轧钢机械第七章

第七章轧钢机主传动装置第一节轧钢机主传动装置的组成与类型一、轧钢机主传动装置的组成图7—1是某横列式型钢轧机主机列筒图。在主电机、减速机、齿轮座之问，采用了联轴器直接联接，而在齿轮座与机座之间和机座与机座之间，因距离较大且轧辊需上下调节，那么必须采用联接轴联接。轧钢机主传动装置即由减速机、齿轮喳、毯抽器和联接嬗釜局部组成。其作用是将电动机的转动力矩传递给轧辊。在此主传动装置中，还装设有飞轮和联接轴的平衡装置。1．减速机减速机的作用是将电动机较高的转速转变成轧辊所需的转速。，主传动装置中设置减速机，就可选用价格较低的高速电动机。确定是否采用减速机的一个重要条件，就是要比拟减速机及其摩擦损耗的费用，是否小于低速电机与高速电机之间的差价。一般说来，当轧辊转速小于200～250r／min时才采用减速机。如果轧辊转速较大，那么不用减速机而采用低速电动机直接传动较适宜。在可逆式轧钢机上，即使轧辊转速小于200～250r／min时，也往往不用减速机而采用低速电动机，因为这样的传动系统转动惯量较小，易于可逆运转。2．齿轮座电动机经减速以后仍为一根轴转动，采用齿轮座才能将转矩分配给工作机座的两个或三个轧辊。齿轮座的传动型式随轧钢机的类型不同而不同。对于二辊或四辊轧机，考虑传动装置的布置型式和拆卸方便等因素，通常是下齿轮主动(见表7一l中图a)；在三辊型钢轧机上，采用中间齿轮为主动(表7一1图b)；而在三辊劳特式钢板轧机上那么是下齿轮主动(表7一l图c)。在电动机功率较大的初轧机、板坯轧机、钢板轧机上，往往不采用齿轮座，而用两台电动机分另4直接传动磷个轧辊(表7一l图d)，．3．联轴器(节)与联接轴联轴器(节)包括电机联轴器和主联轴器。电机联轴器用来联接电动机与减速机的传动轴，而主联轴器那么用来联接减速机与齿轮座的传动轴。目前应用最广泛的联轴器是齿轮联轴器。联接轴用来将齿轮座输出轴的转动扭矩传递给工作机座的轧辊。在横列式轧机上，通过一个工作机座的轧辊传动另一个工作机座的轧辊，也是通过联接轴传动的。轧钢机常用的联接轴有万向接轴、梅花接轴、联合接轴和弧形齿接轴等。二、轧钢机主传动装置类型由于轧钢机型式和工作制度的不同，其主传动装置也有不同的类型(表7—1)。1．单机座轧钢机主传动装置类型单机座轧钢机主传动装置有五种型式：第一种型式(表7一1的图a～c)：电动机的转动力矩是通过电动机联轴器、减速机、主联轴器、齿轮座、联接轴而传给轧辊的。这是最常见的主传动型式。第二种型式(省去减速机和齿轮座，表7—1图d)：电动机的转动扭矩是通过主联轴器和联接轴而直接传给轧辊的。两个轧辊由各自的电动机单独驱动。这种型式的主传动装置主要用于大型的可逆式轧钢机。在可逆式轧钢机上，轧辊经常启动、制动和反转，要求主传动系统有较小的飞轮力矩。由于电动机飞轮力矩可近似地认为与其额定力矩的平方成正比，因此将轧钢机所需的电动机力矩由两台电动机供应，这样会使电动机飞轮力矩显著减小，加上传动系统中不用减速机和齿轮座，更减小了传动系统的转动惯量，结构简单、运行可靠、损耗较小。当轧钢机轧辊采用单独驱动时，要根据轧辊中心距和电动机尺寸来考虑联接轴长度和允许倾角，这是确定能否采用轧辊单独驱动的一个重要条件。例如，1000mm以下的初轧机，往往由于联接轴允许倾角的限制而不能采用轧辊单独驱动。第三种型式(不用减速机，只有齿轮座，如表7—1图e)：电动机的转动力矩是通过主联轴器、齿轮座、联接轴而传给轧辊的。这种型式的主传动装置在可逆式和不可逆式轧钢机上都有应用。如：1000mm以下初轧机由于不能采用轧辊单独驱动，而采用这种传动型式。从技术经济观点考虑，当轧辊转速较高，采用低速电动机的投资费用与采用高速电动机带有减速机的投资费用相差不大时，一般就采用这种型式的主传动装置。第四种型式(不用齿轮座，表7一l图f)：两台电动机的转动扭矩是通过电动机联轴器、联合减速机、联接轴而传动两个轧辊的。这种型式主要用于高速板带冷轧机上。在现代高速高产量的板带冷连轧机上，电动机要有较高的转速和较大的容量。为了精确控制板厚精度，传动系统的飞轮力矩那么要小，此时，应该采用轧辊单独驱动的型式。但由于轧辊中心距和电动机尺寸的限制，不能采用第二和第三种型式，而采用图f的型式。第五种型式(图g)：在二辊叠薄板轧机上，只驱动下辊，故不需齿轮座，只采用一般型式的减速机，直接用一根联接轴传动下轧辊。2．