吳哲

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司型鋼廠，山東萊蕪271104）

型鋼廠BD軋機(jī)抱閘的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

吳哲

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司型鋼廠，山東萊蕪271104）

文章主要闡述了型鋼廠大型線BD軋機(jī)抱閘的設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)與功能以及抱閘的維護(hù)及應(yīng)用。

BD軋機(jī)；抱閘；調(diào)整；標(biāo)準(zhǔn)

1 概述

型鋼廠大型BD軋機(jī)（開(kāi)坯粗軋機(jī)）為單機(jī)座二輥閉口可逆式軋機(jī)主要作用是：將加熱好的鋼坯軋制成萬(wàn)能精軋機(jī)組需要的斷面。軋制力通過(guò)上輥壓下裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)，壓下位置可自動(dòng)設(shè)定，上輥壓下方式為電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)螺紋快速壓下，壓下速度50mm/s，行程290mm。壓下傳動(dòng)原理是：壓下電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，壓下絲桿上部為花鍵軸，下部帶有螺紋，上部的花鍵軸插入蝸輪里面，下部螺紋與固定在機(jī)架牌坊上的壓下螺母配合，蝸輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)壓下絲桿作上下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)軋機(jī)的壓下動(dòng)作。壓下機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)是：傳動(dòng)比：1/23、螺桿直徑：φ250mm、螺桿螺距P=30（雙線）、模數(shù)16.07、壓力角22°20'05"、螺旋角12°36'35"。BD軋機(jī)壓下機(jī)構(gòu)考慮壓下速度要求，設(shè)計(jì)壓下螺桿為雙線大螺距，且螺旋升角為12°36'35"，由于螺旋升角較大，失去自鎖性能，在軋制過(guò)程中會(huì)因壓下絲杠受鋼坯的沖擊力而上升，使自動(dòng)設(shè)定的壓下位置改變，從而不能軋制出精軋機(jī)組所需的斷面，為此在傳動(dòng)軸上裝設(shè)兩個(gè)電磁抱閘即制動(dòng)器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，壓下機(jī)構(gòu)傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖

2 BD抱閘簡(jiǎn)介

（1）BD抱閘結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示。BD抱閘技術(shù)參數(shù)，如表1所示。

圖2 BD抱閘結(jié)構(gòu)示意圖

表1 BD抱閘技術(shù)參數(shù)

（2）BD抱閘的工作原理：如圖2所示，抱閘抱緊時(shí)靠彈簧力，此時(shí)彈簧的作用力分別作用在兩彈簧壓板2上，左側(cè)壓板通過(guò)彈簧拉桿5上的螺母將彈簧壓緊，彈簧拉桿4與電磁鐵3、右機(jī)架4連接在一起。右側(cè)壓板通過(guò)抱閘拉桿上的螺母壓緊在不銹鋼螺母和拉桿上，抱閘拉桿左側(cè)連接著左機(jī)架，這樣在彈簧力作用下左壓板通過(guò)彈簧拉桿5使右機(jī)架左移，右壓板通過(guò)抱閘拉桿使左機(jī)架右移將抱閘輪抱緊起止動(dòng)作用。

抱閘打開(kāi)時(shí)靠電磁力，當(dāng)電磁鐵得電時(shí)吸引固定在不銹鋼螺母上的銜鐵左移，此時(shí)銜鐵將推動(dòng)不銹鋼螺母、拉桿、右彈簧壓板壓縮彈簧使左機(jī)架左（外）移將抱閘打開(kāi)。軋鋼過(guò)程中當(dāng)電機(jī)得電旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)傳動(dòng)軸時(shí)，電磁抱閘得電，抱閘打開(kāi)，此時(shí)抱閘機(jī)構(gòu)不限制傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)壓下機(jī)構(gòu)升降到預(yù)設(shè)位置時(shí)電機(jī)停電停轉(zhuǎn)后，抱閘停電依靠彈簧的彈力緊緊抱住鼓輪從而在承受較大的軋制沖擊力而壓下位置不變。抱閘機(jī)構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)是抱閘拉桿所限定出的彈簧彈力和抱閘通電打開(kāi)時(shí)閘瓦與鼓輪的間隙。當(dāng)彈簧力過(guò)大時(shí)，抱閘通電打開(kāi)時(shí)克服的彈簧力過(guò)大，限制彈簧位置的拉桿在頻繁變載荷作用下很快疲勞斷裂（此種事故不易覺(jué)察難以預(yù)防），從而使抱閘失去作用而造成軋制事故，彈簧力過(guò)小則使抱閘打滑，使軋制過(guò)程中壓下位置改變無(wú)法正常軋制。閘瓦與鼓輪的間隙應(yīng)及時(shí)調(diào)整，抱閘行程有限，抱閘閘瓦磨損后間隙過(guò)大會(huì)使抱閘打滑，過(guò)小則會(huì)使鼓輪發(fā)熱加速閘瓦的磨損，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)抱閘“打不開(kāi)”的現(xiàn)象，因此調(diào)整時(shí)應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)并做好記錄。

