辊式矫直机的发展趋势及其结构特点
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辊式矫直机的发展趋势及其结构特点
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( 山东大学材料科学与工程学院, 206 ) 济南 50 1 摘 要: 本文就辊式矫直机的发展方向做了简要的介绍, 并对其中比较典型的结构特点进行了分析
和论述 .
关键词: 辊式矫直机 发展趋势 结构特点
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1前 言
我国的钢铁工业现有三十余条中厚板生产线 , 在建的仍有十余条生产线,随着生产技术的进步和 现代化改造的实施, 中厚板生产向着高效化, 高质量 的方向发展,对常规产品厚度在 4 6m厚度的情 一 0m 况, 各生产单位均采用了线上的多辊矫直设备 , 为了 满足 日 益提高的板型, 板面质量要求 , 多辊矫直设备 得到了进一步的发展. 2辊式矫直机的发展趋势 中厚板生产线在线的辊式矫直机以热矫直机数 量为多,总的趋势是以发展大矫直力的强力四重式 矫直机为主, 该系列设备总体趋势如下: 2 . 1用数字控制系统精确调整上矫直辊位置, 并 借助自 动测厚仪自 动控制矫直辊负荷和在线过程计 算机进行全 自 动操作. 2 . 2高刚度矫直机机座, 可满足大矫直力条件下 的使用, 变形小, 精度高. 2 . 3为了提高矫直效果, 矫直机出口处的上( 或 下辊)可以单独调整, 且在矫直过程也可以进行调
整.
2 . 6装备液压安全装置和快速松开装置以便在 设备过载, 卡钢和停电时快速松开矫直辊. 2 . 下矫直辊和支承辊分别装在各自的框架 7上, 上, 框架及其辊子可以侧向移动进行快速换辊 , 实现 辊系的线外整备 ( 即拥有两套以上的辊系装备供给 一套矫直机使用) . 2 . 8矫直机入口 处装有水或压力空气, 以清除残 留的氧化铁皮. 2 . 9在矫直辊人口 处安装一弯头压直机, 消除头 部钢板的上翘; 2 0为了避免矫直辊辊面的滑伤, . 1 辊面应具有 一定的硬度.对四重辊式矫直机必须保证工作辊和 支承辊的辊面硬度有一个差值. 3辊式矫直机的主要结构特点: 辊式矫直机主要由以下几部分组成 :主传动系 统, 机架, 压下系统 , 辊系, 上辊平衡系统, 导辊升降 装置, 弯辊( 辊型调整) 装置及换
辊装置等. 其设计主
要有以下特点.
3 . 1主传动系统: 3. .1主传动系统采用电机, 1 弹性联轴器, 主传
动齿轮分配箱, 安全联轴器, 万向联轴器到工作辊的 传动方式,其主传动齿轮分配箱将减速箱与齿轮分 配箱设计为一体, 使得传动系统结构紧凑 , 从而易于 实现从传动侧进行换辊 ,因其换辊方式是将传动电 机, 主传动齿轮分配箱 , 万向联轴器连同辊系均 由换
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2 . 4上矫直辊可以横向 倾动, 能分别调整各段支
承辊, 以改变矫直辊的挠曲, 消除钢板的单侧或者双 侧边浪. 2 . 5下矫直辊可以沿矫直方向倾斜以调整矫直
辊负荷.
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现 制 技 与 备. 第期总第12期 代造术装 0. 7 0 .
辊传动装置拖出到传动侧机架外 ,在机架的传动侧 进行换辊工作.这样有较大的工作空间, 便于完成辊 系和万向接轴连接和脱开的操作.
3. .2主传动齿轮分配箱( 1 1 见图 ) 箱体采用铸焊
结构 , 具有制造周期短 , 箱体强度高, 整体重量轻等 优点; 3. .3减速箱轴承座采用剖分结构, 1 易于拆卸和 安装 , 使得检修更加方便;
图2
3. .4齿轮传动( 1 以九辊矫直机为例) 的布局合 理, 第1, W轴与第 37 , 轴为同一根传动轴 , 即实现
了第 37 , 轴作为分配传动的主动传动 ,符合第 37 ,
轴矫直力最大的现状 .
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调整装置.在工作辊长度方向上通常有 3 4 一 根短支 承辊实现对工作辊的支撑,上支承辊与工作辊通常 采用交错布置,在 X Y方向都极大的提高了工作辊 , 的刚度.下支承辊与下工作辊正对布置, 有利于氧化 铁皮的顺利排出.
图3
3. .2上工作辊, 3 上支承辊, 下工作辊, 下支承辊
分别固定在上下辊架上( 见图 4 , )支承辊与辊架采用 螺栓连接 ,工作辊通过碟形弹簧拉靠在支承辊辊面 上, 矫直辊轴承不承受矫直力 , 而完全由支承辊轴承
来承担.
