中板軋機壓下裝置結構特點

李春生

（一重集團大連設計研究院有限公司，遼寧 大連 116600）

壓下裝置按傳動方式可分為手動壓下、電動壓下和液壓壓下。

手動壓下裝置一般多用于不經常進行調節、軋件精度要求不嚴格、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上。

電動壓下裝置適用于板坯軋機、中厚板軋機等要求輥縫調整范圍大、壓下速度快的情況，主要由壓下螺絲、螺母及其傳動機構組成。在中厚板軋機中，工作時要求軋輥快速、大行程、頻繁的調整，這就要求壓下裝置采用慣性小的傳動系統，以便頻繁的啟動、制動，且有較高的傳動效率和工作可靠性。這種快速電動壓下裝置軋機不能帶鋼壓下，壓下電機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、壓下量過大等原因產生卡鋼、“坐輥”或壓下螺絲超限提升而發生壓下螺絲無法退回的事故，這時上輥不能動，軋機無法正常工作，壓下電動機無法提起壓下螺絲，為了克服這種卡鋼事故，必須增設一套專用的回松機構。電動壓下裝置的主要缺點之一是運動部分的慣性大，因而在輥縫調節過程中反應慢、精度低，對現代化的高速度、高精度軋機已不適應，提高壓下裝置響應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，就是取消了傳統的電動壓下機構，其輥縫的調節均由液壓缸來完成。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外，還包括檢測儀表及運算控制系統。全液壓壓下裝置有以下優點：慣性小、動作快，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度，提高了軋材的成品率，節約金屬，提高了產品質量，并降低了成本；結構緊湊，降低了機座的總高度，減少了廠房的投資，同時由于采用液壓系統，使傳動效率大大提高；采用液壓系統可以使卡鋼迅速脫開，這樣有利于處理卡鋼事故，避免了軋件對軋輥的刮傷、燒傷，再啟動時為空載啟動，降低了主電機啟動電流，并有利于油膜軸承工作；可以實現軋輥迅速提升，便于快速換輥，提高了軋機的有效作業率，增加了軋機的產量。

全液壓壓下也存在一些缺點：壓下系統復雜，工作條件要求高，有些元件（如壓力傳感器、位移傳感器及測厚儀等測量元件）和伺服閥等制造精度要求很高，并要求在高溫、高壓及有振動條件下，工作不應失靈或下降測量精度和控制靈敏度，因此制造困難、成本高，維護保養要求很嚴格，以保證控制精度。雖然液壓壓下相對于電動壓下還存在著一些缺點，但是由于電動壓下無法滿足目前正在發展的高生產率、高產品質量的現代化帶軋機的工作要求，因而，采用液壓壓下的板厚自動控制系統來代替電動壓下的板厚自動控制系統已是必然趨勢，因而隨著科學技術的發展，液壓壓下板厚自動控制系統將會愈來愈完善。

某鋼廠2800中板軋機壓下裝置，由于軋制范圍大，壓下啟動頻繁，且要求輥縫調整精度高，采用了電動壓下自動控制（APC）和液壓壓下自動厚度控制（AGC）相結合的聯合壓下形式。電動APC用于空載輥縫調整，在壓下螺絲頂部的輥縫儀控制下，可進行高速度、高精度的壓下輥縫設定；液壓壓下AGC用于帶鋼自動厚度調節，可在軋制過程中，隨著坯料厚度、軋制壓力以及成品厚度的變化，通過設在窗口底部的測壓儀及相應的計算機程序控制，隨時對軋輥輥縫進行微量校正，從而可以保證板厚偏差控制在公差規定的范圍內，同時由于采用液壓AGC可使卡鋼迅速脫開，既節省了時間，也避免了軋件對軋輥的刮傷、燒傷。此種壓下裝置在目前國內中板軋機中屬先進水平行列。

