轧钢机械课件

第一章：概論*§1-1軋鋼生產與軋鋼機械一、軋鋼生產1、目的：將鋼錠通過軋製的方法變為鋼材。2、特點：生產率高、品種多、品質高、易於實現機械化，自動化；與其它方法相比應用最為廣泛。85——90%以上的鋼材都通過軋製成材的。3、鋼材分類：

1）型材占鋼材產量的30——35%、品種最多，主要用於建材。

2）板帶材占50——66%應用最廣、產量最高，用於造船、汽車、家電、電工、焊管等。

*

按加工方法可分為：熱軋板與冷軋板。按厚度可分為：中厚板（4~60mm）、薄板（0.2~4mm）、箔材（0.2~0.001mm）。

3）管材占8~15%又可分為無縫管與焊管，大多為圓形斷面。用於水煤氣輸送、油井管、鍋爐、國防軍工用無縫管。此外還有少量的斜軋、橫軋、楔橫軋等特種軋製產品。生產機械零件毛坯，齒輪、絲杆、鋼球及軸類零件（少切削、無切削零件）。*軋鋼生產的產品——型材*鋼材的截面形狀*二、軋鋼機械（RollingMachinery）、二、1、定義：軋鋼機械由軋製機械主設備（主軋機——使軋件產生塑性變形的設備）與輔助設備組成（除主設備及工藝設備以外的一切設備）。

主設備組成：軋機系統：主機或主機列（工作機座與主傳動、電機組成）它決定了軋鋼車間的類型與特徵。

輔設備組成：完成一切輔助的工序軋件的運輸、搜集、剪切、矯正、清理。軋鋼車間的機械化程度越高則其輔設備重量所占的比例越大。如武鋼1700熱軋機組：主設備重10000t，而其輔設備重量為40000t。*2、軋鋼機的標稱軋機的品種繁多，它的標稱與其產品及生產能力直接相關。

初軋機與型鋼軋機——以（最後一架軋機—即成品架次）軋輥的名義直徑作為軋機的標稱。

鋼板軋機——以軋輥的輥身長度來標稱。如2050熱連軋機組，表示軋機的軋輥輥身長為2050mm。

鋼管軋機——以能軋製鋼管的最大外徑來標稱。如寶鋼140無縫鋼管軋機，表示其軋製鋼管的最大外徑為140mm。*§2軋鋼機的分類

習慣上軋鋼機的分類可按其用途、軋輥在機座中的佈置及軋機的排列方式進行分類。一、按軋輥在機座中的佈置方式分類可分為：具有水準軋輥的軋機、立輥軋機、萬能軋機（既有水準輥又有立輥的軋機）與斜輥軋機等。1、水準式軋機：軋輥水準放置的軋機，應用最廣，是最普遍的；表1——2

按軋輥的數目及排列方式可分為2輥、4輥、8輥……最多達20輥、行星軋機等。以2輥4輥軋機最為常用。廣泛用於初軋、型鋼及板帶軋機上。多輥軋機的支承輥其目的是增強工作輥的剛性，用於薄帶軋製。*2、立式軋機：表1——3

軋輥垂直放置的軋機，用於不希望翻鋼的場合（如鋼坯連軋H-V佈置、帶鋼粗軋用於軋製板邊破鱗等）。3、萬能軋機：具有水準輥及立輥的軋機，表1—3圖2、3、4

用於寬頻鋼、板坯、及寬邊鋼樑、H型鋼等。4、斜輥軋機：軋輥傾斜放置的軋機。用於橫向——螺旋軋製。主要用於鋼管生產、鋼管穿孔、延伸、精整、擴型等。並可用於軋製鋼球。另外還有一些特種用途的軋機用於軋製車輪、輪箍、齒輪等，實現無切屑加工。（F1——2、1——3）*二、按軋鋼機的佈置形式分類

軋機的生產能力除取決於標稱外，還決定於佈置形式。同樣是250軋機橫列式的與連續式的其生產能力差別極大。1、單機座：二輥、三輥、四輥及多輥軋機，應用最廣（初軋、板帶、鋼管等）。將兩個單機座順序排列便成了雙機座。這種佈置簡單、但孔型少。2、橫列式：用一臺電機帶動布成一列的多架工作機座。用於型鋼、線材軋製。設備簡單、投資少；但生產率低。大量用於中小企業、鄉鎮企業。*3、連續式：軋件同時在幾個機架中軋製、為避免軋件在機座間形成大的活套及拉鋼，必須保持在各機座秒流量相等（即單位時間流過機座的金屬體積相等）：

FiVi=constFi——第i機座軋件的截面積Vi——第i機座軋件的速度。連續式軋機其工作機座數與軋製所需道次數相等。它的特點是：速度高、生產率高、設備緊湊，易於實現機械化自動化。廣泛用於帶鋼、線材與鋼坯生產。缺點：調整困難、難以生產複雜斷面的型鋼，一次性投資大。*4、半連續式： 連續式+橫列式——用於生產型鋼。 連續式+順列式——用於生產帶鋼。5、串列往復式和布棋式金屬在每個機座中只軋一道，實現跟蹤軋製。設備佈置緊湊，排成幾列，軋製時有橫移。軋製速度隨道次而增加，生產率高。布棋式則更為緊湊。實際上，軋機的佈置形式不是一成不變的，在實際中必須根據實際情況靈活選擇。

*§3軋鋼機的發展概況一、初軋機落千丈一、初軋機的發展概況1、重型化：一般採用單機座可逆式軋機，其輥徑最大達1500mm，最大錠重60噸。2、採用萬能軋機：即帶有立輥，減少翻鋼道次以提高生產率。3、自動化：從均熱爐到精整均採用電腦控制。4、提高產品品質：採用火焰清理、控制冷卻速度等措施以提高品質。

80年代以來，由於連鑄技術的發展，初軋已無發展的必要。現存的初軋機面臨改造、轉產及淘汰的前景。*二、板帶軋機

1、熱帶鋼連軋機

特點：

高速V~30m/s；

大型——帶寬2500mm，最大卷重45t；

電腦控制包括從加熱、軋製、冷卻及精整的 全過程；

高精度——厚度AGC控制系統，同板差達50μ。

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2、冷連軋機

特點：高速——41.7m/s，已實現全連續軋製；

高精度：厚度AGC控制與板形控制，全液壓壓下，厚差達5μ。

全部電腦控制；

最小板厚達0.001mm。

寶鋼2030冷連軋機——最大速度>30m/s，全連續無頭軋製，年產量達200萬噸以上。圖示為全連續軋製設備工藝配置圖。*三、線材軋機

線材產量占鋼材產量7——8%，其直徑一般為5~12.7mm。

發展趨勢：高速、連續、大盤重、高產量、高精度。

發展概況——

四十年代：採用橫列式軋機，人工喂鋼；V<10m/s，盤重80~90kg。

五十年代：採用半連續式（連續式+橫列式）15m/s，盤重125kg。

連續式V=35m/s，盤重300——350kg。

六十年代：採用Y型軋機，V=60m/s。

七十年代以來：摩根45度無扭軋機，軋製速度大於100米/秒，盤重1噸以上。其精軋機座各機座互成90度，不用翻鋼，採用碳化鎢軋輥以及油膜軸承。由於其高的產品品質以及生產率，高線軋機成為線材軋製的主流機型。

*四、鋼管軋機

鋼管製造方法可分為軋製鋼管與焊接鋼管，一般焊接鋼管產量都超過無縫管的產量尤其是大直徑鋼管，用於長距離輸送油氣。無縫鋼管一般採用熱軋（斜軋穿孔）方法生產，其生產工藝與設備都十分複雜。總的趨勢是連續化，產品的精度與品質不斷提高。*§4軋鋼機輔設備的分類及工作制度

