重型立辊轧机设计.pdf

重型立辊轧机设计第二 重机厂未德 隆编者按我国自行设计、制造、安装的4200毫米特厚板轧机,现已开始为 国家轧制各种规格的优质钢板。该轧线运转正常说明:我国重型机械设计制造水平已进入新阶段,经 过进一步努力,一定会为国 民经济有关部门提供更多更好的高效率、高精度、低消耗 的新型装备。重型立辊轧机是特厚板轧线的主要设备,本文将简介其技术性能、结构设计、按装调试经验.重型立辊轧机的设计工作于六十年代中期完成。它是4200毫米特厚板轧机中的一项主要设备。无论是经过均热炉加热的钢锭,还是经过连续式加热炉加热的初轧板坯,或者经过车底式炉加热的压制板坯,首先要在重型立辊轧机上进行轧制,随后又 与四辊轧机交替进行各道次的轧制。它的主 要作用是:1。经过轧制消除钢锭的锥度,2。与高压水除鳞装置相配合除去轧件表面生成的氧化铁皮,提高钢板质量,3。通过 侧压改善金 属组织,减少轧材缺陷,4.与四辊轧机配合进行轧边,减少切边量,提高收得率。设计中尽量 吸收当时国内外的先进经验,结合我国 的资源和工艺 条件,力求做到布局合理,制造方 便,使 用可靠,有利 于操作和维 护。但由于经验所限尚存在一些不足之处,有待今后 不断改进。一、重型立辊轧机的主要技术参数1.轧辊直 径上端小IO5 5mm,下端中10O0o m2.轧辊的重车量5 0mm3.轧辊辊身长度1 10 0mr n4。车 L机的最 大开口度42 00mm5。轧机的最 小开口度(未装托辊)80 0m m(装托辊 后)1 300mm6。最大轧制压力700 t7.轧制速度。14m/s8。滑 架移 动速度(即压下速度)12一2 0150t nm/s9.平衡油缸工作压力10 0kgf/cmZ1 0。平衡油 缸柱塞直径中18 0m 二11.主传动速比2.6312。主 电机:ZJD215/95一102台(1000/500KW;50一100/100200r。P。m,6soV)13.压下传动速比5。3 314一压下电机:Z D127一ZBWZ台(32OKW;75 0/10O0r。p。m,330V)1 5。最大轧件重量4 0t1 6.轧机轮廓尺寸:长2 9m,宽4.3m,高8.4m17。轧机最大件单重175t1 8。轧机总重(不包括电机、电器)4 80 t二、轧机结构简介1。立辊轧机的主要结构重型立辊轧机的结 构如 图1所示。轧机主传动采用下传动,使操作人员视线开阔,观察清晰。主传动 由两台主电机分别传动,机械同步。压下采用左、右两套圆柱齿轮传动,也是 由两台 电机分别传动,机械同步。滑架用液压柱塞缸平衡。轧辊采用双支承,传动 用 圆柱一圆锥齿轮传动,并采用了较好的防尘防水密封结构。配有完善的冷却、润滑、液压、电气操纵系统。立辊轧机 由下述几个主要部分组成:今价于马可少勺J图1重型立 辊乳机 总 图1一机架;2一主传动,3一滑架,4一压下装置;5一指示器,6一减震过桥,7一梯子和平 台(1)机架:铸一焊一热装结 构 的机架是轧机的主要受力件。它 用 1 2个M1 00的地脚螺钉 固定于地基上。为便于安装时找正,机架的座板上有调整楔铁,可以自由地调整,使机架座落在轧制中心线上。(2)主传动:两台功率强大 的主 电机布置在轧机的左、右两侧。通过速比为i=1的齿轮箱、花键轴、万向接轴将动力传给滑架(图2)。轧机开口度变化时,花键轴在齿轮箱上齿轮的花键孔中移动。一左右两端齿轮箱的下齿轮轴用机械同步轴连接。.钾训丁习厂一r上,已_弓一一了一.邝l一一月ll、厂一归_十尸一目乙 一万丁一二一卜七世二羚一理丰幕止犷一汾颧颧颧仪 帐帐帐i i i倒图2重型 立辊轧机传动 示意图1一压下 电动机,2一减震过桥;3一滑架,4一 自整角机,卜指示器6一调令电机,7一压下装置,8一主传动,卜主电机,(3今滑架:主传动传来的动力经滑架中的锥齿轮、圆柱齿轮传递给轧辊(见传动 示意图)。轧辊有1:一60的锥度防止筑件上弯。轧辊下部有凸台防止压坏减震过桥。每个滑架净重74吨,在 机 架上左右滑动,调节轧机的开口度。每个滑架用直径小18 0m m的柱塞 缸平 衡。轧辊安装了水管进行水冷。(4)压下装置:左、右两套压下装置分别由两套圆柱齿轮箱固定在.机架的两端,各由一 台电机传动,用同步轴机械同步。压下丝杠为5 36 0 x4 8,压下装置能灵活地调整轧机的开口度。