四辊轧机辊系轴向力的实验——四辊轧机轴向力学行为的研究(Ⅴ)

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1995.01.015 第17卷第1期 北京科技大学学报 Vol.17 No.1 1995年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.1995 四辊轧机辊系轴向力的实验* 一四辊轧机轴向力学行为的研究(V) 高永生”邹家祥)叶熙琳)史小路2)周纪华) I)北京科技大学压力加工系、北京1000832)北京科技大学机械工程学院 摘要在理论分析的基础上，先后在试验轧机上和现场工业轧机上对四辊热、冷轧机进行了综合 测试，对四辊轧机轧辊不同交叉形式以及不同交叉角情况下的轴向力进行了测试分析，获得了轧机 的力学，运动学和动力学等参数的实际数据 关键词轧机，轧辊，四辊轧机，轴向力 中图分类号TG333.17;0324 Expriment and Study about the Axial Force of 4-H Strip Mill -Study on the Axial Mechanical Behavior of 4-H Strip Mills (V) Gao Yongsheng)Zou Jiaxiang Ye Xilin)Shi Xiaolu2)Zhou Jihua2) 1)Department of Metal Forming.USTB.Beijing 100083.PRC 2)Mechacical Engineering Colloge,USTB ABSTRACT Based on the theoretical analyses.4-H hot strip mill and 4-H cold strip mill have been tested.The force.power and dynamic characteristics of the roll systems are obtained in this paper. KEY WORDS 4-H rolling mill,rolls/4-H strip mill,axial force 在理论分析的基础上1，)，在本校实验轧机上和现场工业轧机上，对轧辊轴向力的特性 及其影响因素进行了实验研究.实验中，精度可靠，重复性好，验证了轴向力理论分析结 果，实验结果具有实用性· 1预备性实验一冷轧机轴向力实验研究 11实验方案及过程 实验是在本校四辊可逆式轧机（中90mm×中200mm/200mm)上进行的.根据辊间交叉 的可能性，选用了最有代表性的两种轧辊交叉形式，见图1.轴向力传感器采用套筒形式， 安装在轴承座端盖上，轧辊轴承外圈与轴承座为动配合，当轧辊轴向位移时，轴承外圈推动 轴承座端盖，使传感器直接受力，此种方案的特点是传感器所反映的信号为轧辊真实轴向 力，去除了轴向各摩擦面的影响， 1992-01-24收稿 第一作者男36岁博士后雨研究员 ◆治金工业部资助项目

第 71 卷 第 1期 北 京 科 技 大 学 学 报 l哪 年 2 月 Jo rnu a l o f U n i v e rs it y o f s百e n ce a n d Te hc n o l o g y Be ji ni g V d . 1 7 N o 万功 . 1更巧 四 辊轧机辊 系 轴 向力 的实验 ’ 四 辊轧 机轴 向力学 行 为的研 究 ( V ) 高永 生` ’ 邹 家祥 2 ) 叶 熙 琳 2 ) 史小 路 2 ) 周 纪 华 2 ) l) 北 京科技大学 压力 加工 系 , 北 京 l(刀〕8 3 2 ) 北京科技大学机械工程 学院 摘要 在理论分析 的基础上 , 先后 在 试验轧机上和 现场工 业 轧机 上 对 四 辊热 、 冷 轧机 进行 f 综 合 测试 , 对四 辊轧机轧辊不 同 交叉形式 以 及不 同交 叉 角情 况下 的 轴向力进 行了 测 试分析 . 