第四章軋輥調(diào)整裝置課件

第四章軋輥調(diào)整裝置第一節(jié)壓下裝置類型第二節(jié)軋輥平衡裝置第三節(jié)壓下螺絲與螺母第四節(jié)液壓壓下裝置7/20/2023軋輥調(diào)整裝置的作用主要是調(diào)整軋輥在機架中的相對位置，以保證要求的壓下量、精確的軋件尺寸和正常的軋制條件。軋輥的調(diào)整裝置主要有軸向調(diào)整裝置和徑向調(diào)整裝置兩種。軋輥的軸向調(diào)整裝置主要用來對正軋槽，以保持正確的孔型形狀，一般用簡單的手動裝置。軋輥的徑向調(diào)整裝置的作用是：（1）調(diào)整兩工作輥軸線之間的距離，以保持正確的輥縫開度，給定壓下量；（2）調(diào)整兩工作輥的平行度；（3）調(diào)整軋制線的高度（在連軋機上要調(diào)整各機座間軋輥的相互位置，以保證軋制線高度一致）。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院第一節(jié)壓下裝置類型上輥調(diào)整裝置也稱壓下裝置，它的用途最廣，安裝在所有的二輥、三輥、四輥和多輥軋機上。就驅(qū)動方式而言，壓下裝置可分為手動的、電動的和液壓的三類。手動壓下裝置大多用于型鋼軋機上，也用于小型熱軋或冷軋鋼板和帶鋼軋機上。軋輥的手動調(diào)整通?？捎靡苿有▔K，轉(zhuǎn)動壓下螺絲或轉(zhuǎn)動壓下螺母等方法來實現(xiàn)（圖4-1）。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院圖4-1手動上輥的調(diào)整機構(gòu)7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院手動壓下裝置的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、價格低。其缺點是體力勞動繁重，壓下速度和壓下能力較小。電動壓下裝置是由電動機通過圓柱齒輪減速箱或渦輪減速箱（有時也用行星輪減速箱）傳遞運動的，它可以用于所有的軋機上，如初軋機、板坯軋機、厚板、薄板及熱、冷板帶軋機。其優(yōu)點是移動距離可達較大的數(shù)值，速度和加速度亦可達到一定的要求，壓下能力較大。缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、反應(yīng)時間較長、效率較低。液壓壓下裝置主要用于冷、熱軋板帶軋機上，其主要特點是具有很高的響應(yīng)速度，很短的反應(yīng)時間，很高的調(diào)整精度。但其費用較高，控制的行程有限。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院軋輥調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)在很大程度上與軋輥的調(diào)整速度、調(diào)整距離、調(diào)整頻率和調(diào)整精度有關(guān)。各類軋機的上輥調(diào)整速度見表4-1。表4-1各種軋機的上輥移動（調(diào)整）速度軋機特性移動速度（mm/s）軋機特性移動速度（mm/s）1000~1475初軋機80~200b）精軋機座5~121100板坯機50~120型鋼軋機（孔型位置不變）2~5800~900初軋機40~80鋼管穿孔機1~2700~800三輥初軋機30~60四輥薄板熱軋機0.1~0.2中、厚板軋機：薄板及帶鋼冷軋機0.05~0.1a）粗軋機座12~257/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院電動壓下裝置是目前最常用的上輥調(diào)整裝置，本章將予以重點介紹。調(diào)整速度是壓下裝置的基本參數(shù)，根據(jù)壓下速度的大小，電動壓下裝置可分為快速壓下裝置和慢速壓下裝置兩種類型。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院一、快速壓下裝置