一、輔設備分類

完成軋製過程輔助工序的設備叫輔設備，如鋼材的運輸、切斷、矯直、搜集與冷卻等設備。典型用於剪切軋件的設備為剪切機，用於剪切鋼坯、鋼板與型鋼。

常見輔設備的分類見表1—5。

一般而言，機械化程度越高，則輔設備越多，車間的生產率越高。軋鋼機械輔設備在軋鋼生產中起著十分關鍵的作用。

軋鋼機械輔設備的特點是種類繁多，工作條件惡劣，重載，結構複雜。*二、軋鋼機械輔設備的工作制度

軋鋼機械輔設備的工作制度大多比較複雜，可分為以下四種工作制度：即1、連續工作制；2、短時工作制；3、啟動工作制；4、阻塞工作制。

（具體展開見教材有關部份）

現代化軋鋼車間十分複雜，往往根據工藝要求由各個工序組成，每個工序稱為一個機組，它由許多單體設備組成。如冷軋中的連續酸洗機組由開卷、焊機、拉彎矯、酸洗槽、圓盤剪等單體設備組成。

*第二章軋輥與軋輥軸承計畫學時：6學時主要內容：軋輥類型與結構，尺寸參數，軋輥強度及變形計算。軋輥軸承分類與結構，承載特點；軋機用多列滾動軸承、油膜軸承特點與結構，動壓、靜壓、靜動壓軸承的特點與應用。*§1軋輥一、軋輥的類型與結構

軋輥是軋機的重要部件，軋件在軋輥間產生塑性變形，軋輥承受軋製時產生的軋製力與軋製力矩。1、形狀——一般為圓柱形的：帶孔型（型鋼軋機）或凸度（板帶）。2、結構——輥身（與軋件接觸）、軸頸（傳遞軋製力）與軸頭（傳遞扭矩）。軸頭結構必須與傳動機構一致。一般有三種：梅花軸頭、萬向軸頭及帶鍵槽或平臺的圓柱軸頭。*二、軋輥的尺寸參數

基本尺寸參數：名義直徑D、輥身長L、輥頸直徑d、輥徑長l1、軋輥名義直徑D與輥身長度L的確定

初軋機與型鋼軋機軋輥直徑是軋機能力的主要標誌之一，是軋機的主要參數；當D確定以後，軋輥其他參數也隨之確定。名義直徑——對型鋼軋機：為齒輪座的中心矩。

——對初軋機：為輥環的外徑。一般名義直徑D均大於工作直徑D1：1≤D/D1≤1.4

確定原則：咬入條件與強度條件。咬入條件：由咬入角小於摩擦角＝＞D1>=Δh/（1-cosα）強度條件：計算應力＜許用應力（安全係數n=5）。*

輥身長度——由工藝條件、孔型配置、軋輥的強度與剛度確定。各類軋機的L/D的比值見表3-2，從1.5~2~3.0不等。板帶軋機——輥身長L與輥身直徑D

輥身長應大於所軋鋼板的最大寬度bmax：

L=bmax+aa由板寬確定a=100—200—400mm

確定輥身長度以後，再根據咬入條件、強度與剛度條件確定輥身直徑D。各種四輥軋機L/D比值、支承輥與工作輥直徑之比D2/D1見表3——3L/D比值越小，則輥系的剛度越大。

*D2/D1由工藝條件確定，D1還受彈性壓扁的影響並受被軋帶材最小厚度hmin的限制，一般D1<（1500~2000）hmin。軋輥的重車率軋輥的重車量與名義直徑的比值稱之為重車率，一般為5~10%，見表3——4，為節省材料，有的四輥軋機的支承輥（國產1700熱連軋機）採用鑲套結構。2、輥頸尺寸d與l的確定——取決於軸承的形式，見表3—5，對滾動軸承由於其體積大，d/D比值偏小。3、軋輥傳動端的型式與尺寸——型式的選擇應與軋機的類型、佈置方式及傳動方式綜合考慮，通常使用的類型是萬向軸頭，其具體尺寸均已規範化見教材82頁。*三、軋輥的材料

在軋製過程中，軋輥承受由軋製力引起的大的彎矩、扭矩及接觸壓力，工作條件非常惡劣。對不同的軋輥選用不同的材料十分重要。對初軋機與型鋼軋機，軋輥的強度要求通常是最重要的，它的破壞形式是斷輥。對板帶軋機，軋輥的剛度以及輥面的硬度要求是最重要的，它直接影響產品的品質，其主要的破壞形式是剝落、磨損。軋輥的品質好壞對提高生產率，提高產品品質的意義是很大的。*1、常用軋輥材料——合金鍛鋼（JB/ZQ4289-86）

——合金鑄鋼

——鑄鐵其中鑄鐵根據其成份及製造方法不同又可分為半冷硬、冷硬與無限冷硬鑄鐵。一般採用下注法，在冷型內產生白口冷硬層。*2、軋輥材料的選擇初軋機型鋼軋機—受力大、衝擊。要有大的抗彎扭強度。初軋採用鍛鋼、高強鑄鋼。型鋼軋輥：鑄鋼、冷硬鑄鐵HS>60。

帶鋼熱連軋機——軋製力與軋製扭矩大，大的接觸壓力與磨損。

工作輥：粗軋—鑄鋼，精軋—無限冷硬鑄鐵HS83。支承輥：含Cr的合金鍛鋼。帶鋼冷連軋機——軋製力與軋製扭矩大，大的接觸壓力，高的輥面品質。工作輥：合金鍛鋼HS90——95

支承輥：合金鍛鋼HS50——65

各類軋機軋輥材料的選擇見P86表3—7

鑄造軋輥一般採用離心鑄造工藝，以改善輥面性能。*四、軋輥強度校核

為保證高的軋製生產率和產品品質，軋輥必須有足夠的強度。軋輥破壞的原因是多方面的：設計強度不夠，在額定的負荷下產生斷輥。材質及加工不合要求，達不到設計強度。使用維護不當。冷卻不足或過熱，換輥不及時產生疲勞剝落。對軋輥一般應進行彎曲、扭轉強度校核，對四輥軋機還應做接觸強度校核。軋輥在軋機中屬易損件，它的安全係數是各部件中最低的（n=5）。*1、有槽軋輥的強度校核—初軋型鋼及線材軋機將軋製力看作集中力，軋輥在軋製時承受彎矩和扭矩。按材料力學方法找出其危險截面計算其相應的安全係數。在輥頸處，其受力特徵是彎扭合成。應按相應的強度理論計算出當量應力，確定其安全係數。*2、鋼板軋機軋輥的強度校核——二輥軋機仍按材力方法，將軋製力當作沿板寬均布力，計算方法與1同。*3、四輥軋機由於其支承輥直徑遠大於工作輥直徑，故認為：支承輥承受全部彎矩，而工作輥承受全部扭矩。支承輥彎矩計算：假設工作輥/支承輥之間接觸壓力均布，q=P/L，在輥身中部：彎矩：Mw=P(l0/4-L/8)

彎曲應力：

σw=Mw/0.2D23≤RbRb——許用彎曲應力。*

工作輥扭轉應力：

τ=Mk/Wk

Mk——作用在工作輥上的傳動力矩。

Wk——工作輥傳動端的抗扭斷面係數。工作輥/支承輥之間的接觸應力

假設接觸壓力沿軋輥軸向均布，該問題可轉化為彈性力學中的平面接觸問題。當二者材料相同時，由赫茲公式，可以求出其最大接觸壓力σmax

，在軋輥表面，材料處於三向受壓狀態，難以破壞，造成剝落的是輥面以下的切應力：在z=0.78b處：

τ45max=0.304σmax

*在z=0.5b處：

τzymax=0.256σmax

一般認為，後者是一種交變應力，是軋輥剝落破壞的根源。不同表面硬度的支承輥接觸壓力的許用值見表3——8。*五、軋輥的變形計算

軋輥在軋製力作用下，要產生彎曲變形，為滿足板帶平直度品質要求，必須對這些變形值加以限制。

1、簡支梁法計算軋輥撓度

用材料力學中的能量法可方便的解決這一問題。由於軋輥短而粗，故其剪力對彎曲變形的影響不能忽略，其輥身中點總的撓度應為彎矩、剪力產生的撓度之和，由卡氏定理可分別求出其數值。詳見公式3—22，3—23。