多机座(或多机列式)轧钢机的主传动装置类型多机座(或多机列式)轧钢机一般是不可逆式轧机，往往采用集体驱动，由一台电动机通过减速机和齿轮座传动假设干架工作机座的轧辊(表7—1中图h～k)。其中图j是复二重式线材轧机特殊的主传动型式，由于采用了多个复合减速机，使轧辊速度能逐架提高。当多列式连轧机采用集体驱动时(表7—1图是k、l)，调整总是不太方便，一般只用在轧件品种规格变化较少的场合。绝大局部的现代连轧机，都采用单独驱动的主传动装置。图7—2为某厂1700连续热轧带钢轧机精轧机组主机列布置图。七架连轧，为了保证正常的连轧关系，各工作机座的轧辊速度与最后一架工作机座的轧辊速度的比值，分别为14％、21％、34％、50％、63％、86％和100％。每个工作机座都有单独的主传动装置，采用直流电动机，并有40％～50％的调节范围。在第一架和第二架工作机座主传动装置中装设有减速机，其余各架都是直接通过齿轮座和联接轴传开工作辊的。为了减小电动机的飞轮力矩，采用了双电枢电动机(精轧机组主传动的总功率为．39000kw，最后一架精轧机座的轧制速度为8．25～20．63rn／s)。第二节联轴器和联接轴联轴器的作用是，补偿由于安装上的偏差或根底沉陷不一致(均在允许范围内)而引起的两个轴心线的偏移。因此，联轴器要有一定的弹性，可吸收局部冲击负荷，以免传到相邻设备上。主机列上常采用齿轮联轴器。近年来，弧形齿轮联轴器和棒销联轴器的应用日趋广泛，它们都能很好地满足上述要求。轧钢机常用的联接轴有梅花接轴、万向接轴、联合接轴(一端为万向节，另一端为梅花轴)和弧形齿接轴。其特点及应用范围如表7—2所示。选择和确定联轴器的型号和尺寸，可根据联轴器传递的最大扭矩来确定联轴器的计算力矩，也可近似地将考虑了允许过载系数后的电动机力矩作为联轴器的计算力矩。根据轧钢机的工作情况，计算力矩分别按下式确定：1)在不带飞轮的可逆式轧机上(7一1)2)在不带飞轮的不可逆式轧机上(7—2)3)在带有飞轮的不可逆式轧机上联轴器安装在飞轮和电动机之间时(7—3)联轴器安装在飞轮和轧机之问时(7—4)式中为电动机的额定力矩推算到联轴器处的力矩值。一、电机联轴器和主联轴器1．齿轮联轴器齿轮联轴器能传递很大的扭矩，能承受经常正反向的冲击负荷，广泛应用于轧钢机械上。齿轮联轴器有两种型式：一般的齿轮联轴器(CL型)，用于直接联接相互靠近的两端(图7—3)；带中间轴的齿轮联轴器(CLZ型)，用于借中间轴来联接相距一定距离的两端(图7—4)。联轴器灌注粘度较大的润滑油，并用密封圈加以密封。传递扭矩小于1000kN·m的齿轮联轴器已有标准系列，可根据JB／ZQ4218~4223~86选用，允许倾角为0°30′。2．棒销联轴器近年来，棒销联轴器(图7—5)在轧钢机主传动装置中得到了应用。它是由两个轴套1和2、棒销3、外套4和侧挡板5组成。轴套和外套由45或35锻钢或铸钢制成，棒销材料为尼龙6。棒销联轴器的优点是结构简单、拆装方便，尼龙棒销具有耐磨、减振、具有一定的缓冲吸振能力，使用寿命长，不需要润滑和密封装置。棒销联轴器的标准系列为JB／ZQ4378～4379—86，其规格根本上与齿轮联轴器系列标准相对应，可以相互代用。棒销联轴器传递的最大力矩为1600kN·m，转速范围为300～3800r／min，允许的倾角为0°30′。3．平安联轴器在传动系统中装有飞轮的轧机上应采用平安联轴器。当轧制情况不正常时，由飞轮所产生的转矩可能到达很大的数值，以致损坏轧机和飞轮之间的传动零件。为了保护传动装置和轧机，在减速机低速轴和齿轮座之间安装平安联轴器。图7—6是650型钢轧机的齿式平安联轴器。法兰盘1装在减速机低速轴上，减速机的扭矩通过平安螺栓9、内齿圈8、外齿轴套7传至另一个内齿圈6，再由螺栓5、法兰盘4传动齿轮座的主动齿轮。当平安螺栓9过载切断时，齿轮座中齿轮停止转动，而电机还在旋转。借助于双列球面滚子轴承2和法兰盘l的支承，内齿圈8和外齿轴套7不致下落造成事故。平安联轴器的工作基于一定的最大负荷时平安螺栓(或平安销，一般带有U形槽缺口)受剪力切断，而起平安作用。其优点是结构简单，缺点是销予尺寸和销子材质的机械性能不易严格定准。因此，在设计时，应设计3～4组不同尺寸的平安螺栓(平安销)，在试车时，直径由小到大逐组试验选用，最后确定其断面尺寸。制造平安销备品时，应使其材质和热处理性能保持稳定。在使用中应定期检查，及时更换有局部裂纹的平安销，以保证平安联轴器可靠地工作。