获得 了轧机 的力学 、 运 动学和 动力学等参数的 实际 数据 . 关键词 轧机 , 轧辊 , 四 辊 轧机 , 轴向 力 中图分类号 T G 3 3 3 , 17 ; 0 3抖 E x P r ime nt a n d S tud y a bo u t t h e — S t u d y o n t h e xA i a l M ec l l a n i以l XA i a l F o r ce o f 4 一 H S tr iP M i l B e h a v i o r o f 4 一 H S t ir P M 业 ( V ) G a o oY n 娜h翻口’ ) Z ou iJ a 义 i a o g Z ) eY xi zi n Z ) hS i xi a o l u Z ) z h ou 五h u a Z ) l ) D e P a r tm e n t o f M e t a l F o mr i n g , U S T B , B e l J i n g 10 0 0 8 3 . P R C Z ) M e c h a c i c a l E n g i n e e r i n g C o ll o g e , U S T B A B S T R A C T B a s e d o n t h e t h e o r e t i e a l a n a l y s e s , 4 一 H h o t s t r iP 而11 a n d 4 一 H c o ld s t r iP 而11 h a v e b e e n t e s t e d . T h e fo r c e , P o w e r a n d d y n a m i e e h a r a e t e r i s t i cs o f t h e r o ll s ys t e ms a r e o b t a i n e d i n t h i s P a P e r . K E Y W O R D S 4 一 H r o ll i n g m ill , r o l l s / 4 一 H s t r i P m il l , a x i a l fo r e e 在理 论分 析 的基 础上 ! ’ , “ } , 在 本校 实验 轧 机上 和 现 场工 业轧 机上 , 对轧 辊 轴 向力 的 特 性 及其影 响 因素进 行 了实验研 究 . 实验 中 , 精 度 可 靠 , 重 复 性 好 , 验证 了 轴 向力 理 论分 析 结 果 . 实验结 果具 有实 用性 . 1 预备性实验 — 冷轧机轴向力 实验 研究 L l 实验 方案及 过程 实验 是在本 校 四辊 可逆式 轧 机 ( 必90 m m x 必2 0 ~ / 2 0 ~ ) 上 进行 的 . 根 据 辊 间 交 叉 的可 能性 , 选 用 了最 有代 表 性 的 两 种 轧 辊 交 叉 形 式 , 见 图 1 . 轴 向力 传 感 器 采 用 套 筒 形 式 , 安装 在轴承座端 盖上 . 轧辊 轴承 外 圈与轴 承 座 为动配 合 . 当轧 辊轴 向位 移 时 , 轴 承外 圈 推动 轴承 座端盖 , 使传感 器 直接 受力 . 此 种方 案 的特 点 是 传感 器 所 反 映 的信 号 为 轧 辊真 实 轴 向 力 , 去除 了轴 向各摩 擦 面 的影 响 . 1卯2一 01 一 24 收稿 第一 作者 男 36 岁 博 士后 副 研究 员 * 冶金 工 业 部资助项 目 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1995. 01. 015

