棒线材短应力线精轧机刚度的分析与研究

棒线材短应力线精轧机刚度的分析与研究 白建光 （中冶东方工程技术有限公司 秦皇岛研究设计院，河北 秦皇岛 066004） 1 短应力线轧机的刚度定义 短应力线轧机主要结构包括辊系、压下装置、轴向调 整装置、机架和导卫装置等，其辊系结构如图 1。 短应力线轧机克服了传统轧机刚度低、生产条件不 稳定、调整性能差等缺陷。短应力线轧机的刚度较传统轧 机高，轧出的产品尺寸精度高，满足了高端用户的要求。 因此刚度是轧机的硬性指标。 机座刚度系数 K为：K=P/f， f=fB+fK 其中：f-机座的弹性变形，mm；fB-轧辊弹跳；fK-除轧 辊外工作机座的弹跳，即受压零件的压缩变形，受拉零件 的拉伸变形和弯曲零件弯曲变形之和。 在中、小型轧机上，减少 fB的有效措施是缩短辊身长 度，即降低辊身长度 L和轧辊直径 D的比值（L/D），而短 应力线轧机最大程度降低了这个比值。在轧机整个工作 机座的弹性变形 f中，轧辊弯曲变形 fB所占的比例是比 较大的。 2 BF型 准300短应力线轧机的刚度计算 BF型 准300短应力线轧机在轧制过程中作为精轧机 组使用，对最终成品的质量和精度影响最大，因此 准300 轧机的刚度决定着整 条生产线是否成功。 本文仅以我院开发的 BF型 准300短应力线 轧机为例计算其刚 度。轧制时，准300轧 机整个机架的弹性变形由以下几部分组成：轧辊的弯曲 变形 f1，立柱的拉伸变形 f2，立柱上螺母的压缩变形 f3，轴 承座的弹性变形 f4，轴承的弹性变形 f5，其他零部件（如螺 母螺牙的弯曲变形、球面垫）的弹性变形 f6。因为前 5项 弹性变形在轧机总的弹性变形中所占比例达到 90%以 上，第 6项其他零部件弹性变形计算较复杂，且所占比例 很微小，因此以下我们忽略第 6项不计，只计算轧机的前 5项弹性变形。 （1）轧辊的弯曲变形 f1 轧制力 P=400kN；轴承座等效支撑点间距 l1=750mm； 轧辊弹性模量（最小）E=172000MPa；轧辊辊身直径（最 小）D=280mm；截面极惯性矩 I1=π·D4/32=6.034×10-4m4。 当 x=375 时，轧辊的弹性变形（挠度）达到最大 f1= P·l31 /（48E·I1)=0.034mm。 （2）立柱的拉伸变形 f2 拉杆承受拉力约为 0.4倍轧制力 R=0.4P=1.6×105N；拉 杆中性轴的长度 l2=500mm；立柱直径螺纹中径 d=83mm； 立柱截面 F1 =π·D2/4 =5.411 ×10 -3m2；立柱拉伸变形 f2=R·l2/（2·E·F1）=0.043mm。 （3）立柱上螺母的压缩变形 f3 螺母的啮合长度 l3=67mm；螺母的外径 D1=144mm； 螺母的截面积 F2=π·（D21 -d2）/4=0.011m2；螺母的压缩变形 f3=R·l3 /（E·F2）=5.73×10-3mm。 （4）轴承座的弹性变形 f4 轴承座上两立柱中心间距 l4=400mm；截面宽度 b= 190mm；截面高度 h=315mm；截面极惯性矩 I2=b·h3/12= 4.949×10-4m4；轴承座的弹性变形（挠度）f4=0.8·l34 /（48· E·I2）=5.0128×10-3mm。 摘 要：介绍轧机机座弹跳组成，及轧机刚度定义，以 准300短应力线轧机刚度为例进行详细计算，凸显了短应力线轧 机高刚度优势。 关键词：短应力线轧机；刚度；弹性变形 中图分类号：TG333.62 文献标识码：A 文章编号：1002－2333（2010）10－0139－02 139机械工程师 2010年第 10期 轴向调整装置 立柱 图 1 辊系结构图 750 x P f 1 图 2 轧辊受力简图 67 67 螺纹啮合长度 Tr 85 ×4 Tr 85 ×4RR 500 螺纹啮合长度 图 3 立柱受力简图 解决 SOLUTION工艺 / 工装 / 模具 / 诊断 / 检测 / 维修 / 改造 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!! （5）轴承的弹性变 形 f5（轧辊轴承为四列 短圆柱滚子轴承） 轴 承 外 径 D2 = 240mm；轴承内径 d2= 160mm；轴承宽度 B= 168mm；轴承滚动体接 触长度 lg=32mm；轴承 滚动体接触角度 α=0°； 轴承滚动体的列数 i= 4；每列滚动体的数目 Z=40。 