淺談輥壓機(jī)輥軸結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)

王 剛 楊佳巍

南京凱盛國際工程有限公司（210000）

1 輥壓機(jī)工作的原理

輥壓機(jī)主要是利用速度一致、輥面相對比較平整的輥軸，高壓擠壓粉碎物料的設(shè)備，如圖1所示。

圖1 輥壓機(jī)工作原理圖

要想實(shí)現(xiàn)物料的粉碎需要具備以下條件：首先，需要保證物具有一定的料壓，才能保證其在被輥軸咬入之后獲得所需要的料層；其次，物料的粒度必須比工作開口小，并改善粉碎層，保證液壓符合標(biāo)準(zhǔn)，不然會影響整個(gè)設(shè)備的高壓操作質(zhì)量。

在實(shí)際工作的過程中，要想讓粉碎的力度和生產(chǎn)效率等要求得到滿足，就應(yīng)該不斷改進(jìn)輥壓機(jī)的結(jié)構(gòu)，而輥壓機(jī)結(jié)構(gòu)中輥軸的作用非常重要。

2 輥壓機(jī)輥軸結(jié)構(gòu)研究

一般情況下，輥壓機(jī)的輥軸是采用42CrMo鋼進(jìn)行鑄造，主要使用的輥面有兩種：一種是能夠進(jìn)行更換的耐磨套輥面，該類輥面是由具有較好的耐磨性能的合金材料制造，能夠固定好套筒和輥芯；另一種是通過堆焊形成的輥面，通常堆焊的厚度為7 mm。

目前，輥壓機(jī)輥軸結(jié)構(gòu)主要使用的輥面為堆焊輥面。但是堆焊輥面在實(shí)際使用的過程中，其耐磨層并不能達(dá)到預(yù)期的效果，并且實(shí)際造價(jià)較貴，使用時(shí)容易受到磨損，使用的壽命相對較短，當(dāng)輥面被磨平之后不能有效卡入物料，對生產(chǎn)效率造成了嚴(yán)重的影響。所以輥壓機(jī)輥軸結(jié)構(gòu)主要的改進(jìn)方向就是提高輥軸輥面的耐磨性能，從而提高輥壓機(jī)的使用壽命[1]（如圖 2 所示）。

圖2 輥壓機(jī)輥軸結(jié)構(gòu)

3 輥壓機(jī)輥軸結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)及有限元分析

3.1 輥壓機(jī)輥軸結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

為了有效克服目前輥壓機(jī)輥軸結(jié)構(gòu)存在的問題，就需要設(shè)計(jì)出一種能夠?qū)⑤亯簷C(jī)的工作效率、使用壽命大大提升的鑄造鑲板輥面輥軸。針對輥軸的破碎力進(jìn)行分析，將輥軸和材質(zhì)不同的耐磨材料連接在一起，先將損耗耐磨性差的材質(zhì)連接在輥面上，讓輥軸結(jié)構(gòu)在運(yùn)行中提升整個(gè)材料的耐磨性，也能讓物料融合再卡入輥縫中。

輥壓機(jī)輥軸結(jié)構(gòu)主要由鑄造輥軸、鑄造圓柱及耐磨合的金鋼板組成，在該輥軸上鑲嵌了若干的耐磨合金鋼板，保證輥面能夠保持凹凸不平的狀態(tài)，同時(shí)要求鑄造圓柱和耐磨合的合金鋼板之間不能具備同樣的耐磨性能，一般情況下要求耐磨合金鋼板的耐磨性能要比鑄造圓柱的耐磨性能高。還需要在鑄造輥軸上設(shè)計(jì)凹槽及與凹糟堤面相通的成孔，保證鑄造圓柱上能夠形成沉柱和凸部。進(jìn)行此類設(shè)計(jì)的主要原因是為了能夠保證耐磨金鋼板與鑄造圓柱面之間的連接，避免在實(shí)際工作的過程中出現(xiàn)滑動等情況[2]。

在實(shí)際使用的過程中可以隨意對鑄造耐磨層的厚度進(jìn)行控制。在機(jī)械性能得到滿足的基礎(chǔ)上，耐磨層的厚度越大，其使用壽命就越長，輥壓機(jī)輥軸結(jié)構(gòu)經(jīng)過改進(jìn)設(shè)計(jì)之后其耐磨性能明顯提高，進(jìn)一步將輥壓機(jī)的使用效率、使用質(zhì)量及使用的壽命提高了，并在一定程度上減少了造價(jià)，應(yīng)用前景和應(yīng)用價(jià)值相對較高。

3.2 輥壓機(jī)輥軸結(jié)構(gòu)的有限元分析

使用目前比較先進(jìn)的軟件 （ANSYS Workbench）計(jì)算分析，輥壓機(jī)輥軸結(jié)構(gòu)的鑄造材料為42CrMo，并在中間鑲嵌了ZGMn13的鋼板材料，通過將一個(gè)輥壓力施加在輥面的受力表面，將輥壓力設(shè)置為F=620 kN，就能分析得出相應(yīng)的位移云圖和等效應(yīng)力云圖等。同時(shí)還應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的輥軸模型，讓其進(jìn)行對比分析，測試模型之間的最大應(yīng)力和強(qiáng)度。進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)之后的模型不僅能夠滿足輥軸使用的性能，產(chǎn)生的集中應(yīng)力相對較小，說明輥壓機(jī)輥軸結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)具有一定的合理性。

4 結(jié)語

通過本次研究可知，輥壓機(jī)輥軸改裝需要針對設(shè)備的耐磨性和特性進(jìn)行處理，讓輥軸結(jié)構(gòu)在實(shí)際使用的過程中先磨損耐磨性較差的材料，并形成凹槽，后磨損耐磨性較好的材料，讓其形成凸條，從而保證輥軸結(jié)構(gòu)在使用的過程中一直保持凹凸不平的狀態(tài)，不斷提高輥壓機(jī)的使用壽命。通過使用相關(guān)的軟件對該類改進(jìn)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析可以知道，該類改進(jìn)設(shè)計(jì)具有一定的合理性，且投入成本相對較低，能夠進(jìn)一步提高輥壓機(jī)的生產(chǎn)效率，推動我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。