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;...
棒线材短应力线精轧机刚度的
与研究
白建光
(中冶东方
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
解决方案
SOLUTION工艺 / 工装 / 模具 / 诊断 / 检测 / 维修 / 改造
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(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 问题的提出
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
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
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