*§2.軋輥軸承一、工作特點1、負荷大——由於尺寸限制，單位壓力p是一般軸承的2~4倍，pv值為3~20倍。2、工作條件惡劣：水、氧化鐵皮等容易進入軸承內、受衝擊。二、類型與特點一般而言、有滾動軸承與滑動軸承兩種。

滾動軸承一般採用多列（2列、4列）圓柱、圓錐、球面輥子軸承，以提高承載能力。這種軸承剛度大，摩擦係數小，但體積大，用於板帶、線材、鋼坯軋機。*滑動軸承有半幹摩擦軸承，如銅瓦、膠木瓦軸承；多用於初軋、型鋼軋機，其結構簡單，價廉，但磨損大，剛度小而且壽命短。由於以上原因，目前這種軸承大多被滾動軸承所替代。油膜軸承又稱動壓軸承其潤滑狀態為流體動力潤滑，多用於板帶軋機的支承輥軸承及高線軋機。其剛度大，精度高，承載力大，使用壽命長。*三、非金屬襯開式軸承及其應用（夾布膠木軸承）1、非金屬襯軸承的特點這種軸承由於結構簡單、承載力大、價廉，用水作潤滑劑及散熱劑，維修使用方便。所以早期大量的用作初軋、型鋼軋機的軋輥軸承。但其低的效率、較短的使用壽命以及低的剛度，使其無法適應近年來產品品質的要求。近年來，新設計的軋機，已不再使用這種軸承。2、結構——一般為開式形狀——半圓柱形，長方形及組合式；以半圓柱形應用最廣。*

參數——長

l(取決於輥頸長），包角α（120—140度），及厚度h（20~40mm）端瓦——止推瓦、用於承受軸向力，25——60mm厚。3、非金屬襯軸承在軋機上的安裝分承受軋製力的主軸瓦以及輔助軸瓦；對二輥軋機，上輥上軸瓦與下輥下軸瓦是主軸瓦；上輥的下軸瓦雖不承受軋製力，但不軋製時要承受軋輥重量，是輔軸瓦。*四、滾動軸承

1、特點：精度高、剛度大，摩擦係數小、壽命長；應用於板帶、型鋼、鋼坯以及初軋等各類軋機。為適應軋機負荷大的特點，多採用多列軸承。

2、型式：一般為四列圓錐輥子、四列圓柱輥子及雙列向心球面輥子軸承。

3、設計安裝注意事項：軸向固定——軸承與軸必須固定，軸向固定指軸承座與機座的固定。一般是一端固定，通常是操作端（OS），另一端（驅動端DS）可自由伸縮。

軸承內座圈與輥頸的配合——採用動配合（f8）以利換輥；應適當提高輥頸硬度（HRC37~38）以防止輥頸破壞。*

必須考慮軸承座的自位性——由於多列軸承無自位性，必須在軸承座受力支承處加球面墊，以保持其自位性。*

採用四列圓柱滾子軸承必須附加止推軸承（負荷按徑向力5~10%）

內圈與輥頸固定，換輥時連同內圈一起換，外圈與滾動體可與任一內圈配合，有互換性。教材98-99-100頁有不同的軋輥軸承的裝配示例，供設計時參考。軸承設計時必須進行必要的壽命計算，計算步驟與機械零件課程所述方法相同。對於軸向載荷，應參照公式3-42——3-45計算。同時應考慮必要的動負荷。*五、液體摩擦軸承

液體摩擦軸承又稱油膜軸承。在工作過程中，相對運動表面被一層油膜（1~100μm）完全隔開，其摩擦力實際上是液體內部由相對運動產生的剪力。按其油膜生成的條件，又可分為動壓、靜壓、靜動壓、動靜壓軸承。1、動壓軸承特點及工作原理特點——承載力大、體積小，高效、長壽，適合在高速下工作。但結構複雜、成本高。工作原理——對無限長軸承，其油膜壓力可用以下方程（雷諾方程）表示：*

由方程可以看出，形成動壓潤滑的條件是：必須存在油楔，軸頸必須有足夠的速度U，油液必須有合適的粘度η。動壓軸承的止推（一般安在操作端）徑向動壓軸承與前述的四列圓柱輥子軸承一樣無軸向止推功能，必須另外安裝軸向固定裝置。一般安裝雙列向心推力輥子軸承，其內圈與軸頸固定，外圈固定在軸承座上。動壓軸承的結構

一般採用Morgoil軸承，由錐套、軸瓦、止推軸承以及相應的固定、密封件組成。圖3—30a是國產1700熱連軋機支承輥用的油膜軸承結構圖。*2、靜壓軸承

由動壓軸承形成動壓的條件可知，在軸頸速度U=0時，其承載能力為零。而在實際軋製過程中，在軋件咬入、穿帶時，其軋製速度存在很低的情況；這時，油膜軸承將產生軸頸與軸承直接接觸，而無法正常運行。

為解決這一問題，發展了靜壓軸承，這種軸承的承載能力依靠油壓系統的高壓油產生，而與軸頸轉速無關。特點：剛度大，油膜厚度與輥頸的轉速無關，軸承壽命長。工作原理：由軸承內的靜壓油腔與潤滑系統的節流器共同組成，主油腔與副油腔的壓力差與外載平衡。各油腔的油壓通過節流器控制，如節流器參數選擇合理，其軸承剛度可以達到無窮大。*

軋鋼機靜壓油膜軸承上常用的節流器有：毛細管節流器、小孔節流器、薄膜式節流器以及滑閥式的節流器。靜壓軸承最早由法國人Gizard於1851年發明應用在火車輪軸上，直到本世紀50年代才在天文望遠鏡、機床主軸、導軌、體育看臺及雷達天線上廣為使用。使用在軋機上是1962年開始的。靜壓軸承的最大缺點在於過高的供油壓力（達100MPa），系統複雜。*3、靜動壓軸承與動靜壓軸承

靜動壓軸承結合以上兩種軸承的優點，即在低速時採用靜壓，高速時採用動壓。油路根據軋機的轉速情況自動切換；兩個系統是分開的，動壓：1~3bar，靜壓：700~1400bar。為保證動壓特性，油腔不能過大，這就造成靜動壓系統小油腔、高油壓的結構。如武鋼1700冷連軋靜動壓軸承其靜壓油腔尺寸為200×76mm。節流閥採用毛細管式或薄膜式。*

寶鋼2030冷軋機組支承輥軸承採用動靜壓軸承，即同時採用動壓與靜壓。靜壓系統的節流閥採用薄膜式。這樣，減少了油路切換造成的油膜波動，提高了軋製時的軸承剛度與產品精度。靜壓系統最大的缺點是：供油系統複雜、成本高、系統可靠性差、雜訊大。武鋼1700冷連軋支承輥軸承靜動壓系統供油系統圖見教材圖3——33。它的靜動壓系統是分開的，分別由低壓泵與高壓泵供油。*六、軋輥軸承的油霧潤滑及油氣潤滑裝置1、油霧潤滑(Mistlubrication)裝置將壓縮空氣通入油霧發生器，使潤滑油霧化為粒度細小的乾燥油霧並通過管路通往磨擦部件進行潤滑。其結構組成見教材p108，油霧潤滑裝置國內已有專業廠生產；設計者主要進行選型設計即可。對於採用其他潤滑方式效果不好的，採用這種潤滑裝置可取得較好的潤滑效果。2、油氣潤滑(Air_oillubrication)裝置該裝置由供油部分，供氣部分及油氣混合部分組成。供油部分主要部件為油箱、油泵及給油器。供氣部分供給乾燥的壓力為3-4個壓力的壓縮空氣。油氣混合裝置將油氣混合並霧化成油滴，由油氣分配閥分配給每個潤滑點。*

