第5章 轧钢机架 5.1 机架的类型 5.2 机架的主要结构参数 5.3 机架的结构特点 5.1 机架的类型 轧钢机机架是工作机座的重要部件,轧辊轴承座及轧辊调整装置等都安装在机架上。机架要承受轧制力,必须有足够的强度和刚度。 根据轧钢机型式和工作要求,轧钢机机架分为闭式和开式两种。 §max.book118.com 机架的作用 1、作用:用来安装轧辊、轧辊轴承、轧辊调整装置和导卫装置等工作机座中全部零件,并承受全部轧制力的作用。 2、地位:机架是轧机工作机座中尺寸和重量最大的部件,轧辊轴承和轧辊调整装置都安装在机架上,机架承受巨大轧制力的作用。 §max.book118.com 机架的类型 1、组成:机架主要由左右牌坊、联接两块牌坊的连接梁、位于牌坊窗口内侧的滑板等零部件构成。由于牌坊是机架的主体部件,因此仅对牌坊的结构、参数和强度介绍。 2、轧机牌坊分类 闭式牌坊和开式牌坊 §max.book118.com 闭口式机架的牌坊 如图5-1所示,闭式机架是一个整体框架,具有较高强度和刚度。闭式机架主要用于轧制力较大的初轧机、板坯轧机和板带轧机等。对于板带轧机来说,为提高轧制精度,需要有较高的机架刚度。对于某些小型和线材轧机,也往往采用刚度较好的闭式机架,以获得较好的轧件质量。采用闭式机架的工作机座,在换辊时,轧辊是沿其轴线方向从机架窗口中抽出或装入,这种轧机一般都设有专用的换辊装置。 a、大多是整体铸造的。当牌坊尺寸和重量太大,受到铸造条件或运输条件限制时,则采用电渣焊焊成。 b、具有较高的强度和刚度。 c、主要用来轧制压力较大或对轧件尺寸要求严格的轧钢机上,如初轧机和板带轧机。 d、使用闭式牌坊的轧辊换辊时,轧辊沿轴向从牌坊的窗口中进出。 §max.book118.com 开口式机架的牌坊 开式机架由机架本体和上盖两部分组成(图5-2),它主要用在横列式型钢轧机上,其主要优点是换辊方便。因为,在横列式型钢轧机上如果采用闭式机架,由于受到相邻机座和联接轴的妨碍,沿轧辊轴线方向换辊是很困难的。采用开式机架,只要拆下上盖,就可以很方便地将轧辊从上面吊出或装入。开式机架主要缺点是刚度较差。影响开式机架刚度和换辊速度的主要关键是上盖的联接方式。常见的上盖联接方式有五种。 图5-2a是螺栓联接的开式机架,机架上盖(上横梁)用两个螺栓与机架立柱联接。这种联接方式结构简单,但因螺栓较长,变形较大,机架刚度较低。此外,换辊时拆装螺母较费时。 图 5-2b是立销和斜楔联接的开式机架,其换辊比螺栓联接较方便。 图5-2c是套环和斜楔联接的开式机架,与上述两种形式相比,取消了立柱和上盖上的垂直销孔,用套环代替螺栓或圆柱销。套环的下端用横销铰接在立柱上,套环上端用斜楔把上盖和立柱连接起来。这种结构换辊较为方便。由于套环的断面可大于螺栓或圆柱销,轧机刚性有所改善。 图5-2d是横销和斜楔联接的开式机架,上盖与立柱用横销联接后,再用斜楔楔紧。其优点是结构简单,联接件变形较小。但是,在楔紧力和冲击力作用下,当横销沿剪切断面发生变形后,拆装较为困难,使换辊时间延长。 图5-2e是斜楔联接的开式机架,与上述各种形式的开式机架相比有以下优点:1)上盖弹跳值小。由于联接件数量少、变形小,使上盖弹跳值减少。2)联接件结构简单,联接坚固。3)机架立柱横向变形小。在打紧斜楔后,机架立柱上部被斜楔和机盖止口紧紧挤住,大大减小了立柱的横向变形。 