二、梅花接轴和梅花套筒梅花接轴和套筒(图7—7)一般用于轧辊调整量不大的轧钢机上，其允许倾角较小，一般不超过1°～2°。如果倾斜角度过大，那么会磨损加大，寿命降低。采用球形梅花轴头可改善接轴与套筒的磨损情况。梅花接轴的优点是构造简单、换辊方便，因此，目前应用较广，尤其在横列式型钢轧机上应用较多，但运转中有冲击且噪音较大，通常是在没有润滑的条件下工作，故很容易磨损。在一些大型轧机上，为了有利于齿轮座的维护，齿轮座与工作机座问的联接，采用联合接轴。即接轴与齿轮座联接的一端为万向轴头，与轧辊联接的一端为梅花轴头(图7—8)。梅花接轴的断面形状及断面尺寸与轧辊的梅花头完全一样(参见表3—7)。接轴的最小长度，应比套筒两倍长度大40～80mm，以便于换辊。在运转中为防止套筒移动，中间用放入梅花头沟槽里的木块顶住，并用卡箍或铁丝捆住(如图7—8所示)。梅花套筒的长度，一般等于轧辊梅花头长度的二倍加上轧辊与接轴间的间隙6(见表7—3)。由于接轴倾斜工作，梅花接轴与套筒之间的径向间隙约为梅花头直径的3％。其余各部尺寸按表7—3经验关系选取(表中d为齿轮座或轧辊辊头出轴直径)，或查有关尺寸系列标准。梅花接轴的材料，一般是铸钢或锻钢，接轴尺寸按自由公差制造。梅花套筒一般是用灰口铸铁制成，在应力较大时，也有用铸钢制造的。套筒一般不需要进行机加工。三、滑块式万向接轴初轧机和板坯轧机轧辊的调整量很大，接轴倾角达8°～10°，传递的扭矩也很大，有的高达3000kN·m，工作条件非常繁重。因此在初轧机、板坯轧机及钢管轧机等轧机上，广泛采用了滑块式万向接轴(近年来新开展的十字头万向接轴，有逐渐取代滑块式万向接轴的趋势)。1．结构与尺寸万向接轴的结构型式很多，在轧钢机中应用最多的是滑块式万向接轴和带滚动轴承(十字头)万向接轴。滑块式万向接轴的端部万向铰链结构如图7—9、图7—10所示。轧辊端作成开口扁头1，接轴端作成叉头2，两块带有定位凸肩的月牙形衬瓦3(滑块)，用滑动配合(H8／f9)装在叉头的径向镗孔中，并由具有上下轴颈的方形小轴4固定位置，小方轴两端轴颈与月牙滑块也是滑动配合(H8／f9)。带切口的扁头那么插入滑块3和方轴4之间，方轴以其外表镶的铜滑板5与扁头开口滑动配合。关节两端是游动的。这就形成了绕叉头径向镗孔中心线旋转的回转轴x—x和绕小方轴的中心线旋转的回转轴．y—y，两回转轴互相垂直，按虎克关节原理，使倾斜相交的两轴传递运动。为了便于从轴向进行装配，又头端的开口尺寸a(见图7—11)应稍大于月牙形滑块的宽度6，这样两块月牙形滑块和小方轴一起，才能从轴向装入叉头的径向镗孔，装入后旋转90°，轧辊扁头那么从轴向插入。这符合初轧机等轧机从轴向换辊的要求。这种开口式铰链也称为轴向拆装式万向铰链。万向接轴还有闭口式铰链结构(图7—12)，其扁头上有一个圆孔，铰链不能轴向移动，其拆装是从侧向进行的，故又称为侧向拆装式万向铰链。闭式铰链一般用在倾角不大的轧钢机上，将它装在接轴的传动端，作为接轴的摆动支点。为了便于从开口式机架的窗口中拆装轧辊，闭式铰链也可用在接轴的轧辊端。在闭式铰链结构中，叉头的径向镗孔中没有凹槽，小方轴那么用圆销轴代替，圆销轴贯穿叉头、滑块和扁头后，用螺母将其固定。如将圆销轴拆卸抽出后，扁头和滑块可从叉头侧向拆卸。由于有圆销轴贯穿叉头，闭式铰链的又头断面有较大的削弱。尺寸滑块式万向接轴的主要结构尺寸是叉头直径D，它取决于重车、磨削后的轧辊直径。叉头直径D一般要比轧辊最小直径小5～15mrn，或为轧辊名义直径的85％～95％。传动端的叉头直径可比轧辊端叉头直径稍大些，以保证过载时齿轮轴端不致破坏。滑块式万向接轴各局部的结构尺寸(图7—10)，可根据叉头直径D按以下经验关系选取．也可参照有关标准尺寸系列选取。叉头镗孔直径d=(0．46～0．5)D扁头厚度S=(0．25～0．28)D扁头长度=(0．415～0．5)D接轴本体直径d0=(0．5～0．6)D叉头开口>(月牙形滑块宽度)2．材料与润滑滑块式万向接轴材料，通常采用强度不小于600～750M心的锻钢，如45号钢、50号钢及40CrNi等合金结构钢。有时，为了防止整个接轴采用高强度合金钢，又头(或扁头)与接轴本体采用热装配。这样，接轴本体可采用强度限较低的材料。当叉头损坏时，也便于更换。接轴铰链中的月牙形滑块，一般采用耐磨青铜ZQAL9—4。滑块式万向接轴铰链的摩擦外表不能密封，润滑油不易保存在摩擦面上，造成铰链润滑不好，导致滑块加速磨损，间隙增大。