機，中厚板軋機等慢速調整裝置手 動只在道間調整換輥時才用自 動用于板帶軋機、連扎機高反應速度頻動微調裝置液 壓主要用于現代可逆式及連續式四輥板帶軋機上。平衡裝置的用途是：（1）保證上軋輥軸承座緊貼壓下螺絲，即當壓下螺絲向下移動時軸承座也跟著向下移動；當壓下螺絲回升時，軸承座也隨著向上移動，即消除壓下螺絲與軸承座之間的間隙，以避免軋制時產生沖擊載荷；（2）保證消除壓下螺絲與螺母間的有害間隙，也即將因螺絲自重產生的上間隙轉化為托起螺絲時產生的下間隙； （3）對四輥軋機來講還應考慮消除上支承輥軸承與軸承座間的有害間隙，即將軸承襯中的上間隙轉為下間隙。 在板帶軋機上，一般采用液壓平衡，五缸式或八缸式平衡；在小軋機上也有采用彈簧平衡的。 圖26 精軋機座壓下裝置傳動示意圖1— 測速發電機；2—壓下螺絲；3—電動機；4—電磁聯軸器壓下裝置采用雙電機驅動的原因是，電動機飛輪力矩小，相應的啟動、制動時間短，故可縮短壓下調整時間。在冷軋機上，為了能夠精確地調整，螺紋螺距可取小些。但對四輥熱軋鋼板軋機，由于螺距過小及潤滑不良等原因，現場曾多次出現壓下螺絲與螺母咬死事故。 上輥平衡裝置上輥平衡裝置的作用是消除軋制系統間隙，避免沖擊。由于軋輥、軸承以及壓下螺絲等零件自重的影響，在軋件進入軋機之前，這些零件之間不可避免地存在著一定的間隙。例如上輥軸承座和壓下螺絲之間存在間隙（見圖27），壓下螺絲和螺母之間存在間隙。若不消除這些間隙，則喂鋼時將產生沖擊現象，使設備受到嚴重損害。為消除上述間隙，須設上輥平衡裝置，它是壓下裝置的組成部分。抬起軋輥時起幫助軋輥上升的作用。提升上軋輥，用來大大降低咬入軋件時的沖擊和工作輥的頻繁換輥。 圖27 上輥和壓下螺絲及螺母間存在兩處間隙上滾平衡裝置有重錘平衡、彈簧平衡、液壓平衡三種形式。軋機的型式不同，對平衡裝置的要求也不一樣。1） 重錘平衡：此種平衡方式廣泛應用于軋輥移動量很大的初軋機上，它工作可靠，維修方便。其缺點是設備重量大，軋機的基礎結構較復雜。換輥時，務必先解除平衡錘的作用，即將平衡錘掛在專用的鉤子上，或用專門的栓銷橫插在機架立柱內的縱槽內，鎖住支桿，以解除平衡力對軋輥的作用。 2） 彈簧平衡：彈簧平衡主要用在上輥調整量很小的軋機上，型鋼軋機、線材軋機一般都用這種平衡裝置（圖28）。彈簧置于機架蓋上部，上輥的下瓦座通過拉桿吊掛在平衡彈簧上。當上輥上升時，彈簧放松，當上輥下降時，彈簧逐步壓縮，彈簧力是隨彈簧變形相應的軋輥位置而變化的（圖29）。彈簧平衡的優點是簡單可靠。缺點是換輥時要人工拆裝彈簧，費力、費時。 圖28 型鋼軋機的彈簧平衡 圖29 彈簧力與彈簧變形的關系3） 液壓平衡：液壓平衡是用液壓缸的液壓推力來平衡上軋輥等零件的重量的。它結構緊湊，使用方便，易于操作。它可使軋輥與壓下螺絲無關地移動，這對于換輥和維修都很方便，但它的投資較大，維修也較復雜。液壓平衡廣泛用在四輥板帶軋機上，也可應用于初軋機等大型軋機上。圖210根據參考文獻為五缸式平衡裝置的一例，工作輥用四個油缸來平衡，而支承輥則用位于機架上面中央位置的一個油缸通過兩根拉桿和兩個橫梁來平衡。