一種新型夾送輥的力能參數(shù)計算

李小霞，殷弘

（中冶華天工程技術有限公司，南京 210019）

0 引言

在現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)中，為了方便軋機更好地咬入鋼坯，在軋機機組的第一架軋機前設置一臺夾送輥。軋制中心線通常是固定，進入軋機的鋼坯規(guī)格會隨著產(chǎn)品規(guī)格的變化而變化，這樣夾送輥的上、下輥之間的工作間距和下輥的輥面標高也隨之變化，因此要求夾送輥裝置的上輥和下輥的位置均可調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)送入軋機的鋼坯中心線與軋制中心線相吻合。本文主要介紹一種新型的上下輥位置均可調(diào)節(jié)的夾送輥裝置及其力能參數(shù)的計算。

1 夾送輥的結(jié)構(gòu)

夾送輥的結(jié)構(gòu)包括夾送輥本體、萬向聯(lián)軸器、減速機、鼓形齒聯(lián)軸器、驅(qū)動電機和傳動底座等。如圖1、圖2所示，驅(qū)動電機通過減速機和萬向聯(lián)軸器驅(qū)動夾送輥下輥轉(zhuǎn)動，當鋼坯在輸入輥道的帶動下進入夾送輥，此時夾緊液壓缸活塞桿收回，上輥下壓，夾緊鋼坯，鋼坯在下輥的驅(qū)動下被送入軋機進行軋制。

夾送輥本體是夾送輥的主要工作部件，由機座、上下梁、上下輥、夾緊液壓缸、升降液壓缸和調(diào)節(jié)螺栓組成。機座和上下梁為焊接鋼結(jié)構(gòu)；上梁和下梁的一端均通過銷軸固定在機座上，上下輥通過軸承和軸承座固定在上下梁的中間位置，上下梁的另一端分別與夾緊液壓缸的首尾通過銷軸連接，升降液壓缸一端與下梁通過銷軸連接，另一端通過支架固定在機座上。調(diào)節(jié)螺栓安裝在機座兩側(cè)，用于輔助支撐下梁。

圖2

2 夾送輥力能參數(shù)的計算模型

2.1 下輥驅(qū)動時的受力分析

圖1

1）夾送力。在無張力軋制過程中，鋼坯在壓力作用下被夾持在上下兩個輥子之間，在其接觸處產(chǎn)生摩擦力，依靠此摩擦力來送鋼坯，受力分析如圖3 所示。當下輥驅(qū)動時，夾送力由下輥提供，此時能夠產(chǎn)生最大的夾送力為：

式中：T夾為夾送輥送鋼時的夾送力，N；P為作用在輥子上的夾緊力，N；G1、G2為下輥及下輥的重量，kg；μ為輥子與鋼坯表面的滑動摩擦因數(shù)，對熱軋件，取μ＝0.5；f為上下輥軸承處的滑動摩擦因數(shù)，對于圓錐滾動軸承取f=0.008，對于圓柱滾動軸承取f=0.004；d為上下輥子輥頸軸徑，mm；k為鋼坯與輥面之間的滾動摩擦因數(shù)，一般鋼對鋼時取k=0.5mm；D為上下輥輥徑，mm。

由于上、下輥的重量相差不大，故取G＝G1＝G2，則式（1）可變?yōu)椋?/p>

2）驅(qū)動力矩。夾送輥驅(qū)動力矩為：

式中M為夾送輥驅(qū)動力矩，kN·m。

2.2 上下輥均驅(qū)動時的受力分析

1）夾送力。當上下兩輥均驅(qū)動時，受力分析如圖4 所示。產(chǎn)生最大的夾送力為：

2）驅(qū)動力矩。夾送輥驅(qū)動力矩為：

圖3

圖4

式中M為夾送輥驅(qū)動力矩，kN·m。

2.3 電機功率

式中：N為電機功率，kW；n為輥子轉(zhuǎn)速，r/min；η為傳動效率。

式中v為軋件運行速度，m/s。

將式（3）、式（5）代入式（4）得

3 計算分析

3.1 夾送輥參數(shù)

該夾送輥為下輥驅(qū)動，輥子直徑D=400 mm，輥頸直徑d=190 mm，輥子重量G=G1=G2=0.9t，傳動效率η≈0.9，要求夾送力T夾＝160 kN，輥面速度最高可達v=0.38 m/s。

3.2 計算結(jié)果分析

按式（2）可得出夾緊力P=316.8 kN，由于該夾送輥設置了兩個夾緊缸，故單缸提供的夾緊力P′=158.4 kN，再根據(jù)機構(gòu)杠桿比和系統(tǒng)壓力確定液壓缸缸徑。

實際工作中因工況一定，要求的夾送力一定，因此電機功率也一定。由于提供相同夾送力時雙輥驅(qū)動所要求的夾緊力比單輥驅(qū)動小，可以采用更小缸徑的液壓缸（氣缸），夾送輥本體的設計也能夠更加緊湊，從而節(jié)約設備投資；但由于采用雙輥驅(qū)動，需要配置兩個聯(lián)軸器，減速器也要求有兩個輸出端，設備總體較單輥驅(qū)動更笨重，相比單輥驅(qū)動配置的較大缸徑液壓缸，不能從設備費用上節(jié)省開支，相反使機構(gòu)更加復雜，檢修更加復雜。因此在實際設計中應綜合考慮單、雙輥驅(qū)動各自利弊，再確定最終方案。

4 結(jié)語

該夾送輥能夠保證鋼坯進入軋機時的中心線與軋制中心線保持一致，并在升降液壓缸中內(nèi)置位置傳感器，這樣可根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格自動調(diào)整操作，操作簡便，自動化程度高，提升效率。

在夾送輥設計時，根據(jù)工藝要求的夾送力計算夾緊缸夾緊力和電機的驅(qū)動力矩，選擇合適的夾緊缸及電機；根據(jù)下輥承受的重量選擇合適的升降液壓缸。按照本文介紹的力能參數(shù)模型計算的夾送輥在實際工作中運行平穩(wěn)，證明該模型是有效的。

［1］周國盈.夾送輥和張力輥的設計計算［J］.重型機械，1977（4）：25-38.

［2］安寧.夾送輥的力能參數(shù)計算［J］.有色金屬加工，2007（12）：50-51.