由上可知,斜楔联接的开式机架,除了换辊方便外,还具有较高的刚度,故称为半闭口机架。这种机架使用效果较好,得到了广泛应用。 a、有用螺栓、套环、销轴、立销和斜楔将上盖和U形架连接的各种方式。 b、其强度和刚度均较闭口机架差,而且加工面多,造价高。 c、主要用来大中型横列式型钢轧机。 d、其突出优点是换辊方便。 §max.book118.com 预应力牌坊 a、是开式牌坊中的另一种典型型式; b、半牌坊结构是国内使用较多的一种; c、它是用液压螺母和拉杆将割分的上、下半牌坊联结而成的; d、这种牌坊由于液压螺母在未轧钢前对牌坊已施加1.2~1.5倍轧制力的预应力,因而在轧制时可减少牌坊的变形,提高轧件的精度。 e、主要用于小型型钢轧机和线材轧机上具有明显的优势。 5.2 机架的主要结构参数 机架的主要结构参数是窗口宽度、高度和立柱断面尺寸。 在闭式机架中,机架窗口宽度应稍大于轧辊最大直径,以便于换辊;而开式机架窗口宽度主要决定于轧辊轴承座的宽度。 1、机架窗口的宽度B 对于闭式机架,窗口高度应稍大于支承辊最大直径,以使轴向换辊成为可能。对于开口机架,窗口宽度决定与轧辊轴承座的宽度。 四辊轧机机架窗口宽度一般为支承辊直径的1.15~1.30倍。为换辊方便,换辊侧的机架窗口应比传动侧窗口宽5~10mm,亦可表示为 B = Bz + 2s ? 式中 B ——机架窗口宽度; Bz ——支承辊(轧辊)轴承座宽度,mm; s ——窗口滑板厚度,mm,一般取s=20~40mm。 2、机架窗口的高度H 取决于轧辊数目、轧辊直径、轴承座的高度、轧辊最大开口度、压下螺丝的最小伸长量、安全臼和测压元件的高度、垫板高度等因素。对于液压压下的轧机,则要考虑液压缸的安装尺寸。 机架窗口高度H主要根据轧辊最大开口度、压下螺丝最小伸出端(至少有2~3扣螺纹长度),以及换辊等要求确定。 H=Hl+H2+H3+S1+S2 ?式中 Hl —— 两个(或四个)轧辊接触时,上、下轴承座间的最大距离,mm; H2 —— 安全臼或测压元件以及均压块的高度,mm; H3 ——下轴承座底垫板厚度,mm; S1 ——轧机换辊时的最大开口度,mm; S2 ——机架窗口高度尺寸裕量,通常S2 = 150~250mm。 对于四辊轧机,可取 H =(2.6~3.5)(Dw+Db) 式中Dw 、 Db——工作辊、支承辊直径,mm。 3、机架立柱的断面尺寸 机架立柱的断面尺寸是根据强度条件确定的。由于作用于轧辊辊颈和机架立柱上的力相同,而辊颈强度近似地与其直径平方(d2)成正比,故机架立柱的断面积(F)与轧辊辊颈的直径平方(d2)有关。在设计时,可根据比值(F / d2)的经验数据确定机架立柱断面积,再进行机架强度验算。根据轧辊材料和轧钢机类型,比值(F / d2)可按表5-1选取。 机架立柱断面尺寸对机架刚度影响较大。在现代板带轧机上,为了提高轧件的轧制精度,有逐渐加大立柱断面的趋势。厚板轧机机架立柱断面积已增至10000cm2;热轧带钢轧机的机架立柱断面积达7000cm2。 机架立柱的断面形状 a、方形断面 b、长方形断面 c、工字形断面 d、T字形断面 5.3 机架的结构特点 1.闭式机架结构 图5-3是1700热轧带钢连轧机精轧机座的机架结构图。两片机架2和
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