·60 北京科技大学学报 1995年No.1 1.2测试结果分析 1.2.1轴向位移特性分析 由于各轧辊轴向间隙的存在，在轧制开始 时均处于中性游动状态，受张力的作用，带钢 的轴向位移很小，可以将其看作辊系的最初轴 向固定点，按图1(b)交叉形式，轧辊开始转 动时，4个轧辊轴向移动的方向相同，见图2 b)转动过程中由于支承辊轴向间隙较小，最 先达到轴向“顶死”的状态，这时的辊系轴向 a】 (b) 位移固定点由轧件转到支承辊，固定点的转换 改变了辊系的轴向运动，使工作辊向相反的方 图1轧辊空间交叉形式示意图 向运动，带钢亦根据交叉性质产生相应的横向 移动，即此时的轴向移动由最初的工作辊与支承辊转为工作辊和轧件，对于图1(a)所示辊间 交叉形式，上、下轧辊呈反对称状态，工作辊对带钢的轴向作用相反，带钢的横向移动不明显， 1.2.2轧辊轴向力（见图(2）) 围2辊系轴向运动速度图 图中：Uw上、w下一上、下工作辊线速度；B上、B下一上、下支承辊线速度；D上、U下 一以带钢为最初固定点时，上、下支承辊的轴向速度；wa上、a下一以带钢为最初固定点时， 上、下工作辊的轴向速度；va上，va下一支承辊轴向顶死后，上、下工作辊的轴向速度；上， a下一支承辊轴向顶死后，轧件变形区上下表面的轴向（横向）速度；-带钢速度.01、02- 支承辊与工作辊间夹角；0、0，一上、下工作辊与轧件间夹角· 实验表明，对于支承辊来讲，轴向力影响因素较少，随辊间交叉角的增加轴向力呈明 显的增加趋势，4T(轴向力与相应轧制力之百分比值)的最大值为7.22%(0=02059°)

北 京 科 技 大 学 学 报 1卯 5年 N o . 1 L Z 测试结果 分析 1 . 2 . 1 轴 向位 移 特性 分 析 由于 各 轧辊 轴 向间 隙 的存 在 , 在 轧制 开 始 时 均处于 中性 游 动状 态 , 受 张力 的作 用 , 带钢 的 轴 向位 移很 小 , 可 以 将 其看 作 辊系 的最 初轴 向固定点 . 按 图 l( b) 交 叉 形 式 , 轧 辊 开 始 转 动 时 , 4 个 轧辊 轴 向 移 动 的 方 向相 同 , 见 图 2 (b ) . 转动 过程 中 由于 支 承 辊 轴 向 间隙 较 小 , 最 先 达 到轴 向 “ 顶 死 ” 的状 态 , 这 时的 辊系 轴 向 位 移 固定 点 由轧 件转 到支 承辊 , 固定 点的 转换 改变 了辊 系 的轴 向运 动 , 使工 作 辊 向相 反 的方 向运 动 , 带钢 亦 根据 交叉 性质 产 生相 应的横 向 图 1 车L辊 空间交叉形式 示意图 移动 , 即此 时 的轴 向移动 由最 初 的工作 辊 与 支 承辊 转 为工作 辊和 轧件 . 对于 图 l( a) 所示 辊 间 交 叉形式 , 上 、下 轧辊 呈反 对称 状 态 , 工作 辊 对带 钢 的轴 向作用 相反 , 带钢 的横 向移动 不 明显 . - \\\ 钊川训 \ .2 2 轧辊 轴向力 (见 图 ( 2 ) ) 个 · … ” . 下 , 即 . 下 代队曰 气一 *. 老 盯 。 . 上 ” 二 上 可二一 扩 , . 下 . , 户 一生止 。 . , 一 多 幻 , ` 毛 花下刁 ’ , “ 。 , . 、 生g 下 日阳p 、 \ \\ . 上 p 气入 咬b l 勺l v ’ ` \ 121 卫 川刁 ! “ (b ) t 二 叭ù 一 图 2 辊 系轴 向运 动速度图 图 中: 。 , 上 、 。 w 下 一 上 、 下 工作 辊线 速度 ; v B 上 、 v B 下 一 上 、 下 支承辊 线速 度 ; v aB 上 、 v aB 下 一 以 带钢 为最初 固 定点 时 , 上 、 下 支承 辊 的轴 向速 度 ; 。 