短应力线轧机轧辊平衡装置的设计*

史继伟

(中冶南方工程技术有限公司，湖北武汉 430223)

短应力线轧机轧辊平衡装置的设计*

史继伟

(中冶南方工程技术有限公司，湖北武汉 430223)

对短应力线轧机轧辊平衡装置的外置式、内置式两种布置形式进行了分析，比较了弹性阻尼体与碟簧平衡的优缺点，设计了一种内置式碟簧平衡装置，并对碟簧的选型、计算进行说明。

短应力线轧机;轧辊平衡装置;弹性阻尼体;碟簧

1 引言

轧辊平衡装置用于消除工作机座中相关零件之间的间隙，以提高轧机的整体刚度，减小轧件对轧机的冲击，由此提高轧制精度［1］。对于短应力线轧机而言，轧辊上、下辊系通过轴承座内内置的铜螺母与四根拉杆串联起来，形成较短的应力回线，其轧辊平衡装置主要用于消除辊系、球面垫、铜螺母、拉杆等零件之间的间隙。

平衡装置常用的平衡体有液压缸、弹性阻尼体、螺旋弹簧、碟簧等。由于液压缸需要外界提供液压源且存在漏油等问题，维护不便，所以目前平衡体较多采用弹性阻尼体和螺旋弹簧、碟簧。

2 轧辊平衡装置的布置形式

短应力线轧机的轧辊平衡装置可以概括为两种布置形式，分别为外置式和内置式，如图1所示。

图1(a)为外置式设计。平衡装置置于上、下辊系之间、轴承座之外，称之为外置式。平衡体多采用弹性阻尼体，共需4个，传动侧和操作侧各布置2个。外置式设计的特点是:弹性阻尼体安装方便，可利用压下装置进行安装，检查维护方便;弹性阻尼体的承载力大，变形曲线平稳，平衡精度较高;阻尼体裸露在外，工作环境较差;受限于阻尼体的工作行程，为实现较大的开口度往往需要借助于在弹性阻尼体上、下增加调整垫块;平衡力不稳定，随轧辊开口度的变化而变化;平衡体提供的上、下辊系平衡力相等。

图1(b)为内置式设计。平衡装置置于上、下辊系轴承座之内，称之为内置式。平衡体可采用弹性阻尼体、螺旋弹簧或碟簧，共需8组，每个轴承座内左、右各布置1组。内置式设计的特点是:平衡体安装较费力，检查维护不便;平衡体置于轴承座内，工作环境较好，寿命较长;平衡体的设计、选型不受轧辊开口度的限制;平衡力稳定，不随轧辊开口度的变化而变化;上、下辊系可独立配置不同的平衡力。

图1 轧辊平衡装置

3 内置式碟簧平衡装置的设计

为得到稳定的平衡力，短应力线轧机的轧辊平衡装置宜采用内置式设计。

平衡体可选择弹性阻尼体、螺旋弹簧、碟簧。虽然弹性阻尼体平衡精度较高，但须由专业厂家制造，且使用数量众多，价格昂贵;若采用碟簧可发挥其刚度大、缓冲吸振能力强、组合方式多样、适应范围广的特性，降低投资成本。

现以φ550短应力线轧机的轧辊平衡装置为例对内置式碟簧平衡装置的设计，碟簧的选型、计算进行说明。需要说明的是短应力线轧机的上辊系及接轴的自重与轧制力方向相反，所需平衡力较大;下辊系及接轴的自重与轧制力方向相同，所需平衡力较小。现以上辊系平衡装置为例介绍。

内置式碟簧平衡装置如图2所示。碟簧置于压盖和承压螺母之间，可有效消除件1～件6的间隙。上辊系由4套碟簧平衡装置平衡，每套碟簧平衡装置由6组小直径碟簧组组成。

图2 内置式碟簧平衡装置

φ550短应力线轧机上辊系所需平衡力为75 478 N，所需变形量为3 mm，根据以上平衡装置的设计，每组碟簧组需提供平衡力为:

P=75 478÷4÷6=3 144.9(N)

根据拉杆及承压螺母设计尺寸，确定碟簧外径，参照机械设计手册［2］，选取碟簧 A－2 31.5 GB/ T1972－2005，尺寸见表1。

碟簧采用复合组合(由叠合与对合组成)方案，叠合组合的片数n=2。碟簧压平时的载荷为:

以上计算结果表明，该型碟簧复合组合满足设计要求。

表1 碟簧A-2 31.5 GB/T1972-2005尺寸

4 结语

短应力线轧机的轧辊平衡装置对提高轧机的整体刚度、减小轧辊跳动、提高轧制精度具有重要意义。

平衡装置采用内置式设计可得到稳定的平衡力，且可为上、下辊系独立设计，为其提供不同的平衡力，这是外置式设计做不到的;平衡体的选择多样，可选择弹性阻尼体或弹簧(螺旋弹簧、碟簧)，选择弹簧可有效节省投资;碟簧可选择一组大直径碟簧或多组小直径碟簧，组合形式多样。

［1］ 黄庆学.轧钢机械设计［M］.北京:冶金工业出版社，2007.

［2］ 成大先.机械设计手册［M］.北京:化学工业出版社，2008.

Design of Roll Balancing Device of Short Stress Path Rolling Mill

SHI Ji－wei
(WISDRI Engineering＆Research Co.，Ltd，Wuhan Hubei430223，China)

The two kinds of arrangement about external and built－in roll balancing device of short stress path rolling mill are analyzed，compared the advantages and disadvantages of the elastic damping body and disc spring，a built－in disc spring balancing device is designed，and the selection and calculation of disc spring are also described.

short stress path rolling mill;roll balancing device;elastic damping body;disc spring

TH122

A

1007－4414(2013)05－0129－02

2013－07－21

史继伟(1983－)，男，河北保定人，硕士，工程师，主要从事冶金设备设计研究工作。