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        中板軋機(jī)壓下裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

        2012-03-12 13:39:52李春生
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2012年11期

        李春生

        (一重集團(tuán)大連設(shè)計(jì)研究院有限公司,遼寧 大連 116600)

        壓下裝置按傳動(dòng)方式可分為手動(dòng)壓下、電動(dòng)壓下和液壓壓下。

        手動(dòng)壓下裝置一般多用于不經(jīng)常進(jìn)行調(diào)節(jié)、軋件精度要求不嚴(yán)格、以及軋制速度要求不高的中、小型型鋼、線材和小型熱軋板帶軋機(jī)上。

        電動(dòng)壓下裝置適用于板坯軋機(jī)、中厚板軋機(jī)等要求輥縫調(diào)整范圍大、壓下速度快的情況,主要由壓下螺絲、螺母及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。在中厚板軋機(jī)中,工作時(shí)要求軋輥快速、大行程、頻繁的調(diào)整,這就要求壓下裝置采用慣性小的傳動(dòng)系統(tǒng),以便頻繁的啟動(dòng)、制動(dòng),且有較高的傳動(dòng)效率和工作可靠性。這種快速電動(dòng)壓下裝置軋機(jī)不能帶鋼壓下,壓下電機(jī)的功率一般是按空載壓下考慮選用,所以常常由于操作失誤、壓下量過大等原因產(chǎn)生卡鋼、“坐輥”或壓下螺絲超限提升而發(fā)生壓下螺絲無法退回的事故,這時(shí)上輥不能動(dòng),軋機(jī)無法正常工作,壓下電動(dòng)機(jī)無法提起壓下螺絲,為了克服這種卡鋼事故,必須增設(shè)一套專用的回松機(jī)構(gòu)。電動(dòng)壓下裝置的主要缺點(diǎn)之一是運(yùn)動(dòng)部分的慣性大,因而在輥縫調(diào)節(jié)過程中反應(yīng)慢、精度低,對(duì)現(xiàn)代化的高速度、高精度軋機(jī)已不適應(yīng),提高壓下裝置響應(yīng)速度的主要途徑是減少其慣性,而用液壓控制可以收到這樣的效果。

        液壓壓下裝置,就是取消了傳統(tǒng)的電動(dòng)壓下機(jī)構(gòu),其輥縫的調(diào)節(jié)均由液壓缸來完成。在這一裝置中,除液壓缸以及與之配套的伺服閥和液壓系統(tǒng)外,還包括檢測儀表及運(yùn)算控制系統(tǒng)。全液壓壓下裝置有以下優(yōu)點(diǎn):慣性小、動(dòng)作快,靈敏度高,因此可以得到高精度的板帶材,其厚度偏差可以控制到小于成品厚度的1%,而且縮短了板帶材的超差部分長度,提高了軋材的成品率,節(jié)約金屬,提高了產(chǎn)品質(zhì)量,并降低了成本;結(jié)構(gòu)緊湊,降低了機(jī)座的總高度,減少了廠房的投資,同時(shí)由于采用液壓系統(tǒng),使傳動(dòng)效率大大提高;采用液壓系統(tǒng)可以使卡鋼迅速脫開,這樣有利于處理卡鋼事故,避免了軋件對(duì)軋輥的刮傷、燒傷,再啟動(dòng)時(shí)為空載啟動(dòng),降低了主電機(jī)啟動(dòng)電流,并有利于油膜軸承工作;可以實(shí)現(xiàn)軋輥迅速提升,便于快速換輥,提高了軋機(jī)的有效作業(yè)率,增加了軋機(jī)的產(chǎn)量。

        全液壓壓下也存在一些缺點(diǎn):壓下系統(tǒng)復(fù)雜,工作條件要求高,有些元件(如壓力傳感器、位移傳感器及測厚儀等測量元件)和伺服閥等制造精度要求很高,并要求在高溫、高壓及有振動(dòng)條件下,工作不應(yīng)失靈或下降測量精度和控制靈敏度,因此制造困難、成本高,維護(hù)保養(yǎng)要求很嚴(yán)格,以保證控制精度。雖然液壓壓下相對(duì)于電動(dòng)壓下還存在著一些缺點(diǎn),但是由于電動(dòng)壓下無法滿足目前正在發(fā)展的高生產(chǎn)率、高產(chǎn)品質(zhì)量的現(xiàn)代化帶軋機(jī)的工作要求,因而,采用液壓壓下的板厚自動(dòng)控制系統(tǒng)來代替電動(dòng)壓下的板厚自動(dòng)控制系統(tǒng)已是必然趨勢,因而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,液壓壓下板厚自動(dòng)控制系統(tǒng)將會(huì)愈來愈完善。