這類壓下裝置多用在初軋機、板坯軋機、中厚板軋機、連軋機組的可逆式粗軋機上，其工藝特點是：（1）工作時要求打行程、快速和頻繁地升降軋輥。（2）軋輥調(diào)整時，不“帶鋼”壓下，即不帶軋制負荷壓下。為適應(yīng)上述特點，就要求傳動系統(tǒng)慣性小，以便在頻繁的啟動和制動情況下實現(xiàn)快速調(diào)整；由于其工作條件繁重，要求有較高的傳動效率和工作可靠性；快速壓下裝置中還必需有克服壓下螺絲阻塞事故（軋卡、坐輥）的回松裝置。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院快速壓下裝置一般采用螺絲和螺母機構(gòu)來移動軋輥，按照傳動的布置形式，快速壓下裝置有兩種類型：采用立式電動機，傳動軸與壓下螺絲平行布置的形式和采用臥式電動機，傳動軸與壓下螺絲垂直交叉布置的形式。1、采用立式電動機圖4-2為采用立式電動機的初軋機壓下機構(gòu)簡圖。電動機11通過與其同軸的小齒輪1和中間大惰輪2帶動固定在方孔套筒3上的大齒輪4，使壓下螺絲5在螺母12中旋轉(zhuǎn)并實現(xiàn)升降運動，壓下螺絲的方形尾端穿在套筒的方孔中。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院為了實現(xiàn)兩個壓下螺絲的同步移動以保持上軋輥的平行升降，兩個中間大惰輪之間用一個小惰輪（離合齒輪6）相連。離合齒輪6裝在液壓缸的柱塞桿8上，當(dāng)液壓缸的柱塞升起時，兩個中間大惰輪之間的聯(lián)系即被切斷，此時兩個壓下螺絲可以單獨調(diào)整。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院壓下螺絲的升降速度為90~180mm/s。其中較高的速度是在大行程移動時使用（例如在翻鋼道次及換輥時）。壓下螺絲的移動距離通過與中間大惰輪2同軸的傘齒輪9以及單獨的齒輪傳動系統(tǒng)反映在指針盤上，反映壓下螺絲移動距離的機構(gòu)成為軋輥開度指示器。圖4-3所示為其傳動系統(tǒng)圖。軋輥開度指示器主要采用了一種行星齒輪減速機構(gòu)。在這種機構(gòu)中，指針既可隨壓下螺絲而轉(zhuǎn)動，亦可由專設(shè)的小電動機單獨驅(qū)動。這樣就可以實現(xiàn)指針的自由調(diào)零操作。指針的自由調(diào)零是軋輥磨損以后以及更換軋輥或軸承后所必需的操作。立式電動機傳動的壓下裝置由于使用了圓柱齒輪，因此傳動效率高，零件壽命長，又節(jié)約了有色金屬，近年來新設(shè)計的初軋機已普遍采用這種傳動形式。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院2、采用臥式電動機圖4-4為采用臥式電動機的快速壓下裝置，壓下螺絲用兩個150hp、490r.p.m的它激電動機通過圓柱齒輪箱和兩對渦輪傳動來帶動。壓下螺絲的方形尾部裝在渦輪輪轂中。裝在蝸桿軸上的兩個離合器可保證在調(diào)整軋機時，兩個上軋輥的軸承座可以單獨移動。軋輥開度指示器的指針由裝在某一壓下螺絲上的傘齒輪通過齒輪傳動來帶動，在齒輪傳動裝置中裝有差動減速機，它可以使指針不依靠壓下螺絲而由0.15kW的電動機單獨帶動，以實現(xiàn)調(diào)零操作。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院需要指出，在快速調(diào)整機構(gòu)的壓下螺絲的傳動中被迫采用渦輪帶動，常不是由于需要大的速比（例如在1000初軋機上僅等于6.85），而僅僅由于電動機和壓下螺絲的軸線是交叉配置的?？焖匐妱訅合卵b置由于其壓下行程大，壓下速度高而且不帶鋼壓下，故在生產(chǎn)中易發(fā)生壓下螺絲的阻塞事故，這通常是由于卡鋼，或由于誤操作使兩輥過分壓靠或上輥超限提升造成的，此時壓下螺絲上的載荷超過了壓下電機允許的能力，電動機無法啟動，上輥不能提升。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院為處理阻塞事故，在許多軋機上裝有專門的壓下螺絲回松裝置，圖4-5為4200厚板軋機回松裝置的簡圖。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院當(dāng)發(fā)生卡鋼事故時，可將上半離合器2上的兩個液壓鋼柱塞5升起，帶動托盤9與壓蓋7以及下半離合器8升起，并與上半離合器2相咬合。接著開動兩個工作缸3，通過雙臂托盤2驅(qū)動帶有花鍵內(nèi)孔的下半離合器8，強使壓下螺絲松動。工作缸柱塞靠回程缸4返回。工作缸柱塞的最大行程為300mm，往復(fù)數(shù)次即可使螺絲回松。液壓缸的工作壓力為19.6MPa（200kg/cm2），工作缸單缸推力為56.6噸，它是根據(jù)卡鋼時最大壓力6720噸（相當(dāng)于最大軋制壓力的1.6倍）設(shè)計的。這種裝置能較快地處理柱塞事故。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院二、慢速壓下裝置

這類壓下裝置通常用在熱軋或冷軋薄板和帶鋼軋機上。這類軋機的軋制速度很高，其軋制精度要求較高，這些工藝特征使這類壓下裝置具有以下特點：（1）較小的軋輥調(diào)整量與較高的調(diào)整精度。這類軋機上輥的提升高度一般為100~200mm，在換輥操作時稍大些，在軋制過程中軋輥的調(diào)整行程更小，最大為10~25mm，最小時僅為幾個微米，另外為保證帶鋼的厚度公差，要求調(diào)整精度高，這類壓下裝置的壓下速度一般約為0.02~1mm/s。（2）帶鋼壓下。在軋制過程中為保證軋制精度，消除厚度不均，壓下裝置必須隨時在軋制負荷下調(diào)整輥縫。此外，在開軋之前進行零位調(diào)整，還需進行工作輥的壓靠操作。在軋制較薄規(guī)格的帶鋼時，最后幾道也是在工作輥壓靠的情況下工作的。因此帶鋼軋機的壓下裝置必須按照帶鋼壓下的條件來設(shè)計。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院（3）必須動作快，靈敏度高；

