板帶兩用軋機(jī)軋制線調(diào)整裝置設(shè)計(jì)及應(yīng)用

張曉明，周鶴，劉偉，胡旭坤，顧耀國(guó)

（國(guó)核寶鈦鋯業(yè)股份公司，陜西 寶雞 721013）

0 引 言

軋機(jī)在生產(chǎn)過程中由于軋輥不斷磨削而導(dǎo)致輥徑減小，因此需要采取措施調(diào)整軋制線標(biāo)高，使軋制線標(biāo)高恢復(fù)到原初設(shè)計(jì)值。而板帶兩用軋機(jī)在軋制線調(diào)整裝置設(shè)計(jì)時(shí)還需考慮采用不同輥徑工作輥及裝置干涉情況對(duì)調(diào)整量的需求。液壓驅(qū)動(dòng)斜楔調(diào)整裝置是目前采用最多的調(diào)整方式［1］，而雙斜楔就是基于這種方式設(shè)計(jì)的，解決了板帶兩用軋機(jī)需求大行程調(diào)整量的問題，具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整量大、無級(jí)調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)［2］。

1 軋制線調(diào)整裝置的分析計(jì)算

1.1 板帶兩用軋機(jī)軋制線調(diào)整需求量的計(jì)算

板帶兩用軋機(jī)需綜合考慮板材軋制及帶材軋制情況，除了單一模式下工作輥或支撐輥輥徑減小引起的調(diào)整量外，還需考慮板帶軋制使用不同輥徑工作輥情況，因此綜合考慮由輥徑引起的調(diào)整量最大值為H1，計(jì)算公式為：

式中：D0為新支撐輥輥徑值；D0′為報(bào)廢時(shí)支撐輥輥徑值；D1為板材軋制用工作輥新輥輥徑值；D2′為帶材軋制用工作輥報(bào)廢時(shí)輥徑值。

根據(jù)表1 數(shù)據(jù)，計(jì)算得出750 mm 板帶兩用軋機(jī)因輥徑變化引起的調(diào)整量H1=（700+300）-（640+170）=190 mm。

板帶兩用軋機(jī)除了綜合考慮輥徑變化引起的調(diào)整量需求外，還需考慮帶材軋制時(shí)所用的夾送輥等裝置對(duì)板材軋制過程的影響，因此當(dāng)板材軋制時(shí)，還需將軋制線提升一段距離，一般取8～15 mm，用于防止板材軋制運(yùn)行過程中板坯與帶材軋制所用裝置發(fā)生碰撞、干涉等情況。具體提升距離h 與軋機(jī)牌坊前后結(jié)構(gòu)有關(guān)，以750 mm 板帶兩用軋機(jī)為例，h=10 mm。

表1 750 mm 軋機(jī)輥徑及開口度 mm

綜上，板帶兩用軋機(jī)軋制線標(biāo)高所需調(diào)整量H=H1+h+0.5K，K 為最大開口度。以750 mm板帶兩用軋機(jī)為例，H=210 mm，分析見圖1。

圖1 750 mm板帶兩用軋機(jī)軋制線調(diào)整量分析圖

1.2 斜楔設(shè)計(jì)

目前大多數(shù)軋機(jī)均采用液壓驅(qū)動(dòng)斜楔調(diào)整方式，使用斜楔調(diào)整裝置，斜楔角度必須滿足自鎖條件。先計(jì)算最大許用角度，斜楔受力分析見圖2：N 為上斜楔對(duì)下斜楔的正壓力；N′為下斜楔對(duì)上斜楔的正壓力；f 為上斜楔對(duì)下斜楔的摩擦力；f′為下斜楔對(duì)上斜楔的摩擦力；α 為斜楔角度。

根據(jù)自鎖條件，必須使上下斜楔間的作用力滿足下述條件： f·cosα＞N·sinα。 （2）

又f=μ·N。式中，μ 為上、下斜楔間的摩擦因數(shù)。

根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表，取μ=0.15。則需μ·N·cosα＞N·sinα即α＜arctanμ=arctan0.15=8.53°。因此，斜面要實(shí)現(xiàn)自鎖，必須保證斜楔角度α＜8.53°。

雙斜楔調(diào)整方式如下：

雙斜楔不同于兩個(gè)單斜楔堆疊，而是上下工作面均為斜面的一個(gè)整體式斜楔，工作面與上下支撐塊配合，由單個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)斜楔水平前后運(yùn)動(dòng)，通過斜楔將水平運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為上支撐塊的垂直上下運(yùn)動(dòng)，而下支撐輥安裝在上支撐塊上，如此即實(shí)現(xiàn)軋制線的標(biāo)高補(bǔ)償，雙斜楔調(diào)整裝置具體見圖3。

圖2 斜楔受力分析

圖3 雙斜楔軋制線調(diào)整裝置

單斜楔調(diào)整量L=H/tanα，而雙斜楔的調(diào)整量將是單斜楔標(biāo)高線調(diào)整裝置調(diào)整能力的2 倍，L=H/（2×tanα）。采用兩單面斜楔堆疊方式調(diào)整能力也是一個(gè)單斜楔調(diào)整能力的2 倍，但采用兩單面斜楔堆疊方式時(shí)，由于兩斜楔間存在間隙產(chǎn)生相對(duì)摩擦，整個(gè)機(jī)構(gòu)可靠性及調(diào)整精度均會(huì)降低。而雙斜楔方式就解決了此問題，同時(shí)雙斜楔調(diào)整裝置只需單一液壓缸驅(qū)動(dòng)，裝配簡(jiǎn)單，調(diào)整精度更高。采用此雙斜楔設(shè)計(jì)時(shí)，調(diào)整量與液壓缸行程的關(guān)系見表2。

表2 雙斜楔不同角度液壓缸行程對(duì)照表

從表2 看出采用雙斜楔調(diào)整裝置大大減小了液壓缸行程，同時(shí)也減小了斜楔長(zhǎng)度及調(diào)整裝置對(duì)安裝空間的需求。此外，由表2 可知，選斜楔角度α=1°～3°時(shí)，行程太長(zhǎng)，調(diào)整響應(yīng)速度較慢。選斜楔角度α=4°～8°時(shí)，液壓缸及斜楔長(zhǎng)度較合理，但考慮到α 越大自鎖性越差，且現(xiàn)場(chǎng)使用過程中接觸面存在油污導(dǎo)致自鎖性更差等情況，角度不宜選得過大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮一定的安全系數(shù)，因此雙斜楔角度選用4°～6°最為合理。

2 結(jié) 語

液壓缸驅(qū)動(dòng)雙斜楔式軋制線調(diào)整裝置滿足了板帶兩用軋機(jī)軋制線大行程調(diào)整量的需求，合理設(shè)計(jì)既可保證軋制標(biāo)高恒定，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)整，同時(shí)又具有調(diào)整精度高、裝配容易、長(zhǎng)期使用維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)。此裝置對(duì)板帶兩用軋機(jī)軋制線調(diào)整裝置的設(shè)計(jì)開發(fā)具有應(yīng)用參考價(jià)值。

［1］ 任季軍.平整機(jī)斜楔階梯墊調(diào)整裝置的分析［J］.重工與起重技術(shù)，2007（1）：1-3.

［2］ 蔣曉亮.單機(jī)架可逆軋機(jī)軋制線調(diào)整系統(tǒng)的自動(dòng)控制［J］.電氣傳動(dòng)，2012，42（7）：49-51.

［3］ 侯云峰.冷軋機(jī)中斜楔調(diào)零裝置的形式及應(yīng)用［J］.一重技術(shù)2008（3）：28-29.

（編輯 黃 荻）