3 抱閘的更換調(diào)整與維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）新安裝的抱閘調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)軋制需要進(jìn)行抱閘調(diào)整首先進(jìn)行抱閘的間隙調(diào)整，新安裝的抱閘調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)為：中央A部位間隙調(diào)整為0.80mm，兩側(cè)B、C位置的間隙調(diào)整為0.60mm。通過(guò)調(diào)整抱閘拉桿左側(cè)鎖緊機(jī)架的螺母使右彈簧壓板在抱閘動(dòng)作時(shí)的移動(dòng)量為5mm即能滿足要求。通過(guò)調(diào)整調(diào)節(jié)螺栓12可以使左右閘片與抱閘輪的間隙保持均勻（相等）。通過(guò)調(diào)整調(diào)節(jié)板（11）使其上下移動(dòng)可使閘片繞定位銷軸擺動(dòng)，可調(diào)節(jié)閘片上部與下部（B、C）處的間隙盡量相等。

（2）彈簧拉桿的調(diào)整。彈簧的長(zhǎng)度調(diào)整，相應(yīng)計(jì)算如下：

設(shè)彈簧所受軸向作用力為F；彈簧的大徑為D=120mm

彈簧的中徑為D2=120mm；彈簧絲直徑為d=120mm

彈簧工作圈數(shù)n=11；抱閘拉桿為M24×640

彈簧拉桿為M16×460；設(shè)x為壓縮量，則F=kx；

彈簧的旋繞比（或稱彈簧指數(shù)）C=D2/d=102/18=5.6。

因?yàn)镃值是彈簧的重要參數(shù)之一，一般規(guī)定4≤C≤10，常用范圍取C=5～10。（C值的過(guò)小會(huì)使彈簧卷繞時(shí)彈簧絲變形太大，卷繞困難，并在使用時(shí)引起彈簧不穩(wěn)定、易顫動(dòng)。兩個(gè)彈簧絲直徑相同并且彈簧圈數(shù)和高度都相等時(shí)彈簧C值越小則彈簧越硬剛度越大，故取C=6。

彈簧的曲度系數(shù)：

K=4C-1/4C-4+0.615/C=（4×6－1）/（4×6－4）＋0.615/6= 1.2525

彈簧的剛度：

k=F/x=Gd/8C3n=（8×104×18）/（8×63×11）＝7.5757N/mm

式中：G為彈簧材料的切變模數(shù)（鋼的G=8×104MPa；青銅的G=4×104MPa）

100%的T對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度為229mm

50%的T對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度為274mm

故△x=274-229=45mm

Tmax/2=k△xD2/2=7.5758×102×45÷2＝17386.461

∴Tmax＝34772.922

根據(jù)技術(shù)參數(shù)表中規(guī)定，100%扭矩時(shí)彈簧的長(zhǎng)度是229mm，50%扭矩時(shí)彈簧的長(zhǎng)度是275mm，再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況（BD壓下處的重要性和負(fù)荷都要超過(guò)推拉床抱閘），BD壓下抱閘的彈簧長(zhǎng)度調(diào)整為240mm，BD推拉床抱閘的彈簧長(zhǎng)度調(diào)整為260mm，若遇特殊規(guī)格或特殊情況BD的軋制力非常大，壓下抱閘不能起到止動(dòng)作用，可將彈簧進(jìn)行壓縮但不允許超過(guò)100%扭矩時(shí)彈簧的極限長(zhǎng)度229mm。

彈簧拉桿的調(diào)整長(zhǎng)度與對(duì)應(yīng)的扭矩：

100%的扭矩（155kg.m）對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度為：299mm

50%的扭矩（77.5kg.m）對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度為：274mm

在扭矩值設(shè)定之后其長(zhǎng)度就不需要再進(jìn)行調(diào)整并將其數(shù)值記錄下來(lái)，日后更換彈簧拉桿時(shí)只需依據(jù)數(shù)值調(diào)整好彈簧長(zhǎng)度即可，將極大的節(jié)省更換調(diào)整時(shí)間。

