轧机中液压平衡装置分析.pdf

第 3 9卷第 3 期 2 0 1 1年 6月 现 代 冶 金 M o de r n M e t a l l u r gy 轧机中液压平衡装置分析 成 国玉 宝钢集 团苏州冶金机械厂 ，江苏 苏州 2 1 5 1 5 1 摘要 介绍 了轧机上辊液压平衡 装置及其平衡力的计算 。 关键词 轧机 ；液压平衡 装置 ； 平衡力 中图分类号 T G3 3 3 ． 1 7 引 言 轧制在冶金工业特别是钢铁工业中是最主要的 加工方法。 目前轧制的产品已经有上万种 ， 占钢材生 产总量的9 O ％以上 。在轧机 中为了防止轧辊及其轴 承座在重力作用下下垂、 在进钢时抬钢等现象的发 生， 在多数轧机中均设置了平衡装置。 轧辊平衡装置 用来使上轧辊 或上支承辊 轴承座紧压在压下螺丝 的端部 ， 从而消 除从轧辊辊颈到压下螺母 之间的所 有间隙 ， 如压下螺丝与螺母之间、 螺丝端部与球面垫 之间 、 轧辊轴承处的间隙等 。 用以减少轧件咬入时的 冲击载荷 ， 增大轧辊的咬入角， 以及防止工作辊与支 承辊之间产生打滑现象 。 1 液压 平衡装 置 轧机 的型式不同， 对平衡装置的要求也不一样 。 初轧机、 板坯轧机的平衡装置需适应上轧辊的快速 、 大行 程， 频繁移动的特点 ， 并要求工作可靠 、 换辊和 维修方便 。在这种轧机上， 广泛使用液压式平衡装 置 。 液压平衡装置是用液压缸的推力来平衡上辊重 量的。 在液压系统 中装有蓄能器 ， 油泵只用来周期性 地补充液体的漏损。 液压平衡装置结构紧凑， 与其他 平衡方式 比较 ， 其优点是使用方便 ， 易于操作 ， 能改 变油缸压力 。所有这些都有利于换辊操作 。但它的 缺点就是投资较大 需要有一套液压系统 ， 维修也 较复杂 ； 另外一个主要的缺点就是易漏油。 Vo 1 ．3 9 No． 3 J u n ． 2 0 1 1 图1是国产1 7 0 0热连轧精轧机座八缸平衡装置 结构简图 本 图仅为一侧轴承座形式 ， 工作侧 、 操作 侧二侧共4个液压缸 。 由图1中可以看出， 4 个安装 在下工作辊轴承座中的液压缸 3 支撑着上工作辊轴 承座 ， 用以平衡上工作辊和上支撑辊本体的重量。 液 压缸柱塞直径为q 1 4 0 mm。这4个液压缸还同时起 工作辊弯曲缸的作用 ， 可用来调整辊型。 为获得不同 的弯辊力 ， 工作压力可在5 ～2 1 MP a范围内调节。 这 样对每个轴承可产生 1 5 5 6 5 0 k N 的作用力 。支承 辊平衡缸 的柱塞直径为 1 6 0 mm， 用来平衡支承辊 轴承座。平时液压缸的工作压力为 1 2 MP a ， 换工作 辊时， 压力可增至 1 8 MP a 。此时平衡缸除平衡支承 辊轴承座 ， 还平衡支承辊重量 。 1 ． 上支承辊轴承座； 2 ． 上工作辊轴承座； 3 ． 上工作辊平衡缸； 4 ． 上支承辊平衡缸 图 1 1 7 0 0热连 轧机座八缸平衡装置示意图 单位 mm 收稿 日期 2 0 1 1 0 1 1 2 作者 简介 成 国玉 1 9 7 4 一 ， 女 ， 工程师 。电话 0 5 1 2 6 6 1 6 2 5 0 3 ； E ma i l g u o y u ． c h e n g b s s mmp ． c o m 第 3 期 成国玉 轧机 中液 压平 衡装置分析 2 平衡力的计算 通常取平衡力为被平衡重量的 1 ． 2 ～1 ． 4倍 ， 过 平衡系数K一1 ． 2 ～1 ． 4 。目前国内大部分轧机上使 用 弹性阻尼体 ， 由于上轧辊的移动量会引起平衡力 的变化 ， 过平衡系数在上述范围内可适 当取得大些。 采用液压平衡时， 油缸的工作压力可按下式计算 Q ≥ 害 4 式中 G D。 为工作辊飞轮力矩 k g m 。 根据式 3 ， 4 计算出的Q值 ， 应满足QG 一 1 ． 2 ～1 ． 4 G的条 件 G 为上工作辊系重量 ， G为 上工作辊平衡重量 。 此时， 如 1 7 0 0热轧机的平衡液 压缸油压可按照式 1 计算 P 4 G Q ／ 。 5 户 K 1 式中G 为上工作辊系重量。 式 中G为被平衡零件的重量 重力 N ； 为平衡 液压缸的数 量； d为液压缸柱塞直径 c m ； K 为过 平衡系数 ， 取 K一1 ． 2 ～1 ． 4 考虑到液压缸的摩擦阻 力 ， 以取较大值为宜 。 以可逆式四辊轧机液压平衡系统来计算P。为 防止可逆式 四辊轧机空载启动、 制动和反转时 ， 工作 辊与支承辊之间打滑 ， 工作辊平衡力应按照工作辊 与支承辊接触表面不打滑的条件来确定。即轧机空 载加、 减速时， 主动辊作用于被动辊表面的摩擦力矩 应大于被动辊的动力矩。当工作辊平衡缸设置在机 架凸台上 时， 下工作辊压紧缸 的最低油压也应按这 一 条件确定 。下面按两种情况分析这一条件。 2 ． 1 工作 辊主 动 ， 支 承辊 被动 的情况 若上工作辊压 向上支承辊 的力为 Q， 且不考虑 支承辊轴承的摩擦阻力， 则两个辊间不打滑的条件 是 见 图 2 a 。 ≥ 誓 c 2 式 中 D ， D 为工作 辊、 支承辊 直径 m ； G D。 为支承辊飞轮力矩 k g m ； 等为工作辊角加速度 r ／ mi n ／ s ； 为工作辊与支承辊间滑动摩擦系数 ≈ O ． 1 。 可 得 a b 图 2 上工作辊平衡力计算 简图 应当注意 ， 上支承辊平衡装置并不能 消除上支 承辊轴承 中的间隙 因平衡力是加在轴承座上的 ， 这一项间隙应由工作辊平衡缸消除。所以在确定工 作辊平衡缸的平衡力时， 还应加上支承辊的重量。 3 结束语 在轧机中， 当轧辊间没有轧件时， 由于上轧辊及 其轴承座的重力作用 ， 轴承座与压下螺杆 的螺纹与 螺母之间均存在间隙。 这样当轧件咬入轧辊时， 会产 生冲击。 为防止 出现这种情况 ， 使用液压平衡装置就 是其 中的一种方法 。 Q≥ 可 G D2 2 d n 3 辨 2 ． 2 支承辊主动、 工作辊被动的情况 此时 ， 上工作辊与上支承辊间的作用力 见 图 2 b Q应满足下式 [ 1 ] 王海文． 轧钢机械设计[ M] ． 北京 机械工业出版社， l 9 83 ． [ 2 ] 王延薄． 轧钢工 艺学[ M] ． 北京 冶金 工业出版社， 1 9 82 ．