特别是对于可逆式轧机，间隙增大会引起冲击而恶化了轧机的工作条件。因此使万向接轴的转速受到限制，只是在低速(小于10m／s)、重载和大倾角时，滑块式万向接轴才被广泛采用。润滑方式根本上有两种，人工定期加油润滑和采用自动润滑装置。润滑剂可用干油或稀油。图7～10所示的初轧机万向接轴铰链结构便是采用干油自动润滑。由于油站将干油自动从接轴托架处的润滑油孔压入，经接轴体中的轴向油孔和叉头中的油孔，输送到铰链中的各摩擦外表。为了提高月牙形滑块寿命和节约青铜，除了不断设法改善润滑条件外，也在探索青铜滑块的代用材料，试用过Mc尼龙6等工程塑料。关于如何改善润滑条件以及探索抗磨性高的滑块材料，仍需要进一步研究和实践。3．滑块式万向接轴的强度计算(1)开口式扁头强度计算开口式扁头承受由滑块方面传来的载荷，其单位压力可近似地认为按三角形分布(图7—13)。断面I—I承受弯曲应力和扭转应力，其最大合成应力可按以下经验公式计算式中——接轴传递的扭矩，N·cm；——扁头的总宽度，cm；——扁头一个支叉的宽度。cm；S——扁头的厚度，cm；——合力尸对断面I—l的力臂(图7一13)。当万向接轴倾斜角为时，力臂由下式求出：式中为万向接轴铰链中心至断面I—I的距离；——计算矩形断面扭转断面系数时的转化系数，它决定于矩形断面尺寸与S之比，可按表7—4选取。(2)闭口式扁头强度计算当万向接轴倾角为时，在闭口式扁头上，可将万向接轴传递的扭转力矩用矢量分解成两个力矩和(图7—14)，力矩对扁头起扭转作用，而那么起弯曲作用，故断面l—I承受弯曲应力和扭转应力，其合成应力可按以下经验公式计算(3)叉头强度计算叉头的每个颚板承受滑块传来的压力，在垂直于扁头的断面A—A中，压力近似地以三角形分布，合力的作用点位于距铰链中心线／3处。叉头颚板任意断面I一I中的直力将是很复杂的(如图7—15)。实验结果说明，最大应力发生在叉头颚板内外表的某一点上(B点或E、F点)，其值可按下式计算式中——叉头外径；——叉头镗孔直径；M——接轴传递的扭矩；K——考虑接轴倾角的影响系数，其值由下式决定——接轴倾角，(°)。(4)轴体强度计算根据万向接轴倾角的大小，轴体扭转应力可分别按以下两式计算式中为接轴本体直径。万向接轴的最小平安系数不应小于5。四、十字轴式万向接轴带有滚动轴承的十字轴式万向接轴是一种十字铰链，它由两个叉头l和十字轴2及装在十字轴颈上的滚动轴承等部件组成(图7一16)。经长期改造，减小了外形尺寸，增大了承载能力。近年来，越来越多地应用于轧钢机主传动中，并有逐步取代滑块式万向接轴的趋势。它具有以下优点：1)传动效率高。由于采用滚动轴承，所以摩擦损失小。传动效率呵达99％；2)使用寿命长。一般可达l～2年以上，可减少更换零部件的时间和费用；3)润滑条件好。用润滑脂润滑易密封，耗油量少，省去了润滑系统，降低了投资费用；4)传动平稳。滚动轴承的间隙小，接轴的冲击和振动显著减小，为渭块式接轴的1／10～1／30：5)噪音低。使用滑块式万向接轴，空车运行时噪音高达80～90，轧制时可达60。而使用十字轴式万向接轴，噪音可降低到30～40，改善了工作环境；6)允许倾角大。比滑块式万向接轴的倾角更大，可达10°～15°；7)适用于高速转动，传递扭矩大。轧机用的大型十字轴式万向接轴的结构，根据万向节的联接固定方式的不同，可分为轴承盖固定式、卡环固定式和轴承座固定式。一般双接头十字轴式万向接轴的组成(图7一17)，包括法兰又头、花键又头、由花键轴和套管及套管叉头组成的中间轴、十字轴、滚针(或滚柱)轴承、挡圈(大型的用轴承盖)、密封圈等局部。中间轴可补偿在倾斜时的长度变化。法兰叉头采用合金铸钢，十字头采用合金锻钢。目前，十字轴式万向接轴已趋于标准化，设计时应尽量采用标准系列尺寸(JB324l一83及JB3242—83)。我国生产的接轴最大承载能力为1500kN·m。五、弧形齿接辑．弧形齿接轴具有很多优点，使用效果也好。在很多现代化的冷、热带钢连轧机、板材轧机和线材轧机的主传动中，广泛使用弧形齿接轴。弧形齿接轴与CL型齿轮联轴器相似(图7—18)，它是由一对弧形外齿轴套5、内齿圈6及中间接轴l等主要零件组成。弧形外齿轴套的齿，包括齿顶、齿根和齿侧面均呈圆弧形(图7—19)。所以当外齿轴套和内齿圈啮合时，允许接轴在XOZ和X OY两个互相垂直的平面内倾斜，形成万向节。目前，弧形齿接轴工作时的允许倾角为l°30′～2°30′，尽量不要大于3°。