        某鋼廠2800中板軋機(jī)壓下裝置,由于軋制范圍大,壓下啟動(dòng)頻繁,且要求輥縫調(diào)整精度高,采用了電動(dòng)壓下自動(dòng)控制(APC)和液壓壓下自動(dòng)厚度控制(AGC)相結(jié)合的聯(lián)合壓下形式。電動(dòng)APC用于空載輥縫調(diào)整,在壓下螺絲頂部的輥縫儀控制下,可進(jìn)行高速度、高精度的壓下輥縫設(shè)定;液壓壓下AGC用于帶鋼自動(dòng)厚度調(diào)節(jié),可在軋制過程中,隨著坯料厚度、軋制壓力以及成品厚度的變化,通過設(shè)在窗口底部的測壓儀及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序控制,隨時(shí)對(duì)軋輥輥縫進(jìn)行微量校正,從而可以保證板厚偏差控制在公差規(guī)定的范圍內(nèi),同時(shí)由于采用液壓AGC可使卡鋼迅速脫開,既節(jié)省了時(shí)間,也避免了軋件對(duì)軋輥的刮傷、燒傷。此種壓下裝置在目前國內(nèi)中板軋機(jī)中屬先進(jìn)水平行列。

        此鋼廠2800中板軋機(jī)壓下裝置由兩臺(tái)ZZJ818T(320Kw,550/1000r/min)直流電機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)、DLM2-2500電磁離合器驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)組合式斜齒輪蝸輪蝸桿減速機(jī)帶動(dòng)壓下螺絲上、下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)壓下及輥縫調(diào)節(jié)。壓下螺母用壓板固定在機(jī)架窗口上部階梯孔內(nèi),在壓下螺絲下部下端有帶凸球面的重型止推軸承,連同接油盤等,通過軸承盒下部直接與液壓AGC缸接觸,為防止意外串動(dòng),軸承盒與每個(gè)AGC缸間設(shè)有兩個(gè)定位銷。電磁離合器設(shè)在兩臺(tái)電機(jī)之間,用來完成壓下螺絲的同步調(diào)節(jié)或單獨(dú)調(diào)節(jié)。

        壓下裝置用以按照壓下規(guī)程調(diào)節(jié)輥縫開口度,可在程序控制下對(duì)不同規(guī)格的板材進(jìn)行輥縫設(shè)定。裝在蝸輪端的主令控制器控制壓下螺絲的極限行程。在壓下減速機(jī)軸端裝有光碼盤,在壓下螺絲頂部裝有輥縫儀,作為實(shí)現(xiàn)壓下速度控制及液壓AGC控制的執(zhí)行件。此兩件的供貨,數(shù)據(jù)采集等由外商負(fù)責(zé)并納入其控制系統(tǒng)中。制動(dòng)器安裝在電機(jī)端部,其功能是鎖住電機(jī)高速軸,進(jìn)一步防止壓下螺絲回松現(xiàn)象。

        壓下電機(jī)功率計(jì)算如下:

        1 基本數(shù)據(jù)(非換輥狀態(tài))

        G1:支承輥光輥重量

        G2:每個(gè)支承輥上隨之轉(zhuǎn)動(dòng)的油膜軸承零部件重量

        G3:油膜軸承重量(一個(gè)輥上)

        G4:上支承輥軸承座重量(操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè))

        G5:上支承輥輥系重量

        即G5=G1+G3+G4

        G6:一套上工作輥重量

        G7:軋機(jī)除鱗及導(dǎo)衛(wèi)裝置中移動(dòng)件重量

        G8:一對(duì)壓下螺絲及頭部組件

        包括接油盤、止推軸承、球面墊、壓下螺絲

        G9:上支承輥平衡系統(tǒng)移動(dòng)件自重

        G10:一對(duì)H-AGC缸重量

        G11:上支承輥平衡缸平衡件重量

        即G11=G3-G2+G4+G7+G8+G9+G10

        G12:上工作輥平衡缸平衡件重量

        即G12=G1+G2+G6

        G13:全部被平衡件重量 即G13=G11+ G12

        2 各平衡缸出力情況(缸處于伸出狀態(tài))

