摘要：本文介绍了短应力线轧机的轧辊平衡力预紧的计算方法，采用碟簧、液压平衡、弹性阻尼器三种等平衡措施保持轧辊平衡，同时对比了三种措施的优缺点，并结合实际提出了一种判了轧辊平衡失效的实用方法。

　　1.平衡装置应用背景

　　在短应力线轧机的轧制生产过程中，由于上轧辊及其轴承座自重的影响，包括制造以及安装留下的误差，在轧件未进入轧辊之前，螺母与拉杆的梯形螺纹之间存在啮合间隙，如图1所示。

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　　这种间隙，使得轧件进入轧辊时产生很大的冲击，造成轧制弹跳，恶化了轧机的工作条件，有时甚至成为轧机轴承烧毁的原因。

　　为了防止这种冲击，采取的办法是改变螺母与拉杆的梯形螺纹之间的啮合方式，因此，在轧机的4根拉杆上设有轧辊平衡装置，该装置在轴承座上沿竖直方向施加平衡力，使该平衡预紧力足以消除梯形螺纹之间的啮合间隙。平衡力不宜过大，过大会导致辊缝调整困难。也就是说，事轧辊及其轴承座“悬浮”在自身重力和平衡装置的预紧力上。这种平衡措施，保证了轧制时弹跳减小，同时保证了轧件的尺寸稳定性。对于上轧辊及其轴承座来讲，这个预紧力非常重要。而下轧辊及其轴承座情况要和一些，由于自重作用有利于螺母与拉杆的梯形螺纹啮合，向理想的方向发展，因此下轧辊及其轴承座的平衡装置上的预紧力设定，可以小一些，甚至不考虑。

　　2.平衡力的计算方法

　　传动侧两个平衡装置，需平衡上辊系、接轴和压下螺丝的自身重力。对于上辊系和压下螺丝，其自身重力平均分布在4个平衡装置上;对于接轴，其加在传动侧平衡装置上的平衡力，要通过力矩来计算，如图2所示。

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　　B1、B2分别为操作侧和传动侧平衡装置的支点，即

　　2XL1XF2=1/2XL1(G1 G3) 1/2XG2(L1 L2)

　　即 F2=1/4X(G1 G3) 1/4XG2(1 L2/L1) (1)

　　式中，

　　L1为传动侧与操作侧平衡装置的安装距离;

　　L2为平衡装置至接轴轴头与轧辊连接点检的距离;

　　F2为传动侧一个平衡装置的支反力;

　　G1、G2、G3分别为上辊系、接轴、压下螺丝的自身重力。

　　由式(1)可见，接轴本身自重加在传动侧平衡装置上的平衡力，并非接轴本身自重加在传动侧平衡装置上的平衡力，而是相对加大了1/4XG2(1 L2/L1)的量。由于接轴重心并非在中间位置，而是偏向轴头，因而为设计方便，可忽略G3，接轴自重加在传动侧平衡装置上的平衡力按其自身总重力的2/3计算，并考虑过平衡系数n，通常取n=1.2~1.4，那么式(1)可写成

　　F2=(1/4G1 1/3G2)X n (2)

　　3.平衡措施

　　轧钢工程中最广泛采用的平衡方法是：液压平衡，弹性阻尼器，碟簧。

　　3.1 液压平衡装置密封难的原因

　　如果采用液压平衡装置的话，密封是一个难题，原因如下：

　　(1)由于热轧现场粉尘比较大，液压缸与活塞杆接触处，常聚集一些含铁类粉尘，将活塞杆磨损导致漏油;

　　(2)热轧现场的高温环境，使得密封材料加速老化而导致泄漏;

　　(3)液压缸的正常工作中，活塞存在磨损导致泄漏;

　　(4)此处液压油的压力设定，通常高达16MPa以上，高压导致泄漏。

　　由于泄漏带来的设备维护量很大，有时甚至成为轧钢工程设计中的一处缺陷，因此很多棒材轧钢生产线，对短应力线轧机上的轧辊平衡装置，进行了改造，采用了弹性阻尼体作为平衡装置。

　　工程实践证明，采用弹性阻尼平衡装置，工作稳定，故障较少。但是弹性阻尼器必须由专业的生产厂家制造，而且生产线上使用数量众多，价格十分昂贵。

　　3.2 碟簧的特点

　　近年来某公司优先采用一种碟簧来替代弹性阻尼器，应用在轧辊平衡上，大大降低了经济投资成本，使用效果良好。

　　碟簧是用金属板料或锻压坯料而成的截锥形截面的垫圈式弹簧，其特点是：

　　(1)刚度大，缓冲吸振能力强，能以小变形来承受大载荷;

　　(2)具有变刚度特性，用同样的碟簧采用不同的组合方式，能使弹簧特性在很大的范围内变化。

　　但值得注意的是，要想计算结果更接近实际的工程应用，碟簧的材质以及热处理必须有严格的要求，以保证其刚度特性曲线的准确性。

　　4.检查轧辊平衡失效的一种方法

　　对于轧辊平衡失效的情况很好判断，在轧钢时，轧件头部咬入瞬间，用肉眼仔细观察就可以看到上轧辊被顶起，并伴随着“砰”的一声;轧件尾部脱槽后，上轧辊落下，也伴随着稍轻一点的“砰”的声音，就说明肯定是轧辊平衡系统有问题了。

　　如果是碟簧平衡的，检查碟簧是否破碎或是失去弹性，如果是弹性阻尼器平衡的，检查阻尼材料是否老化及考虑更换。如果是液压平衡，应检查是否存在泄漏。

　　5.结束语

　　综上所述，短应力线轧机的轧辊平衡装置，对于轧制生产具有十分重要的意义。碟簧作为平衡装置，应用在段应力线轧机上，已经取得了良好的使用效果，其不仅工作稳定，而且较为经济，投资成本以及设备维护成本较低，值得推广应用。

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