普通冷軋管機的傳動方式通過偏心齒輪驅動機架往復運動。

為了克服軋機機架在往復運動中產生的巨大慣性力和慣性力矩, 提高機架的速度, 必須采用慣性力和慣性力矩的平衡裝置。

我國冷軋管機的平衡系統有以下幾種:垂直滑動重錘平衡機構、水平滑塊平衡機構、雙扇形塊平衡機構和垂直擺錘平衡機構。

哈默納科電機CSD-50-50-2A-GR1 垂直滑動重錘平衡機構

重錘平衡機構包括一個水平方向和一個垂直方向的曲柄滑塊機構。

機架的轉矩靠相錯90°相位角的重錘來平衡。機架減速時釋放出的能量, 由重錘儲存起來, 在機架加速時再次利用;機架和重錘的慣性力靠曲軸上的扇型塊的作用來平衡。轉矩平衡,使峰值大大減小, 且出現曲軸端的全部力矩總和沒有負值, 即使電動機的輸出力矩不反向, 其波動的值不超過額定值的±10%;慣性力平衡使剩余的旋轉慣性力只有機架慣性力值的±10%左右。

中重院開發的LG-180 -HL、LG-220 -HL軋機采用垂直滑動重錘平衡機構, 德國米爾公司的KPW或SKW系列的早期VM型和近代VMR高速軋機也采用此平衡機構。

垂直滑動平衡的平衡, 不僅使機架的慣性力得到了平衡, 而且使慣性也得到了平衡, 因此使機架的運動速度得到了大幅度提高。但是垂直平衡必須有較深的地坑, 增加投資且給正常的維修增加了難度, 因此應用范圍受到很大的限制。

2 水平滑塊平衡機構

平衡塊放置于與軋制中心線平行的水平面上。帶動機架的曲軸與帶動平衡塊的曲軸的相位相錯105°。水平平衡不需要較深的基礎, 基建費用較低, 維護與檢修比較方便, 無重力矩的影響。但是占地面積較大, 曲軸的拐數增多, 不便于加工制造。

60年代我國設計的LG-150、LG-200冷軋管機和德國米爾公司早期的高速軋機采用水平滑塊平衡方式。因水平平衡遇到的問題更多些, 占地面積較大且給正常的生產帶來很大的不便, 幾乎沒有得到推廣應用。

3 雙扇形塊平衡機構

為了平衡機架高速運動所產生的一階慣性力, 在曲軸上(與曲柄成180°)裝上適當配重的扇形塊。為了平衡扇形塊的慣性力, 在與曲軸等速旋轉的平衡軸上加適當的平衡軸扇形塊, 使機架的運動速度成倍提高。雙扇形塊平衡具有制造和安裝使用相對較簡單, 不需要很深的地坑, 占地面積也沒有明顯的擴大等優點。

中重院開發的LG-10 -GHLL、LG-15 -GHLL、LG-30 -GHLL和LG-60 -GHLL四種高速冷軋管機和德國米爾公司的第六代高速冷軋管機KPW25LC、KPW50LC和KPW75LC軋機采用雙扇形塊平衡機構。雖然此平衡機構不能平衡二階慣性力, 但因中、小型規格的冷軋管機二階慣性力影響較小, 可以忽略。

哈默納科電機CSD-50-50-2A-GR4 垂直擺錘平衡機構

垂直擺錘平衡機構是將平衡連桿所連接的重錘通過連桿連接起來, 在機架往復運動時, 重錘作圓周方向上的擺動。此時, 由平衡重產生的慣性力和慣性力矩可以平衡軋機機架產生的慣性力和慣性力矩, 從而達到提高軋機機架往復擺動速度的目的。

中重院開發的LD-120型多輥軋機和德國米爾公司上世紀70年代生產的KPW25VMR型高速軋機采用垂直擺錘平衡方式。

在機架中裝有軋輥軸、軋輥環、軸承座、同步齒輪和壓下調整裝置, 機架是承受軋制力的主要部件。

最早的軋機機架是鑄鋼閉式機架, 左、右兩片牌坊連為一體, 強度和剛性好, 但在更換產品規格及維修裝拆軋輥部件時, 必須將整體機架從機座中取出放置于特設的維修區進行拆裝, 費工、費時, 勞動強度較大。

目前我國仍在使用的二輥半圓孔型冷軋管機如LG-30、LG -55、LG -80、LG -120、LG-150等, 采用鑄鋼閉式機架的基本結構。進入80年代, 吸收國外同類軋機技術, 中重院和洛陽礦山機械研究院同時開發了開式機架。中重院經光彈試驗進一步驗證開式機架的合理性與可靠性。

開式機架的上橫梁由活動橫梁代替并用連接螺栓固定。左、右兩片牌坊分開加工后用四根預應力連接螺栓4連接并固緊定位, 機架下面采用整體的黃銅或尼龍滑板, 實踐證明效果良好。