摘要: 靜  壓托（tuō）瓦的工作原理是利用液壓油高壓產生油膜浮（fú）起軋輥，在負載較小（xiǎo）的情況下進行軋（zhá）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（yǒu）限公司設備製（zhì）造事業部（bù）唯一對韶鋼二軋（zhá）廠（chǎng）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．由於（yú）該機床長期（qī）每天兩班滿負荷使用（yòng），無法長時間停機進行係統檢修，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（bèi）大修工作（zuò）和解決突發事（shì）故造成的不必要的損（sǔn）失，需要進行靜壓（yā）托瓦的研究，力求使寬板廠HEＲKULES 軋輥磨床和二（èr）軋廠MK84160 軋輥磨床（chuáng）在工作輥的加工上實現互換．

      1、 研究的內容

      根據兩台軋輥磨（mó）床（chuáng）在加工技術參數和機床性（xìng）能上進行比較，二軋廠工（gōng）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（zuò）輥（gǔn）的支承軸頸尺寸設計製作一副（fù）靜壓托瓦．

      HEＲKULES 寬（kuān）板數控軋輥磨（mó）床中（zhōng）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（yā）托瓦，下層為靜壓中心架殼體，磨削不同（tóng）的工件隻需（xū）更換靜壓托瓦，靜壓托瓦為（wéi）不可調的整體（tǐ）托瓦，托瓦開有兩（liǎng）個靜壓腔，托瓦材料為鋁基合金．

      托瓦在設計過程（chéng）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（yā）托瓦底座與靜壓（yā）中心架殼體連接必需按原結構設計（jì），靜壓托瓦供油係統采用寬板磨床原（yuán）有（yǒu）供油係統（tǒng），托（tuō）瓦與供油係統（tǒng）進油口接頭采用“無溢出”式/齊（qí）平麵液壓快換接頭與（yǔ）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（zé）

      在二軋（zhá）廠工作輥上選取Ф500e8 × 198 作（zuò）為靜壓托瓦的工作麵，必須符合以（yǐ）下條件:

     1) 粗糙度達到Ｒa 1. 6 以上．

     2) 直徑上（shàng）要有形位公差和尺寸公差限製．
 
     3) 要有180 mm 以上的寬度（dù）．

                                            圖1 軋輥磨（mó）床靜壓托瓦加工（gōng）示意

      2． 2 靜壓托瓦的結構設計

      根據國內目前（qián）的機械製造（zào）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（wǎ）( 見圖3) ，托瓦分兩層結構（gòu）設（shè）計（jì）有一定的好處（chù），首先降低靜壓托瓦製（zhì）造難（nán）度( 托瓦底麵為Ｒ800 的大（dà）圓弧) ，其次在兩層之（zhī）間由於有一調整墊片，工件中心高也易於保證，並且當機床由於某種原因造成托瓦損（sǔn）傷時，隻（zhī）需更換巴氏合金托（tuō）瓦或重（chóng）新澆巴氏合金（jīn）．

                                        圖2 托瓦下層示意

       
  
                                        圖（tú）3 托瓦上層示意

      2． 3 靜壓托瓦密封麵達到的效果

      在確保HEＲKULES 寬板數控軋輥磨床靜壓中心（xīn）架液壓參數不變的情況下，流量20 L /min、工作壓（yā）力，3MPa 保證工作輥輥的浮起量（liàng）至少在0. 08 mm以上，達到磨削加工的最佳狀態．

      3 、研究方（fāng）法的原理（lǐ）

 
      3． 1 工作輥主要參數

      工作輥主要參數: 磨削直徑: 810 mm; 磨削（xuē）長度: 2 500 mm; 工件長度: 5 890 mm; 工件重量:14 798 kg; 工件支（zhī）承直徑: 500 mm; 工件表麵粗糙（cāo）度: Ｒa1. 6; 圓柱度: 0. 05 /1000．

      3． 2 托瓦底座的強度校核

      由於托瓦底座隻受（shòu）擠壓力，因此，隻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（qiáng）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（néng）力F 及剛度J 為:

      靜（jìng）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（néng）力Fmax 為（wéi）

      ( 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（yóu）徑長度( cm) ，L1為軸向封油麵長（zhǎng）度( cm) ，Q1為油（yóu）腔張角之半，Q2為油腔中心線與周向封油（yóu）麵邊上的夾角．

      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（tuō）瓦所需總流量為10． 56 L /min

      3) 油泵功率（lǜ）

      通過上述（shù）計算，可以（yǐ）看出靜壓托瓦所需的流量和壓力遠小HEＲKULES 寬（kuān）板數控軋輥磨床靜壓中心架供（gòng）油壓力( 35 kg·f) 和流量( 20 L /min) ，而（ér）靜（jìng）壓托瓦最大（dà）承載（zǎi）力184 92. 4 kg 又遠大於二軋廠工作輥( 14 798 kg) ，完（wán）全（quán）能夠滿足（zú）軋輥加工要求．

      4) 研究（jiū）過程

      按照設計原理，結合（hé）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（háng）現場測繪，對（duì）靜壓托瓦（wǎ）瓦麵按設計要求重新繪製，對設計方（fāng）案和整套加工圖紙（zhǐ）進行細（xì）致的討論，確定最終加工製作（zuò）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（tuō）瓦，因此，靜壓托瓦底座與靜壓中心架殼體連接（jiē）必需按原結構設計，靜壓（yā）托（tuō）瓦供油係統采用寬（kuān）板磨床供油係統（tǒng）．

      組織（zhī）自身專業人員，研發完成（chéng）Ф500 靜壓托瓦後，在HEＲKULES 軋輥磨床上進行安裝、調試（shì）．用著色法檢查托瓦底座Ｒ800 圓弧、Ｒ250 圓弧接觸麵，調整靜壓托瓦間隙和液壓係統參數，滿足壓力35 bar、浮起量80 ～ 100 μm 的要求，並進行二軋工作輥的磨削加工全過（guò）程操作．

      4 、研究效果

      通過此次HEＲKULES 軋輥磨床中心架Φ500靜壓托（tuō）瓦研發，解決了HEＲKULES 軋輥磨床軋輥加工在（zài）韶鋼的通用性，可進（jìn）行寬板廠和二（èr）軋廠工作（zuò）輥的磨削，緩解了因為設（shè）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（jì）使用（yòng）情況來（lái）看（kàn），完全能夠達到研發的預期效果，對（duì）二（èr）軋廠工（gōng）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（lùn）

      綜合上（shàng）述研（yán）發的實際效果（guǒ）和前景推廣，HEＲKULES 軋輥磨床中心架Φ500 靜壓托瓦研發是成（chéng）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（de）損失降到最（zuì）低，為二軋廠生產順利進行保駕護航，以創造更大（dà）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（bèi）的最大潛能（néng），可（kě）為公司實現（xiàn）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（duì）寬板廠工作輥的磨削加工，力求（qiú）實現兩台設備的加工互換性．