為了在很高的軋制速度下修正帶鋼的厚度偏差，壓下裝置必須反應(yīng)靈敏，這是板帶軋機壓下裝置的主要技術(shù)特性，對壓下裝置本身來說，其傳動零件應(yīng)有較小的慣性，以便得到較大的加速度。（4）軋輥平行度的調(diào)整要求嚴格。由于帶鋼的寬厚比很大，故要求軋輥嚴格地保持平行，壓下機構(gòu)除應(yīng)保持嚴格同步外，還應(yīng)便于每個壓下螺絲單獨調(diào)整。為了實現(xiàn)單獨壓下，壓下螺絲采用兩臺電動機分別驅(qū)動，而用離合器保證兩個壓下螺絲的同步壓下。采用雙電動機驅(qū)動的優(yōu)點是：在功率相同的情況下，減少了電動機的飛輪慣性矩，有利于加速啟動和制動過程。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院圖4-6為兩級蝸輪蝸桿傳動的壓下裝置傳動簡圖，兩級蝸輪蝸桿的減速比可達1500~2000。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院圖4-7為一級蝸輪蝸桿和兩級圓柱齒輪傳動的壓下裝置簡圖。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院上述兩種傳動方式（圖4-6及圖4-7）相比起來，前者結(jié)構(gòu)緊湊，但傳動效率低，而且在蝸輪齒圈上要耗費很多的青銅。采用球面蝸桿傳動可部分消除這些缺點，球面蝸桿傳動裝置較為緊湊，而且傳動效率也比一般的高。此外還具有工作壽命長等特點。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院第二節(jié)軋輥平衡裝置一、上軋輥平衡裝置的作用

（1）消除間隙，避免沖擊。由于軋輥、軸承以及壓下螺絲等零件自重的影響，在軋件進入軋機之前，這些零件之間不可避免地存在著一定的間隙。例如上輥軸承座和壓下螺絲之間存在間隙Δ1（見圖4-8），壓下螺絲和螺母之間存在間隙Δ2。若不消除這些間隙，則喂鋼時將產(chǎn)生沖擊現(xiàn)象，使設(shè)備受到嚴重損害。為消除上述間隙，須設(shè)上輥平衡裝置，它是壓下裝置的組成部分。（2）抬起軋輥時起幫助軋輥上升的作用。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院二、上軋輥平衡裝置的類型上軋輥平衡裝置有彈簧平衡、重錘平衡和液壓平衡三種形式。

1、彈簧平衡彈簧平衡主要用在上輥調(diào)整量很小的軋機上，型鋼軋機、線材軋機一般都用這種平衡裝置（圖4-9）。彈簧置于機架蓋上部，上輥的下瓦座通過拉桿吊掛在平衡彈簧上。當(dāng)上輥上升時，彈簧放松，當(dāng)上輥下降時，彈簧逐步壓縮，彈簧力是隨彈簧變形相應(yīng)的軋輥位置而變化的（圖4-10）。彈簧平衡的優(yōu)點是簡單可靠。缺點是換輥時要人工拆裝彈簧，費力、費時。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院2、重錘平衡此種平衡方式廣泛應(yīng)用于軋輥移動量很大的初軋機上，它工作可靠，維修方便。其缺點是設(shè)備重量大，軋機的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。