如果角度再大，那么承载能力下降。在非工作位置，其最大倾角可达6°。1)传动平稳、噪音小，有利于提高轧制速度，适于高速运转；2)没有冲击振动和轴向串动，径向间隙可减小到最低限度，有利于提高产品质量；3)经久耐用。由于外齿侧面弧形化，降低接触应力，消除了一般齿轮联轴器外齿轴套端部载荷，与一般齿轮联轴器相比，在同样型号下强度提高15％～20％：4)结构轻巧，装拆方便，易于换辊；5)便于润滑和密封，大大节省油耗，便于维护，有利于提高轧机作业率。弧形齿接轴的缺点是：1)加工时需要有专门的靠模，比加工普通齿轮联车出器复杂，本钱较高；2)倾角不大，允许传递的扭矩没有滑块式万向接轴大，因此要求太倾角大扭矩的初轧机不能使用。图7—20为1700热带钢连轧机精轧机组后三架所使用的弧形齿接轴。其主要技术性能为：齿数Z=60，模数m=10mm，轧辊提升时接辅的最大倾角=2°52′，一根接轴允许传递的最大扭矩M=350kN·m。弧形外齿轴套和内齿圈所用的材料均为37SiMn2MoV合金锻钢，淬火后的硬度≥HRC40，用带弹簧的球面顶头定位，已防止接轴轴向窜动。六、联接轴的总体配置及其平衡装置1．联接轴的总体配置主传动中联接轴是用来联接轧辊和齿轮痉传动轴的(图7—21)，也可直接联接轧辊和电动机轴(图7—21b)。在考虑联接轴总体配置时，应综合考虑轧辊洞整范围、齿轮座中心距(或电动机轴的中心距)，以及联接轴允许倾角等因素，使联接轴有较适宜的工作条件。其中，轧辊调整范围是根据工艺要求确定的，而齿轮座中心距确实定，那么要考虑联接轴的工作条件。为了使上下两个联接轴工作条件均衡，应该使上下两个联接轴的倾角尽可能相等。此时，齿轮座中心距A可按以下公式确定：对于型钢轧机对于轧件出口厚度k变化不大的钢板轧机对于上轧辊提升距离较大的初轧机或厚板轧机，为厂使联接轴在负荷较大时有适宜的倾角，齿轮座中心距A应根据轧制功消耗较大的各道次的轧辊中心距平均值选取，一般可按以下经验公式确定式中——轧辊最大直径；——轧辊最小直径；——上轧辊最大提升量。图7—22所示为1000初轧机联接轴配置简图。轧辊最大直径为950mm，轧辊最小直径为830mm，上轧辊最大提升量H为1000mm。如按式(7一13)计算，齿轮座中心距A为990～1015mm，取A为1000mm。在确定齿轮座中心距后，可进一步确定联接轴长度或联接轴最大倾角。在确定联接轴长度时，为了减少轧钢机主传动装置的总长度和车问总面积，通常在保证轧钢机前后辅助设备配置的前提下，应选取较小的联接轴长度。联接轴两端铰链中心线之间的水平长度L可用以下公式确定对于图7—22所示之配置，上式可写成式中—一轧辊在最高提升位置时，上轧辊中心线与．已齿轮轴中心线之间的垂直距离；——联接轴最大允许倾角；——下轧辊中心线与下齿轮轴中心线之间距离。按图7～22所示的位置，取为负值；下轧辊高于下齿轮轴时取正值；——齿轮座中心距。如果轧辊为单独驱动时，那么为两个电动机轴间的中心距；——轧辊最大直径。在1000初轧机上，上辊万向接轴具有较大倾角(8°30′)，联接轴的长度相应地短一些，但万向接轴铰链中的月牙形滑块磨损相当严重。为了减小角。通常应用两种方法：一种是适当增大接轴长度，另一种是合理地布置上下两接轴的相对位置，即把下接辅也布鬣成倾斜的，使上下两接轴的工作条件尽可能地接近平衡。在条件允许时，初轧机联接轴允许倾角一般取纠3°～6°。在板带轧机上，一般为l°～2°。工作过程中，接轴倾角是变化的。联接轴两端铰链中心线之间的水平长度为L(按式7—14计算)，而倾斜长度为L′=，在工作过程中轧辊扁头的相对位移量为故要求接轴两端铰链在轴向应当是游动的(作成开口式扁头)，或联接齿轮座的一端铰链作成固定的(应用闭口式扁头)，而另一端为游动的。2．联接轴的平衡装置在轧辊直径大于450～500mm的轧钢机上，当联接轴重量较大时，为厂不使联接轴重量全部加在两端联接铰链上，一般都设置了联接轴平衡装置，以改善两端铰链工作条件。平衡装置的平衡力一般为联接轴重量的1．1～l．3倍。常用的联接轴平衡装置有弹簧平衡、重锤平衡和液压平衡三种型式。这三种平衡装置的优缺点及其使用场合列于表7—5。当联接轴上下的移动量不大时，一般采用弹簧平衡，如图7一l所示型钢轧饥的接轴平衡。在接轴的一例设置奠挂，通过横向拉杆、弹簧和轴承座，以分别支托三根接轴。如果移动量较大，那么可用重锤或液压平衡，如图7—2l中的上辊接轴用重锤平衡，而下辊接轴那么用弹簧平衡。