油氣潤滑特別適用於重負荷的軋機滾動軸承如四輥軋機的工作輥軸承。在潤滑的同時具有冷卻效果，延長軸承的使用壽命。同時這種潤滑方式的耗油量少，僅為耗脂量的1/10——1/20。由於油滴較大，不會對環境造成污染，其環保效果較好。*第三章：軋輥調整機構與上輥平衡裝置主要內容：壓下裝置的作用與分類：手動壓下、電動壓下及結構設計；力分析與電機選擇。液壓壓下特點與應用。上輥平衡裝置的作用與分類，結構特點；平衡力的確定。計畫學時：6學時*§3-1軋輥調整裝置的類型一、軋輥調整裝置

1、作用：調輥縫、軋出所要求的斷面尺寸，尤其是初軋、鋼坯、型鋼軋機等。調整軋製線的高度使其與輥道的高度一致；在連軋機上保持各架軋製線一致。對型鋼軋機軸向調整軋輥以對準孔型。對板帶軋機，軸向移動以調整輥型進行板形控制（CVC、HC等軋機）。*2、類型：按調整對象分：上輥、下輥、中輥調整裝置；立輥調整裝置等。按調整時驅動方式分：手動、電動、液壓壓下裝置。按調整速度分：快速壓下（空載時壓下、又稱不帶鋼壓下）、慢速壓下（軋製時壓下，又稱帶鋼壓下）。——各類軋機的壓下速度見表4——1；通過本課程的學習，要求瞭解各種壓下類型的特點、選型與結構，應用範圍。*二、軋輥手動調整裝置

對於型鋼、軌梁軋機，在軋製品種確定以後，軋輥不須經常調整，一般採用手動壓下裝置。手動壓下裝置一般採用斜楔、絲杆（直接用手動或通過齒輪減速以後板動）；也可用偏心套，如高線軋機。例：650型鋼軋機的軋輥調整裝置上輥調整(壓下)——通過圓柱齒輪減速轉動壓下螺絲。下輥調整(壓上)——同上。中輥調整——採用H架用斜楔調整中輥上瓦；下瓦固定在機架內側的凸起上（俗稱牛腿），其垂直位置可由墊片調整。*

對於下輥調整裝置也有用絲杆移動斜楔以達到調整目的。絲杆可用液壓馬達直接驅動以加快其調整過程。也可用墊片調整。*上輥手動(調整)壓下裝置*軋輥輥縫的對稱調整裝置

這種軋輥調整裝置指保持軋製線高度不變的條件下,上下工作輥的中心線同時接近或分開。這種調整裝置主要用於小型軋機如高速線材的預精軋;實現這種功能的機構很多，如教材117頁F4-6即為用於高線預精軋的蝸杆—偏心輪輥縫調整機構。*§3—2電動壓下裝置

電動壓下裝置是最常用的上輥調整(壓下)裝置，它的結構與軋輥的移動距離、壓下速度和工作頻率有關。一般按壓下速度分為兩類：即用於可逆式熱軋機快速壓下裝置與用於板帶精軋機的慢速壓下裝置。對於壓下螺絲必須具有良好的自鎖性能，同時其調整要求能既能同時調又能分開調。一、快速壓下裝置1、工藝特點：大行程、高速同時壓下次數頻繁。壓下速度>1mm/s，最大達200mm/s以上。*

不帶鋼壓下——即壓下時不軋鋼，調整時軋輥及壓下裝置不承受軋製力。對設備要求：1）反應快，慣性小。2）效率高。3）必須考慮處理阻塞與坐鋼事故。其典型設備是（初軋）板坯（粗）軋機。2、結構特點：一般為電機——減速機——壓下螺絲結構。為了減少GD2，一般使用兩臺電機；可以是臥式電機或立式電機。*

採用臥式電機

電機與壓下螺絲成交叉佈置，這樣必須加蝸杆減速機；採用這種裝置的速比較大，適用於壓下速度較慢的（20——40mm/s）的四輥可逆式粗軋機。例：國產1700熱連軋四輥可逆式粗軋機壓下裝置。通過臥式電機（150/300kw,480/960rpm)——圓柱齒輪副速比i=1——蝸杆（速比i=12.75）——壓下螺絲（四線蝸杆）；其壓下速度為9.6—19.2mm/s。兩套裝置中間裝有電磁離合器，以實現聯動與單動。*生產中遇到的事故與處理

又如教材示例武鋼1700R2壓下機構，其特色是其聯動裝置是一個差動機構。

對於快速壓下裝置設計時不考慮帶鋼壓下，並且壓下速度大，行程大；這樣實際生產中易產生誤操作——卡鋼、坐輥、超限提升等事故，這時產生壓下螺絲的堵塞事故。——壓下螺絲的堵塞事故機理分析：在壓下操作時：M阻=M電+J|dω/dt|(4-1)*

當發生阻塞時，M阻與M電都達到最大值，將上式移項可以看出：

M電max=M阻max-J|dω/dt|

即：

M阻max＞

M電max

在這種情況下，電機的最大力矩小於最大堵轉力矩，電機無法啟動以消除堵塞現象。電機在堵塞過程中所做的功變成壓下螺絲、機架等部件的變形能，在堵塞以後並沒有消失，仍以壓力的形式存在，阻塞力矩大於電機的啟動力矩，電機無法轉動。*處理方法：——用人工，將鋼坯割除，或用專用工具（大板手）將其旋松。——專門設計壓下螺絲的回松機構，其力參數按最大軋製力的1.6~2.0考慮。*——壓下螺絲的自動旋松：主要產生在初軋機上，由此影響輥縫開度並影響軋件的精度，產生軋件的厚薄不均。

1）原因：壓下螺絲螺距過大，螺蚊升角大於或接近螺紋的自鎖角，無自鎖性。

2）解決方法：

——適當加大壓下螺紋直徑，tgα=h/πd，減少螺紋升角，增加自鎖能力。但過大的直徑引起軋機尺寸過於龐大也應予以考慮。

——增大壓下螺紋球面墊直徑與開孔直徑d4,d3，從而加大摩擦力矩（見教材公式4——4）。此外選用適當的潤滑劑，也可解決壓下螺絲的旋松問題。*裝配式壓下螺絲頭部結構圖阻力矩M計算公式：*二、板帶軋機的電動壓下裝置

板帶軋機在軋製過程中要進行輥縫調整，即所謂的帶鋼壓下，由於調整量小所以速度限制在0.02—1.0mm/s範圍內，又稱慢速壓下機構。必須指出的是，在板帶軋機AGC（Automaticgaugecontrol）系統中，為動態控制其板厚精度，其回應速度極快，如20Hz。

1、板帶軋機的電動壓下裝置的特點——

調整量小：100~200mm，不超過300mm（空行程如換輥時），實際軋製過程中調整量只有10~25mm，最少只有幾個微米。精度高：冷軋5微米，熱軋50微米。帶鋼壓下：壓下與軋製同時進行。*

反應速度快：由於機械壓下慣性大，滿足不了軋製精度的要求，目前在熱軋的成品架次及冷軋的全部架次，已全部由液壓壓下代替。兩套系統既可單動又可聯動，以滿足軋輥平行度調整的要求。*2、結構形式：

四輥軋機電動壓下一般採用圓柱齒輪—蝸輪蝸杆，或二級蝸杆傳動形式，後者速比大。還有採用行星齒輪減速的，速比大但結構複雜，製造較困難。各種傳動的配置方案見圖4——13。示例：國產1700熱連軋機組精軋壓下結構與傳動簡圖（見教材p125~126)

帶鋼精軋機系採用帶鋼壓下，由於壓下調整時機座中有軋件也就是作用有軋製力，為減小由此產生摩擦力矩，其壓下機構一方面採用速比較大的蝸輪蝸杆減速，另一方面在壓下螺絲頭部採用不同的結構設計，沒有採用球面墊而是採用有止推及自位功能的滾動軸承。*軋鋼機械

第三章軋輥調整機構與上輥平衡裝置

第二講：§3—2電動壓下裝置（續）壓下螺絲與壓下螺母*三、壓下螺絲與壓下螺母1、壓下螺絲

結構：壓下螺絲分為三部份：頭部、尾部與螺紋本體。

頭部——通過球面墊或止推軸承與軋輥軸承座相接觸，承受來自輥頸的軋製力與上輥的過平衡力。壓下螺絲頭部一般做成凹形，做成球面的目的是使軸承座具有自位能力，並使青銅球面墊處於受力較好的受壓狀態；初軋機為增加其壓下的自鎖能力，壓下螺絲頭部通常做成裝配式的以增加摩擦力矩；板帶軋機由於帶鋼壓下，為減少摩擦力矩，壓下螺絲頭部一般用止推的滾動軸承而不用銅墊。

