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【摘 要】详细介绍了1780轧机的轧制线调整电动压下装置中压下螺丝、压下螺母及传动电机的功率等的设计计算过程及强度校核
【关键词】轧机；电动压下；设计计算；强度校核
最近我公司承接了某钼业股份有限公司的一条1780mm温/冷轧钼轧制板材生产线，主要包括有前后运输辊道、六辊冷轧机、矫直机以及剪子等设备。机组主要参数有：1. 来料的厚度≤5㎜；2. 成品的厚度：0.3～4㎜；3. 最大轧制力：30MN。现就介绍该六辊冷轧机轧制线调整电动压下装置的设计计算及强度校核。
在以往的单台钼板轧机中，我们通常使用的轧制线调整装置的结构形式是：1. 在机架的侧面安装有四个液压缸，轧制线需要调整时用液压缸顶起支承辊的弧面垫，按照计算好的厚度把事先准备好的合适厚度的垫板塞入，以增加垫板的方式来补偿辊径变化保证轧制线的固定不变；2. 采用液压缸推动阶梯垫板的形式进行轧制线调整。此两种方法最大的不足就是无法进行轧制线的连续调整，而且第一种方法采用的是人工加放垫板的方式，由于空间限制操作不方便，本机组是整条生产线，前后设有运输辊道，设备布置较紧凑人工加放垫板的方式就更不可能实现。为了达到轧制线高度上可以实现连续调整，前期考虑选取用螺旋升降机驱动两个串联的斜楔进行轧制线标高调整的方案。因为此轧机为板材轧机而不是带材轧机，在板材进入轧机和离开轧机时会产生强大的瞬时冲击力，纵向冲击力导致斜楔的水平分力会传递给螺旋升降机，为了避免螺旋升降机瞬时承受较大冲击力而损坏，后经多方论证该方案被否定。
图1
最终轧制线调整装置采用电动压下的方案，如图1。下面就该方案详细介绍一下主要技术参数的设计计算和确定。
1、压下螺丝的设计计算： 通过与同类产品的类比和以往的经验初步确定压下螺丝采用B480×18，然后再对其强度进行校核。
式中：——压下螺丝中实际计算应力，MPa；
P1——压下螺丝所承受的轧制力，N；
d1——压下螺丝螺纹内径，m；
[]——压下螺丝材料许用应力，MPa；
代入P1=15×106N、d=0.44876m 得=94.84MPa；
而[]=
压下螺丝材质采用42CrMo，=690～840MPa，代入得n=7.3～8.8，符合n≥6的要求。同时，由于压下螺丝的长、径之比小于5，因此不必进行纵向弯曲强度（稳定性）校验。
压下螺丝尾部带有花键；端部采用凹面球形，因为这样的形状不但自卫性好，而且又能防止青铜止推垫块产生拉应力（青铜耐压性能好），因此大大提高了青铜垫块的使用寿命，减少了有色金属的消耗。
2、压下螺母的设计计算：
压下螺母高度 H=（1.2～2）d ，d为压下螺丝的螺纹外径d=480mm，带入得： H=576～960mm，取H=620mm；
压下螺母外径 ：
D=（1.5～1.8）d =720～864mm，取D=800mm
3、转动压下螺丝的功率计算：
为了转动压下螺丝，必须克服压下螺丝与螺母的螺纹间及压下螺丝端部枢轴与垫块间由于在垂直力P1的作用下所产生的转动摩擦静力矩，这样才能使压下螺丝产生转动。
在压下机构稳定运转的情况下，转动压下螺丝只要克服最大摩擦静力矩，压下螺丝便可正常运转。压下螺丝转动时的最大静力矩Mj为：Mj=M1+M2
式中M为压下螺丝的枢轴端部与止推垫块之间的摩擦力矩，M2为压下螺丝与螺母螺纹间的摩擦力矩，N·m；
M1= P1d3/3 M2= P1tan（）
则：Mj=M1+M2= P1[++ tan（）] 式中的“”号压下时取“+”，提升时取“-”，本设计中取“+”；d为压下螺丝端部枢轴间的直径，0.452m；为止推垫块与枢轴间的摩擦系数，0.1～0.15；d为压下螺丝与螺母的螺纹中径，0.4665m；为压下螺丝与螺母间的摩擦角，=arctan，为螺纹间的摩擦系数，通常取=0.1，则=540’ ；为压下螺丝与螺母的螺纹升角，2.1476；本設计为空载压下的情况，P=（Q-G）/2，Q为平衡力，G为被平衡部件的总重力，通常取二者之比为K，成为过平衡系数，并且Q/G=K=1.2～1.4，所以P1=（0.1～0.2）G，G=6.510；则带入所有数值得：
Mj=（0.1～0.2）×6.5×105×[+（0.1～0.15）+tan（5°40’+2.1476°）]=（18.4～43.2） KNm
由上述计算数值，选用55Kw，750r/min的电机。
