普通冷軋管機的傳動方式通過偏心齒輪驅(qū)動機架往復運動。

為了克服軋機機架在往復運動中產(chǎn)生的巨大慣性力和慣性力矩, 提高機架的速度, 必須采用慣性力和慣性力矩的平衡裝置。

我國冷軋管機的平衡系統(tǒng)有以下幾種:垂直滑動重錘平衡機構(gòu)、水平滑塊平衡機構(gòu)、雙扇形塊平衡機構(gòu)和垂直擺錘平衡機構(gòu)。

哈默納科電機CSD-50-50-2A-GR1 垂直滑動重錘平衡機構(gòu)

重錘平衡機構(gòu)包括一個水平方向和一個垂直方向的曲柄滑塊機構(gòu)。

機架的轉(zhuǎn)矩靠相錯90°相位角的重錘來平衡。機架減速時釋放出的能量, 由重錘儲存起來, 在機架加速時再次利用;機架和重錘的慣性力靠曲軸上的扇型塊的作用來平衡。轉(zhuǎn)矩平衡,使峰值大大減小, 且出現(xiàn)曲軸端的全部力矩總和沒有負值, 即使電動機的輸出力矩不反向, 其波動的值不超過額定值的±10%;慣性力平衡使剩余的旋轉(zhuǎn)慣性力只有機架慣性力值的±10%左右。

中重院開發(fā)的LG-180 -HL、LG-220 -HL軋機采用垂直滑動重錘平衡機構(gòu), 德國米爾公司的KPW或SKW系列的早期VM型和近代VMR高速軋機也采用此平衡機構(gòu)。

垂直滑動平衡的平衡, 不僅使機架的慣性力得到了平衡, 而且使慣性也得到了平衡, 因此使機架的運動速度得到了大幅度提高。但是垂直平衡必須有較深的地坑, 增加投資且給正常的維修增加了難度, 因此應用范圍受到很大的限制。

2 水平滑塊平衡機構(gòu)

平衡塊放置于與軋制中心線平行的水平面上。帶動機架的曲軸與帶動平衡塊的曲軸的相位相錯105°。水平平衡不需要較深的基礎, 基建費用較低, 維護與檢修比較方便, 無重力矩的影響。但是占地面積較大, 曲軸的拐數(shù)增多, 不便于加工制造。

60年代我國設計的LG-150、LG-200冷軋管機和德國米爾公司早期的高速軋機采用水平滑塊平衡方式。因水平平衡遇到的問題更多些, 占地面積較大且給正常的生產(chǎn)帶來很大的不便, 幾乎沒有得到推廣應用。

3 雙扇形塊平衡機構(gòu)

為了平衡機架高速運動所產(chǎn)生的一階慣性力, 在曲軸上(與曲柄成180°)裝上適當配重的扇形塊。為了平衡扇形塊的慣性力, 在與曲軸等速旋轉(zhuǎn)的平衡軸上加適當?shù)钠胶廨S扇形塊, 使機架的運動速度成倍提高。雙扇形塊平衡具有制造和安裝使用相對較簡單, 不需要很深的地坑, 占地面積也沒有明顯的擴大等優(yōu)點。

中重院開發(fā)的LG-10 -GHLL、LG-15 -GHLL、LG-30 -GHLL和LG-60 -GHLL四種高速冷軋管機和德國米爾公司的第六代高速冷軋管機KPW25LC、KPW50LC和KPW75LC軋機采用雙扇形塊平衡機構(gòu)。雖然此平衡機構(gòu)不能平衡二階慣性力, 但因中、小型規(guī)格的冷軋管機二階慣性力影響較小, 可以忽略。

哈默納科電機CSD-50-50-2A-GR4 垂直擺錘平衡機構(gòu)

垂直擺錘平衡機構(gòu)是將平衡連桿所連接的重錘通過連桿連接起來, 在機架往復運動時, 重錘作圓周方向上的擺動。此時, 由平衡重產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩可以平衡軋機機架產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩, 從而達到提高軋機機架往復擺動速度的目的。

中重院開發(fā)的LD-120型多輥軋機和德國米爾公司上世紀70年代生產(chǎn)的KPW25VMR型高速軋機采用垂直擺錘平衡方式。

在機架中裝有軋輥軸、軋輥環(huán)、軸承座、同步齒輪和壓下調(diào)整裝置, 機架是承受軋制力的主要部件。

最早的軋機機架是鑄鋼閉式機架, 左、右兩片牌坊連為一體, 強度和剛性好, 但在更換產(chǎn)品規(guī)格及維修裝拆軋輥部件時, 必須將整體機架從機座中取出放置于特設的維修區(qū)進行拆裝, 費工、費時, 勞動強度較大。

目前我國仍在使用的二輥半圓孔型冷軋管機如LG-30、LG -55、LG -80、LG -120、LG-150等, 采用鑄鋼閉式機架的基本結(jié)構(gòu)。進入80年代, 吸收國外同類軋機技術, 中重院和洛陽礦山機械研究院同時開發(fā)了開式機架。中重院經(jīng)光彈試驗進一步驗證開式機架的合理性與可靠性。

開式機架的上橫梁由活動橫梁代替并用連接螺栓固定。左、右兩片牌坊分開加工后用四根預應力連接螺栓4連接并固緊定位, 機架下面采用整體的黃銅或尼龍滑板, 實踐證明效果良好。