        2.1 上支承輥平衡缸出力 F1

        注:P-平衡壓力

        S-上支承輥平衡缸內(nèi)腔面積

        K-安全系數(shù)

        2.2 上工作輥平衡缸出力 F2

        注:P-平衡壓力

        S-上工作輥平衡缸內(nèi)腔面積

        K-安全系數(shù)

        2.3 各個(gè)平衡缸總出力

        注:K總-總安全系數(shù)

        3 電機(jī)功率計(jì)算

        條件:

        A.只考慮被平衡件垂直力,不計(jì)摩擦;計(jì)算運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí),只考慮液壓缸和壓下螺紋副之摩擦力。

        B.液壓缸平衡總出力按F3,即總過平衡系數(shù)為K總。

        C.平衡液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí),阻尼系數(shù)取0.85(上升)、1.2(下降)。

        D.按基速,軋機(jī)壓下時(shí)計(jì)算電機(jī)功率。

        3.1 液壓缸過平衡阻力

        注:F0作用在一對(duì)壓下螺絲螺母之間

        3.2 作用在每個(gè)壓下螺絲上靜力矩(壓下時(shí))

        其中:dp-螺紋中徑

        φ-摩擦角 φ=arctgμ2

        μ2-螺紋間摩擦系數(shù)通常取μ2=0.1

        а-螺紋升角 а=arctg(S/πdp)

        S-壓下螺絲螺距

        dp′-壓下螺絲端部球面墊直徑

        μ2″-止推軸承滾動(dòng)摩擦系數(shù)

        3.3 單個(gè)壓下電機(jī)功率初定

        本軋機(jī)為雙電機(jī)壓下,中間設(shè)電磁離合器、制動(dòng)器,通過兩臺(tái)聯(lián)合壓下減速機(jī)驅(qū)動(dòng)壓下螺絲。

        以基速壓下時(shí),初定電機(jī)功率:

        其中:

        n-壓下螺絲轉(zhuǎn)數(shù);η-傳動(dòng)系統(tǒng)效率

        4 電機(jī)啟動(dòng)計(jì)算

        4.1 各轉(zhuǎn)動(dòng)件折算到電機(jī)軸上之飛輪矩(一臺(tái)電機(jī))

        A.壓下減速機(jī) [GD2]1

        B.電機(jī)軸 [GD2]2

        C.傳動(dòng)軸 [GD2]3

        D.制動(dòng)器 [GD2]4

        E.電磁離合器 [GD2]5

        F.壓下機(jī)構(gòu)中所有移動(dòng)件飛輪矩之和[GD2]6

        注:將移動(dòng)件視為一個(gè)當(dāng)量力,這個(gè)力為垂直方向力,即:

        這個(gè)當(dāng)量力移動(dòng)飛輪矩為

        其中:

        Vm-移動(dòng)件移動(dòng)速度

        n0-電機(jī)額定轉(zhuǎn)速

        各項(xiàng)飛輪矩之和

        4.2 動(dòng)力矩

        其中:

        ε-壓下電機(jī)角加速度

        4.3 啟動(dòng)能力驗(yàn)算(折算到電機(jī)軸)啟動(dòng)力矩

        其中:

        i-減速機(jī)速比

        電機(jī)額定力矩

        Me=975N/ne

        其中:

        N-電機(jī)額定功率

        ne-電機(jī)額定轉(zhuǎn)速

        如Mq=KεMe≥Mj+MD則初選電機(jī)通過

        K-電機(jī)過載系數(shù)

        ε-電機(jī)啟動(dòng)系數(shù)

        5 打滑驗(yàn)算

        Q≥(2GD2/375μ)*(D工/D支2)ε

        其中:

        GD2-支承輥飛輪矩

        ε-軋輥角加速度

        工作輥與支承輥間壓力

        N=F2-G6

        如N>Q上輥動(dòng)打滑通過,下輥?zhàn)匀灰餐ㄟ^。

        [1]安永鎖,楊德印.中板軋機(jī)壓上裝置傳動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)改造[J].重型機(jī)械,2000-03-25.

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