图7—23所示为1150初轧饥(单独传动)万向接轴的平衡装置。图中，上下接轴11和10都通过两个镶有巴氏合金衬瓦的轴承，用螺栓13和弹簧16吊挂在轴承座12上。轴承座12通过其销轴14，铰链地支在纵向平衡托梁8和15上，以使轴承获得自位性能。上平衡托梁15通过立杆7支在杠杆6的一端，杠杆6的另一端以重锤3平衡。上下平衡托梁靠电机一端铰支在支座1上。下托梁8靠轧辊一端支在第一机架辊的电动机底座9上。在换辊操作中，需要固定上接轴的位置时，可通过专门的止动机构2进行(钩住平衡杠杆6)。图7—24为1700热带钢连轧机联接轴液压平衡装置。联接轴的轴承座2可在平衡支架4的垂直槽内上下滑动，支架4能承受联接轴轴向力。上联接轴1通过两个液压平衡缸6平衡，下联接轴5通过一个液压平衡缸7平衡。液压平衡缸的油压为10～12MPa。第三节齿轮座、主减速机和飞轮一、齿轮座1．齿轮座的特点与组成局部在大多数轧钢机的主传动系统中设有齿轮座，其作用是将电动机或减速机的传动扭矩分配给工作机座的两个或三个轧辊，齿轮座的传动比为l。齿轮座传动扭矩较大，而其中心距又受轧辊中心距和联接轴倾角的限制，为了满足强度要求，通常将齿轮座中齿轮宽度作得大些，其齿宽系数．B／A为1．6(窄型)、2．0(中型)和2．4(宽型)。考虑到齿宽过大会引起齿轮本身较大的弯曲变形，导致传动条件恶化，齿宽系数都不大于2．4。齿轮座的齿轮一般具有较少的齿数和较大的模数，Z为20～40，法向模数为8～45。齿轮座由齿轮轴、轴承、轴承座和箱体四局部组成。(1)齿轮轴齿轮座的齿轮由于直径较小、宽度较大，往往与轴作成整体，称为齿轮轴。齿轮节圆直径就等于齿轮座中心距A。一般都作成人字齿轮，齿的螺旋角卢为25°～35°。如果齿轮精度为9-9-8-Dc时，采用指状铣刀加工，中间不留退刀槽。多数齿轮座的齿轮精度为8-8-7-Dc，中间应留出滚刀的退刀槽，遐刀槽的宽度要大于10倍的法向模数。齿宽和模数是根据齿的强度计算确定的，通常用加大模数的方法来增加齿的弯曲强度，故齿数较少。生产实践说明，齿轮座齿轮的破坏主要是由点蚀、齿面剥落或塑性变形等因素引起，很少是弯曲折断的。所以在保证弯曲强度的条件下，齿的模数不宜选得过大，过大的模数不利于提高齿的接触强度。齿轮座齿轮的几何参数已有系列标准。齿轮轴常用材料有45、40Cr、32Cr2MnMo、37SiMn2MoV、38SiMnMoCr等。除少数负荷较轻的齿轮座采用软面齿的齿轮轴外，大多数齿轮轴齿面接触应力较高，应选用硬面齿，齿面淬火硬度为HB480～570。由于圆弧齿轮在齿轮座t的应用取得了较好效果，在某些工厂的齿轮座系列标准中，在同一机座内采用可互换的渐开线和圆弧两种齿形。(2)轴承齿轮轴的轴承有滑动轴承和滚动轴承两种。滑动轴承较易制造，抗冲击性能较好，且有较小的径向尺寸，有利于提高轴承座强度，还可利用刮瓦来调整轮齿的啮合。但是，滑动轴承摩擦系数较大，衬瓦较易磨损，对齿轮啮合产生不利影响，磨屑电易污粢润滑油．滑动轴承的衬瓦一般采用巴氏合金浇铸，常用的牌号为锡基轴承合金ZChSnSb1l一6和错基轴承合金ZChSnSb16一16—2。滚动轴承一般采用圆锥或球面滚子轴承。选用轴承应尽可能使一根轴两端轴承的径向间隙趋于一致，使多列轴承负荷均匀。由于滚动轴承摩擦损失小，维护方便，在齿轮座径向尺寸和转速等条件允许的情况下，应尽量采用滚动轴承。选用滚动轴承就要提高齿轮的精度，同时增设用于调整齿轮啮合的装置。为了使齿轮座各齿轮轴轴承的尺寸和型号一致，各齿轮轴轴颈都作成相同尺寸。根据采用的轴承型式不同，齿轮轴轴颈直径和轴颈工作长度，与齿轮节圆直径有如下比例关系：采用滑动轴承时采用滚动轴承时—一根据滚动轴承型号确定。(3)箱体齿轮座箱体有高立柱式、矮立柱式、水平剖分式和垂直剖分式四种型式(图7—25)。高立柱式的拆装方便，但整体高度较大；矮立柱式的高发比第一种型式小，但如果采用滚动轴承时，那么箱体孔容易誊损。这两种型式的主要优点是箱体刚性和密封性好，不易漏油，工作稳定可靠，但是其重量和外形尺寸较大。第三和第四种型式都采用剖分式箱体，每个分箱体露量小，容易加工。但是由于其分箱面和联接螺栓多，往往容易漏油。其中，水平剖分式由于齿轮轴颈问的间隔壁厚度太小，以致箱体必须采用铸钢来制造，因此较少采用。