圖4-11為用重錘平衡的1000初軋機的工作機座，上軋輥及軸承座通過吊架支持在位于機架內(nèi)的四根支桿上。這些支桿支持在橫梁上，而橫梁則吊掛在平衡錘杠桿的拉桿上。平衡錘相對于杠桿支點的力矩應(yīng)比被平衡機件（上軋輥、軸承座、軸承、壓下螺絲、支桿、橫梁及拉桿）重量的力矩大20%~40%，以便保證消除軸承座和壓下螺絲聯(lián)結(jié)處的間隙以及壓下螺絲螺紋間的間隙。調(diào)整平衡錘在杠桿上的位置，即可調(diào)節(jié)平衡力的大小。換輥時，務(wù)必先解除平衡錘的作用，即將平衡錘掛在專用的鉤子上，或用專門的栓銷橫插在機架立柱內(nèi)的縱槽內(nèi)，鎖住支桿，以解除平衡力對軋輥的作用。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院3、液壓平衡液壓平衡是用液壓缸的液壓推力來平衡上軋輥等零件的重量的。它結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，易于操作。它可使軋輥與壓下螺絲無關(guān)地移動，這對于換輥和維修都很方便，但它的投資較大，維修也較復(fù)雜。液壓平衡廣泛用在四輥板帶軋機上，也可應(yīng)用于初軋機等大型軋機上。圖4-12為1100初軋機上輥采用液壓平衡裝置的示例。液壓缸置于中間，側(cè)旁的小缸是平衡上輥萬向接軸用的。上輥軸承座通過拉桿和橫梁吊掛在液壓缸的柱塞上。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院圖4-13為五缸式平衡裝置的一例，工作輥用四個油缸來平衡，而支承輥則用位于機架上面中央位置的一個油缸通過兩根拉桿和兩個橫梁來平衡。五缸式平衡裝置的優(yōu)點是：缸的數(shù)量少，簡化了下支承輥軸承座的加工。更換支承輥時，只要增大液壓缸的工作壓力，就可將整組支承輥系提起，有利于換輥操作，換輥時，上油缸固定不動，因此不必去拆油管，液壓缸放在機架頂上，工作條件較好。五缸式的缺點是吊掛部分較笨重，機座高度較高。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院圖4-14為八缸式液壓平衡裝置結(jié)構(gòu)簡圖，四個直徑較大的油缸平衡支承輥，其余四個直徑較小的平衡工作輥。在有些軋機上這四個缸還起工作輥彎曲缸的作用，即用來調(diào)整輥型，液壓缸的工作壓力是可以調(diào)整的。八缸式平衡裝置比較緊湊，但這種平衡裝置的缸數(shù)較多，而且每一套下支撐輥軸承座的備件都要有平衡缸，使加工軸承座較為復(fù)雜，換支承輥時增加了拆油管的手續(xù)。此外，在換支承輥和工作輥時，為了將成套軋輥組件提起，還必須在機座下部另設(shè)提升缸。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院三、上軋輥平衡力的確定通常，作用于上軋輥組件上的平衡力取為被平衡零件重量的1.2~1.4倍（過平衡系數(shù)K=1.2~1.4）。采用液壓平衡時，油缸的工作壓力可按下式確定：（4-1）式中G——被平衡零件的重量（kg）；n——液壓缸數(shù)目；d——液壓缸柱塞直徑（cm）。 7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院對于可逆四輥軋機上軋輥平衡力的確定，要考慮在軋輥中無軋件情況下啟動、制動和反轉(zhuǎn)時防止工作輥與支承輥之間發(fā)生打滑。在這種情況下，上工作輥的平衡力還應(yīng)根據(jù)工作輥和支承輥接觸表面不打滑的條件來確定。即軋機空載加、減速時，主動輥作用于被動輥表面的摩擦力矩應(yīng)大于被動輥的動力矩。下面按兩種情況來分析。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院1、工作輥主動、支承輥被動的情況若不考慮支承輥軸承中的摩擦?xí)r，兩輥間不打滑條件是（圖4-15a）

（4-2）

由此得（4-2a）

式中Q——上工作輥壓向支承輥的力（kg）；

D1，D2——工作輥和支承輥的直徑（m）；

(GD2)2——支承輥的飛輪力矩（kg﹒m2）；

——工作輥和支承輥表面間的滑動摩擦系數(shù)；

——工作輥的角加速度（r/min/s）。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院2、支承輥主動，工作輥被動的情況

上工作輥的過平衡力Q應(yīng)滿足下式（圖4-15b）：

（4-3）

（4-3a）

式中——工作輥的飛輪力矩（kg﹒m2）。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院第三節(jié)壓下螺絲與螺母一、壓下螺絲

壓下螺絲的結(jié)構(gòu)一般分頭部、本體和尾部三部分（圖4-16）。頭部與上輥軸承座接觸，承受來自輥頸的壓力和上輥平衡裝置的過平衡力，為了防止端部在旋轉(zhuǎn)時磨損并使上軋輥軸承具有自動調(diào)位性能，壓下螺絲的端部一般都做成球面形狀，并與球面銅墊接觸形成止推軸承。壓下螺絲止推端的球面有凸形和凹形兩種，老式的多為凸形，這種結(jié)構(gòu)形式在使用時使凹形球面銅墊承受拉應(yīng)力，改進后的壓下螺絲頭部做成凹形，這時凸形球面銅墊處于壓應(yīng)力狀態(tài)，有利于提高強度，見圖4-17。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院在帶鋼軋機上，為減小傳動時摩擦損耗及減小壓下電機功率，目前，大多數(shù)用滾動止推軸承代替滑動的止推銅墊（圖4-18）。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院壓下螺絲的尾部是傳動端，承受驅(qū)動力矩，一般尾部的形狀有方形、花鍵形和圓柱形三種（圖4-19）。當(dāng)軋輥快速移動時（例如在初軋機上），通常將它作成鑲可換青銅滑板（圖4-19a）或補焊青銅的方尾。當(dāng)速度不快而負荷很重時，例如在四輥板帶軋機上，通常將它作成花鍵形（圖4-19b）。在輕負荷的調(diào)整機構(gòu)中，包括手動的在內(nèi)，壓下螺絲的尾部作成帶鍵的圓柱形（圖4-19c）。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院壓下螺絲的本體帶有鋸齒形或梯形螺紋，前者傳動效率較高，主要用于初軋機等快速壓下裝置上；后者強度較大，主要用于軋制符合較大的軋機（如冷軋帶鋼軋機）。壓下螺絲多數(shù)是單線螺紋，只有在初軋機等快速壓下裝置中有時采用雙線或多線螺紋。

