【導讀】壓下螺絲、壓下螺母、壓下止推軸承進行了改造設計。壓下螺絲和壓下螺母選擇了合理的機構，壓下螺絲傳動端選擇了花。軸承處于壓縮應力狀態(tài)，可以提高了壓下止推軸承的強度。螺母加工制造較為簡單，工作可靠。本課題根據螺紋的自鎖條件進行了梯型螺紋設計，通過螺紋的自鎖。壓下螺絲的止推軸承是推力圓錐滾子止推軸承，推力圓錐滾子軸承比銅墊滑動。止推軸承提高承載能力35%左右，在軋制時軋輥彎曲時能實現壓下螺絲自位調心。本設計討論了壓下螺絲阻塞事故的動力學機理，提出了操作注意事項。軋輥的尺寸參數...

　　

【正文】 速 1825 鋼對鑄鐵 1318 47 11118 710 12 鋼對鋼 低速 鋼對耐磨鑄鐵 68 淬火鋼對青銅 1013 24 圖 壓下螺紋結構 d — 外螺紋大徑 mm? t — 螺距 mm? ca — 牙頂間隙 mm? 1H — 基本牙型高度 1 0 .5 0 .5 5 0 2 5H t m m? ? ? ? 3h — 外螺紋牙高 31 2 5 1 2 6 . 0 0ch H a m m? ? ? ? ? 4H — 內螺紋牙高 41 2 5 1 2 6 . 0 0cH H a m m? ? ? ? ? Z — 牙頂高 0 .2 5 0 .2 5 5 0 1 2 .5 0Z t m m? ? ? ? 2d — 外螺紋中徑 2 2 5 6 0 2 1 2 . 5 5 3 5 . 0 0d d Z m m? ? ? ? ? ? 2D — 內螺紋中徑 22 5 3 5 .0 0D d mm?? 3d — 外螺紋小徑 332 5 6 0 2 2 6 5 0 8 . 0 0d d h m m? ? ? ? ? ? 25 1D — 內螺紋小徑 112 5 6 0 2 2 5 5 1 0 . 0 0D d H m m? ? ? ? ? ? 4D — 內螺紋大徑 4 2 5 6 0 2 1 5 6 2 . 0 0cD d a m m? ? ? ? ? ? 1R — 外螺紋牙頂圓角 1 m a x 0 . 5 0 . 5 1 0 . 5 0cR a m m? ? ? ? 2R — 牙頂圓角 2 m ax a mm?? b — 牙根部寬度 0 . 6 5 0 . 6 5 5 0 3 2 . 5 0b t m m? ? ? ? 壓下螺母 壓下螺 母是軋鋼機座中重量較大的易損零件。如國產 1150 初軋機和 4200 厚板軋機的壓下螺母重量達到 和 。螺母通常用高強度的青銅或者黃銅鑄成。采用合理的結構，可以大量節(jié)省有色金屬。 螺母與機架鏜孔的配合常采用 H8/h9 級的動配合，主要為了便于拆裝。 為將螺母固定在機架的鏜孔內，常用壓板裝置。壓板嵌在螺母和機架的凹槽內，用雙頭螺栓或 T 型螺栓固定，采用 T 型螺栓的有點是機架加工較為容易且不需加工螺紋孔。壓板槽的位置一般不應在機架橫梁的中間斷面上 ，因為那里受到較大的彎矩。 壓下螺母 的結構形式 整體螺 母耗費青銅過多，其中雙級的雖比單級的省銅，但往往不能保證兩個階梯斷面同時與機架接觸，因而很少使用。整體螺母加工制造比較簡單，工作可靠，多用在中小軋機上。 為了節(jié)省青銅，今年來在大型軋機上廣泛使用組合式螺母。 加箍的螺母，比較經濟，在初軋機上的使用情況證明：其工作性能不亞于整體青銅螺母。 箍圈由高強度的的鑄鐵鑄成，以 H7/m6 的過渡配合在青（黃）銅螺母基體上以后，再加工螺母的外徑和端面。當采用雙箍時，則在套上第二個箍圈以前，必須先車削 第一箍圈的外徑及相應的螺母外徑。采用加箍螺母時，在制造工藝上必須保證箍圈的端 面緊密的壓在螺母臺階上。高強度鑄鐵（例如 KTZ455）的彈性模數與青銅相近，這就保證在受壓時，箍圈和螺母本體都均勻變形。高強度鑄鐵還有較好的塑性，裝配時，箍圈不容易破裂。這一點灰口鑄鐵是無法保證的。 箍圈不宜采用熱裝配，因為箍圈冷卻后與螺母的臺階端面之間會產生間隙。如果工藝上 需要熱裝，則冷卻后再次將箍圈壓緊。 有循環(huán)水冷卻的組合式螺母，在初軋機上的生產實踐證明，如有循環(huán)水冷卻，則螺母的壽命可延長 ～ 2 倍。