垂直剖分式齿轮座制造方便，也便于齿轮的跑合研齿，出于齿轮轴在运转过程中，作用在轴承上的负荷并不在垂直方向，而是与水平线成一个角度，对于齿轮压力角为20°、螺旋角为30°的人字齿轮，其为23°。因此，为了提高轴承的承载能力，采用垂直剖分式箱体较为合理。在防止漏油方面也采取了相应措施，近来在550mm以下的中小型和线材轧机上得到较好的应用。箱体应有足够的刚性和良好的密封，并尽可能加强轴承处的强度和刚度，以保证齿轮轴的良好啮合。箱体材料一一般用高强度铸铁HT250或HT300。有时也用铸钢。近年来，为了节约金属、减轻重量，较多地采用焊接结构箱体。焊接结构箱体可以采用钢板焊接，也可以采用局部铸钢件、锻钢件与钢板焊接。焊接箱体莺量比铸造箱体轻15％～30％。齿轮座通常直接安装在根底上(图7—26)。可以将整个底蠖或只靠地脚支承在根底上。当齿轮座地脚螺栓之间的距离相同时，这两种的稳定性相同，但前者制造和安装较为方便，且与根底的联接更为可靠。齿轮座的润滑方式有两种，一种是用侧向喷嘴直接向齿轮啮合区喷射润滑油；另一种是用一排位于上齿轮轴上部的喷油嘴，通过侧挡板向齿轮啮合区注油(图7～27)。对于可逆式轧机，在两侧都装有侧挡板，对于不可逆式轧机，那么只在一侧装侧挡板。齿轮座的轴承通常与齿轮采用一个润滑系统，在齿轮座箱体上应有润滑轴承的油沟。2．齿轮座的结构图7—28是650型钢轧机齿轮座的结构图。齿轮座箱体为高立柱式，箱体上盖和U形底座用螺栓联接。由于径向尺寸的限制，齿轮轴颈采用巴氏合金浇铸的滑动轴承。在三个齿轮轴两端各有四块轴承座。其中，上齿轮的下轴承座和中齿轮的上轴承座，及中齿轮的下轴承座和下齿轮的上轴承座分别作成一体。轴承座装在箱体的立柱窗口中，在轴向那么靠箱体立柱上的凸肩进行轴向固定(图7—29)。齿轮座的中间齿轮轴为主动轴，它通过带有安全销的齿轮联轴器与减速机相联。齿轮座三个齿轮轴的输出端上装有万向接轴的又头，与联接轴的扁头相联。齿轮和轴承共用一个稀油循环润滑系统。齿轮的润滑油由侧面直接喷向啮合区。为了防止漏油，在输入端和输出端都装设有密封罩。箱体上在齿轮啮合处都对应有窥视孔，箱体顶部尚有一个通风帽。图7—30为铸焊结构的齿轮座。箱体上盖与稍体底座采用斜楔联接，这种联接方式拆装方便。上盖与U形机座都是铸钢件，以增强轴承郁受力处的刚度，箱体其余局部用钢板焊接。齿轮座采用滚动轴承。在主动齿轮轴的传动端，轴承是轴向固定的，其他三个轴承在轴向都可以游动，这样，既可使相啮合的轮齿在运转过程中能自动地调整到正确位置上，防止载荷在两侧斜齿上的不均匀分布，同时，当温度发生变化时，两根轴又都能自由伸缩。齿轮座也应计算倾翻力矩，以确保稳定性。其分析与计算方法与前面所述相同。按支点反力计算齿轮座的地脚螺栓强度。地脚螺栓直径d也可根据齿轮座中心距A，按经验公式选取d=0．1A+(20～45)(7—20)在有些轧钢机上，还采用一种复合式齿轮座。它是将齿轮座与减速机作在一个箱体内。其优点是结构紧凑、重量轻。但箱体铸造较为困难，轮廓尺寸较大，不利于运输。因此，齿轮氲径小于500mm时，采用这种结构才较合理。

二、主减速机许多轧钢机的主传动系统中都设有减速机，称为主减速机。最常用的是一级和二级圆柱齿轮减速机，一般以速比7～8作为选用一级或二级减速机的分界线。在二级减速机中，为了使第一级和第二级的负荷均匀，这两级的中心距的分配原那么，主要是应使这两级的传动齿轮齿面接触应力近似相等，并适当考虑减速机能具有较小的外形尺寸和重量。根据这一原那么，第二级与第一级中心距之比为1．3～l．5。选用减速机中心距时，应参考专业标准有关中心距的规定。1．主减速机的结构特点°～35°)，工作比拟平稳，而且对轴承没有轴向力。有的二级减速机，为了使低速轴齿轮和轴承受载均匀，第一级传动齿轮往往由两对斜齿轮组成，采用分流式布置。在减速机带有飞轮时，一般是将飞轮装在主动轴上，并作成两个，其结构、尺寸和重量都完全一样，对称地装在主动轴两端(见图7—1)。齿轮的结构，主要取决于齿轮直径D和齿轮轴直径矗的比值。当D≤3d时，齿轮与轴做成一体，或做成厚齿圈直接套在轴上；当D>3d时，齿轮采用整体铸造式或组合式。当齿轮直径大于1000mm时，为了减小铸造应力，在整体铸钢齿轮的轮毂上铸有切口(图7—31)。在现场安装时，轮毂两侧用紧固环热装箍紧，并用巴氏合金将切口填满。为了使大型齿轮既有足够的齿轮强度，又节省较贵重的钢材，往往采用组合齿轮(图7—32)。组合齿轮的轮心采用铸铁或铸钢，齿圈那么用锻钢或合金锻钢，齿圈的高度必须大于全齿高的三倍。当齿轮较宽时，可用双齿圈。齿圈热装在轮心上，过盈量约为齿圈配合直径的千分之一，热装温度为200～300℃。为了防止齿圈可能产生忪动，除了热装时应有足够的过盈量外，在齿圈与轮心的结合面上还要有螺丝固定。而且齿的旋转方向要使齿圈能紧贴在轮心的凸肩上。为了减小铸造应力，组合齿轮轮心的轮毂上也往往铸有切口。组合齿轮的缺点是制造工序多、加工量大，锻造大齿圈需要大型锻造设备。近年来，焊接结构的减速机得到了较多的应用，减速机采用焊接结构箱体是减轻重量的一个重要途径。

