2050mm 軋機機械壓下裝置設計

鄭 健 涂 川

(鞍鋼集團工程技術有限公司 遼寧鞍山114021)

1 前言

1)習慣上把不“帶鋼”壓下的壓下裝置稱為快速壓下裝置。這種壓下裝置多用在可逆式熱軋機上，如粗軋機、板坯軋機、中厚板軋機等。可逆式熱軋機的工藝特點是:

(1))工作時，要求上軋輥快速、大行程、頻繁地調整;

(2)軋輥調整時，不帶軋制負荷，即不“帶鋼”壓下。

2)一般的機械壓下系統的作用:

(1)空載調節軋輥輥縫;

(2)補償調節重磨軋輥后的輥縫;

(3)咬鋼或座輥時回松軋輥。

3)通常機械壓下裝置包括:電動機、減速機、制動器、壓下螺絲、壓下螺母、止推裝置等部件。機械壓下裝置的位置安裝在軋機機架上面，由兩臺電動機通過蝸輪蝸桿機構、壓下螺絲螺母機構將電動機的高速旋轉運動轉變成絲杠的直線運動，起到調節水平軋機軋輥輥縫的功能。壓下螺母固定在機架牌坊內，壓下螺絲可上下運動，軋制時的軋制力即通過螺絲、螺母傳遞到軋機機架上。螺絲下部是止推裝置。

2 機械壓下裝置主要參數的設計計算

2.1 壓下螺絲相關參數的確定

1)受力分析及相關參數

圖1 機械壓下裝置總裝圖

機械壓下裝置為不“帶鋼”壓下的工作狀態。工作時，上軋輥平衡裝置將上軋輥系重量平衡。同時為消除壓下螺絲螺母間的間隙，上軋輥平衡缸還提供過平衡力，將壓下螺紋的上表面與螺母螺紋的下表面壓緊。該過平衡力是確定壓下系統電動機參數的決定性參數。軋機軋制時，軋制力通過止推裝置傳遞到壓下螺絲螺母的螺紋副，然后傳遞到軋機機架上。

2)壓下螺絲的過平衡力計算

被平衡部件的總重量:包括輥系的重量G1、平衡梁部分的重量G2、壓下螺絲等重量G3、HGC 缸重量G4。

平衡力Q 為被平衡重量的1.2 ～1. 4 倍，即過平衡力為:

作用在一個壓下螺絲上的力

3)壓下螺絲的最小斷面直徑計算

采用的安全系數n 是6;壓下螺絲材料為42CrMo;壓下螺絲材料的強度極限約為

根據公式

式中 P—作用在螺絲上的最大軋制力，軋機最大軋制力為38000kN，單個壓下螺絲承受的最大軋制力為19000kN。

由于壓下螺絲和軋輥輥頸受同樣大小的軋制力，故二者之間有一定的比例關系，即

式中 d—壓下螺絲外徑;

dg—輥頸直徑，φ975.8 ～φ778.16mm。

螺紋的螺旋升角α 為1.66°，得到螺距為:

取螺距為50mm，則壓下螺絲的規格為:S550 ×50

2.2 壓下螺母相關參數的確定

壓下螺母的直徑與螺距隨壓下螺絲確定，此外還要確定壓下螺母的高度和外徑。由于壓下螺母用多青銅制造，抗擠壓強度較低，故壓下螺母高度應按螺紋的擠壓強度來確定。螺紋受力面上的單位擠壓應力p 為:

式中 p1—軋制力19000kN;

d—壓下螺絲外徑550mm;

d1—壓下螺絲內徑490mm;

δ—壓下螺絲與螺母的內徑之差553－490 =63mm;

z—壓下螺母中的螺紋圈數。

即，

p=142/z≤15 ～20MPa

得出:z≥7.1 ～9.5 圈

取z=15，H=15 ×50 =750mm

得到，p=9.5MPa≤［p］，滿足接觸應力要求。

作用在壓下螺絲上的軋制力通過壓下螺母與機架孔的接觸面傳給了機架。因此，壓下螺母應按其接觸面的擠壓強度來確定它的外徑，即

式中 p1—軋制力19000kN;

D—壓下螺母外徑;

D1—壓下螺絲通過的機架橫梁上孔的直徑580mm;

［p］—壓下螺母材料的許用擠壓應力，［p］=60 ～80MPa，取70MPa。

得到，D≥825mm，于是D=850mm。

2.3 壓下電動機相關參數的確定

轉動壓下螺絲所需的靜力矩Mj 也就是壓下螺絲的阻力矩，它包括止推裝置的摩擦力矩M1和螺紋之間的摩擦力矩M2。

圖2 壓下螺絲受力平衡圖

式中 μ1—摩擦系數對滑動止推軸頸可取0.1 ～0.2;

d3—壓下螺絲止推軸頸直徑;

d2—螺紋中徑，d2=d－0.5t=550－0.5×50=252mm ;

ρ—螺紋上的摩擦角，即ρ =arctgμ2，μ2為螺紋接觸面的摩擦系數，一般取μ2≈0.1，故ρ≈5o40’;

由此得到，

折算到電動機軸上的轉動壓下螺絲的靜力矩

式中 i—壓下裝置總傳動比，i=14.3;

η—總傳動效率，η=0.665。

得，

初選每個壓下螺絲的傳動電動機功率為:

考慮到實際工作中頻繁啟制動及發熱等復雜情況，選擇電動機功率為

電動機額定輸出扭矩為

以上是對壓下裝置主要設計參數的計算，除此之外還有需要設定的其它相關參數。例如，蝸輪蝸桿減速機的設計參數;壓下螺絲與蝸輪的花鍵副的配合設計;聯軸器、制動器的選型等。目前，大型蝸輪蝸桿減速機的設計及制造，在國內已經有專業的廠商設計和制造。

3 結論

對某廠2050mm 軋機初軋機壓下裝置進行了設計計算，得到了該軋機主要零件及電動機的尺寸和規格。滿足生產線對初軋機壓下系統的需求，在保證性能一定的富裕量的同時，盡量降低不必要的盲目求大求全，達到經濟的合理性。

［1］鄒家祥.軋鋼機械［M］.北京:冶金工業出版社，2007.

［2］鄒家祥.軋鋼機現代設計理論［M］.北京:冶金工業出版社，1991.

［3］施東成.軋鋼機械設計方法［M］.北京:冶金工業出版社，1991.

［4］成大先.機械設計手冊(第五版)［M］.北京:化學工業出版社，2008.