循環(huán)水從下部進入，由上部流出，出口應位于入口的正對26 面，這樣既能保證冷卻水的環(huán)流又符合熱水的自然流向 。 帶有青銅芯的鑄鋼螺母是在一個表面有環(huán)形槽及軸向槽的鑄鋼套內先澆鑄一層青銅，然后車制螺紋。螺母外層焊有冷卻水套。這種螺母比較省青銅，但鑄銅層不太牢固。據試驗，銅芯與鋼套之間有時有 1～ 的間隙，因此，這種形式的螺母很少使用。兩半拼合成的螺母，是由兩個青銅半圓環(huán)套用配合螺栓拼合后車制成螺紋。當澆鑄條件受限制時，可采用這種形式。 帶有青銅襯的鋼螺母，它是上一種螺母的改進形式。兩半螺母本體是鋼制的，先車成具有叫薄螺紋的毛柸，然后用電熔涂上一層青銅襯，最后對螺紋精加工，這種形式的螺母可大量節(jié)省青銅，但要求經 常檢查螺母的磨損情況，以防止銅襯磨完后將壓下螺絲磨壞。通常用于對螺母磨損較小的軋機上。 故 綜合考慮設計初軋機壓下螺母 如圖 。 圖 壓下螺母結構形式 壓下螺母的尺寸設計 壓下螺母的主要尺寸是它的外徑 D 和高度 H,壓下螺母的高度可按照螺紋的許用單位壓力來確定，這時 ( 2)Hd??，螺母外徑 D 根據它的端面與機架接觸面間的單位壓力選取，一般 ( )Dd?? 。 螺母材料： 壓下螺母是軋鋼機中重量較大易損的零件。螺母通常 用貴重的高強度青銅如ZQA19 ZASn81 ZASn101或黃銅 ZHA166632鑄成。 設計中選用螺母的材料是鋁青銅 ZQA194。根據 [2]查得其 540b MPa? ? d — 外螺紋大徑 mm? 27 t — 螺距 mm? ca — 牙頂間隙 mm? 1H — 基本牙型高度 1 0 .5 0 .5 5 0 2 5H t m m? ? ? ? 3h — 外螺紋牙高 31 2 5 1 2 6 . 0 0ch H a m m? ? ? ? ? 4H — 內螺紋牙高 41 2 5 1 2 6 . 0 0cH H a m m? ? ? ? ? Z — 牙頂高 0 .2 5 0 .2 5 5 0 1 2 .5 0Z t m m? ? ? ? 2d — 外螺紋中徑 2 2 5 6 0 2 1 2 . 5 5 1 0 . 0 0d d Z m m? ? ? ? ? ? 2D — 內螺紋中徑 22 5 1 0 .0 0D d mm?? 3d — 外螺紋小徑 332 5 6 0 2 2 6 5 0 8 . 0 0d d h m m? ? ? ? ? ? 1D — 內螺紋小徑 112 5 6 0 2 2 5 5 1 0 . 0 0D d H m m? ? ? ? ? ? 4D — 內螺紋大徑 4 2 5 6 0 2 1 5 6 2 . 0 0cD d a m m? ? ? ? ? ? 1R — 外螺紋牙頂圓角 1 m a x 0 . 5 0 . 5 1 0 . 5 0cR a m m? ? ? ? 2R — 牙頂圓角 2 m ax a mm?? （ 1）壓下螺母高度 H的確定 壓下螺母的高度可按照螺紋的許用單位壓力來確定，這時 ( 2)Hd??， 故取 H=。 由于壓下螺母的材料通常都選用青銅，對于這種材料其薄弱環(huán)節(jié)是擠壓強度比較低，因此壓下螺母高度 H 應按螺紋的擠壓強度來確定，其擠壓強度條件如下： 12234 [][ ( 2 ) ]PPPZ d d?????? （ ） 式中： P —— 螺紋受力面上的單位擠壓應力（ N/mm2） 1P —— 壓下螺絲上的最大壓力（ N） d —— 壓下螺絲的螺紋外徑（ mm） 3d —— 壓下螺絲螺紋中徑（ mm） ? —— 壓下螺絲與螺母的內徑之差（ mm） Z —— 壓下螺絲中螺母螺紋的圈數 28 []P —— 壓下螺母螺紋的許用應力 [2]， [P]=20MPa 強度校核： 一般情況下，上輥平衡力為被平衡重的 ～ 倍，作用在壓下螺絲上的力 1P 還要考慮過平衡力和軋制時軋制力的波動，故 取 61 0 . 6 0 . 6 2 1 . 5 1 2 . 9 1 2 . 9 1 0P P M N N? ? ? ? ? ? 