五缸式平衡裝置的優點是：缸的數量少，簡化了下支承輥軸承座的加工。更換支承輥時，只要增大液壓缸的工作壓力，就可將整組支承輥系提起，有利于換輥操作，換輥時，上油缸固定不動，因此不必去拆油管，液壓缸放在機架頂上，工作條件較好。五缸式的缺點是吊掛部分較笨重，機座高度較高。 圖210 具有空氣蓄力器的軋輥液壓平衡簡圖 1—上軋輥；2—下軋輥；3—壓縮空氣圖211為八缸式液壓平衡裝置結構簡圖，四個直徑較大的油缸平衡支承輥，其余四個直徑較小的平衡工作輥。在有些軋機上這四個缸還起工作輥彎曲缸的作用，即用來調整輥型，液壓缸的工作壓力是可以調整的。其特點為：八缸式平衡裝置比較緊湊，但這種平衡裝置的缸數較多，而且每一套下支撐輥軸承座的備件都要有平衡缸，使加工軸承座較為復雜，換支承輥時增加了拆油管的手續。此外，在換支承輥和工作輥時，為了將成套軋輥組件提起，還必須在機座下部另設提升缸。 圖211 八缸式液壓平衡裝置 1—上支承輥軸承座；2—上工作輥軸承座；3—下工作輥軸承座現在在小型冷軋機上，廣泛使用液壓平衡裝置，它是由液壓缸產生的推力來進行工作的。液壓平衡優點是結構緊湊，工作靈敏度高，平衡效果好。四輥板帶軋機上軋輥平衡裝置有一下特點：（1）由于工作輥和支承輥之間靠摩擦傳動以及工作輥和支承輥的換輥周期不同，故工作輥和支承輥應分別平衡；（2）上輥移動的行程較小（最大行程是按換輥決定的），移動的速度不高；（3）工作輥換輥頻繁，平衡裝置的設計需要使換輥方便；（4）在單張軋制的可逆四輥軋機上，工作輥平衡裝置應滿足空載加、減速時工 作輥和支承輥之間不打滑的要求。 軋輥軸承 軋輥軸承的工作特點：（1）軋輥軸承的作用：是用來支承軋輥，并承受由軋輥傳來的軋制力，同時保持軋輥在機架中正確位置。（2）軋輥軸承應具有較小的摩擦系數，足夠的強度和剛度，壽命長，便于換輥。（3）軋輥軸承的負荷（工作）特點：軋輥軸承是軋鋼機工作機座中的重要部件。由于各類軋機的結構及工作條件差別很大，因而必須采用不同類型的軸承。和一般用途的軸承相比，軋輥軸承有以下特點：1）承受很高的單位壓力（）； 軋輥軸承所承受的單位壓力要比普通軸承大2～5倍。這是因為軋機的軋制壓力大，而其軸承受外圍尺寸的限制和在較短的輥頸內使用很大的許用應力所決定的。2）承受的熱許值即值大； 值比普通軸承大4～24倍；值是代表能量消耗的指標，即反映軸承發熱情況的數值，由于軋輥軸承的單位壓力高，且輥頸圓周速度也較大，這就造成了值很大。 3)工作溫度高； 軸承的工作溫度在普通機械上只有幾十度，最高到左右，而軋輥軸承的工作溫度可達，甚至可達。為了使軋輥軸承溫度不致升得過高，可在輥頸上澆水或用強力的循環油達到人工冷卻。4)工作條件惡劣。 除了高負荷外，軋輥軸承在受到高溫的同時用水冷卻，因而溫度很不穩定，而且污水、氧化鐵皮和塵土等容易落入，潤滑也較困難等。所以如何選擇軋輥軸承的型式和選擇軸瓦材料是很重要的。各種熱軋機在軋制時，軋輥都要用水冷卻(疊軋薄板軋機除外)，且有氧化鐵皮飛濺；冷軋機在軋制時要采用工藝潤滑劑(乳化液或其它軋制油)來潤滑、