w a 上 、 。。 a 下 一 以 带 钢 为最初 固定 点 时 , 上 、 下 工作 辊 的轴 向速 度 ; 。 蕊 a 上 、 。 吞 a 下 一 支承 辊 轴 向顶死 后 , 上 、 下工作 辊 的轴 向速 度 ; 。 as 上 、 vs a 下 一 支 承辊 轴向顶 死后 , 轧件 变形 区 上 下表 面 的轴 向 ( 横 向 ) 速 度 ; 。 s 一 带钢速 度 . 0 , 、 0 2 一 支 承 辊与工 作 辊 间夹角 ; 0 3 、 口 ; 一 上 、 下工 作辊 与轧件 间夹角 . 实验 表明 , 对 于支 承辊 来讲 , 轴 向力影 响 因素 较少 , 随辊 间 交 叉 角 的 增 加 轴 向力 呈 明 显 的增 加趋 势 , # T ( 轴 向力 与相 应 轧制 力之 百分 比 值 ) 的最大 值 为 .7 2 % (0 = .0 2 0 59 “ )

Vol.17 No.I 高永生等：四辊轧机辊系轴向力的实验 61· 对于冷轧机的工作辊，由于辊间摩擦系数和轧辊与轧件间摩擦系数相近，因而在这两个 接触摩擦副上所形成的轴向作用力的量级也相近，按实验中图I()的轧辊交叉形式，两工 作辊对轧件的横向作用效果相反，可将轧件视为无横向移动，工作辊的轴向力为支承辊和轧 件对它的作用之差，按图1(b)的交叉形式，两工作辊对轧件的作用效果相同，轧件将克服 张力对它的作用而产生横向移动，这将会部分地释放轧件和支承辊对工作辊的作用效果，因 此上、下工作辊的轴向力一般不大.μ，的最大值为5.83%. 2轧辊轴向力的工业性实验 实验用的轧机是从日本引进的1700可逆式热轧机(p1200mm×中1550mm/1700mm). 下面进行辊系的运动、负荷特性分析· 2.1支承辊轴向位移S。及轴向力TB 轧件咬人之前，轧机有一段时间的空转，靠平衡力及轧辊自重的作用，使轧辊轴向位移 达到一个相对的稳定阶段，轧件咬人后，轧制压力的建立使轧辊形成个轴向的螺旋运动， 随着轧辊轴向间隙的消失、轧辊轴向零部件被压缩，形成轧辊的轴向力· 结合示波图可以看出，在道次中的开始阶段，辊系轴向部件的压靠处于开始阶段，轴向 力与轴向位移均呈近似线性关系，见图3中前两转，轧辊继续转动，轴向部件的轴向弹性 变形已经进人非线性阶段，轴向力与轴向位移的比值不为常值，在轧辊的第3到第5转，这 种现象相同.图3为R,轧机正向轧制时，轧辊每转1周，轴向力示波光高与轴向位移示 波光高的变化规律.注意到图中曲线与横坐标轴所围成的曲边梯形面积为道次总光高， 反向轧制时，轧辊的轴向位移方向相反，由于正、反转时间较短，开始咬入时轧辊轴向间隙 仍较大，轴向力信号建立较迟，而且轴向力值也较小· 对于连轧机来讲，轧机间的张力对轴向力的影响较大，R,轧机的轧辊轴向力示波曲线 曾出现开始和终了较大，中间部分较小的马鞍形，这是因为轧制过程中张力的不均匀变化， 对轧辊受力产生不平衡的影响，导致工作辊偏转，改变了辊间的交叉布置形式，使轧辊轴向 运动产生变化，轴向力降低，轧件离开R,轧机后张力消失，辊系恢复正常交叉状态，轴向 力重新增大， 分析轧辊的轴向力，还可以看出，下支承辊轴向力大于上支承辊轴向力，分析原因，系 轧制线以下各部件工作环境恶劣，下工作辊表面损伤比上工作辊严重，下工作辊与下支承辊 间摩擦系数较大所致， 2.2工作辊的轴向位移S.及轴向力T. 工作辊的轴向力和位移受到相邻的支承辊和带钢的作用，情况比较复杂，辊系的空间交 叉形式同于图1(b)的形式，所以开始轧制时，工作辊沿工作辊正常位移的反方向产生一个 较小的位移，之后，工作辊便按正常情况形成轴向位移·.因此与支承辊相比，工作辊轴向力 的建立要滞后一些，这与在实验轧机上的测试结果是吻合的， 在整个道次中，工作辊位移没有平台和突变，只是呈非线性的递增状态.上工作辊轴向

