李 偉，劉 健

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，尤其是石油天然氣工業(yè)和船舶工業(yè)的發(fā)展，對(duì)鋼管的需求量不斷增加，鋼管的品種規(guī)格迅速擴(kuò)大，尤其是對(duì)中小直徑無縫鋼管的需求更是迫切。因此必須擴(kuò)大鋼管的品種、規(guī)格及產(chǎn)量。

管材的品種繁多，其生產(chǎn)方法也多種多樣。

由于受芯棒剛度，強(qiáng)度以及其他原因的影響，用熱軋法生產(chǎn)直徑＜?50．8 mm的鋼管極為困難，要獲得小直徑熱軋鋼管通常需采用熱軋減徑方法。而隨著鋼管工業(yè)的不斷的發(fā)展，張力減徑機(jī)正逐步取代傳統(tǒng)的無張力減徑機(jī)，并不斷的改進(jìn)發(fā)展。

張力減徑機(jī)能滿足生產(chǎn)各種規(guī)格品種的要求，隨著鋼管的平均重量增大，生產(chǎn)能力也同步提高；軋管機(jī)組的換輥時(shí)間大大減少提高了生產(chǎn)效率；能用一種尺寸的鋼管坯生產(chǎn)出不同的壁厚的小尺寸成品管，擴(kuò)大了產(chǎn)品范圍；同時(shí)，由于張力減徑機(jī)的變形量大，能夠提高成品管的質(zhì)量。

1 張力減徑機(jī)原理及特點(diǎn)

一般張力減徑機(jī)組由20～28架機(jī)座組成，軋輥相互交錯(cuò)排列（見圖1），軋輥轉(zhuǎn)速沿軋制方向遞增，張力大小通過改變相鄰兩架間速度差建立起來，鋼管在拉應(yīng)力狀態(tài)下依次通過各架工作機(jī)座，在減徑的同時(shí)達(dá)到減壁的效果。

圖1 軋輥在工作機(jī)座上的布置

由于鋼管頭部和尾部所受張力在經(jīng)過每架機(jī)座時(shí)都會(huì)在0和某一數(shù)值之間跳躍變化；因而在建立起穩(wěn)定連軋過程之前和之后，鋼管頭部和尾部的張力值不是固定不變的，由此將導(dǎo)致沿管長(zhǎng)方向壁厚的不均勻，特別是頭尾部不均勻度尤其嚴(yán)重而必須進(jìn)行切頭和切尾。對(duì)此通過調(diào)節(jié)入口，出口電機(jī)轉(zhuǎn)速和縮短機(jī)架間距來減少切頭切尾的損失，并盡量增加管長(zhǎng)（最好是無端軋制），以提高成品率。

二輥式張力減徑機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造和維修，且在軋輥直徑相同情況下機(jī)架強(qiáng)度和剛度都比三輥式的高，但是即使這樣，二輥式也只有在軋制力、扭矩以及傘齒輪和軸承負(fù)荷相當(dāng)大時(shí)或軋制壁厚超過1 0～12 mm的厚壁管時(shí)才使用。

三輥式張力減徑機(jī)較二輥式有許多突出的優(yōu)點(diǎn)：

（1）三輥式張力減徑機(jī)孔型由三段弧組成，鋼管受力較均勻，軋輥與鋼管表面的相對(duì)滑移小，摩擦損失小，變形效率較高。

（2）軋輥組裝后在專用機(jī)床上加工孔型，然后將軋制機(jī)架推入機(jī)座，調(diào)整方便。

（3）三輥式機(jī)架孔型比二輥式橢圓度?。ㄒ灿袌A孔型），在需要大的減徑量和減壁量時(shí)，成品管質(zhì)量較好。

（4） 三輥式機(jī)架間距可以等于軋輥直徑的0．9倍，而二輥式機(jī)架間距一般等于軋輥的名義直徑。因此，三輥式能減少切頭切尾量。

鑒于三輥式張力減徑機(jī)具有以上優(yōu)點(diǎn)，目前世界各國都廣泛采用了這種減徑機(jī)。

2 傳動(dòng)形式

從結(jié)構(gòu)上分，三輥式張力減徑機(jī)又分為：一個(gè)輸入軸內(nèi)傳動(dòng)和三個(gè)輸入軸的外傳動(dòng)兩種（見圖2）。

圖2 三輥減徑機(jī)軋輥傳動(dòng)方案

而從傳動(dòng)形式上張力減徑機(jī)又可分為：?jiǎn)为?dú)傳動(dòng)，集體傳動(dòng)和混合傳動(dòng)。

（1）單獨(dú)傳動(dòng) 傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)單，便于調(diào)整，可適應(yīng)各種品種及規(guī)格的調(diào)速需要。傳動(dòng)鏈轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，調(diào)速系統(tǒng)靈敏度高，動(dòng)態(tài)速降恢復(fù)快。但是由于尺寸較大使各機(jī)架的間距加大，總長(zhǎng)度增加，從而導(dǎo)致頭尾的長(zhǎng)度增大。另外，每架工作機(jī)座均需一臺(tái)大功率的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，整個(gè)機(jī)組總功率大，電氣費(fèi)用高，控制技術(shù)復(fù)雜。