壓下螺絲的基本參數(shù)是螺紋部分的外徑d0和螺距t，可按照我國一機部部頒標準選取。壓下螺絲的直徑按作用在輥頸上最大可能的壓力決定，因其長度與直徑的比值很小。故不考慮壓下螺絲的縱向彎曲，壓下螺絲最小斷面的直徑d1由下列條件決定：

（4-4）

式中P——作用在輥頸上的最大壓力

7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院通常壓下螺絲用σb=60~70kg/mm2，δ5=16%的鍛造碳鋼制造。這種鋼的許用應(yīng)力以n=6計，取

Rd=1000~1200kg/cm2

當(dāng)負荷很大時，同樣可采用合金鋼（40Cr或37SiMnMoV）。為了提高壓下螺絲的螺紋和樞軸的耐磨性，將它淬火（通常表面淬火到硬度45~60HRC），并進行磨光。

由于壓下螺絲和軋輥輥頸的強度實際上和它們的直徑的平方成正比，因此壓下螺絲和輥頸的直徑幾乎近于直線關(guān)系，對于鍛鋼和鑄鋼軋輥，可以采用下列數(shù)值：d0=（0.55~0.62）d

式中d0——壓下螺絲外徑；

d——軋輥輥頸直徑。

此式中下限適用于鑄鐵軋輥。

壓下螺絲的螺距t與外徑d0的關(guān)系隨不同的軋機而異。開坯機上的螺距約等于：t=（0.12~0.16）d0

對于鋼板軋機，為了較精確地調(diào)整，螺距取得小一些。在四輥軋機上螺距達0.017d0。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院二、壓下螺母

壓下螺母是軋鋼機上的易損零件。1150初軋機和4200厚板軋機的壓下螺母分別重達1.8噸和4.1噸。一般采用高強度無錫青銅ZQA19–4或黃銅ZHA166–6–3–2鑄成。由于重量較大，因此如何采用合理的結(jié)構(gòu)以節(jié)約有色金屬，是很重要的。。壓下螺母在結(jié)構(gòu)上有整體式和組合式之分。整體式中又有單級與多級的兩種（圖4-20）。雙極壓下螺母雖較單級的省銅，但往往保證不了兩個階梯斷面與機架有全面而良好的接觸，故目前仍以使用單級壓下螺母居多。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院為了節(jié)省青銅，近年來在一些大型軋機上廣泛采用組合式壓下螺母（圖4-21）。這種壓下螺母，經(jīng)在初軋機和厚板軋機上使用經(jīng)驗證明，其工作性能并不亞于整體鑄造的青銅螺母。在銅質(zhì)螺母外圍加的箍圈是由高強度鑄鐵制造。箍圈以D/gb過渡配合形式套在螺母上。套上以后，再進行外徑和斷面上的加工。箍圈采用高強度鑄鐵，是因為它的彈性模數(shù)與青銅相近，這就保證了箍圈及螺母本體在受壓時能產(chǎn)生均勻的變形。同時也由于高強度鑄鐵塑性較好，裝配時不易破裂。這一點一般灰鑄鐵是無法保證的。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院組合式螺母有單箍和雙箍兩種。當(dāng)采用雙箍時，再套上第二個箍圈以前，必須先車削第一個箍圈的外徑及相應(yīng)的螺母外徑。

采用加箍螺母，在制造工藝上必須保證箍圈的斷面緊密地壓在螺母的臺階上。

另外，還有一種具有循環(huán)水冷卻的組合式壓下螺母（圖4-22）。循環(huán)水從下部進入，由上部流出。出口處位于入口正對面，保持冷卻水的環(huán)流。經(jīng)在初軋機上的使用經(jīng)驗證明，具有循環(huán)水冷卻的壓下螺母，其壽命可延長1.5~2倍。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院壓下螺母的主要尺寸是它的高度H和外徑D。