螺絲本體——一般使用鋸齒形或梯形螺紋，大多是單線的，以增加自鎖能力。

設計參數：螺絲外徑d與螺距t。（注意該參數要標準化！）*

尾部——傳遞電機的驅動力矩，在旋轉的同時，帶動軸承座上下運動以實現輥縫的調整。尾部形狀有：方形（快速壓下，鑲有銅滑板）、花鍵（用於低速重載帶鋼壓下）及平鍵（輕載）。*螺絲外徑d——由強度條件（抗壓強度）確定;

螺紋最小斷面直徑d1由下式確定：P1——作用在壓下螺絲上的軋製力；Rd——材料的許用應力，Rd=σb/n，安全係數n=6

經驗公式：d=(0.55~0.62)dgdg

：軋輥輥頸直徑，較小的係數用於鑄鐵，較大係數為鋼軋輥。*

螺距t:

必須綜合考慮壓下速度及壓下機構的自鎖性能。設螺絲外徑為d：

t=(0.12~0.16)d 初軋開坯機

t=(0.025~0.05)d 熱帶軋機

t=0.017d冷軋帶鋼軋機壓下螺絲的穩定性問題——一般由於其長徑比不大，不存在失穩問題。*2、壓下螺母

壓下螺母安裝在機架上橫樑的鏜孔中，一般用青銅、黃銅製成；與機架的配合為H8/h9或H8/f9。結構；分整體式與組合式兩種；前者用於中小型軋機，後者節省青銅，用於大軋機。另外還有加冷卻水套的、加箍的、加青銅襯及拼合結構。在結構上必須充分考慮壓下螺絲的冷卻與潤滑，以延長其使用壽命。與機架固定：首先必須與機架固定，其固定方式一般採用壓板。壓板通過雙頭螺栓T型螺栓固定在機架上，其目的是防止壓下螺母的上下串動與轉動。*尺寸：螺母的外徑D與高度H，可按強度條件確定；按螺紋的許用擠壓應力確定螺母高度H，一般:H=（1.2~2)d，d——螺紋外徑按螺母端面與機架接觸部份的許用應力，確定螺母外徑D，一般

D=(1.5~1.8)d

教材上有強度計算的公式，供設計時參考。*四、壓下螺絲的傳動力矩和壓下電機功率

轉動壓下螺絲所需的靜力矩Mj包括球面墊（或止推軸承）產生的摩擦阻力矩M1和螺絲副之間的磨擦力矩M2。1、靜力矩Mj的確定：

Mj=M1+M2

對不帶鋼壓下(用球面墊)：

M1=μ1P1d3/3d3——實心軸頸的直徑，μ1——摩擦係數0.1——0.2。*

對帶鋼壓下：

M1=μ1P1dp/2dp——滾動軸承的平均直徑，μ1=0.005

而M2=P1×d2/2×tg(ρ+α)d2——螺絲中徑，ρ——螺絲的摩擦角

ρ=arctg(μ2)=5°40′，μ2=0.1α——螺絲升角，tgα=t/πd2，t——螺距，α在提升時為負壓下時為正。

P1——作用在一個壓下螺絲上的力*P1——作用在一個壓下螺絲上的力,其計算方法如下：

不帶鋼壓下時：P1=（Q-G)/2=(0.1~0.2)GQ——上輥平衡力=(1.2~1.4)G，G——被平衡部件的重量。在處理卡鋼、阻塞事故時，壓下螺絲所受的力是正常軋製力的1.6—2.倍帶鋼壓下時：P1=P/2為軋製力的一半而平衡力不計。對高速壓下裝置，除考慮靜力矩外，還必須考慮動力矩，有關計算方法請參閱有關資料（如王海文編：軋鋼機械設計）

*

Mj——靜力矩，（Nm） n——電機的轉數，rpm，i–傳動系統的速比，η——傳動機構總效率。對於頻繁啟制動的壓下系統（如初軋），應考慮壓下系統的動力矩，作出負荷圖，並對電機進行發熱計算。

2、壓下螺絲的功率計算*§3-3帶鋼軋機的液壓壓下裝置一、帶鋼壓下裝置的特點隨著軋製速度以及軋製精度的不斷提高，原有的板帶軋機上應用的電動壓下裝置已不能滿足生產的需要。為了提高產品的尺寸精度，在高速帶鋼軋機上開始採用液壓壓下裝置。目前新建的冷連軋機組幾乎全部採用液壓壓下，熱帶軋機的成品機架往往也裝有液壓壓下裝置。液壓壓下由壓下液壓缸以及與之配套的液壓伺服系統，包括相應的檢測儀錶及控制系統組成。

*

特點及優點：反應速度快（比傳統的電動壓下慣性小），精度高。有利於提高產品品質。易於實現板厚自動控制，適應各種軋製工藝要求。（AGC系統）超載保護簡單可靠，易於處理事故。（如卡鋼事故）機構簡單，簡化了機械傳動系統，傳動效率高，損失小。缺點：系統及元件複雜，成本高，易漏油。在大行程的工況下（如初軋）不適用。液壓壓下系統一般採用電液回饋式的，它的特點是慣性小，反應靈敏。*二、壓下液壓缸及其在軋機上的配置

壓下液壓缸在軋機上的配置有壓下式與壓上式兩種，壓下式液壓缸安裝在機架上橫樑與支承輥軸承座之間，懸掛系統較為複雜，造價高，但工作條件好，維護方便。壓上式液壓缸安裝在機架下部，其拆卸方便，但工作條件差，環境惡劣，對液壓系統的密封要求可以低一些，因而其造價也可以低一些。實際設計時可以根據具體情況進行選擇，在液壓元件過關的情況下，選用壓下式為佳。*1、壓下式液壓壓下裝置其典型實例是1700冷連軋液壓壓下裝置，其配置見圖4——23，主要結構特點如下：壓下液壓缸3安裝在上支承輥軸承座6與機架上橫樑之間；壓下液壓缸活塞直徑φ965mm，最大壓下行程100mm，最大軋製力12.5MN，工作壓力21MPa；液壓缸上安有壓力感測器4及光柵式位置感測器以測定活塞的位移。為方便換輥，在液壓缸與機架上橫樑之間安裝有弧形墊塊（同時可起自位作用）在換輥時，安裝在上連接梁下的雙向液壓缸可將兩弧形墊塊同時抽出以方便換輥。安裝在連接梁中部的平衡缸1通過平衡梁，平衡拉杆，平衡架，將壓下液壓缸懸掛在機架的頂部。

軋機的測壓儀安裝在機架底部，下軸承座與斜楔調整裝置之間。*2、壓上式壓下裝置

壓上式壓下裝置其功能與特點已在前面論述，以下以1700熱連軋機組精軋F7機架機械——液壓壓上裝置為例，介紹其主要結構特點：該裝置又稱雙壓下裝置，即既具有機械壓下又具有液壓壓下功能。在空載粗調時採用蝸杆——蝸輪——壓下螺絲進行機械壓下（螺母轉動壓上螺絲上下運動），精調時帶鋼壓下採用液壓壓上裝置。採用浮動活塞環結構，適應熱軋咬鋼時的衝擊，減少液壓油的洩漏。其主要結構為：活塞在下，缸體套在活塞上面，其內徑比活塞大10mm，活塞上裝有浮動活塞環5，二者之間有8mm的間隙，這樣可使活塞在缸體內徑向竄動而不漏油。壓上時活塞不動，高壓油使得缸體上下運動。*

