不等厚螺牙的设计应用

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1、48出塘全2013年11月第四期不等厚螺牙的设计应用郑奕平王晔(杭州钢铁集团公司中型轧钢厂杭州310022)摘要：轧机压上螺纹副是用以调整轧辊孔型的压上系统的重要部件，其使用寿命与稳定性直接关系到轧制生产的成本和产品质量。通过中轧厂650×3轧机第三架轧机压上螺纹副应用等强度原理进行设计，取得了良好的实施效果。关键词：螺纹副；轧制力；强度；不等厚螺牙力的大幅增加，因螺母弹性模量小于丝杆，因此刚度小0前言于丝杆，螺母螺牙端部首先挤压变形，螺牙端部与丝杆杭钢中型轧钢厂Ⅱ机列650×3轧机第三架轧螺牙不能充分接触，在此情况下根部承受载荷过大，造成压上螺纹副的

2、损坏失效。由于螺母的材质强度低，机为二辊成品轧机，采用压上螺母丝杆装置作为轧压上螺纹副的损坏多发生在螺母螺牙上。辊的径向调整装置，用以调整K1孔型，以保证合适的孔型高度。压上螺纹副是轧机压上系统的重要在轧制力大幅增加的情况下，须对压上螺母与丝杆的螺纹牙的强度进行校核；因螺母的材质强度部件，工况复杂、恶劣；随着中型材产品向履带钢、低于丝杆，并且丝杆与螺母的牙厚相等，故仅对螺}100mm以上圆钢等大规格品种发展，轧制力大幅增加，压上系统的螺纹副损坏频繁，压上螺母与丝母螺牙的强度进行校核。以轧制45号钢，直径~150mm圆钢为例，K1轧制道次最大轧制压力达到

3、杆的平均使用寿命仅4个月左右；压上螺母与丝杆2500KN，因该架轧机轧辊上布置多个孔型，作用于价格高昂，带来维护成本的上升，同时因轧制时该机架单片牌坊上的最大轧制力可达到2000KN。螺纹副弹跳较大，对产品质量影响较大。螺母材料为金属型铸造锡青铜ZQSnl0—1，抗i故障原因分析拉强度=310MPa，屈服强度．2=170MPa；因受到冲击载荷，故其许用剪应力[r]=35MPa，许用弯轧机压上系统的压上螺纹副采用特／S200×10曲应力[d]=55MPa。Q／ZB173—73轧钢机锯齿形细牙螺纹，丝杆与螺母将压上螺母与丝杆的一圈螺纹沿螺纹大径处的螺牙厚度

4、相等(如图1所示)。丝杆材料为45号展开，即可视为一悬臂梁，如图2所示。钢，螺母材料为铸造锡青铜ZCuSnl0Pbl，螺母材料的弹性模量、许用剪应力与许用弯曲应力均小于丝杆材料，因此螺母的刚度小于丝杆。在轧制履带钢、+100ram以上圆钢等大规格品种时，随着轧制压图2压上螺母的一圈螺纹展开对于螺母螺牙强度应满足：弯曲应力=3Fh≤[]；剪切应力r=F≤[r]图1压上螺母丝杆装配与压上螺母2013年11月第四期不等厚螺牙的设计应用49式中：F为单片牌坊上最大轧制力；D为螺母故许用剪应力[r1_60MPa，许用弯曲应力[]=螺纹大径；b为螺纹牙根部宽度，锯

5、齿形螺纹b=0．100MPa。736p；k为载荷不均系数等于0．75；h为螺纹牙的对于螺母：=3Fh工作高度，锯齿形螺纹h=0．75p；[]为许用弯曲应力；[r]为许用剪切应力；z为旋合圈数。3X2X1X7．50．75X3．14X200X8．362X30代入公式计算：=45．56MPa>lj(3)对于丝杆：=3Fh3Fh3X2XlO6X7．5k—~D—b2z删10一3×2×1×7．5=58．8MPa>[](1)0．75×3．14X182．644X6．3X30F2×106’=86．2MPa>[](4)一k~Dbz0．75X3．14X200X7．36X30

6、F2X1(yb=19．23MPa<[r](2)一丌d1一0．75X3．14X182．644×6．36X30从计算结果分析，最大剪切应力小于许用剪切=24．37MPa<[r](5)应力[r]，满足要求；但最大弯曲应力已超过该螺纹式中：d丝杆螺纹小径。牙的许用弯曲应力[]所以在轧制过程中，长时从计算结果分析：在丝杆螺牙厚度减薄lmm间承受冲击载荷的轧制压力使螺母的螺牙变形失后，最大剪切应力与弯曲应力均小于许用剪切应力效，造成压上螺纹副的损坏。与弯曲应力；通过增厚螺母螺纹牙的厚度lmm，最2设计优化措施大弯曲应力小于螺母螺纹牙的许用弯曲应力，加大了螺牙根部承

7、载能力，完全满足要求。因为中轧厂Ⅱ机列650X3轧机第三架成品轧采用不等厚螺牙的轧机压上螺纹副装置于机轧制K1道次，属于精轧道次。为了保证轧制成2009年在中轧厂投入使用，经过三年多的实际使品精度，需要较高的调整精度，简单的通过增加螺用，平均使用寿命达到一年以上。距从而提高螺纹副承载力的方法将引起调整困难，3结语将对轧件的公差控制带来负面影响。在其余轧制条件不变的情况下，为提高螺母螺1)压上螺纹副在不改变螺距的情况下，为增大牙的承载能力，较好的方法是在螺距不变的情况螺母螺牙的刚度，采用增大压上螺母螺纹牙厚度，下，通过等强度设计思路，采用不等厚螺牙螺纹副

8、同时以相同量减小压上丝杆螺纹牙厚度，使螺牙端来解决。如图3所示：即将螺母螺牙加厚lmrn，丝部