壓下螺母的高度H可根據(jù)螺紋的許用單位壓力150~200kg/cm2來確定。根據(jù)這一條件取H≈（1.2~2）d0。

螺母的外徑D根據(jù)他的端面和機架在接觸面上的單位壓力為600~800kg/cm2選取。一般取D=（1.5~1.8）d0。

為了便于更換，螺母與機架鏜孔的配合常采用D4/d4或D4/dc4級的動配合。

為了防止螺母從機架中脫出和防止螺母在機架中轉(zhuǎn)動起見，通常用壓板將螺母加以固定。壓板嵌在螺母和機架的槽內(nèi)，并用螺栓固定（圖4-23），壓板槽的位置一般不應(yīng)開在機架橫梁的中間斷面上，因為該處受的彎矩較大。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院三、轉(zhuǎn)動壓下螺絲所需的力矩

轉(zhuǎn)動壓下螺絲的靜力矩也就是壓下螺絲的阻力矩，它包括止推軸承的摩擦力矩和螺紋之間的摩擦力矩。

相應(yīng)于壓下螺絲移向軋輥及離開軋輥，轉(zhuǎn)動兩個壓下螺絲所需的力矩等于：

（4-5）

式中P——作用在兩個壓下螺絲上的壓力；

d3和dcp——壓下螺絲樞軸的直徑及螺紋中徑；

和——螺紋中的摩擦角及螺紋導(dǎo)角；

——下下螺絲樞軸的摩擦系數(shù)。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院當(dāng)軋機空轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)動壓下螺絲的力P為：

