中板軋機(jī)壓下裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

李春生

（一重集團(tuán)大連設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 大連 116600）

壓下裝置按傳動(dòng)方式可分為手動(dòng)壓下、電動(dòng)壓下和液壓壓下。

手動(dòng)壓下裝置一般多用于不經(jīng)常進(jìn)行調(diào)節(jié)、軋件精度要求不嚴(yán)格、以及軋制速度要求不高的中、小型型鋼、線材和小型熱軋板帶軋機(jī)上。

電動(dòng)壓下裝置適用于板坯軋機(jī)、中厚板軋機(jī)等要求輥縫調(diào)整范圍大、壓下速度快的情況，主要由壓下螺絲、螺母及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。在中厚板軋機(jī)中，工作時(shí)要求軋輥快速、大行程、頻繁的調(diào)整，這就要求壓下裝置采用慣性小的傳動(dòng)系統(tǒng)，以便頻繁的啟動(dòng)、制動(dòng)，且有較高的傳動(dòng)效率和工作可靠性。這種快速電動(dòng)壓下裝置軋機(jī)不能帶鋼壓下，壓下電機(jī)的功率一般是按空載壓下考慮選用，所以常常由于操作失誤、壓下量過(guò)大等原因產(chǎn)生卡鋼、“坐輥”或壓下螺絲超限提升而發(fā)生壓下螺絲無(wú)法退回的事故，這時(shí)上輥不能動(dòng)，軋機(jī)無(wú)法正常工作，壓下電動(dòng)機(jī)無(wú)法提起壓下螺絲，為了克服這種卡鋼事故，必須增設(shè)一套專用的回松機(jī)構(gòu)。電動(dòng)壓下裝置的主要缺點(diǎn)之一是運(yùn)動(dòng)部分的慣性大，因而在輥縫調(diào)節(jié)過(guò)程中反應(yīng)慢、精度低，對(duì)現(xiàn)代化的高速度、高精度軋機(jī)已不適應(yīng)，提高壓下裝置響應(yīng)速度的主要途徑是減少其慣性，而用液壓控制可以收到這樣的效果。

液壓壓下裝置，就是取消了傳統(tǒng)的電動(dòng)壓下機(jī)構(gòu)，其輥縫的調(diào)節(jié)均由液壓缸來(lái)完成。在這一裝置中，除液壓缸以及與之配套的伺服閥和液壓系統(tǒng)外，還包括檢測(cè)儀表及運(yùn)算控制系統(tǒng)。全液壓壓下裝置有以下優(yōu)點(diǎn)：慣性小、動(dòng)作快，靈敏度高，因此可以得到高精度的板帶材，其厚度偏差可以控制到小于成品厚度的1%，而且縮短了板帶材的超差部分長(zhǎng)度，提高了軋材的成品率，節(jié)約金屬，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，并降低了成本；結(jié)構(gòu)緊湊，降低了機(jī)座的總高度，減少了廠房的投資，同時(shí)由于采用液壓系統(tǒng)，使傳動(dòng)效率大大提高；采用液壓系統(tǒng)可以使卡鋼迅速脫開(kāi)，這樣有利于處理卡鋼事故，避免了軋件對(duì)軋輥的刮傷、燒傷，再啟動(dòng)時(shí)為空載啟動(dòng)，降低了主電機(jī)啟動(dòng)電流，并有利于油膜軸承工作；可以實(shí)現(xiàn)軋輥迅速提升，便于快速換輥，提高了軋機(jī)的有效作業(yè)率，增加了軋機(jī)的產(chǎn)量。

全液壓壓下也存在一些缺點(diǎn)：壓下系統(tǒng)復(fù)雜，工作條件要求高，有些元件（如壓力傳感器、位移傳感器及測(cè)厚儀等測(cè)量元件）和伺服閥等制造精度要求很高，并要求在高溫、高壓及有振動(dòng)條件下，工作不應(yīng)失靈或下降測(cè)量精度和控制靈敏度，因此制造困難、成本高，維護(hù)保養(yǎng)要求很嚴(yán)格，以保證控制精度。雖然液壓壓下相對(duì)于電動(dòng)壓下還存在著一些缺點(diǎn)，但是由于電動(dòng)壓下無(wú)法滿足目前正在發(fā)展的高生產(chǎn)率、高產(chǎn)品質(zhì)量的現(xiàn)代化帶軋機(jī)的工作要求，因而，采用液壓壓下的板厚自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)代替電動(dòng)壓下的板厚自動(dòng)控制系統(tǒng)已是必然趨勢(shì)，因而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，液壓壓下板厚自動(dòng)控制系統(tǒng)將會(huì)愈來(lái)愈完善。

