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      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，靜壓托瓦供油系統采用寬板磨床原有供油系統，托瓦與供油系統進油口接頭采用“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．

      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，靜壓托瓦供油系統采用寬板磨床供油系統．

      組織自身專業人員，研發完成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，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，以創造更大經濟效益．

      靜壓托瓦研發發現，對專用設備的單一性進行研發、改造，盡可能的擴大其通用性，發揮設備的最大潛能，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．