Vo l . 17 N c〕 . 1 高永生 等 : 四 辊轧机辊系轴 向力的 实验 · 6 1 · 对于 冷轧 机的工 作辊 , 由于辊 间摩 擦 系数 和轧 辊 与轧件 间摩擦 系数相 近 , 因而 在这 两个 接触摩擦 副上所 形成 的轴 向作 用力 的量 级也 相 近 , 按实验 中图 1( a) 的 轧辊 交 叉 形 式 , 两工 作辊对轧 件的横 向作 用 效 果相 反 , 可将 轧件 视 为无 横 向移动 , 工作 辊 的轴 向力 为支 承辊 和轧 件 对它 的作用 之差 . 按 图 1 ( b) 的交叉 形式 , 两工 作辊 对轧件 的作 用效 果 相 同 , 轧 件 将 克服 张力对它 的作 用而产 生横 向移 动 , 这将 会部 分地 释 放轧件 和 支承辊 对工 作辊 的作 用 效果 . 因 此 上 、 一 「工作 辊的轴 向力一般 不大 . 拜 T 的最大 值 为 5 . 83 % . 2 轧辊轴向力 的工 业性实验 实验 用 的轧机是 从 日本 引进 的 17 0 可 逆式 热轧 机 ( 必 1 20 ~ x 必1 5 50 ~ / 1 7 0 ~ ) . 下面 进行 辊系 的运 动 、 负荷 特性分 析 . .2 1 支承 辊轴向位移 S B 及轴 向力 T 。 轧件 咬人 之前 , 轧机 有一 段 时 间的空 转 , 靠平 衡力 及轧辊 自重 的作 用 , 使轧 辊轴 向位 移 达 到一 个相对 的稳 定 阶段 . 轧 件 咬人后 , 轧制 压力 的建立 使 轧辊形 成 一 个 轴 向的 螺 旋 运 动 , 随着轧辊 轴 向间 隙的消失 , 轧辊 轴 向零部 件被 压缩 , 形 成轧 辊的轴 向力 . 结合 示波 图可 以 看 出 , 在 道 次 中的开 始 阶段 , 辊系 轴 向部 件 的压靠处于 开始 阶段 , 轴 向 力 与轴 向位移 均呈 近似 线性 关系 , 见 图 3 中前两 转 . 轧辊 继续 转 动 , 轴 向部 件 的轴 向 弹性 变形 已 经进入 非线性 阶段 , 轴 向力与 轴 向位 移的 比值不 为常 值 . 在 轧辊 的第 3 到 第 5 转 , 这 种现 象相 同 . 图 3 为 R Z 轧 机正 向轧 制 时 , 轧 辊 每 转 l 周 , 轴 向力 示 波 光 高 与轴 向位 移 示 波 光 高 的变 化 规 律 . 注 意 到 图 中 曲线 与 横 坐 标 轴 所 围 成 的 曲 边 梯 形 面 积 为道 次 总 光 高 . 反 向轧制时 , 轧辊 的轴 向位移方 向相反 . 由于正 、 反转 时间较短 , 开始 咬人 时轧辊轴 向间隙 仍 较大 , 轴 向力信 号建 立较 迟 , 而且 轴 向力值 也 较小 . 对于 连轧 机来讲 , 轧机 间 的张力 对轴 向力的 影 响较大 , R 4 轧 机 的 轧辊 轴 向力 示 波 曲 线 曾出现开 始和 终 了较大 , 中间部 分较 小 的马 鞍形 . 这 是 因为轧制 过程 中张 力 的不 均 匀 变 化 , 对轧辊受 力产 生不 平衡 的影 响 , 导致 工作 辊偏 转 , 改 变 了辊 间的交叉布 置 形式 , 使 轧辊 轴 向 运动产生 变化 , 轴 向力 降低 . 轧 件离 开 R : 轧 机后 张力 消失 , 辊 系恢复 正常 交 叉状 态 , 轴 向 力重新增 大 . 分 析轧辊 的轴 向力 , 还 可 以 看 出 , 下 支承辊 轴 向力大 于上 支承辊 轴 向力 , 分 析原 因 , 系 轧制线以 下各 部件 工作 环境 恶 劣 , 下 工作 辊 表面 损 伤 比上 工作 辊严 重 , 下工作 辊 与下 支承辊 间摩擦系数较 大所 致 . .2 2 工作辊 的轴向位移 S , 及 轴向力 T , 工作 辊的轴 向力 和位移 受到 相邻 的支承 辊和 带 钢的作 用 , 情况 比较 复杂 . 