（3）摩擦片磨損以后的調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)。摩擦片磨損以后的調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)為：M24的抱閘拉桿的螺矩為3mm，1周檢查調(diào)整一次，調(diào)整時(shí)只需相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)1/n圈調(diào)整螺母即可。并根據(jù)摩擦片及銷軸磨損情況相應(yīng)的調(diào)整下部調(diào)整螺母12。理論上：通過(guò)調(diào)整抱閘拉桿左側(cè)鎖緊機(jī)架的螺母使右彈簧壓板在抱閘動(dòng)作時(shí)的移動(dòng)量為5mm即能滿足要求。工作中此處調(diào)整時(shí)須注意：不能完全以右彈簧壓板的行程為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)調(diào)整，應(yīng)嚴(yán)格保證ABC三處的間隙，該處的5mm是一個(gè)最底線，其行程不能低于5mm。通過(guò)調(diào)整調(diào)節(jié)螺栓（12）可以使左右閘片與抱閘輪的間隙保持均勻（相等），通過(guò)調(diào)整調(diào)節(jié)板（11）使其上下移動(dòng)可使閘片繞定位銷軸擺動(dòng)，可調(diào)節(jié)閘片上部與下部（B、C）處的間隙盡量相等。

在較長(zhǎng)時(shí)間使用后，抱閘長(zhǎng)期使用各處銷軸都有不同程度的磨損，抱閘在打開(kāi)時(shí)首先要消除各處銷軸的間隙從而導(dǎo)致摩擦片上部與下部（B、C）處磨損量不同，為了延長(zhǎng)摩擦片的使用壽命，保證制動(dòng)性能，可以將摩擦片顛倒過(guò)來(lái)，再加以調(diào)整保證抱閘在打開(kāi)時(shí)上部與下部（B、C）處間隙相等。調(diào)整好之后將相應(yīng)的數(shù)值記錄在旁邊較顯眼的地方，已備下次調(diào)整或拉桿斷裂后更換拉桿時(shí)參考之用。提高工作效率，并建立相應(yīng)的檔案留存?zhèn)洳椤?/p>

（4）摩擦片的磨損標(biāo)準(zhǔn)：A為耐磨材料層的厚度，B為支撐架和耐磨材料的厚度之和。

初期更換時(shí)A、B的厚度分別為：17.0mm、22.0mm

磨損臨界時(shí)A、B的厚度分別為：5.0mm、9.5mm

摩擦片磨損到極限位置時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換，摩擦片是由樹(shù)脂和薄鋼板金屬襯底模制成一體，并用定位金屬安裝件安裝在制動(dòng)瓦上，當(dāng)摩擦片磨損時(shí)，要用連帶的襯底金屬一起的新摩擦片加以更換方法如下：通過(guò)對(duì)磁鐵激勵(lì)，或通過(guò)手動(dòng)擰緊螺母，將制動(dòng)裝置取下，拆下定位金屬安裝件和螺栓，并沿著鼓輪，軸向抽出摩擦片。安裝摩擦片時(shí)可將拆卸程序顛倒執(zhí)行，此時(shí)應(yīng)先松開(kāi)軛調(diào)整螺母，因?yàn)樾碌囊r帶要比舊的厚些。

4 日常維護(hù)及設(shè)計(jì)應(yīng)用情況

日常維護(hù)還應(yīng)注意潤(rùn)滑及拉桿不銹鋼桿的檢查確認(rèn)，在所有相對(duì)位移和轉(zhuǎn)動(dòng)的部位需要定期（7天）進(jìn)行一次手動(dòng)涂抹潤(rùn)滑，潤(rùn)滑脂使用EP1干油鋰基脂。根據(jù)工作的使用情況，線圈內(nèi)的不銹鋼桿以及抱閘M24和M16兩種拉桿需要定期檢查更換。根據(jù)磨損狀況，在2～3個(gè)月需要更換一次，防止因?yàn)槟p或者疲勞出現(xiàn)斷裂，發(fā)生設(shè)備故障。經(jīng)過(guò)不斷的調(diào)試及維護(hù)，目前BD軋機(jī)的抱閘使用效果好，基本未出現(xiàn)過(guò)設(shè)備故障，滿足了設(shè)備的使用要求。

［1］毛謙德.袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)（三版）［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［2］王文斌.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（二版）［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

Design and Application of Brake in BD Rolling Mill

WU Zhe
（Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.Laiwu Branch Steel Plant，Laiwu，Shandong 271104，China）

This paper mainly elaborates the design principle，structure and function of the brake of the large-scale BD rolling mill，and the maintenance and application of the brake.

BD rolling mill；holding brake；adjustment；standard

TG333

A

2095-980X（2017）03-0068-02

2017-02-08

吳哲，主要研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)。