某鋼廠2800中板軋機(jī)壓下裝置，由于軋制范圍大，壓下啟動(dòng)頻繁，且要求輥縫調(diào)整精度高，采用了電動(dòng)壓下自動(dòng)控制（APC）和液壓壓下自動(dòng)厚度控制（AGC）相結(jié)合的聯(lián)合壓下形式。電動(dòng)APC用于空載輥縫調(diào)整，在壓下螺絲頂部的輥縫儀控制下，可進(jìn)行高速度、高精度的壓下輥縫設(shè)定；液壓壓下AGC用于帶鋼自動(dòng)厚度調(diào)節(jié)，可在軋制過(guò)程中，隨著坯料厚度、軋制壓力以及成品厚度的變化，通過(guò)設(shè)在窗口底部的測(cè)壓儀及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序控制，隨時(shí)對(duì)軋輥輥縫進(jìn)行微量校正，從而可以保證板厚偏差控制在公差規(guī)定的范圍內(nèi)，同時(shí)由于采用液壓AGC可使卡鋼迅速脫開(kāi)，既節(jié)省了時(shí)間，也避免了軋件對(duì)軋輥的刮傷、燒傷。此種壓下裝置在目前國(guó)內(nèi)中板軋機(jī)中屬先進(jìn)水平行列。

此鋼廠2800中板軋機(jī)壓下裝置由兩臺(tái)ZZJ818T(320Kw，550/1000r/min)直流電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸節(jié)、DLM2-2500電磁離合器驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)組合式斜齒輪蝸輪蝸桿減速機(jī)帶動(dòng)壓下螺絲上、下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)壓下及輥縫調(diào)節(jié)。壓下螺母用壓板固定在機(jī)架窗口上部階梯孔內(nèi)，在壓下螺絲下部下端有帶凸球面的重型止推軸承，連同接油盤(pán)等，通過(guò)軸承盒下部直接與液壓AGC缸接觸，為防止意外串動(dòng)，軸承盒與每個(gè)AGC缸間設(shè)有兩個(gè)定位銷。電磁離合器設(shè)在兩臺(tái)電機(jī)之間，用來(lái)完成壓下螺絲的同步調(diào)節(jié)或單獨(dú)調(diào)節(jié)。

壓下裝置用以按照壓下規(guī)程調(diào)節(jié)輥縫開(kāi)口度，可在程序控制下對(duì)不同規(guī)格的板材進(jìn)行輥縫設(shè)定。裝在蝸輪端的主令控制器控制壓下螺絲的極限行程。在壓下減速機(jī)軸端裝有光碼盤(pán)，在壓下螺絲頂部裝有輥縫儀，作為實(shí)現(xiàn)壓下速度控制及液壓AGC控制的執(zhí)行件。此兩件的供貨，數(shù)據(jù)采集等由外商負(fù)責(zé)并納入其控制系統(tǒng)中。制動(dòng)器安裝在電機(jī)端部，其功能是鎖住電機(jī)高速軸，進(jìn)一步防止壓下螺絲回松現(xiàn)象。

壓下電機(jī)功率計(jì)算如下：

1 基本數(shù)據(jù)（非換輥狀態(tài)）

G1:支承輥光輥重量

G2:每個(gè)支承輥上隨之轉(zhuǎn)動(dòng)的油膜軸承零部件重量

G3:油膜軸承重量（一個(gè)輥上）

G4:上支承輥軸承座重量（操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)）

G5:上支承輥輥系重量

即G5=G1+G3+G4

G6：一套上工作輥重量

G7：軋機(jī)除鱗及導(dǎo)衛(wèi)裝置中移動(dòng)件重量

G8：一對(duì)壓下螺絲及頭部組件

包括接油盤(pán)、止推軸承、球面墊、壓下螺絲

G9:上支承輥平衡系統(tǒng)移動(dòng)件自重

G10:一對(duì)H-AGC缸重量

G11:上支承輥平衡缸平衡件重量

即G11=G3-G2+G4+G7+G8+G9+G10

G12:上工作輥平衡缸平衡件重量

即G12=G1+G2+G6

G13:全部被平衡件重量 即G13=G11+ G12

2 各平衡缸出力情況（缸處于伸出狀態(tài)）

2.1 上支承輥平衡缸出力 F1

注：P-平衡壓力

S-上支承輥平衡缸內(nèi)腔面積

K-安全系數(shù)