如若进行轧辊对中调整时,可将同步轴 上 的联轴节打开,左右压下装置分别进行调 整。如果上 下压下丝杠的相对位 置需 要调 整时,可将脱开机构打开分别进行调 整,使之达 到要求。更精确的调 整可在压下丝杠的球 面垫处进行,更换调 整垫片以达到使 用要求的精度。(5)指示器:操纵人 员可以从指针盘上直接 读 出轧机开口度的大小,也可经电气装置在操纵台上显示。指针盘的方位可根据操纵人员 的观察视线进行调 整,方便可靠。.(6)减震过桥:机架下横梁中部装有用碟形弹簧减震的过桥。减震过桥 上 的辊面与轧机前后输送辊道处于一个水 平面上,而高于轧辊的 凸缘。轧制时弹簧受压缩。(7)平 台和扶样:为便于 更换轧辊和进行 维修设有焊接的平;台和扶梯。.25。2几台立辊轧坪的性能比较重型立辊轧机设计,是在分析西德哈庭根厂和奥地利林次厂等的立辊轧机基础上,一结合 轧制工艺参熬的要求确定的。铆为与国外立辊轧机主耍性能参数比较,_钢钢中国国西德哈庭根根奥地利林次次苏联280。本 富士士参参一厂厂厂厂厂厂数数一轧轧 辊直 径(mm)中105 0 0 0中1050 0 0中1050 0 0中:000!中1066.8 8 8 轧轧辊 长度(mn Z)11 00 0 0110 0一一一一一一一一 110 0 0 0 0 0 0 0一 轧轧 制压力(t)70 0 0 07 00 0 0700 0 0 0 0 0 0轧轧制速度(皿/S)O一1一4 4 40一1一2 2 20一1一4 4 4一一1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1。213j j j一一一一一一一压压下速 度(n1口/S、12一2 0一150 0 0145 5 5160 0 02 022 0卜1 47 7 7车车 L辊开口度(m m)8 0 04 200 0 07004 20 0 0 075 0420 0 0 0600一28 00魂060 0 0从表1可以看出,我国设计的重型立辊轧机与 当时国外的同类轧机相比,其性能参数十分接近。三、设计中几个问题的处理1。尽里缩短机架的长度压下丝杠是既转动 又移动 的另件。设计压下传动时,抛弃了贯用的蜗轮蜗杆传动,而采用了圆柱齿轮传动。它加工方便,效率高,安装方便。压下丝杠以往多采用方轴或 花键型式来解决移动回题。这次在重型立辊轧机设计时进行 了分析和计算。认为根丝杠上尽管 由于轧制压力而承受的轴向力最大可达4 10吨,但由于不存在带钢压城其 承 受的扭矩并不大,因而采用了导向键结构。由于轧机开口度大,如 果按贯例将导向键固定于轴上,那 末这个键需要3米左右的长度,这对制造和使用都是很不利的。所以在设计中将导向键固定于 轴套 中。这种改变有两个好处:其一是导 向键的长度缩短了三分之二,方便了制造和安装,其二是将丝杠上的导向键键槽一直延伸到 丝杠的螺纹部分约一米。使机架 的总长度减短了两米左右。既减轻了重量,也有利 于制造和运输。2。机架的制造和 运输问题机架是由四根横 梁联接的长方体框 架结 构。设计时既要保证足够的强度、一匆U度和一定的几何形 状,还要 有 良好的工艺性 和运输吊装的可能性。机架加工后 全长n.6米,高3.1 8米,宽3.5米,净 重1 7 5吨。这样大的铸钢件因当时 没有足够 的地坑而无法 浇铸。运输也无法解决,机架重量大大超过了铁路运输的极限。为 了解决运输问题,将机架分为上下两半。在上下机架 的分界面上铸出十个直径为2 0Om 二的 圆形凸台。在制造厂予装后将上下机架分别 运往安装工地。在 那里用予先配制好的钢环将上下机架热装成一个整体。为了解决上下机架过长引起的铸造困难。又将上、下机架各分割为左右两半。再用电渣焊工艺将两半焊在一起。一为改善焊接性能捶制了钢中的含碳量。焊后经探伤检查证明焊接质量是良好的。3。采用大修正的办法提高齿轮的弯曲强度滑架传动中有一对锥齿轮,承受 扭矩为3 2 吨米,是轧机中的关键另件,它 的强度和寿命与材料、热处理、齿形、精度等均有密切关系。为了保证加工精度,决定 在限制模数为3 0以下的伞齿刨床上加工。尽管选用了较好的3 4CrNi aM。钢种,仍 然不 能满足弯曲强度的要求。因此,在设计中采用 了大修正的办法,把修正系数提高到1.3 1。