根据以上主要结构参数的计算结果对该轧机的标高调整电动压下装置进行了详细的设计，在具体的设计过程中对其中的各个零部件的强度也进行了相应的校核，目前该装置的设计已经完成进入了设备的加工制造阶段。
【关键词】轧机；电动压下；设计计算；强度校核
最近我公司承接了某钼业股份有限公司的一条1780mm温/冷轧钼轧制板材生产线，主要包括有前后运输辊道、六辊冷轧机、矫直机以及剪子等设备。机组主要参数有：1. 来料的厚度≤5㎜；2. 成品的厚度：0.3～4㎜；3. 最大轧制力：30MN。现就介绍该六辊冷轧机轧制线调整电动压下装置的设计计算及强度校核。
在以往的单台钼板轧机中，我们通常使用的轧制线调整装置的结构形式是：1. 在机架的侧面安装有四个液压缸，轧制线需要调整时用液压缸顶起支承辊的弧面垫，按照计算好的厚度把事先准备好的合适厚度的垫板塞入，以增加垫板的方式来补偿辊径变化保证轧制线的固定不变；2. 采用液压缸推动阶梯垫板的形式进行轧制线调整。此两种方法最大的不足就是无法进行轧制线的连续调整，而且第一种方法采用的是人工加放垫板的方式，由于空间限制操作不方便，本机组是整条生产线，前后设有运输辊道，设备布置较紧凑人工加放垫板的方式就更不可能实现。为了达到轧制线高度上可以实现连续调整，前期考虑选取用螺旋升降机驱动两个串联的斜楔进行轧制线标高调整的方案。因为此轧机为板材轧机而不是带材轧机，在板材进入轧机和离开轧机时会产生强大的瞬时冲击力，纵向冲击力导致斜楔的水平分力会传递给螺旋升降机，为了避免螺旋升降机瞬时承受较大冲击力而损坏，后经多方论证该方案被否定。
图1
最终轧制线调整装置采用电动压下的方案，如图1。下面就该方案详细介绍一下主要技术参数的设计计算和确定。
1、压下螺丝的设计计算： 通过与同类产品的类比和以往的经验初步确定压下螺丝采用B480×18，然后再对其强度进行校核。
式中：——压下螺丝中实际计算应力，MPa；
P1——压下螺丝所承受的轧制力，N；
d1——压下螺丝螺纹内径，m；
[]——压下螺丝材料许用应力，MPa；
代入P1=15×106N、d=0.44876m 得=94.84MPa；
而[]=
压下螺丝材质采用42CrMo，=690～840MPa，代入得n=7.3～8.8，符合n≥6的要求。同时，由于压下螺丝的长、径之比小于5，因此不必进行纵向弯曲强度（稳定性）校验。
压下螺丝尾部带有花键；端部采用凹面球形，因为这样的形状不但自卫性好，而且又能防止青铜止推垫块产生拉应力（青铜耐压性能好），因此大大提高了青铜垫块的使用寿命，减少了有色金属的消耗。
2、压下螺母的设计计算：
压下螺母高度 H=（1.2～2）d ，d为压下螺丝的螺纹外径d=480mm，带入得： H=576～960mm，取H=620mm；
压下螺母外径 ：
D=（1.5～1.8）d =720～864mm，取D=800mm
3、转动压下螺丝的功率计算：
为了转动压下螺丝，必须克服压下螺丝与螺母的螺纹间及压下螺丝端部枢轴与垫块间由于在垂直力P1的作用下所产生的转动摩擦静力矩，这样才能使压下螺丝产生转动。
在压下机构稳定运转的情况下，转动压下螺丝只要克服最大摩擦静力矩，压下螺丝便可正常运转。压下螺丝转动时的最大静力矩Mj为：Mj=M1+M2
式中M为压下螺丝的枢轴端部与止推垫块之间的摩擦力矩，M2为压下螺丝与螺母螺纹间的摩擦力矩，N·m；
M1= P1d3/3 M2= P1tan（）
则：Mj=M1+M2= P1[++ tan（）] 式中的“”号压下时取“+”，提升时取“-”，本设计中取“+”；d为压下螺丝端部枢轴间的直径，0.452m；为止推垫块与枢轴间的摩擦系数，0.1～0.15；d为压下螺丝与螺母的螺纹中径，0.4665m；为压下螺丝与螺母间的摩擦角，=arctan，为螺纹间的摩擦系数，通常取=0.1，则=540’ ；为压下螺丝与螺母的螺纹升角，2.1476；本設计为空载压下的情况，P=（Q-G）/2，Q为平衡力，G为被平衡部件的总重力，通常取二者之比为K，成为过平衡系数，并且Q/G=K=1.2～1.4，所以P1=（0.1～0.2）G，G=6.510；则带入所有数值得：
Mj=（0.1～0.2）×6.5×105×[+（0.1～0.15）+tan（5°40’+2.1476°）]=（18.4～43.2） KNm
由上述计算数值，选用55Kw，750r/min的电机。
根据以上主要结构参数的计算结果对该轧机的标高调整电动压下装置进行了详细的设计，在具体的设计过程中对其中的各个零部件的强度也进行了相应的校核，目前该装置的设计已经完成进入了设备的加工制造阶段。