此鋼廠2800中板軋機壓下裝置由兩臺ZZJ818T(320Kw，550/1000r/min)直流電機通過聯軸節、DLM2-2500電磁離合器驅動兩臺組合式斜齒輪蝸輪蝸桿減速機帶動壓下螺絲上、下移動實現壓下及輥縫調節。壓下螺母用壓板固定在機架窗口上部階梯孔內，在壓下螺絲下部下端有帶凸球面的重型止推軸承，連同接油盤等，通過軸承盒下部直接與液壓AGC缸接觸，為防止意外串動，軸承盒與每個AGC缸間設有兩個定位銷。電磁離合器設在兩臺電機之間，用來完成壓下螺絲的同步調節或單獨調節。

壓下裝置用以按照壓下規程調節輥縫開口度，可在程序控制下對不同規格的板材進行輥縫設定。裝在蝸輪端的主令控制器控制壓下螺絲的極限行程。在壓下減速機軸端裝有光碼盤，在壓下螺絲頂部裝有輥縫儀，作為實現壓下速度控制及液壓AGC控制的執行件。此兩件的供貨，數據采集等由外商負責并納入其控制系統中。制動器安裝在電機端部，其功能是鎖住電機高速軸，進一步防止壓下螺絲回松現象。

壓下電機功率計算如下：

1 基本數據（非換輥狀態）

G1:支承輥光輥重量

G2:每個支承輥上隨之轉動的油膜軸承零部件重量

G3:油膜軸承重量（一個輥上）

G4:上支承輥軸承座重量（操作側和傳動側）

G5:上支承輥輥系重量

即G5=G1+G3+G4

G6：一套上工作輥重量

G7：軋機除鱗及導衛裝置中移動件重量

G8：一對壓下螺絲及頭部組件

包括接油盤、止推軸承、球面墊、壓下螺絲

G9:上支承輥平衡系統移動件自重

G10:一對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）

2.1 上支承輥平衡缸出力 F1

注：P-平衡壓力

S-上支承輥平衡缸內腔面積

K-安全系數

2.2 上工作輥平衡缸出力 F2

注：P-平衡壓力

S-上工作輥平衡缸內腔面積

K-安全系數

2.3 各個平衡缸總出力

注：K總-總安全系數

3 電機功率計算

條件：

A.只考慮被平衡件垂直力，不計摩擦；計算運動狀態時，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，即總過平衡系數為K總。

C.平衡液壓缸運動時，阻尼系數取0.85(上升)、1.2(下降)。

D.按基速，軋機壓下時計算電機功率。

3.1 液壓缸過平衡阻力

注:F0作用在一對壓下螺絲螺母之間

3.2 作用在每個壓下螺絲上靜力矩(壓下時)

其中：dp-螺紋中徑

φ-摩擦角 φ=arctgμ2

μ2-螺紋間摩擦系數通常取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″-止推軸承滾動摩擦系數

3.3 單個壓下電機功率初定

本軋機為雙電機壓下，中間設電磁離合器、制動器，通過兩臺聯合壓下減速機驅動壓下螺絲。

以基速壓下時，初定電機功率：

其中：

n-壓下螺絲轉數；η-傳動系統效率

4 電機啟動計算

4.1 各轉動件折算到電機軸上之飛輪矩（一臺電機）

A.壓下減速機 ［GD2］1

B.電機軸 ［GD2］2

C.傳動軸 ［GD2］3

D.制動器 ［GD2］4

E.電磁離合器 ［GD2］5

F.壓下機構中所有移動件飛輪矩之和［GD2］6

注：將移動件視為一個當量力，這個力為垂直方向力，即：

這個當量力移動飛輪矩為

其中：

Vm-移動件移動速度

n0-電機額定轉速

各項飛輪矩之和

4.2 動力矩

其中：

ε-壓下電機角加速度

4.3 啟動能力驗算(折算到電機軸)啟動力矩

其中：

i-減速機速比

電機額定力矩

Me=975N/ne

其中：

N-電機額定功率

ne-電機額定轉速

如Mq=KεMe≥Mj+MD則初選電機通過

K-電機過載系數

ε-電機啟動系數

5 打滑驗算

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上輥動打滑通過，下輥自然也通過。

[1]安永鎖，楊德印.中板軋機壓上裝置傳動系統的技術改造[J].重型機械，2000-03-25.