短應力線軋機軋輥平衡裝置的設計*

史繼偉

(中冶南方工程技術(shù)有限公司，湖北武漢 430223)

短應力線軋機軋輥平衡裝置的設計*

史繼偉

(中冶南方工程技術(shù)有限公司，湖北武漢 430223)

對短應力線軋機軋輥平衡裝置的外置式、內(nèi)置式兩種布置形式進行了分析，比較了彈性阻尼體與碟簧平衡的優(yōu)缺點，設計了一種內(nèi)置式碟簧平衡裝置，并對碟簧的選型、計算進行說明。

短應力線軋機;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座中相關(guān)零件之間的間隙，以提高軋機的整體剛度，減小軋件對軋機的沖擊，由此提高軋制精度［1］。對于短應力線軋機而言，軋輥上、下輥系通過軸承座內(nèi)內(nèi)置的銅螺母與四根拉桿串聯(lián)起來，形成較短的應力回線，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題，維護不便，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

短應力線軋機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)為外置式設計。平衡裝置置于上、下輥系之間、軸承座之外，稱之為外置式。平衡體多采用彈性阻尼體，共需4個，傳動側(cè)和操作側(cè)各布置2個。外置式設計的特點是:彈性阻尼體安裝方便，可利用壓下裝置進行安裝，檢查維護方便;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，為實現(xiàn)較大的開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)置式設計。平衡裝置置于上、下輥系軸承座之內(nèi)，稱之為內(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，每個軸承座內(nèi)左、右各布置1組。內(nèi)置式設計的特點是:平衡體安裝較費力，檢查維護不便;平衡體置于軸承座內(nèi)，工作環(huán)境較好，壽命較長;平衡體的設計、選型不受軋輥開口度的限制;平衡力穩(wěn)定，不隨軋輥開口度的變化而變化;上、下輥系可獨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計

為得到穩(wěn)定的平衡力，短應力線軋機的軋輥平衡裝置宜采用內(nèi)置式設計。

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，但須由專業(yè)廠家制造，且使用數(shù)量眾多，價格昂貴;若采用碟簧可發(fā)揮其剛度大、緩沖吸振能力強、組合方式多樣、適應范圍廣的特性，降低投資成本。

現(xiàn)以φ550短應力線軋機的軋輥平衡裝置為例對內(nèi)置式碟簧平衡裝置的設計，碟簧的選型、計算進行說明。需要說明的是短應力線軋機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?，F(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短應力線軋機上輥系所需平衡力為75 478 N，所需變形量為3 mm，根據(jù)以上平衡裝置的設計，每組碟簧組需提供平衡力為:

P=75 478÷4÷6=3 144.9(N)

根據(jù)拉桿及承壓螺母設計尺寸，確定碟簧外徑，參照機械設計手冊［2］，選取碟簧 A－2 31.5 GB/ T1972－2005，尺寸見表1。

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

以上計算結(jié)果表明，該型碟簧復合組合滿足設計要求。

表1 碟簧A-2 31.5 GB/T1972-2005尺寸

4 結(jié)語

短應力線軋機的軋輥平衡裝置對提高軋機的整體剛度、減小軋輥跳動、提高軋制精度具有重要意義。

平衡裝置采用內(nèi)置式設計可得到穩(wěn)定的平衡力，且可為上、下輥系獨立設計，為其提供不同的平衡力，這是外置式設計做不到的;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.軋鋼機械設計［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2007.

［2］ 成大先.機械設計手冊［M］.北京:化學工業(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，主要從事冶金設備設計研究工作。