1P = d = 3d = ? = Z =H/t=800/50=16 （ ） 6224 1 2 . 9 1 0 1 5 . 6 51 6 3 . 1 4 [ 5 6 0 ( 5 0 8 2 2 ) ]P M P a????? ? ? ? ? 1 5 .6 5 [ ] 2 0P M P a P M P a? ? ? 設計 螺母 要求 符合強度要求 。 （ 2）壓下螺母外徑 D確定 壓下螺母外徑 D 根據它的端面與機架接觸面間的單位壓力選取，一般( )Dd?? 。 560d mm? ,取 mm? , 故 900 ?? 作用在壓下螺絲上的軋制力通過壓下螺母與機架上橫梁中的螺母孔的接觸面?zhèn)?遞給機架，因此，壓下螺母的外徑應按其接觸面的擠壓強度來確定。即： 12214 []()PPPDD???? （ ） 式中： 1P —— 壓下螺絲上的最大壓力（ N） D —— 壓下螺母外徑 (mm) 1D —— 壓下螺絲通過機架上橫梁孔的 直徑（ mm） []P —— 壓下螺母端面與機架接觸面間的單位壓力， []P =60～ 80Mpa。 1P = 29 D = 1D =d+10=560+10=570mm 故： 6224 1 2 . 9 1 0 3 3 . 8 83 . 1 4 ( 9 0 0 5 7 0 )P M P a?????? [ ] 60P P MPa?? ,設計滿足強度條件。 止推軸承 壓下 螺絲 與軋輥軸承座之間的止推軸承有銅墊滑動止推軸承和滾動止推軸承兩種。推力圓錐滾子軸承比銅墊滑動止推軸承 提高承載能力 35%左右。為了適應軋制時軋輥彎曲時的自位調心的要求，這類軸承的頂部做成凹形或凸形球面。老式結構多使用凸形，這種結構形式使得凹形球面鑄銅墊承受拉應力，因而銅墊易碎。改進后的壓下螺絲頭部做成凹形，這時，凸形球面銅墊處于壓縮應力狀態(tài)，提高了銅墊的承載強度，增強了工作可靠性。增大球面止推軸頸是為了增 大端面的摩擦力矩，防止螺絲自動旋松。 表 列出了我過擬定的軋機壓下裝置專用的推力圓錐滾子軸承的主要參數尺寸。TTSX 型為凸形球面 （ JB/T 36321993） 。 圖 TTSX6400 結構 30 表 我國壓下裝置專用推力圓錐滾子軸承主要參數尺寸 軸承型號 主要參數（尺寸） D D1 d1 T T1 R M M rmin u v TTSX150 150 148 127 48 55 M12 TTSX175 175 173 152 53 62 M12 TTSX205 205 203 178 65 76 508 M20 TTSX265 265 263 229 81 95 M20 TTSX320 320 318 280 95 112 762 M24 M30 TTSX380 380 378 330 112 129 M24 M30 TTSX410 410 408 355 122 142 M24 M30 3 TTSX440 440 438 380 130 152 M24 M36 3 TTSX495 495 492 432 146 172 M24 M36 3 TTSX525 525 522 460 155 180 1270 M24 M36 3 TTSX555 555 552 482 165 192 1270 M24 M36 3 TTSX580 580 577 510 165 195 M24 M42 3 TTSX610 610 607 533 178 205 1524 M30 M42 3 TTSX640 640 637 550 185 1520 M30 M42 3 TTSX710 710 705 610 235 250 1600 M30 M42 4 TTSX750 750 745 650 240 260 1600 M30 M48 4 TTSX800 800 795 700 245 270 1700 M30 M48 5 根據壓下螺絲外徑，選擇壓下止推軸承型號為 TTSX640。 止推軸承阻力矩 止推軸承的阻力矩 1M ，對于止推滾動軸承為： 1 1 1 2pdMP?? （ ） pd —— 滾動軸承平均直徑 1? —— 對于滾動軸承， 1? 可取 。 2d