使齿根部变肥,提高齿的弯曲强度,加之锻造、热处理等一系列措施,经初步使用表明性能是良好的。4。从结构上解决 传动箱的密封问题立辊轧机的工作环境是十分恶劣的。冷却水、高压水、油、氧 化铁皮等时常向它侵袭,致使设备经常需要检修,另件寿命大大缩短。特别是放在下面 的主传动部分 和滑架中的锥齿轮箱损坏更为严重,一些老厂很伤脑筋。这次 设计中用两台电机从两 侧分别传动轧辊,使轧机中间尽量没有联系、目前只保留了一根同步 轴,它是容易保护 的。待电气同步解决后这根轴也可以拆掉。而且还将主 传动的花键轴 的移动放在齿轮箱内,并采取了严 密的防护措施。这样就使所有传动部分不能让脏物侵入,从而提高了传动件 的寿命和保持了传动精度。四、安装调试中对设计的启示1。调试 中发现主传动部分 的花键轴 导 向套筒晃动,传动不平稳。经分析主要问题在于 花键轴 的定心上。我们 用 的花键轴外径D二36 0m m,内径d二32 0mr n,槽数 为2=1 0。由 于花键直径大、件数少,不可能做专门 的拉刀进行拉削加工,因而只能用内径定心。花键轴用铣削加工,花键 孔用插床加工。因而加工精度低,定位面不规整,造成实际定不 了心。为解决这个问题,核算了花键的挤压应力,证明工作长度是有富余的,而花键轴 的外径表面精度又 易于提高。根据这两点我们将花键孔车大了一段,镶上一个 内径为小3 60的铜套,保证了外径定心 和移动自如。这样既大大 改善了花键的定心 又保证承受的扭矩不变,较好地解决了这个问题。2。压下丝杠上的导 向键部 分在试车中起初很好,工作一段 时 间后突然出现一根丝杠的导向部分与轴套 抱住,使压下无 法进行。打开 后发现大片擦伤,经分析其原因很多:相差18 0。的导 向键键槽位置误差大多材料硬度选择不合理,对另件 上的倒 角圆角注意不够,滑动部分的键槽侧隙过小,干 油润滑也不合适。针对这些可能的原因采取了下 列措施对键槽做了表淬处理,提高 硬度。今后还准备进行氮化处理,为避免两键槽位置误差大,用键进行 了配装,适当增加 导向键的n 以昨善两段铜套,侧 隙,而且把键槽的顶隙加大到12m m,了认真的修磨,度。经过处理,在滑动 套筒的两端镶丁目前工作情况 正常。润滑 条件,对各倒角、圆角进行减少滑动面,提:高接触部分的精.27.3.主传动的花键部分和压下传动 的导向键部分因都在减速箱的齿轮中间穿过,润滑困难,原准备用重型机械油膏润滑。但实践证明是不恰当的。因此在安装时均改为稀油循环润滑。并以花键轴和压下丝杠端部的保护罩作为油池,保持油面,这样就保证了充足的润滑。结束语在我国,这样大规格的重型立辊轧机还是第一次设计制造。尽管基本上满足 了 国民经济发展的需要,得到了有关方面 的好评,但仍需要不断地总结经验教训,在今后的设计中改进和提高。例如:提高自动 化水平,改善设备的精度,提高速度和效率等。我们相信,在党的领导下今后一定能够为四化建设提供更新更好的轧机,以满足国 民经济飞速发展的需要。关于 车乙制 力计算的探讨一用回归法建立一个计算公式洛阳铜加工厂杨海云.【提要】本文从轧制力的主要影响因素分析着手,根据轧制力的实测数据,进行回归分析得 出了轧制时应力状态系数巧和两个主要因素(卜和I/h)的 函数关系式,并 作了初步 校核,最后 结合常用轧制力计算公式进行了分析比较。轧制力是轧制生产和设计的 重 要参适用范围宽的计算公式,另一个是积累实数。探讨精确、实用 的 轧制力计算方 法,测数据并进行数学处理,以求建立结构简一直 是轧 制领 域 中具有实用价值 的研究课单、便于计算的实用公式。题之一。回归 分析等数理统计方法,是将理论五十 多年 来,已经提出了许多计算轧研究和生产实践有机地结 合起来的有效工制 力 的理论 公式。由于假设条件和推导中具。本文运用回归分析方 法,对轧制力的的数学简化 不同,各公式的表达形 式 和计实测数据进行数学处理,提出了计算轧制算结果亦不相同。当采用实 测法 进行检验时 应力状态系数的一个回归公式。该 式在时,发 现各公式的适用范围和准 确程度有工程计算中的适用性,尚待通 过再实践来着一定 的局 限性。检验,期望能引起共同讨论和进一步深入近代轧制力计算的研究有两个特点,探讨。一个是深入进行理论研究以建立精度i氰及文 中的主要符号本文承东北重型机械学 院连家创付教授审阅,并提出了宝贵意见,在此致谢。