2.2 上工作輥平衡缸出力 F2

注：P-平衡壓力

S-上工作輥平衡缸內(nèi)腔面積

K-安全系數(shù)

2.3 各個(gè)平衡缸總出力

注：K總-總安全系數(shù)

3 電機(jī)功率計(jì)算

條件：

A.只考慮被平衡件垂直力，不計(jì)摩擦；計(jì)算運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，只考慮液壓缸和壓下螺紋副之摩擦力。

B.液壓缸平衡總出力按F3，即總過(guò)平衡系數(shù)為K總。

C.平衡液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)，阻尼系數(shù)取0.85(上升)、1.2(下降)。

D.按基速，軋機(jī)壓下時(shí)計(jì)算電機(jī)功率。

3.1 液壓缸過(guò)平衡阻力

注:F0作用在一對(duì)壓下螺絲螺母之間

3.2 作用在每個(gè)壓下螺絲上靜力矩(壓下時(shí))

其中：dp-螺紋中徑

φ-摩擦角 φ=arctgμ2

μ2-螺紋間摩擦系數(shù)通常取μ2=0.1

а-螺紋升角 а=arctg(S/πdp)

S-壓下螺絲螺距

dp′-壓下螺絲端部球面墊直徑

μ2″-止推軸承滾動(dòng)摩擦系數(shù)

3.3 單個(gè)壓下電機(jī)功率初定

本軋機(jī)為雙電機(jī)壓下，中間設(shè)電磁離合器、制動(dòng)器，通過(guò)兩臺(tái)聯(lián)合壓下減速機(jī)驅(qū)動(dòng)壓下螺絲。

以基速壓下時(shí)，初定電機(jī)功率：

其中：

n-壓下螺絲轉(zhuǎn)數(shù)；η-傳動(dòng)系統(tǒng)效率

4 電機(jī)啟動(dòng)計(jì)算

4.1 各轉(zhuǎn)動(dòng)件折算到電機(jī)軸上之飛輪矩（一臺(tái)電機(jī)）

A.壓下減速機(jī) ［GD2］1

B.電機(jī)軸 ［GD2］2

C.傳動(dòng)軸 ［GD2］3

D.制動(dòng)器 ［GD2］4

E.電磁離合器 ［GD2］5

F.壓下機(jī)構(gòu)中所有移動(dòng)件飛輪矩之和［GD2］6

注：將移動(dòng)件視為一個(gè)當(dāng)量力，這個(gè)力為垂直方向力，即：

這個(gè)當(dāng)量力移動(dòng)飛輪矩為

其中：

Vm-移動(dòng)件移動(dòng)速度

n0-電機(jī)額定轉(zhuǎn)速

各項(xiàng)飛輪矩之和

4.2 動(dòng)力矩

其中：

ε-壓下電機(jī)角加速度

4.3 啟動(dòng)能力驗(yàn)算(折算到電機(jī)軸)啟動(dòng)力矩

其中：

i-減速機(jī)速比

電機(jī)額定力矩

Me=975N/ne

其中：

N-電機(jī)額定功率

ne-電機(jī)額定轉(zhuǎn)速

如Mq=KεMe≥Mj+MD則初選電機(jī)通過(guò)

K-電機(jī)過(guò)載系數(shù)

ε-電機(jī)啟動(dòng)系數(shù)

5 打滑驗(yàn)算

Q≥（2GD2/375μ）*（D工/D支2）ε

其中：

GD2-支承輥飛輪矩

ε-軋輥角加速度

工作輥與支承輥間壓力

N=F2－G6

如N＞Q上輥動(dòng)打滑通過(guò)，下輥?zhàn)匀灰餐ㄟ^(guò)。

[1]安永鎖，楊德印.中板軋機(jī)壓上裝置傳動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)改造[J].重型機(jī)械，2000-03-25.