採用裝在活塞（鐵心）和缸體（線圈）內的差動變壓器式的位置感測器測定液壓缸的位置。其壓上機構的工作參數為：總行程40mm，工作行程4mm，油壓21MPa，最大作用力14.7MN。注：教材圖形有誤，應為P136圖4—25。*液壓系統設計注意事項：必須採取措施提高液壓缸的回應頻率，如：減少液壓缸的油柱高度。適當提高供油壓力。儘量縮短從伺服閥到液壓缸的管路的長度。採取措施減少活塞與缸體之間的摩擦。液壓系統內必須有排氣裝置。*軋鋼機械

第三章軋輥調整機構與上輥平衡裝置

第三講：§3—4上輥平衡裝置 §3—5軋輥的軸向調整與固定*§3-4上軋輥平衡裝置一、上軋輥平衡裝置的作用與特點

1、作用——消除軸承座、壓下螺絲、螺母之間由於零件自重而產生的間隙，消除衝擊。

2、類型——取決於軋機的型式型鋼軋機：調整量小,採用彈簧平衡。初軋機：調整量大，快速、頻繁採用重錘或液壓平衡。四輥軋機：調整量小，低速、但要考慮打滑條件採用液壓平衡。*二、彈簧式平衡裝置

1、特點：結構簡單，多用於調整量小的三輥式型鋼軋機。

2、結構：通過安裝在機架蓋上的彈簧與上輥下軸承座拉杆平衡上輥；其平衡力可通過拉杆上端的螺母調節。缺點：彈簧力與其壓縮量有關，不穩；換輥時必須拆裝彈簧。

*三、重錘式平衡裝置1、特點：可靠方便，廣泛用於調整量大的初軋機上。缺點：設備龐大，基礎複雜。2、結構：重錘安裝在機座兩側的下部，通過連杆、穿過機架立柱的頂杆、將上軸承座頂起。左右頂杆通過橫樑連接以保持同步升降。換輥時，由壓下螺絲將上輥壓到最低（這時平衡錘升到最高），用橫銷插在機架立柱內的縱向槽內銷住頂杆，即可對軋輥解除平衡。*四、液壓式平衡1、特點：結構緊湊、使用方便、易於操作及換輥。缺點：系統複雜、投資大、維修困難。液壓式平衡裝置廣泛應用於四輥軋機，同時在新設計的初軋機上也開始使用，如寶鋼1300初軋機。根據液壓缸的數量，可分為五缸式與八缸式的兩種。2、八缸式液壓平衡裝置其典型設備是本鋼1700熱連軋機的平衡裝置。*

安裝在下工作輥軸承座上的液壓缸3支撐上工作輥及其軸承座，平衡上工作輥及其軸承、支承輥本體重量（其目的是消除支承輥軸承的上部間隙）。安裝在下支承輥軸承座裏的支承輥平衡缸4，平衡上支承輥軸承座及軋輥的重量，在換輥時，這是必要的。工作輥平衡缸還起著工作輥正彎輥缸的作用，起著板形調控的作用。*1700冷連軋機液壓平衡裝置工作輥平衡（正彎及壓緊缸4）4×2=8工作輥負彎缸24×2=8上支承輥平衡缸32×2=4（兼提升軌道）*3、五缸式平衡裝置

所謂五缸式平衡裝置是指工作輥平衡缸仍為四個；而支承輥平衡缸公用一個液壓缸，採用懸掛式的結構，通過橫樑及拉杆，將左右兩個支承輥的軸承座吊起，液壓缸總數為五個。優點：結構簡單、換輥方便，工作條件好，缸的數量少。缺點：笨重，機座高度高。示例1：本鋼1700熱連軋粗軋機座支承輥平衡裝置圖，它由裝置在上連接梁內的立式液壓缸，通過水準平衡橫樑，兩根拉杆，以及三角形的平衡梁將上支承輥的吊耳吊起。*

示例2：武鋼1700熱連軋機精軋F7窗口佈置圖；它採用五缸式的平衡裝置：上支承輥平衡缸1個、上工作輥平衡缸2*2=4個、下工作輥壓緊缸2*2=4、工作輥負彎輥缸4*2=8；總計：為17個液壓缸。另外還有壓上的液壓缸2個。教材還介紹了1300初軋機的上工作輥的液壓平衡機構，用兩個液壓缸將上工作輥及軸承座懸掛起來，起到平衡上工作輥的作用。*五、上輥平衡力的確定

平衡力Q1為被平衡重量G的1.2~1.4倍，即過平衡係數k=1.2~1.4Q1=(1.2~1.4)G

液壓平衡時，油液的工作壓力按下式計算：

p=k*4G/nπd2 N/cm2G——被平衡零件的總重，單位：Nn——平衡液壓缸的數量

d——液壓缸柱塞直徑

k——過平衡係數，k=1.2~1.4

*

被平衡零件重的確定：對四輥軋機工作輥平衡時被平衡零件重應包括上支承輥本體重量以消除支承輥軸承的上部間隙。支承輥平衡時，其被平衡重量應包括上支承輥總體、壓下螺絲，球面墊等零部件的重量。工作輥換輥時，上支承輥必須由其平衡缸連同其上部的壓下部件一起提升。*4、工作輥——支承輥之間的打滑條件

四輥軋機在空載啟動、制動和反轉時應考慮工作輥與支承輥輥面之間不能打滑。即空載時，其被動輥的啟動力矩應小於主動輥作用於從動輥的摩擦力矩。四輥軋機其驅動方式大多由工作輥驅動，其支承輥轉動系由工作輥通過輥面的摩擦力帶動。對於支承輥驅動的情況，只用於工作輥直徑較小的軋機中。以下分兩種工況進行討論：

*

工作輥主動，支承輥被動不考慮支承輥軸承的摩擦阻力則不打滑條件為：D1，D2——工作輥，支承輥直徑，米（GD2）2——支承輥飛輪力矩，kg.m2dn/dt——工作輥的角加速度，rpm/sec，

μ——輥間摩擦係數*工作輥——支承輥之間過平衡力Q的確定工作輥主動支承輥主動*2、支承輥主動

根據相同的原理，可以推導出支承輥主動時支承輥從動時，過平衡力Q所應滿足的條件：*

這裏所說的工作輥過平衡力Q與前面所說的工作輥的平衡力Q1是有差別的；過平衡力Q是總平衡力Q1的一部分。總的平衡力Q1=（1.2~1.4）G，其方向與被平衡件的重力方向相反，實際的Q是工作輥通過平衡機構作用的平衡力Q1（向上）除去工作輥及其軸承、軸承座的重量的剩餘平衡力，這個剩餘量必須滿足不打滑條件的要求值。如果滿足不了，則必須增加其大小，直到滿足打滑條件為止。對於下工作輥儘管沒有平衡上的要求，同樣存在打滑的問題，實際上，下輥需要壓緊力（四輥軋機的下工作輥一定要有壓緊缸！）；上式中的Q力應為壓緊力與工作輥及其軸承座的重量的和。*§3-5軋輥的軸向調整與固定一、軋輥軸向調整及其機構1、作用型鋼軋機必須對準上下軋輥形成的孔型。調整軸瓦的軸向間隙。承受軸向載荷，固定軋輥。

CVC、HC軋機通過軸向移動軋輥（串輥）控制板帶材的板形。（採用液壓缸）2、常用結構*

對軋輥不經常升降的軋機上，採用凸緣、壓板與螺栓。（用於滑動軸承）對於採用滾動軸承的軋機，只需要移動一個軸承座（一般是非傳動側的），採用雙拉杆裝置，正反螺絲。*二、軋輥的軸向固定

軋輥的軸向調整裝置同時也可以實現軋輥的軸向固定。但也可以設置單獨的軋輥軸向固定裝置。在板帶軋機上，一般採用由液壓缸控制的壓板對軸承座實現軸向固定。採用液壓缸的目的是適應軋機快速換輥的要求。*軋鋼機械第五章：軋機主傳動裝置計畫學時；6學時主要內容：軋機主傳動的組成和類型；聯軸節與聯軸器；接軸，滑塊式萬向接軸的結構與強度計算。齒輪機座與主減速機的結構特點與設計。*第五章：軋鋼機主傳動裝置