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3 . 2机座
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图1
辊式矫直机机座( 见图 2大都采用预应力式机 ) 座, 其主要由压下齿轮箱, 中间连接梁, 矫直机底座 , 通过贯穿螺栓联结, 贯穿螺栓由上下螺母予紧, 予紧 力由空心的贯穿螺栓通蒸汽加热的延伸量来保证 , 因而该结构的矫直机座比整体牌坊式的矫直机座刚 度有较大提高, 通过配备在线的检测与调整装置 , 可 容易的实现钢板的精细矫直.同时其余各件均采用 了铸焊结构,易于制作及实现加工,便于运输和安 装, 从而大大优于整体牌坊式的矫直机座.
3 . 3辊系
3. 见图5采用辊颈( .3工作辊( 3 ) 材质为碳钢) ,
辊身( 材质为镍 , 铝合金钢 ) 铬, 分体制作 , 经热装后 加工而成, 既保证了辊身材料高硬度, 高耐磨性, 高 淬透性材质的要求
, 又能在保证使用的前提下使得 辊颈的加工更为容易, 成本更为低廉.工作辊芯部为 中空结构, 可进行通水冷却.
被端头 动轴 辊 身 主端头 动轴
3. .1辊系的结构布局( 3 见图 3 : )工作辊下 5 上 4或上 5 6 , ( 下 ) 其中下( 或上) 工作辊含前后导辊, 前 后导辊辊径加大并可以实现垂直方向上 的单独调 整, 导辊既可以作为矫直辊 , 又作为矫直钢板咬人的
图5
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3. .4与轧机类似 , 3 矫直机的辊系可由快速换辊 装置经机座侧面整体拖出, 实现整体更换 , 整体更换 的换辊时间可缩短至 3 小时以内,容易实现与轧机 检修时间的匹配, 整体提高作业率. 3. .5支承辊材质采用中碳镍 , , 3 铬 铝合金钢, 热 处理后表面硬度略低于工作辊面,在工作辊辊身长 度方向上通常采用三根( 或四根 ) 支承辊进行支撑 , 从而保证了工作辊在矫直状态下的辊身刚度.
3 . 4压下系统 3. .1与轧机系统类似, 4 压下系统的常规结构为 电机, 齿轮减速机构 , 蜗轮, 蜗杆的第二级减速机构, 丝杆丝母的第三级减速( 增力) 机构( 见图 6, ) 传动侧
图7
与被动侧由中间浮动轴联接, 浮动轴端装有电磁离
合器, 可以实现压下系统的单侧调整.
械压下装置, 降低了设备的制造难度一 , 但对液压系统 的可靠性提出了更高的要求. 3 . 5弯辊装置 弯辊装置是该设备的重要功能之一,通过上辊
的弯辊可以实现中浪缺陷的矫平.具体为减速电抓
拖动蜗杆, 蜗轮副拉动拉杆 , 拉杆拖动曲柄带动偏心 轴转动, 依靠偏心量实现调整弯辊量.
3 . 6快速换辊装置 快速换辊装置是通过将上下辊架制作成为小车 形式, 支承辊和工作辊集成在辊架上, 在使用位置予 以固定, 当换辊时, 松开固定联接 , 由快换电机拖动
将辊架由机座侧面拖出, 实现整体快换. 图6
3. .2压下丝杆下面装备液压安全装置 ( 4 液压 垫)以便在设备过载,卡钢和停电时快速松开矫直 辊.另外液压垫还有微调的作用,能够实现带压压 下,与在线检测系统配合使用 ,可达到最佳矫直效 果.最新的设计趋势是直接采用液压压下, 取消了机
结论: 随着用户对钢板质量要求的提高 , 辊式矫 直机将向高刚度, 大矫直力, 针对钢板缺陷的专门功 能结构的方向上发展, 并尽可能降低线上维护时间, 通过 自动控制和液压系统的提高来简化制作结构和
操作使用.
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3. .6变速机构的刚度计算 1 影响机械传动刚度的部件中,除滚珠丝杠副系 统之外, 就是变速机构的扭转刚度 K.由于变速齿轮 , 或同步带轮与轴之间都是通过平键或锥形涨套相 连, 可以认为是刚性连接.而变速齿轮或同步带轮的 直径都较相连的轴径大, 轴向长度小, 所以其扭转刚 度要比电机轴和滚珠丝杠轴大的多,因此变速机构 刚度 K为: ,
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4综合拉压刚度的数学模型 将式()(4代人式( ) : 6 ,1) 2得
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由上式可以看出, 伺服进给系统的系统增益 K S 和丝杠的预拉伸力 F是影响系统综合拉压刚度的 . 主要因素, 这两个量是可调整的.因此, 在设计和装 配过程中一定要控制这两个量.但这两个量最终反 映到对伺服进给系统精度的影响上,其值是即不能 过大, 也不能过小, 应当取其最佳值.
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