辊 系 的空 间交 叉形 式同于 图 1( b) 的形式 , 所 以 开始 轧制 时 , 工 作 辊 沿工 作 辊 正 常位 移 的 反方 向 产 生 一个 较小 的位 移 . 之 后 , 工作辊 便按 正 常情 况形 成轴 向位 移 . 因 此 与支承辊 相 比 , 工 作 辊轴 向力 的建立要 滞后一 些 . 这与 在实验 轧机 上 的测 试结 果 是吻合 的 . 在整个道次 中 , 工作 辊位 移没 有平 台和 突变 , 只 是呈 非 线性 的递增 状 态 . 上工 作辊 轴 向

·62· 北京科技大学学报 1995年No.1 课论值一 9 5 日实测值 2 6 0 4567 轧辊转数/r·min· 10 ×10-3,8() 围3支承辊轴向力与轴向位移每转光高变化规律 图4交叉角对轴向力系数的影响 力与它的位移有相同的规律.同时，每半转光高的递减已经充分说明变化规律的非线性规 律。 3 各参数对轴向力的影响 3.1辊间交叉角对轴向力的影响 辊间交叉角是指轧制时两轧辊同时压向轧件出口侧或入口侧的机架立柱，由机架衬板和 轴承座衬板等零部件的磨偏而形成的轧辊交叉.因而辊间交叉角的量级一般不大，实测上工 作辊与上支承辊间的交叉角范围为(2°~9)×10-3， 随交叉角的增大，轴向力呈明显的上升趋势，这与理论分析结果相符.图4为当量轴向力 系数的实测值和理论计算值.理论值是在某交叉角时轧辊轴向顶死，轴向力达到最大时的计 算值，而实测值则由于轴向力没有达到极值，量值要小于理论值，这是正常的.轴向力取决于 轧制力和交叉角，但又受轧件长度的影响.轴向力的积累取决于轧件长度，积累的速率取决于 交叉角，可以设想当轧件足够长时，图4中的实测值可能接近或达到理论值. 3.2轧制压力对轴向力的影响 从微观来看，压力增加对切向摩擦力的影响包括两方面：第一，使微凸体之间粘接强度增 加，切向运动阻力增大；第二，粘接强度增加，使极限预位移增大，可增大粘滞区的相对宽度， 而使切向运动阻力降低.因此轧制压力对轴向力的影响是这两方面的统一体，粗略地讲，轧制 压力增加使轴向力增加21. 33轧辊粗糙度对轴向力的影响 轧辊表面粗糙度对轴向力的影响比较敏感，在一定的乳化液条件下，它通过辊间摩擦对轴 向力起作用.测试期间R,轧机有一对工作辊表面粗糙度变化很小，待换辊后发现下机的这对 工作辊仍特别光亮，这对工作辊上机期间所测得的轴向力值均较小，只有少部分超过50kN.般

北 京 科 技 大 学 学 报 l卯 5年 N o 一 卜十 瑞 } 牛沪~ - , 一叼 … 冲 . } . / 。 . { ’ 买 l 口侧 值, / ; . -.’ 一 / ` . 冰、筱卜 口目 飞ù乙伟 ùg叼 退日 - S司 轧 辊 转数 / r · m 刃n 一 ` x 10 一 , , e /( 。 图 3 支承辊轴 向力与轴 向位移 每转 光高变化规律 图 4 交 叉 角对轴 向力 系数 的影 响 力与它 的 位 移 有 相 同 的规 律 . 同 时 , 每半 转 光 高的 递 减 已 经 充 分说 明变 化 规律 的非 线 性规 律 . 3 . 1 各参数 对轴向力 的影 响 辊间交 叉角对轴向 力的影 响 辊 间交叉 角是 指 轧制 时两 轧 辊 同时压 向轧 件 出 口 侧 或 人 口 侧 的 机 架 立 柱 , 由机架 衬 板 和 轴承 座衬 板等零部 件 的磨偏 而 形成 的 轧辊交 叉 . 因 而 辊 间 交 叉 角 的 量 级 一 般 不 大 , 实测 上 工 作 辊 与上 支承 辊 间的交 叉 角范 围 为 ( 2 戈 9 。 ) x lo 一 , . 随交叉 角 的增 大 , 轴 向力呈 明显 的上 升趋 势 , 这 与理论分 析结 果相 符 . 图 4 为 当量 轴 向力 系数 的实测 值和理 论计算值 . 理 论值是 在某 交 叉 角 时 轧 辊 轴 向 顶 死 , 轴 向力 达 到 最 大 时 的计 算 值 , 而 实测值 则 由于 轴 向力没 有 达到 极值 , 量值 要 小 于 理 论值 , 这是 正 常 的 . 轴 向力 取 决于 轧制 力和交 叉 角 , 但 又 受轧 件 长度 的影 响 . 轴 向力 的积 累取 决 于轧 件长度 , 积 累 的 速率 取 决 于 交 叉 角 , 可 以设 想 当轧 件足 够 长 时 , 图 4 中 的实 测值可能 接 近或 达到理 论值 . .3 2 轧制 压力对轴向 力的影 响 从微观 来看 , 压 力 增加 对切 向摩 擦力 的影 响包 括两 方 面 : 第 一 , 使 微 凸 体 之 间粘 接 强 度 增 加 , 切 向运 动阻力 增大 ; 第二 , 粘接 强 度增 加 , 使 极 限预 位 移增大 , 可增大粘滞 区 的相 对宽 度 , 而 使切 向运 动阻 力 降低 . 因此轧 制压 力 对轴 向力 的影 响是这 两方 面 的统 一 体 , 粗 略 地 讲 , 轧 制 压 力增 加使 轴 向力增 加 [ 2 ] . 1 3 轧辊粗糙度 对轴向 力的 影 响 轧辊表 面粗 糙度 对 轴 向力 的影 响 比较 敏感 , 在一 定 的乳 化液条件 下 , 它通过 辊 间摩擦 对轴 向力起 作用 . 测 试期 间 R 4 轧 机有 一对 工作 辊表 面 粗糙 度 变化 很小 , 待换 辊后 发现 下 机 的这 对 工 作 辊仍特 别光 亮 , 这 对工作 辊上机期 间所测得的轴 向力值均 较小 , 只有少部分超过 50 k N . . 州投

Vol.17 No.1 高永生等：四辊轧机辊系轴向力的实验 .63: 情况下，轧辊表面的粗糙度是随使用时间而 逐渐增大的，与之相应的轴向力值也随之而 增大，从图5可以看到随时间的增加，变化因 900r 素主要为辊面粗糙度，粗糙度的增加，明显 w0 地使轴向力增大. 回 700。 要 3.4轧件跑偏对轴向力的影响 600 sool 对不同偏移方向和不同偏移量的6个轧制 t/h 过程的分析表明，与正常轧制情况相比，轧件 偏移使轴向力增加，随偏移量的增加轴向力 图5轧棍使用时间与轴向力的关系 值增大.当偏移量达到250mm时，相对轴向 力增量约为13% 3.5轴向冲击对轴向力的影响 轧件咬人时，轧制力突然增大，可产生较大的轴向冲击，但这时轧辊轴向力较小，所引起的 轴向破坏程度不是很大.轧件抛出时，各辊轴向力值较大，轴向振动可形成较大的动负荷.振 动谱分析表明，抛钢时上支承辊轴承座的最大加速度为9.63/s2形成的轴向冲击力约为 337.3kN,以上支承辊平均轴向力850kN计，得到轴向动负荷放大系数为1.4. 上工作辊轴承座轴向加速度为27.44m/s2,形成219.5kN的轴向冲击力，得到轴向动载荷 放大系数为1.366. 4结论 (1)通过对轧机全面、系统地测试，了解了轴向力的性质、量级及变化特点.对辊系运动学 和动力学得到了进一步的理解. (2)辊间交叉是产生轴向力的主要因素.轧制过程中，随交叉角0的变化，轴向力发生变 化.上支承辊与上工作辊之间的实测交叉角为(2°~9)×103.定期更换机架衬板及轴承 座衬板是减小辊间夹角，降低轴向力的关键之一· (3)辊面粗糙度是影响轴向力的关键因素之一，在有润滑的混合摩擦情况下，增大粗糙度 可使摩擦系数增大，从而使辊间轴向作用效果增强，因此适当增加换辊次数，可降低轴向力的 峰值， (4)轧制力增加可导致轴向力增加，其他因素如轧制温度和变形程度等对轴向力的影响 都可以归于轧制压力对轴向力的影响，凡是对轧制压力有影响的因素都可对轴向力产生影响· 参考文献 1高永生，四辊轧机轴向力学行为的研究：[博士学位论文)北京：北京科技大学，1991,94~125 2高永生，邹家祥等.四辊轧机轧辊轴向力理论研究，北京科技大学学报，1993,15(2)：176~180

