線棒材閉口軋機機列優(yōu)化設計

侯有龍

（太重煤機有限公司， 山西 太原 030032）

1 軋機機列存在的問題

唐山春興有限公司年產60 萬t 高速線材生產線是太重煤機有限公司設計生產的。其中粗中軋機組采用了Φ550 mm×2H/2V+Φ450 mm×3H/2V+Φ350 mm×2H/3V。軋機主要設備技術參數如表1所示。

表1 軋機主要設備技術參數

軋機機列由電機、電機底座、聯軸器、齒輪箱、萬向接軸總成、接軸托架、軋機工作機座、軋機底座組成，如圖1 所示。

圖1 軋機機列

二輥式閉口軋機機架牌坊采用材質為16Mn 厚鋼板經數控切割后加工而成。上下軸承座之間設有彈性阻尼體平衡裝置來平衡上軋輥。軋機壓下裝置采用液壓和手動壓下，上輥壓下裝置是通過蝸輪、蝸桿和壓下螺絲連續(xù)完成。壓下量顯示設有可視的刻度盤。在軋制中軋制線不變，上軋輥通過壓下裝置壓下，下軋輥通過調整墊來實現輥縫變化。

1）軋輥軸承座裝配可通過橫移缸—換輥小車整體快速更換。

2）水平軋機換輥通過液壓缸直接在軋機底座上進行。立式軋機換輥是將機架推出軋線，然后用吊車將軋輥輥系從機架內吊出后進行。

3）在保證軋線不變情況下，水平機架可以用液壓缸直接實現機架的橫移，從而實現更換孔槽。立式機架可以用提升裝置提升或下降機架來實現更換孔槽。

4）在軋制中機架用夾緊裝置夾緊在水平或立式底座上，夾緊裝置采用彈簧夾緊，液壓松開。

5）萬向接軸。軋輥接軸采用十字頭接軸，可伸縮。

6）接軸托架。換輥時由接軸托架托住兩根萬向接軸，便于更換軋輥。該托架不參于軋制。

該軋線熱負荷試車當月就達產，受到用戶好評。尤其粗中軋具有高強度、高剛度少備件等特點深受用戶青睞。生產運行一年后，用戶反映有兩個問題：

1）壓下裝置在壓下時不靈活，壓不動。

2）萬向接軸在旋轉過程中有甩股現象，尤其350 軋機更嚴重。

2 問題分析

2.1 壓下裝置壓下不靈活

由于該軋機壓下速度不高，壓下次數不平繁，所以只考慮摩擦力矩就可以了。

壓下螺絲轉動時的最大靜力矩：

式中：M1為壓下螺絲的樞軸端部與止推墊塊之間的摩擦力矩，N·m（M1=P1μd·d3/3，P1為作用在壓下螺絲上的力（壓下螺絲的軸向力）N；μd為止推墊塊與樞軸的摩擦系數；d3為壓下螺絲端部樞軸間的直徑，m；M2為壓下螺絲與螺母螺絲間的摩擦力矩，N·m為壓下螺絲與螺母間的摩擦角，（°）；ρ=arctanμ2，μ2為螺紋間的摩擦系數，通常取μ2=0.1 則ρ=5°40′；α 為壓下螺絲與螺母的螺紋升角，（°）；d2為壓下螺絲與螺母的螺紋中徑，m。

式中：P1為作用在壓下螺絲上的最大軸向力，該軋機為空載壓下，P1=（Q-G）/2，Q為平衡力，N；G為被平衡部件的總質量。

通常取二者之比為K，稱為過平衡系數，并且有

由以上可知壓下摩擦靜力矩在壓下螺絲、壓下螺母以及相關零件尺寸材料已經設計制造好情況下，與被平衡部件的總質量成正比關系。而

式中：G1為上軋輥輥系質量；G2為接軸質量。

假如在軋制過程中將托架托住則G=G1，即Mj也減小。

2.2 萬向接軸甩股

在軋制過程中萬向接軸旋轉由于自身質量定會產生甩股，旋轉速度越大甩股越明顯。

由上述2.1、2.2 分析對萬向接軸增加支點即優(yōu)化設計一套參與軋制隨動形托架很有必要。

3 優(yōu)化方案

1）在萬向接軸與軋輥軸連接的半接手徑向處增加兩列球軸承和一支座。在軋制中球軸承內圈與半接手同時轉動，球軸承外圈固定與支座中實現了托住萬向接軸作用，如圖2。

2）在軋制過程中上下萬向接軸擺角要隨著上下軋輥輥徑變化而改變。同時太重煤機有限公司考慮到現場操作簡單，便于維修。太重煤機有限公司采用了絲杠絲母單獨調整，實現上下支座滑動，如圖3。

圖2 具有支點半接手

圖3 隨動型托架

如圖4 為優(yōu)化后軋機機列。

圖4 優(yōu)化后軋機機列

優(yōu)化后托架與工作機座通過插銷缸連接為一體。軋制時托架始終托著萬向接軸，更換孔槽時軋制線不變，橫移液壓缸與工作機座連接，通過橫移液壓缸伸縮實現孔槽變更。換輥時，通過橫移液壓缸將工作機座與托架托到換輥位，橫移液壓缸與工作機座脫開，橫移液壓缸與換輥小車連接將小車移出實現換輥。

4 結語

該機列解決了接軸甩股、壓下壓不動問題，大大提高了線棒精度。該機列已用在一帶一路菲律賓聯合鋼鐵項目。