§1、軋鋼機主傳動裝置的組成和類型一、軋機主傳動裝置的組成功用：將電機的運動和力矩傳給軋輥。組成：如圖7——1，減速機——齒輪座——聯接軸、聯軸節等組成。對型鋼軋機，主傳動裝置由減速機——主聯軸節——齒輪座——聯接軸—（軋輥）組成。另外在主傳動裝置中，還有裝置在減速機高速軸上的飛輪與接軸平衡裝置。*以下分述各組成部份的作用及類型：1、減速機——

作用：將電機的高轉速變成軋輥所需的低轉速。選用原則：高速電機價格+減速機價格<低速電機價格，選用減速機。一般當軋輥轉速高時，n>200rpm，可不用減速機。可逆式軋機（如初軋、開坯軋機）一般用電機直接帶動，以利反轉。2、齒輪座——

作用：分配和傳遞扭矩，即將電機或減速機的扭矩傳遞和分配給2個或3個軋輥。對功率大的初軋、板帶軋機，通常由兩臺電機分別直接驅動軋輥。*3、聯接軸——

作用：將（電機、減速機、齒輪座的）運動和力矩傳遞給軋輥；在橫列式軋機上，各架之間也是通過聯接軸傳動的。類型：萬向接軸，梅花接軸，齒式接軸。

選型原則：允許傾角；傳動扭矩以及轉速。以萬向接軸允許傾角最大，達8~12度，廣泛用於軋輥開度調節量大的初軋、板坯粗軋，熱連軋機。最簡單的是梅花接軸，用於無法側向換輥的橫列式軋機。齒型接軸運行平穩，適用於高速，廣泛用於板帶，線材軋機。為減輕對聯接零件的負荷及鉸鏈的磨損，在接軸直徑D>450~500mm的接軸上，一般裝有接軸平衡裝置。

*4、聯軸節包括電機聯軸節（從電機到減速機）和主聯軸節（減速機到齒輪座）大多為齒輪聯軸節，對帶飛輪的軋機採用安全聯軸節以保護電機。*二、軋機主傳動裝置的類型

由於軋機的軋製特點不同，軋機主傳動也有不同的類型。見表7——11、單機座軋機的傳動型式電機——減速機——齒輪座——傳動軸——軋輥，用於二輥開坯，型鋼、四輥軋機、三輥開坯軋機，一般是不可逆的。(a—c)

電機——接軸——軋輥其上下軋輥單獨驅動，用於初軋、厚板軋機，其接軸為滑塊式的，可逆式。(d)

電機——齒輪座——接軸——軋輥(e)

如D≤1000的初軋機，其空間結構限制，不能採用雙電機單獨驅動。*2、多機座的傳動方式——一列或多列式

電機——減速機——軋輥其實際的減速機由兩臺單獨的減速裝置組成，用於高速冷軋機上。(f)

另外在迭軋薄板或平整機上，由於是單輥驅動的，採用表7——1g所示的電機——減速機——接軸——軋輥系統。

橫列式電機——減速機——齒輪座——接軸——軋輥（下一機座）一般由一臺電機集體驅動，多用於型鋼生產。（h）雙列式（j）用一臺電機驅動兩列軋機，其減速機有兩根輸出軸，通過齒輪座驅動兩列軋機。又稱之為複二重軋機。*

多機座連軋機分集體驅動和單獨驅動兩種，前者調整不便，減速機十分龐大，目前大多用後者。為減少飛輪矩，採用雙電樞電機，以提高其啟動性能。*§2聯接軸與聯軸節

聯接軸作用——將扭矩從齒輪座或馬達傳給軋輥，或在橫列式軋機上將扭矩從一臺軋機傳給另一臺軋機。分類——萬向接軸（滑塊式及帶滾動軸承式），弧形齒接軸與梅花接軸。各種接軸的特點和適用範圍見下表：*一、滑塊式萬向接軸功能：用來傳遞兩根在空間成交叉位置的軸的轉動。特點：允許傾角大（10度以上），傳動平穩，傳遞扭矩大。廣泛用於初軋、中厚板與鋼管軋機的傳動系統。1、滑塊式萬向接軸的結構結構類型：由扁頭、叉頭、滑塊（半月塊）和銷軸組成。如圖7——15，安裝在叉頭鏜孔中的半月塊一般由青銅製成，扁頭可隨之一起繞叉頭鏜孔中心轉動，半月塊中心有一小軸，扁頭可隨小軸一起繞垂直軸轉動。*滑塊式萬向接軸（開式鉸鏈）結構*滑塊式萬向接軸銅滑塊的裝拆*——開式鉸鏈：

扁頭上沿軸向開一長槽，允許扁頭從軸向裝拆，這樣軋機可從軸向換輥，而軋輥軸頭做成扁頭的形狀。——閉式鉸鏈：在扁頭上開一孔，通過銷子將扁頭、半月塊及叉頭連接。閉式鉸鏈的拆卸只能從側向進行（先拆去銷子，然後將扁頭與滑塊一起取出）。由於叉頭上有銷孔，故對叉頭強度減弱較大。其具體結構見下圖。*滑塊式萬向接軸閉式鉸鏈結構*

尺寸參數

滑塊式萬向接軸的主要尺寸參數是叉頭直徑D，很顯然D值必須小於軋輥的最小直徑（小5~15mm）。一般而言，叉頭直徑應為軋輥的名義直徑的85%~90%，以免軋輥與其發生干涉。而齒輪座端的直徑可取稍大些以增加其強度，以免產生破壞。各部尺寸一般以經驗取，具體數據見教材有關部份。（p224——225圖7-18）滑塊式萬向接軸的材料接軸本體：45、50、40CrNi等優質碳素鋼及合金鋼。滑塊：青銅，如ZQAL9——4等。*

潤滑滑塊式萬向接軸的潤滑十分重要，它的相對滑動面多——半月塊與叉頭鏜孔之間，扁頭與半月塊之間；壓力大但其相對滑動速度不高，其潤滑狀態屬邊界潤滑而無法形成油膜。這樣銅滑塊的磨損必然較大，因而容易對生產產生不利影響。一般採用壓力供油，從接軸軸向開孔進油，但效果不佳。滑塊式萬向接軸的潤滑是企業長期未能解決的大問題，它消耗大量青銅（1150初軋滑塊295公斤/塊）並影響軋機的作業率，必須引起足夠的重視。*2、滑塊式萬向接軸的強度計算

常用的計算方法有材料力學方法以及基於實驗數據得出的經驗公式計算法；前者概念清楚而後者計算準確簡便，應用較廣。在設計大型軋機的萬向接軸時，為了更合理地進行強度和結構設計，必須應用有限元方法及光彈方法進行。

以下分析滑塊式萬向接軸的重要零件：扁頭、叉頭的受力及強度情況。同樣，由於扁頭零件有開口與閉口兩種，對於扁頭帶槽（開口式）及帶孔（閉口式）兩種受力是不同的。*開口式扁頭受力分析與強度計算*

考慮I-I截面上的強度，設x1為其到回轉中心水準距離,則P到I-I距離為x:

設扁頭上的分佈力成三角形分佈，其合力P相距：

b0-2b/3

設傳遞力矩為M，則其作用在扁頭上的等效力為：*

對於扁頭的一懸臂而言，其受力為偏心彎曲，力P的作用點偏心值為：

b/2-b/3=b/6

由以上分析可知，I-I截面受三個力的作用：彎矩：Mw=P.x；扭矩：Mn=bP/6，剪力：Q=P

由於I-I截面形狀尺寸已知，在外力作用下，其應力可由材力公式計算：η——形狀係數，見表7-3

計算應力也可由經驗公式得出，見教材式7——15(16)*

設萬向接軸傳遞力矩為M，傾角為α，則力矩沿其軸向—徑向分量為：

M1=Mcosα M2=Msinα

對I——I截面，M1產生扭矩（產生剪應力），M2產生彎矩（彎曲應力）；其實際計算應力要按第三強度理論進行合成。也可按教材列出的經驗公式（7——19）進行計算。

閉口式扁頭受力分析*

叉頭受力分析與強度計算*

叉頭受力分析與強度計算

叉頭的每個顎板受半月塊傳遞的壓力，在垂直於扁頭軸線的斷面A-A中，壓力近似成三角形分佈。其合力，即分佈力的等效力在離中心b1/3處，b1為顎板的寬。當萬向接軸傳遞扭矩為M時，作用在顎板上的等效力P為：*