P=Q－G（4-6）

式中Q和G——平衡力與被平衡機件的重量

通常平衡力比被平衡機件的重量大20%~40%，則

P=(0.2~0.4)G

當(dāng)壓下螺絲在軋制過程中移動時（帶鋼壓下），P力等于作用在軋輥上的壓力。但當(dāng)采用彎輥裝置調(diào)整輥型時，還應(yīng)考慮彎輥力的作用。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院第四節(jié)液壓壓下裝置隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，帶鋼的軋制速度逐漸提高，對產(chǎn)品的精度要求也日益嚴格。電動壓下裝置由于其傳動效率低、運動部分慣量大、反應(yīng)速度慢、調(diào)整精度低等缺點，已不能滿足工藝要求，為此近年來在高速帶鋼軋機上開始采用液壓壓下裝置。目前，新建的冷連軋機組幾乎全部使用液壓壓下裝置，熱帶鋼連軋機精軋機組的最后一架也往往裝有液壓壓下裝置。液壓壓下裝置是用液壓缸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的壓下螺絲、螺母來調(diào)整軋輥輥縫的。在這一裝置中，除液壓缸和液壓供油系統(tǒng)外還有伺服閥、檢測儀表和運算控制系統(tǒng)。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院液壓壓下裝置和電動壓下相比具有：（1）快速性好。有很高的軋輥輥縫調(diào)整速度和加速度。尤其是加速度，例如在1600噸軋制力的負荷下，軋輥調(diào)整的加速度能達到30mm/s2，滿載時輥縫調(diào)整速度2~3.5mm/s；而電動壓下的加速度為1.75mm/s2，輥縫調(diào)整速度為0.5mm/s?，F(xiàn)代液壓壓下裝置系統(tǒng)的頻率響應(yīng)可達20Hz。（2）調(diào)整精度高。液壓壓下的最小可控移動量為2.5μ，而電動壓下則是10μ，因而液壓壓下的成品厚度偏差可減少到±4μ（加減速段約為±10μ），而電動壓下的厚差一般在10~20μ以上。（3）過載保護簡單、可靠。因為液壓系統(tǒng)有自動及快速卸壓裝置，可以防止軋輥及其軸承的過載和損壞。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院（4）可靈活地改變軋機模數(shù)。易于實現(xiàn)從“恒輥縫”到“恒壓力”的控制，以適應(yīng)各種軋制情況。（5）采用標準液壓元件，簡化了機械結(jié)構(gòu)，消耗的功率小，效率高。其缺點是：（1）檢測元件、液壓元件要求制造精度高。（2）技術(shù)復(fù)雜，對操作維護要求高，對故障分析、排除較困難。（3）液壓系統(tǒng)對油的臟污很敏感。表4-2為液壓壓下與電動壓下主要性能的比較。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院表4-2液壓壓下與電動壓下主要性能比較項目液壓壓下電動壓下過渡過程時間（從發(fā)出訊號至完成0.1mm壓下的時間）0.05~0.1s0.75~1s加速度15~30mm/s21.5~1.75mm/s2壓下速度：負載時1.6mm/s2.87mm/s0.134mm/s0.268mm/s空載時系統(tǒng)頻率響應(yīng)6~20Hz1.2Hz軋機剛性硬-中-軟（可變）中（不可變）7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院一、液壓壓下裝置的類型液壓壓下裝置的類型較多，早期發(fā)展起來的一種稱半液壓壓下裝置，是液壓壓下裝置與電動壓下裝置并設(shè)的，故又稱電動–液壓壓下裝置。電動壓下部分用于“粗調(diào)”，如作輥縫的予調(diào)及換輥等大行程調(diào)整。這部分裝置仍是傳統(tǒng)的由電動機通過蝸輪蝸桿而驅(qū)動壓下螺絲旋轉(zhuǎn)與升降。液壓壓下部分“精調(diào)”，由液壓缸（圖4-24）通過活塞桿上的齒條5推動扇形齒輪6使壓下螺母4在機架內(nèi)自由回轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)壓下螺絲2的升降（不旋轉(zhuǎn)）。壓下螺母4與扇形齒輪6是用鍵連接的。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院電動–液壓壓下裝置的慣性較小，具有較短的反應(yīng)時間，比電動壓下裝置的調(diào)整速度提高3~4倍。費用比純液壓壓下裝置要小，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜（因為需要電和液壓兩套調(diào)整機構(gòu)），利用液壓驅(qū)動壓下螺母所得到的調(diào)整范圍很小，效率也不高，仍然不能滿足現(xiàn)代高速軋制對壓下速度及加速度的要求。近年來發(fā)展起來的全液壓壓下裝置，全部取消了傳統(tǒng)的電動壓下機構(gòu)，輥縫的調(diào)整完全靠液壓缸的柱塞來進行。用它裝備起來的軋機，現(xiàn)在習(xí)慣上就稱全液壓軋機。全液壓軋機機座總高比電動壓下的機座矮了1.5~2米，機座外貌也更為整齊美觀了。當(dāng)然最重要的優(yōu)點是它具有極高的響應(yīng)速度和效率。液壓壓下裝置液壓動力系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)外，其主要部件是電液伺服閥、檢測裝置（檢測輥縫大小的位置傳感器和測壓儀等）以及調(diào)整輥縫的主液壓缸。液壓缸、電液伺服閥及位置傳感器將在液壓傳動與液壓伺服系統(tǒng)中講授。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院二、全液壓壓下控制系統(tǒng)簡介為了對全液壓軋機有個大概了解，有必要先就它的控制系統(tǒng)的基本原理作一介紹。下面介紹一種近代典型的液壓壓下控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的基本組成如圖4-25所示。這種液壓壓下系統(tǒng)的工作程序如下：(1)首先由給定電位器（即位置訊號給定裝置）1予給定初始輥縫調(diào)整訊號h0，此訊號經(jīng)放大器輸入電液伺服閥5，電液伺服閥推動壓下柱塞8使軋輥壓下。與此同時，位移傳感器7將柱塞的位移變成電訊號反饋給位置控制放大器3，并與給定位置訊號相比較。當(dāng)壓下柱塞位移達到給定值h0時，位移傳感器發(fā)回的反饋訊號與輸入訊號h0相等。兩訊號經(jīng)比較后輸入電液伺服閥的輸入信號為零，壓下柱塞停止動作。此時，初始輥縫即調(diào)整完畢，可以開始軋鋼。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院(2)在軋制工程中，軋制壓力發(fā)生變化，其波動量ΔP立即通過壓頭11或壓力傳感器6（兩者可借選擇開關(guān)任意選用）。毫無延滯地轉(zhuǎn)換成電訊號，此訊號又通過力——位移轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)13按比例地將軋制力訊號轉(zhuǎn)換成位置補償調(diào)整訊號。若KM為軋機的模數(shù)，則ΔS代表軋制力增加ΔP后引起的軋機變形。此訊號再乘以剛性調(diào)節(jié)系數(shù)（Cp）輸入到位置控制放大器3，使柱塞作位移調(diào)整，以補償軋機變形的壓下調(diào)整量。若Cp=1時，則輸入的壓下調(diào)整與軋機的變形相等。當(dāng)壓下柱塞的調(diào)整位移量達到時，由位移傳感器7反饋到位置控制放大器3的電訊號與通過壓頭11返回到位置控制放大器3的電訊號相等。二訊號經(jīng)比較相減后的值為零，沒有訊號輸出。于是，調(diào)整完畢，軋機彈跳得到完全補償。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院設(shè)出口帶材的厚度為h毫米，則

式中S0——軋輥初始值（mm）；

P——軋制力（t）;

