基于数值方法的三辊定心装置分析

罗正川，周超群，王建辉

（中冶赛迪工程技术股份有限公司轧钢与装备部，重庆 401122）

三辊定心装置是无缝钢管生产机组的重要设备之一，常用于穿孔机后台或斜轧机前台[1-2]。其主要作用是在轧制过程中限制毛管的高速晃动，使轧制过程稳定，从而保证钢管质量。

现有关于三辊定心装置设计和定心效果的分析，多采用建立数学模型的方式[3-6]。本质上是推导四连杆机构输入转角与输出转角的关系[7-9]，进一步得到开口度和驱动液压缸行程的关系。但这种解析方法计算较为繁琐，并没有直接给出抱辊工作中心的偏差公式，也无法直观连续地评估装置的定心效果。同时，由该类方法导出的驱动液压缸的控制方程也较为复杂，可操作性差。为此，以某Φ508 mm 斜轧管机组项目中的三辊定心装置为对象，建立三维模型并基于数值方法得出抱辊定心的理论偏差情况，且得出了精确的驱动液压缸拟合控制方程，对于类似机构的分析具有很好的借鉴意义。

1 三辊定心装置结构形式

三辊定心装置有两种常见类型，一种可以实现绝对定心，即抱辊工作中心理论上始终不变，在无缝钢管热轧生产中，常用作芯棒支撑机构。其内部实质上是两组平行四边形机构和一个摆杆，机构如图1 所示，三个辊子与输入摆动杆的传动比均为1 ∶1，即摆动完全同步，故能绝对定心。这类装置内部的连杆围绕其工作中心呈周向布置，开口范围小，无法允许物料侧向运输。

图1 芯棒支撑定心机构示意