再根據力的平行移軸定理，將作用在顎板上的力P，向顎板中點平移，形成作用在中點的力P及M/2的力矩。

I-I截面形心位於離叉頭鏜孔中心x1,y1處，其截面與叉頭軸線成β角（與P力方向成α+β角）。再將P及M/2向I-I形心平移，並將其分解為I-I截面的水準及垂直分量。平移形成Px的彎矩，分解形成兩個力（N，Q）及兩個力矩（Mt與Myy)。這五個分力，對I-I截面產生不同的應力。實際上應考慮這些應力合成後的最大應力並對其進行強度校核。如B點的應力應為P力向I-I面形心平移時產生的彎矩P.x產生的拉應力與P力的垂直分量N在截面上產生的均布拉應力的迭加。還應考慮扭矩Mt在該點產生的剪力。最後由強度理論得出B點的計算應力，進行強度核算。同樣，可以採用經驗公式進行計算應力的推算。*

軸體的強度計算

由經驗公式：當接軸傾角α≤4°時，扭轉應力：

τ=5M/d03

當接軸傾角α＞4°時，扭轉應力：

τ=5M（1+sinα)/d03M——傳遞扭矩，d0——接軸本體直徑。萬向接軸的許用應力由於萬向接軸受其尺寸限制，其安全係數n不小於5，即[σ]≥σb/5σb——接軸材料的強度極限。*二、十字軸式萬向接軸十字軸式萬向接軸即帶有(滾動)軸承的萬向接軸，它廣泛用於汽車工業，近年來在鋼管軋機、帶鋼軋機、立輥軋機上得到較多的應用，並有逐步取代滑塊式萬向接軸的趨勢。結構——由兩個叉頭，通過軸承與十字軸相聯接，軸承可以是滾動軸承也可以是滑動軸承。優點——與滑塊式萬向接軸相比，它的最大優點是磨損小，效率高，傳遞扭矩大，壽命長，傳動平穩。在可能的情況下，應優先使用十字軸式萬向接軸。目前，十字軸式萬向接軸已標準化（JB3241——83等）*可伸縮的十字軸式萬向接軸*三、弧面齒形接軸

1、結構特點：類似齒形接軸，主要由內齒圈與外齒套組成，通過內外齒面相互接觸不傳遞扭矩。與齒式接軸相比，其外齒套相差較大，它的齒頂、齒根與齒斷面兩側均是弧面。這樣，它既能傳遞大的扭矩，又允許內齒圈與外齒套之間有較大的傾角。起到了萬向鉸鏈的作用，其最大傾角可達到3度。*

它的結構如圖所示，可以允許兩個平面內的轉動，故而可以在有傳動傾角的情況下傳遞大的扭矩。*弧形齒接軸示例*四、梅花接軸1、結構特點：由梅花頭及梅花套筒組成。2、特點：允許傾角不大於1——2度，用於橫列式軋機從機架頂部換輥。它的最大缺點是衝擊大；當傾角大於1度時，軸頭一般做成弧形，以改善其傳動性能。它的尺寸取決於軋輥的尺寸，主要參數見教材P238供設計時參考。**五、球籠式萬向接軸這是國外近20年發展起來的一種新型高效萬向接軸。由奧地利人A.H.瑞茲伯於1920年發明，經多次改進，已在日、美、英、德、意等12個國家專利註冊。由於其結構簡單，性能好，廣泛用於輕工、冶金及機械部門。這種聯軸器的結構由加工為球面的外環、內環以及之間的多個鋼球組成，鋼球裝在稱之為球籠的保持架內。*軋鋼機主傳動裝置配置簡圖*五、聯接軸總體配置及其平衡裝置

聯接軸是用來聯接軋輥和齒輪座，或軋輥與電機的部件。在考慮聯接軸總體配置時，必須考慮以下因素：

——軋輥調節範圍；

——齒輪座中心距；

——接軸允許傾角。1、聯接軸的總體配置在軋輥的調節範圍根據工藝條件確定以後，很顯然，接軸長度L取決於允許傾角α。當然，接軸越長，則在相同的提升量下其傾角越小同時接軸的工作條件、受力條件越好。但過長的接軸在設備的配置上與廠房的建設上有困難，所以必須綜合考慮各種因素，選取適當的接軸長度L。*

首先確定齒輪座的中心距A

齒輪座中心距A與軋輥直徑，軋輥開度有關。一般可按經驗選取：型鋼軋機：

初軋機，設H為上輥最大提升量：

鋼板軋機：其出口厚度h變化不大；一般齒輪座的中心距可取大點，這樣可以提高齒輪座端萬向接軸與齒輪軸的強度。*

根據允許傾角確定接軸長度L

對於接軸，儘管允許有一定的傾角，但隨著傾角的增加，其傳動效率、傳遞力矩隨之減少。所以在配置聯接軸時，要求傾角不能過大。最少在接軸負荷較大時有較小的傾角。如滑塊式萬向接軸，其允許最大傾角為8~10度。實際上考慮以上因素，初軋機實際傾角為3~6度。對板帶軋機最大傾角為1~2度。設上軋輥中心線與上齒輪軸中心線的最大距離為hs，接軸允許的最大傾角為α，則由簡單的三角關係，接軸長度的水準投影L為：

L=hs/tgα*

例：1000初軋機聯接軸配置圖*

如圖所示，1000初軋機，軋輥直徑Dmax=950mm，Dmin=830mm上軋輥提升量H=1000mm，則：齒輪座中心距A=（950+830）/2+1000/（8~10）≈1000mm

由上圖，H+Dmax=hs+hx+A，下輥到下齒輪軸中心線hx=50mm

移項得：hs=H+Dmax-hx-A=1000+950-50-1000=900mm

所以，tgα=hs/L=0.1139 得出α=6°50′必須注意的是，L是接軸的投影長度，隨著α角而變化。所以聯接軸的鉸鏈應留有相應的軸向位移量。實際接軸長：L/cosα=7554mm。

實際接軸為一端固定，另一端遊動。*2、聯接軸的平衡裝置

如前所述，軋輥直徑D>450~500mm的接軸，一般都配置有接軸平衡裝置。目的與作用——平衡接軸自重，以減少鉸鏈處的磨損。平衡力的確定——採用過平衡，過平衡係數k=1.1~1.3。平衡方式——有三種：彈簧平衡、重錘平衡及液壓平衡，其特點如下：（具體類型及特點見教材p242，表7——5）*

彈簧平衡 移動量少，結構簡單。但平衡力不穩；主要用於軋輥壓下移動量小的型鋼軋機。重錘平衡 移動量大，但結構複雜、龐大；主要用於軋輥開度變化大的初軋機。液壓平衡 易控制，使用方便，但系統複雜。主要用於板帶材軋機。*平衡裝置示例1150初軋機上輥重錘平衡、下輥彈簧平衡*平衡裝置示例1700精軋機液壓平衡裝置*六、主聯軸節（器）

主聯軸節安裝在減速機與齒輪座（或電機與減速機）之間應用最廣的是齒輪聯軸器及棒銷式聯軸器。在設計計算時，應首先考慮主聯軸器所受的計算力矩，然後參照標準系列予以選用。

1、主聯軸器的計算力矩如聯軸節傳遞最大力矩為Mg，則其計算力矩Mm為：

Mm=k.Mg

式中：k——工作條件係數，不可逆軋機k=1.1~1.3，可逆式1.3~1.5。也可按電機額定力矩Mn確定（見教材式7-54——7-57）。

*

對於有飛輪的不可逆式軋機其電動機聯軸器：

Mm=(1.5—2)MnMn——折算到聯軸器軸上的電動機額定力矩。1.5~2為超載係數。