KM——軋機剛性系數(shù)（t/mm）；

ΔS——位移傳感器的位移增量（mm）。

這就是說，要實現(xiàn)對軋機彈性變形的補償，就是使控制過程實現(xiàn)。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院如果在基本系統(tǒng)上加上測厚反饋，利用測厚儀和標準板厚信號，就可以實現(xiàn)帶鋼厚度的自動控制。當(dāng)給定的輥縫值h0不正確或軋輥發(fā)生磨損時，軋機出口側(cè)的測厚儀15對出口帶鋼實際厚度進行檢測，并與標準板厚信號比較，輸出偏差信號Δh，從而使輥縫得到校正?，F(xiàn)代化的液壓壓下系統(tǒng)應(yīng)能補償由于各種因素變化引起的厚度誤差，這些因素包括：帶材原始厚度的活動，帶材硬度波動，軋輥的磨損，軋輥的熱膨脹，軋輥軸承油膜厚度的變化以及支承輥的偏心等。液壓壓下系統(tǒng)所以有上述功能，關(guān)鍵在于它既利用了反應(yīng)靈敏，傳遞方便的電氣訊號作為檢測系統(tǒng)，有利用了輸出功率大，剛性好的液壓系統(tǒng)作為執(zhí)行機構(gòu)，并且把電液伺服閥作為電–液轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，成功地把電、液結(jié)合在一起，充分發(fā)揮了優(yōu)越性。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院根據(jù)液壓缸設(shè)置位置的不同，液壓壓下裝置有壓下式和壓上式兩種形式。壓下式通過安裝在機架上橫梁的液壓懸掛缸，將液壓缸懸掛在支承輥軸承座和機架上橫梁之間（實際上，在液壓缸與上橫梁之間還有一個壓下墊塊，換輥時可抽出）。

壓下式的液壓缸及其控制盤因布置在上部，故有較清潔的工作條件，這是他的優(yōu)點。缺點是須設(shè)懸掛缸，增加了設(shè)備費。壓上式液壓缸裝在下支承輥軸承座和機架下橫梁之間。液壓缸放在下邊，雖然環(huán)境臟一些，但拆裝方便；控制用的伺服閥控制盤，直接安裝在距離液壓缸很近的地下室內(nèi)，控制靈敏，節(jié)省管路，操作維修方便。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院液壓缸的這兩種布置形式，相比起來何者為優(yōu)，目前尚無明確結(jié)論，在國外及國內(nèi)軋機上這兩種型式都有。武鋼1700冷連軋機及單機架平整機用的是壓下式（SIEMAG制），雙機架平整機用的是壓上式（DEMAG制）。無論何種布置型式，都是把液壓缸做成可移出式，這是因為液壓缸必須經(jīng)常拆卸與更換密封的緣故。目前的液壓壓下系統(tǒng)一般都采用200kg/cm2（19.6兆帕）以上的高壓油。西德的DEMAG與SIEMAG以及日本的IHI均用250kg/cm2（24.5兆帕）的供油壓力，以保證液壓缸內(nèi)有210kg/cm2（21兆帕）的工作壓力。提高油壓，在一定范圍內(nèi)可以提高反應(yīng)速度和控制精度。但進一步提高油壓，受元件加工精度限制，且將增加系統(tǒng)的發(fā)熱，還可能產(chǎn)生噪音。液壓缸直徑主要根據(jù)最大軋制力與系統(tǒng)工作壓力來去確定。例如一個工作壓力為210kg/cm2（20.58兆帕）的液壓系統(tǒng)，欲產(chǎn)生1500噸的力，所采用的液壓缸直徑在Φ900mm以上。7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院例題核驗1000初軋機壓下裝置的傳動功率已知：兩個電機傳動，每個電機功率N=150hp，轉(zhuǎn)速n=490r/min，通過圓柱齒輪（傳動比i1=0.625，η1=0.96）及蝸輪蝸桿（傳動比i2=6.83，η2=0.8）來傳動?？倐鲃颖萯0=i1×i2=0.625×6.83=4.27總效率η=η1×η2=0.77短時運轉(zhuǎn)開啟次數(shù)1000/h7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院解：1、電動機額定力矩及最大力矩

kg﹒m

kg﹒m2、兩個電機最大力矩為

kg﹒m3、傳動壓下螺絲使其升降所需的力矩已知平衡裝置作用在壓下螺絲上的力

Q=2×12.7=25.4t（Q=2×0.4G）

式中G——軋輥、軸承、軸承座、壓下螺絲重量之半。

7/20/2023青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院壓下螺絲外徑d0=360mm；內(nèi)徑d1=276.694mm；平均直徑d平均=327.268；螺距t=48mm；端部直徑dn=240mm（取摩擦系數(shù)μn=0.15）；螺紋摩擦角ρ=5°48′（取μρ=0.1）；螺紋導(dǎo)角α=2°40′30″。（1）上輥下降時傳動兩個壓下螺絲的力矩