图7—33是1700热带钢连轧机粗轧机座的二级圆柱齿轮减速机。它的特点是箱体的底座、底部的油箱以及箱盖都采用了焊接结构。此外，第一级和第二级的大齿轮也采用焊接。一结构。大齿轮的齿圈是锻钢件，轮毂是铸钢件，幅板是钢板。焊接后的大齿轮坯要进行退火，消除内应力后再进行精加工和切齿。这一减速机还有一个特点，其高速轴和低速轴的滚动轴承都安装在偏心套筒内，偏心套筒的偏心距e=5mm。在不装偏心套筒的中间轴上，滚动轴承要作轴向固定。当各齿轮的齿面加工和箱体镗孑L有误差时，或在减速机运转过程中，由于两端的轴承受力不同，使轴在轴承间隙范围内发生倾斜而影响齿轮正确啮合时，那么可通过偏心套筒的调整，以保证齿轮具有良好的啮合。今以第二级的大齿轮轴为例，说明偏心套筒的作用。在空载时，大齿轮轴两端轴颈在滚动轴承中的位置如图7—34所示。此时两端轴颈处在相同的位置，具有相同的间隙(滚动轴承间隙存在轴承顶部)，其轴线与中间齿轮轴的轴线平行。当减速机在负荷下运转时，假没大齿轮轴顺时针旋转，那么在齿轮圆周力和径向力作用下，传动端的大齿轮轴颈向右上方移动(图7—34b)。而在齿轮座端的大齿轮轴颈，由于受主联轴器和齿轮座中齿轮轴的重量影响，将向右下方移动。这样，大齿轮轴就发生歪斜，影响齿轮的啮合。此时，可以分别调整大齿轮轴两端的偏心套筒，使其轴线与相应的中间齿轮轴平行，以保证齿轮具有良好的啮合。为了使偏心套筒调整方便，在一级减速机中，偏心套筒一般装在高速轴上。减速机既应有可靠的润滑，也应有良好的防漏油措施，减速机漏油的主要部位是在箱盖与箱体之间的接触面和轴端部。为防止箱盖与箱体之问漏油，可将箱盖下部壁板延长插入箱体内壁，深度120～140mm，并在箱盖与箱体的水平接触面涂上密封胶。解决轴端漏油的措施，关键是疏通回油及改良密封结构，并应注意制造和安装质量。通常在下轴承座上留有回油孑L，回油孔位置要低，直径要大，以保证油能随时通畅地流回箱体内；从轴承端面到压盖内侧的空间要尽可能加大，同时采用甩油环、密封圈等结构，以保证良好的密封效果。此外，采用圆弧齿轮来提高齿轮的承载能力，也得到了较广泛应用。圆弧齿轮具有效率高、密损少、承载能力大和寿命长等优点。但其制造精度要求较高。圆弧齿轮的弯曲强度相对地比接触强度低，但由弯曲强度所决定的承载能力，圆弧齿轮仍比软面齿的渐开线齿轮要高。与渐开线齿轮相比，圆弧齿轮的承载能力高2～2．5倍，使用寿命约高一倍。目前，圆弧齿轮减速机中心距已达3400mm，传递力矩达1800kN·m。2．减速机配置方式轧钢机减速机经常承受较剧烈的冲击负荷。为了防止在屡次冲击负荷作用下使固定轴承座上盖的螺栓松脱或断裂，在确定减速机配置方式时，应使承受最大作嗣力的轴承座上盖螺栓不承受拉力。例如，在：二级圆拄齿轮减速机上，中问齿轮轴上的作用力最大(图7—35)，故应根据中间齿轮轴轴承座上盖螺栓的受力方向，来选择确定轧钢机减速机的配置方式。以二辊轧机为例。如果将轧钢机减速机的高速轴配置在轧制线出口方向(图7—36a)时，减速机中间齿轮轴上的受力方向如图7—35所示。此时，中间齿轮轴轴承上盖螺栓将承受拉力，易使螺栓松脱或断裂。如果将减速机高速轴配置在轧制线入口方向(图7—36b)，中间齿轮轴轴承座上盖的螺栓将不承受拉力，这种配置方式是符合要求的。

中间齿轮轴两端轴承座上盖的作用力之和R为式中——作用在中间齿轮轴大齿轮上的圆周力；——中间齿轮轴大齿轮节圆直径；—一中问齿轮轴小齿轮节圆直径。在配置一级减速机时，应该使高速齿轮轴轴承座上盖的螺拴不受拉力，因其螺栓直径比低速齿轮轴轴承座上盖的螺栓直径小。为了便于检修轧钢机和更换轧辊，此时往往要求轧钢机低速爬行运转。因此，在采用交流电动机驱动的主传动系统中配有爬行传动装置，布置在主减速机一一侧。它是由电动机、联轴器、大速比减速机和齿合机构等组成，离合器与主传动减速机高速轴相联。当换辊时