V61 . 1 7 N 0 . 1 高永生 等 : 四 辊轧机辊系轴 向力的 实验 情况下 , 轧 辊 表 面 的 粗 糙 度 是 随 使 用 时间而 逐渐增大 的 , 与之相 应 的轴 向力 值 也 随 之 而 增 大 . 从 图 5 可 以 看到 随时 间的增 加 , 变 化因 素主 要 为辊 面粗 糙 度 , 粗 糙度 的增 加 , 明 显 地使 轴 向力增 大 . 二 - 气r 二 弓 908760绷 娜珠肠州叫运只仅 .3 4 轧件 跑 偏对轴 向力 的影响 对不 同偏 移方 向和 不 同偏移 量 的 6 个 轧制 过程 的分析表 明 , 与正 常轧 制情 况相 比 , 轧 件 偏移 使轴 向力 增加 , 随偏移 量 的增加 轴 向力 值增 大 . 当偏移 量 达到 2 50 ~ 时 , 相 对轴 向 力增 量约 为 13 % . 图 5 轧辊 使用时间与轴向力的关系 .3 5 轴向冲击对轴向 力的影 响 轧件 咬人 时 , 轧制 力 突然增 大 , 可 产生较大 的轴 向冲 击 . 但 这时 轧辊 轴 向力较 小 , 所引 起 的 轴 向破坏 程度 不是 很大 . 轧 件抛 出时 , 各辊 轴 向力 值 较 大 , 轴 向振 动 可 形 成 较 大 的 动 负 荷 . 振 动谱分 析 表 明 , 抛 钢 时上 支承 辊 轴 承 座 的 最 大 加 速 度 为 .9 63 m / 5 2 形 成 的 轴 向冲 击力 约 为 3 7 . 3 k N , 以 上支 承辊 平均 轴 向力 85 0 kN 计 , 得到 轴 向动 负荷放 大 系数为 1 . .4 上 工作 辊轴承 座轴 向加 速 度 为 27 . 4 m / s ’ , 形 成 2 19 . 5 kN 的轴向冲击力 , 得到 轴 向动 载荷 放大系 数为 1 . 3 6 . 4 结 论 ( l) 通过 对轧 机全 面 、 系 统地测 试 , 了解 了轴 向力 的性 质 、 量 级及 变化 特 点 . 对辊 系运 动学 和动力学得 到 了进 一步 的理 解 . ( 2) 辊 间交叉 是产 生轴 向力 的 主要 因素 . 轧 制 过程 中 , 随交 叉角 0 的变 化 , 轴 向力 发 生 变 化 . 上支承辊 与上 工作 辊之 间 的实测 交叉角 为 ( 2 -0 9 “ ) x or ” . 定期 更换 机架 衬 板 及 轴承 座衬板是 减小 辊 间夹角 , 降 低轴 向力 的 关键之一 ( 3) 辊 面粗糙 度是 影 响轴 向力 的关键 因素之 一 , 在有 润 滑 的混合摩擦 情况 下 , 增大 粗糙度 可使摩擦 系数 增大 , 从 而使 辊 间轴 向作 用效 果增 强 . 因 此适 当增 加换辊次 数 , 可 降 低 轴 向力 的 峰值 . (4) 轧制 力增 加可 导致 轴 向力增 加 . 其他 因素 如轧 制温 度和 变形 程 度等 对轴 向力 的影 响 都可 以归于轧制压 力对 轴 向力 的影 响 , 凡是 对轧制 压力有 影 响的因素都 可 对轴 向力 产生影 响 . 参 考 文 献 1 高永生 . 四辊轧机轴向力学行为的研究: [博士学位论文 ] . 北京 : 北 京科 技大学 , 1卯 l , 94 一 125 2 高永生 , 邹家样等 . 四 辊轧机轧辊轴 向力理论研究 . 北京科技大 学学报 , 1卯3 , 巧( 2) :l 76 一 180