一種復合板軋機主要結構參數(shù)的研究與確定

張瀟瀟

（中國第二重型機械集團公司，四川 成都 610052）

不銹鋼一般作為不銹鋼復合板材的主要面材，并將普通低合金鋼、其它合金材料當作基礎材料，利用良好的鏈接方式使其結合為一體，具有其它合金材料與不銹鋼的共同優(yōu)點，價格也有一定優(yōu)勢。

1 軋機工作輥偏移距的確定

采用傳動工作輥的軋機布置方式，這一方案能更有效確認偏移距。對于四輥軋機在運行過程，與其他軸承間、軸承座、支承輥存在理論間隙。因此在軋機的軋制過程中，需要注意其設備運行不穩(wěn)定的問題，避免因為軋機自由狀態(tài)引發(fā)的各類問題。為了保證工作輥在軋制過程始終保持穩(wěn)定的狀態(tài)，需要對相對工作輥中心的支承輥連線的偏移距e，以及偏移距大小對工作輥軸承反力，在軋制過程呈現(xiàn)e＞0的關系，且保持穩(wěn)定的作用方向。

可知，偏移距 e=e0+（3～5）mm：

本項目實際選取e=6mm

隨著用戶對軋制成品縱向厚差的要求越來越嚴格，同時為了減小軋制過程中因為自身的不穩(wěn)定對設備的影響，必須要對其縱向后差進行合理控制。在具體設計過程中，需要把工作輥相對支承輥接下合理的設定一個偏心距，而且在牌坊外側設置有專門的支承輥側向壓緊缸，使工作輥和支承輥在軋制過程中緊密貼合，減小沖擊。在確定偏移距過程中，需要對吃透的基礎進行了解，并充分加以利用。

2 機架強度計算

該四輥可逆式軋機，最大軋制力P=55000kN，用戶要求軋機機械靜壓靠剛度（不包括AGC缸）≥8 000kN/mm，即軋機軋制閉環(huán)總變形≤6.9mm。機架是機架裝配中核心零件，需進行剛度、強度等計算，通常機架的剛度占軋機整體剛度的20%。在滿足剛度要求的前提下，適當提高百分比，可以有效的減少設備重量，降低成本，提高市場競爭力。目前，利用計算機有限元分析得到機架的應力分布及變形情況是最常用的計算方法。

2.1 有限元計算模型

該軋機機架具有一定對稱性，因此分析時取相對薄弱一半進行分析。在上橫梁壓下螺孔表面和下橫梁上表面施加均布軋制壓力，如果其結構是對稱狀態(tài)的，那么在對稱面上限制其法向位移。在牌坊上腰塊安裝凸臺施加了彎輥力WGL。

2.2 分析結果

在最大軋制力和彎輥力作用下，機架的應力分布如圖1所示。

圖1 機架計算模型簡圖

其等效應力的最大值位置與最大主應力的最大值位置相同，都位于上橫梁壓下螺孔根部R36圓弧處。等效應力的最大值為79.32 MPa；最大主應力最大值為108.6 MPa。安裝凸臺R8圓弧處應力值如圖中標示，該處等效應力最大為61.94 MPa，最大主應力最大為96.83 MPa。

機架的變形用其位移量分布圖表示，最后可知，機架立柱向內(nèi)收縮量約為0.71mm；機架縱向伸長約為1.49mm。

根據(jù)機架的變形情況可計算出其單片機架剛度為：K=27500 kN/1.490 mm=18456.4 kN/mm。

3 工作輥支承輥軸承座的計算

工作輥軸承座和支承輥軸承座是軋機結構中的重要部件，為了解其性能，對軸承座進行了應力分析，得到了應力分布情況。

3.1 有限元計算模型

有限元計算模型建立是最關鍵的一個環(huán)節(jié)，不僅對工作輥軸承座的最大效應力計算具直接影響。因此必須要對，輥軸承座和支承輥軸承座具體情況進行全面的探究，經(jīng)過適當?shù)暮喕c科學合的設計，可以建立與之相適應的有限元計算模型。在這一模型建立中，其最大彎輥力（2500 kN/單側）以面載荷的形式施加在相應位置，最大軋制力（27500 kN/單側）通過軸承與軸承座的接觸施加。只有滿足這一要求，才能提升模型建立的有效性。

3.2 計算結果

通過對工作輥軸承座在最大彎輥力和最大軋制力的作用下的等效應力分析。不僅可以合理設計互最大主應力分布圖，而且還可以設計X方向位移分布圖、Y方向位移分布圖；通過制作相應的圖形，可以為其計算奠定良好的基礎。與此同時，還可以根據(jù)相應的圖形對其相應效力進行了解。

3.3 結論

通過對相關圖形與其效力分析，可以有效的計算結果，最終可知工作輥軸承座等效應力最大值為83.81 MPa，最大主應力的最大值為133.9 MPa，X方向平均變形為（|0.1472|+|-0.0978|）/2=0.123 mm，Y 方向平均變形為（（1.671-1.329）+（1.134-0.768））/2=0.354mm；支撐輥軸承座等效應力最大值為164.0MPa，最大主應力的最大值為77.38 MPa，X方向平均變形為（|0.370|+|-0.378|）/2=0.374 mm，Y 方向平均變形為（（|0.843-0.715|）+（|-0.408+0.184|））/2=0.176 mm。

4 結 語

該復合板軋機的結構選型、功能設置、主要參數(shù)的確定是在消化吸收國內(nèi)外最先進的技術和結合我院多年設計制造同類設備的經(jīng)驗的基礎上進行的一次優(yōu)化設計，設備可靠、結構合理。