（2）集體傳動(dòng) 集體傳動(dòng)又分為：液壓傳動(dòng)、差速傳動(dòng)和液壓差速傳動(dòng)。

軋輥轉(zhuǎn)速的改變通過疊加傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)，這種疊加裝置由主傳動(dòng)恒速電機(jī)和供每臺(tái)工作機(jī)座單獨(dú)使用的恒速電機(jī)及中間連接的差動(dòng)齒輪系統(tǒng)組成。各機(jī)座的傳動(dòng)僅使用一個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)系列作為相鄰機(jī)座具有的固定遞增比之基本轉(zhuǎn)數(shù)系列，軋件頭、尾部通過時(shí)的基本轉(zhuǎn)數(shù)級(jí)通過疊加傳動(dòng)裝置和引入附加速度改變，從而保證通過控制軋制速度來獲得不同的壁厚。其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)座的整體布置簡(jiǎn)單、緊湊，總傳動(dòng)功率小，不需要特殊的速度控制。但變速箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，減速箱只能以一種相對(duì)于輥?zhàn)拥乃俣认盗泄ぷ?，此外，主傳?dòng)的靈活性也不如單獨(dú)傳動(dòng)。

（3）混合傳動(dòng) 是將單獨(dú)傳動(dòng)和集體傳動(dòng)混合而成的傳動(dòng)形式，通常入口側(cè)的一組機(jī)座的傳動(dòng)方式為雙電機(jī)差動(dòng)傳動(dòng)，而位于出口側(cè)的一組機(jī)座為單獨(dú)電機(jī)傳動(dòng)，雖然這種傳動(dòng)方式能克服以上兩種傳動(dòng)的不足，但仍然有著許多的缺點(diǎn)，因此很少采用（見表1）。

下面簡(jiǎn)要介紹的是：外傳動(dòng)，單獨(dú)傳動(dòng)的三輥式張力減徑機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

3.1 主傳動(dòng)電機(jī)

電機(jī)上下表面均為平面，且沒有連接緊固螺栓和定位銷，所以可以上下重疊布置。由于其寬大于雙位機(jī)座寬，所以必須錯(cuò)位布置。

表1 傳動(dòng)形式比較

3.2 雙位機(jī)座

（1）雙位機(jī)座本體為鑄造結(jié)構(gòu)，中間由鑄造隔板分為兩腔，分別放置左、右傳動(dòng)軸及分配軸組件。每個(gè)雙位機(jī)座上可裝兩機(jī)架，隔板上開有四個(gè)孔，交錯(cuò)對(duì)稱于軋制中心線。伸出帶外齒半聯(lián)軸節(jié)的兩個(gè)孔中心線即為左右機(jī)架水平分配軸和水平軋輥傳動(dòng)軸中心。

（2）雙位機(jī)座兩側(cè)開口各腔分別為上、下傾斜軸、水平分配軸和傳動(dòng)軸以及上、下連接軸等的支撐腔。各組件組裝好后放入相應(yīng)支撐腔，合上軸承蓋，用螺栓緊固。

（3）每個(gè)雙位機(jī)座上設(shè)有四只連接油缸用于控制外齒半聯(lián)軸節(jié)的伸縮，傳動(dòng)四根斜置軋輥及便于更換機(jī)架，油缸、外齒半聯(lián)軸節(jié)的所有尺寸均相同。左向上下動(dòng)力連接軸對(duì)調(diào)后就成為右向傳動(dòng)上下運(yùn)動(dòng)連接軸。而且左右機(jī)架的水平分配軸與水平軋輥傳動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)和尺寸也都完全相同，只是安裝位置不同（見圖3）。

圖3 雙位機(jī)座傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖

（4） 全部雙位機(jī)座中的所有齒輪傳動(dòng)比皆相同。

傾斜傳動(dòng)軸由結(jié)構(gòu)與尺寸完全相同的左右兩段，中間用齒形聯(lián)軸節(jié)連接而成。而且對(duì)上下傾斜傳動(dòng)軸，除軸的中間長(zhǎng)度使其外套筒長(zhǎng)度不同外，其余部分結(jié)構(gòu)與尺寸完全相同。為提高支撐剛度，軸兩端分別采用兩列短圓柱滾子軸承和兩列圓柱滾子軸承。兩端圓錐齒輪和齒形聯(lián)軸節(jié)均采用花鍵連接，可傳遞較大扭矩（見圖4）。

圖4 傾斜傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)語

張力減徑機(jī)以其軋制范圍廣，精度高，性能好的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在鋼管生產(chǎn)中扮演者越來越重要的角色，目前我國在生產(chǎn)無縫鋼管的過程中所采用的張力減徑機(jī)大部分為引進(jìn)設(shè)備。因此國內(nèi)應(yīng)組織開展研發(fā)工作，爭(zhēng)取早日掌握其核心技術(shù)。