摘要: 靜 壓托瓦的工作原理是利用液壓油高壓產生油膜浮起軋輥，在負載較小的情況下進行軋輥磨削加工，文章介紹了研究靜壓托瓦的必要性和工作原理及設計，力求實現不同磨床加工的互換性．
0 前言
MK84160 軋輥磨床是韶鋼工程技術有限公司設備制造事業(yè)部唯一對韶鋼二軋廠軋輥進行加工的大型重點設備，給軋輥生產組織帶來一定的局限性．由于該機床長期每天兩班滿負荷使用，無法長時間停機進行系統(tǒng)檢修，設備故障停機率增加，直接造成軋輥磨床非計劃檢修較多，隨時給生產造成不必要的損失． 為了順利完成計劃性設備大修工作和解決突發(fā)事故造成的不必要的損失，需要進行靜壓托瓦的研究，力求使寬板廠HEＲKULES 軋輥磨床和二軋廠MK84160 軋輥磨床在工作輥的加工上實現互換．
1、 研究的內容
根據兩臺軋輥磨床在加工技術參數和機床性能上進行比較，二軋廠工作輥要在HEＲKULES 寬板數控軋輥磨床進行磨削加工，必需根據工作輥的支承軸頸尺寸設計制作一副靜壓托瓦．
HEＲKULES 寬板數控軋輥磨床中心架為靜壓中心架( 見圖1) ，中心架為兩層結構，上層為整體式靜壓托瓦，下層為靜壓中心架殼體，磨削不同的工件只需更換靜壓托瓦，靜壓托瓦為不可調的整體托瓦，托瓦開有兩個靜壓腔，托瓦材料為鋁基合金．
托瓦在設計過程中，考慮到是在寬板磨床靜壓中心架上增加靜壓托瓦，因此，靜壓托瓦底座與靜壓中心架殼體連接必需按原結構設計，靜壓托瓦供油系統(tǒng)采用寬板磨床原有供油系統(tǒng)，托瓦與供油系統(tǒng)進油口接頭采用“無溢出”式/齊平面液壓快換接頭與設備本體的接頭匹配．
2 、研究解決的問題
2． 1 軋輥支撐部位的選擇
在二軋廠工作輥上選取Ф500e8 × 198 作為靜壓托瓦的工作面，必須符合以下條件:
1) 粗糙度達到Ｒa 1. 6 以上．
2) 直徑上要有形位公差和尺寸公差限制．
3) 要有180 mm 以上的寬度．
圖1 軋輥磨床靜壓托瓦加工示意
2． 2 靜壓托瓦的結構設計
根據國內目前的機械制造水平，決定將靜壓托瓦設計為兩層，下層為鑄件底座( 見圖2) ，上層為鑄件基體澆巴氏合金托瓦( 見圖3) ，托瓦分兩層結構設計有一定的好處，首先降低靜壓托瓦制造難度( 托瓦底面為Ｒ800 的大圓弧) ，其次在兩層之間由于有一調整墊片，工件中心高也易于保證，并且當機床由于某種原因造成托瓦損傷時，只需更換巴氏合金托瓦或重新澆巴氏合金．
圖2 托瓦下層示意
圖3 托瓦上層示意
2． 3 靜壓托瓦密封面達到的效果
在確保HEＲKULES 寬板數控軋輥磨床靜壓中心架液壓參數不變的情況下，流量20 L /min、工作壓力，3MPa 保證工作輥輥的浮起量至少在0. 08 mm以上，達到磨削加工的最佳狀態(tài)．
3 、研究方法的原理
3． 1 工作輥主要參數
工作輥主要參數: 磨削直徑: 810 mm; 磨削長度: 2 500 mm; 工件長度: 5 890 mm; 工件重量:14 798 kg; 工件支承直徑: 500 mm; 工件表面粗糙度: Ｒa1. 6; 圓柱度: 0. 05 /1000．
3． 2 托瓦底座的強度校核
由于托瓦底座只受擠壓力，因此，只校核底座機械強度和擠壓強度，托瓦底座按承載30 噸工件進行強度校核．
1) 校核機械強度
2) 校核擠壓強度
3． 3 靜壓托瓦計算
1) 靜壓托瓦的承載能力F 及剛度J 為:
靜壓托瓦最大承載能力時的λ，( a) 式對入求導得:
即當λ = 1 時，靜壓托瓦最大承載能力Fmax 為
( d) 式為靜壓托瓦最佳剛度表達式，式中
其中: Ｒ 為托瓦半徑( cm) ，L 為油徑長度( cm) ，L1為軸向封油面長度( cm) ，Q1為油腔張角之半，Q2為油腔中心線與周向封油面邊上的夾角．
單個靜壓托瓦最大總承載能力FF = 2 × 4 623. 1 = 9 246. 2 kg
2) 靜壓托瓦流量計算
靜壓托瓦所需總流量為10． 56 L /min
3) 油泵功率
通過上述計算，可以看出靜壓托瓦所需的流量和壓力遠小HEＲKULES 寬板數控軋輥磨床靜壓中心架供油壓力( 35 kg·f) 和流量( 20 L /min) ，而靜壓托瓦最大承載力184 92. 4 kg 又遠大于二軋廠工作輥( 14 798 kg) ，完全能夠滿足軋輥加工要求．
4) 研究過程
按照設計原理，結合現有HEＲKULES 軋輥磨床配置的Ф850 靜壓托瓦的外形尺寸、材質、工藝性能要求進行現場測繪，對靜壓托瓦瓦面按設計要求重新繪制，對設計方案和整套加工圖紙進行細致的討論，確定最終加工制作圖．
托瓦在設計過程中，考慮到是在寬板磨床靜壓中心架上增加靜壓托瓦，因此，靜壓托瓦底座與靜壓中心架殼體連接必需按原結構設計，靜壓托瓦供油系統(tǒng)采用寬板磨床供油系統(tǒng)．
組織自身專業(yè)人員，研發(fā)完成Ф500 靜壓托瓦后，在HEＲKULES 軋輥磨床上進行安裝、調試．用著色法檢查托瓦底座Ｒ800 圓弧、Ｒ250 圓弧接觸面，調整靜壓托瓦間隙和液壓系統(tǒng)參數，滿足壓力35 bar、浮起量80 ～ 100 μm 的要求，并進行二軋工作輥的磨削加工全過程操作．
4 、研究效果
通過此次HEＲKULES 軋輥磨床中心架Φ500靜壓托瓦研發(fā)，解決了HEＲKULES 軋輥磨床軋輥加工在韶鋼的通用性，可進行寬板廠和二軋廠工作輥的磨削，緩解了因為設備的不確定因數對二軋廠生產造成的影響，避免了不必要的損失．
從實際使用情況來看，完全能夠達到研發(fā)的預期效果，對二軋廠工作輥的磨削加工，經檢測完全達到二軋廠對軋輥的使用要求．
5 、結論
綜合上述研發(fā)的實際效果和前景推廣，HEＲKULES 軋輥磨床中心架Φ500 靜壓托瓦研發(fā)是成功的，達到了預期效果，充分實現現有機加工設備資源整合利用，將設備因素造成的損失降到最低，為二軋廠生產順利進行保駕護航，以創(chuàng)造更大經濟效益．
靜壓托瓦研發(fā)發(fā)現，對專用設備的單一性進行研發(fā)、改造，盡可能的擴大其通用性，發(fā)揮設備的最大潛能，可為公司實現效益最大化作貢獻． 下一步可推廣到在二軋軋輥磨床( MK84160) 上對寬板廠工作輥的磨削加工，力求實現兩臺設備的加工互換性．
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