轴承最大负荷的滚动体上的负荷： Q=3.68P /（i·Z·cosα）=920kg 滚动体与滚道接触处的径向变形 f51=0.0006·Q0.9/（cosα·lg0.8）=0.018mm 轴承内外圈与轴及轴承座孔接触处的径向变形 f52=0.018P·（1+d2/D2）/π·d2·B=0.014mm 轴承弹性变形为 f5=f51+f52=0.032mm 上辊系统总的弹性变形为：f=f1+f2+f3+f4+f5=0.12mm。 3 结 语 BF型 准300短应力线轧机刚度计算如下: K=P/2K=1.67×103kN/mm 所以 BF型 准300短应力线轧机计算刚度约为 1.67× 103kN/mm，而在生产线实测 准300短应力线轧机刚度大 约为（1.30～1.60）×103kN/mm，这与计算所得数据基本吻 合，而旧式 准300牌坊式轧机刚度约 1.0×103kN/mm，可见 短应力线轧机的优势很明显。 ［参考文献］ ［1］ 邹家祥.轧钢机械（第 3版）［M］.北京：冶金工业出版社，2005. ［2］ 钟廷珍.短应力线轧机的理论与实践［M］.北京：冶金工业出版 社，1999. （编辑立 明） 作者简介：白建光（1977-），男，工程师，主要从事冶金设备方面研究工作。 收稿日期：2010-07-20 f 4 h P/2 RP/2R 400 图 4 轴承座受力简图 168 32 准1 60 准2 40 图 5 四列圆柱滚子轴承结构 刀调仪综合误差检具 卓小卫 （哈尔滨量具刃具集团有限责任公司 量仪研究所，哈尔滨 150040） 1 问的提出 刀调仪也称为对刀 仪，是集光、机、电技术于 一体的测量仪器，可用于 加工机床以外预调和测 量带轴镗铣类刀具切削 刃的精确坐标位置、切削 刃轴向或径向圆跳动误 差、切削刃投影角度、刀 尖圆弧半径，观察刀具刃 口状态。刀调仪大多采用立式结构，基本样式如图 1所 示：被测刀具安装于仪器主轴内，可绕轴线回转，根据直 接测量法，以瞄准装置定位对零后，再沿被测刀具轴向和 径向移动瞄准测量装置，由相应的测量系统显示出测量 结果。使用刀调仪能在刀具使用前知道刀具的基本参数， 可以降低机床撞刀的风险，减少机床试切次数，缩短辅助 时间，提高机床的利用效能。 国内刀调仪产品执行标准为《GB/T 22096-2008刀 具预调测量仪》，标准中对该类仪器基本测量参数、精度 及检定方法做了规定，其中提到的精度指标包括主轴锥 孔精度、主轴轴向和径向跳动、瞄准系统轴向运动方向与 主轴的平行度和径向运动方向与主轴的垂直度、瞄准系 统的分辨力、尺寸基准的准确度、测量的重复性误差和测 量的准确度，由于缺少一种公认合理的实物基准，对“测 量准确度”没能给出明确的检测和评定方法，只能通过主 轴、导轨、光栅、瞄准系统等单项精度指标来评定产品的 摘 要：检测刀调仪产品的综合误差，目前还没有一种公认的好方法。文中介绍了一种双球杆结构检具及相应的使用方 法，为评定刀调仪综合误差提供了一条可行的途径，可供刀调仪生产厂家和刀调仪用户使用。 关键词：刀调仪；双球杆；实物基准 中图分类号：TG81 文献标识码：A 文章编号：1002－2333（2010）10－0140－02 L轴测量滑架 瞄准系统 主轴定位系统 R轴测量滑架 仪器基座 图 1 解决方案 SOLUTION 工艺 / 工装 / 模具 / 诊断 / 检测 / 维修 / 改造 机械工程师 2010年第 10期140