李仁厚，張 曉

1.一重集團(tuán)大連設(shè)計(jì)研究院有限公司助理工程師，遼寧 大連 116600

2.萊鋼集團(tuán)煙臺(tái)鋼管有限公司工程師，山東 煙臺(tái) 264000

在熱連軋生產(chǎn)線和中厚板生產(chǎn)線上的主軋機(jī)前后側(cè)導(dǎo)板，主要用于將板坯對(duì)中后正確地導(dǎo)入軋機(jī)。目前從傳動(dòng)形式上主要分為兩種，一種為齒輪齒條傳動(dòng)形式，另一種為曲柄連桿驅(qū)動(dòng)形式。

1 結(jié)構(gòu)簡介

1.1 單側(cè)齒輪箱傳動(dòng)

單側(cè)齒輪箱傳動(dòng)形式的側(cè)導(dǎo)板依靠裝在兩個(gè)齒輪箱上的2臺(tái)液壓缸推動(dòng)推板，齒輪箱內(nèi)與推板連接的齒條隨之運(yùn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)齒輪箱內(nèi)的齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪軸通過與另一側(cè)推板的齒條嚙合，帶動(dòng)另一側(cè)推板同步相向運(yùn)動(dòng)，同步軸通過齒式聯(lián)軸器連接兩個(gè)齒輪軸，使推板兩端機(jī)械同步?？刂瞥绦蛲ㄟ^安裝在液壓缸內(nèi)的位移傳感器設(shè)定其開口度，并在控制臺(tái)上顯示讀數(shù)供操作人員參考。在推拉液壓缸的兩個(gè)極限位置安裝有接近開關(guān)，當(dāng)推拉液壓缸伸縮達(dá)到極限位置時(shí)，向控制系統(tǒng)發(fā)出指令信號(hào)。側(cè)導(dǎo)板的液壓系統(tǒng)中裝有壓力傳感器，當(dāng)側(cè)導(dǎo)板夾緊板坯，液壓系統(tǒng)的壓力達(dá)到設(shè)定的壓力值時(shí)，壓力傳感器發(fā)出信號(hào)，推板打開，避免把板坯夾出拱形。而當(dāng)側(cè)導(dǎo)板對(duì)中板坯到位后推板開口度調(diào)整到比板坯寬度略大時(shí)，開始軋鋼（見圖1）。

圖1 單側(cè)齒輪傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板

1.2 雙側(cè)齒輪箱傳動(dòng)

雙側(cè)齒輪箱傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板在結(jié)構(gòu)上與單側(cè)齒輪箱傳動(dòng)類似，區(qū)別在于兩側(cè)推板無機(jī)械上的連接，每側(cè)各由兩臺(tái)液壓缸推動(dòng)，通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩側(cè)推板的同步運(yùn)動(dòng)（見圖2）。

1.3 曲柄連桿驅(qū)動(dòng)側(cè)導(dǎo)板

圖2 雙側(cè)齒輪箱傳動(dòng)形式的側(cè)導(dǎo)板

曲柄連桿驅(qū)動(dòng)側(cè)導(dǎo)板的曲柄軸上與兩側(cè)推板連接的曲柄被排列成相差180°角，由液壓缸驅(qū)動(dòng)曲柄軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)兩個(gè)連桿做相向運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)連桿分別與連接側(cè)導(dǎo)板兩側(cè)推板的推桿鉸接，推桿前端安裝有推板，在連桿的帶動(dòng)下推桿做直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)側(cè)導(dǎo)板開口度的變化。曲柄軸上安裝有編碼器，當(dāng)側(cè)導(dǎo)板工作時(shí)，由編碼器記錄曲柄軸的轉(zhuǎn)角變化，通過計(jì)算確定推板的開口度。該側(cè)導(dǎo)板通過曲柄軸實(shí)現(xiàn)機(jī)械同步，開口度由編碼器檢測(cè)。

圖3 曲柄連桿驅(qū)動(dòng)形式的側(cè)導(dǎo)板

2 結(jié)構(gòu)形式比較

（1）齒輪箱傳動(dòng)兩種側(cè)導(dǎo)板在結(jié)構(gòu)上都采用齒輪齒條傳動(dòng)形式，靠同步軸連接保證推板兩端實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)，提高側(cè)導(dǎo)板的對(duì)中精度。不同之處在于，單側(cè)齒輪箱傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板由液壓缸在直接推動(dòng)一側(cè)推板運(yùn)動(dòng)的同時(shí)通過齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)另一側(cè)推板做同步相向運(yùn)動(dòng)。由于側(cè)導(dǎo)板的開口度變化較大，該齒條的長度一般較長，工作時(shí)齒輪齒條的累積誤差較大；雙側(cè)齒輪箱傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板兩側(cè)推板單獨(dú)由2臺(tái)液壓缸推動(dòng)，相比而言，累積誤差小，由于兩側(cè)在機(jī)械上沒有連接，在結(jié)構(gòu)尺寸不變的情況下可以滿足更大開口度的要求。但增加的2個(gè)齒輪箱和2臺(tái)液壓缸以及相關(guān)液壓和電控設(shè)備使投資加大；

（2）曲柄連桿驅(qū)動(dòng)側(cè)導(dǎo)板由安裝在基礎(chǔ)上的1臺(tái)液壓缸驅(qū)動(dòng)曲柄軸，動(dòng)力源數(shù)量少，液壓和控制系統(tǒng)簡單，但曲柄軸的精度要求高，制造和安裝難度較大；

（3）對(duì)于齒輪箱傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板來說，因其安裝在齒輪箱內(nèi)部，潤滑困難，齒輪齒條磨損嚴(yán)重。而曲柄連桿驅(qū)動(dòng)形式的側(cè)導(dǎo)板由于采用鉸接形式，磨損較小，潤滑方便；

（4）齒輪箱式傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板由于液壓缸數(shù)量多，在保證側(cè)導(dǎo)板推力的前提下，可以實(shí)現(xiàn)開口度的快速變化，主要應(yīng)用于中厚板軋機(jī)中。曲柄連桿驅(qū)動(dòng)側(cè)導(dǎo)板由于采用了一個(gè)液壓缸，推力較小，一般應(yīng)用在熱連軋上。

3 地腳螺栓受力條件比較

（1）單側(cè)齒輪箱傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板在夾持鋼板時(shí)，其夾緊力通過齒條傳遞到齒輪軸上，齒輪軸所受到的力由齒輪箱平衡，齒輪箱受液壓缸底座和齒輪軸2個(gè)不在一條直線上的反向力作用，產(chǎn)生的力矩由地腳螺栓平衡，受力條件較好；

（2）雙側(cè)齒輪箱傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板由于推板分別由兩側(cè)的液壓缸單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)夾緊鋼板時(shí)，夾緊力通過齒輪箱傳遞到基礎(chǔ)上，地腳螺栓受剪力作用，受力條件不好；

（3）曲柄連桿驅(qū)動(dòng)側(cè)導(dǎo)板在夾持鋼板時(shí)，曲柄軸受到與兩側(cè)推板連接的連桿作用力而承受扭矩，該扭矩由驅(qū)動(dòng)液壓缸給曲柄軸一個(gè)反方向的扭矩來平衡。由于液壓缸是水平放置的，所以液壓缸底座和曲柄軸支座地腳螺栓受很大的剪力作用，受力條件不好。

4 安裝工藝性比較

按軋制工藝的要求，主軋機(jī)前后側(cè)導(dǎo)板除對(duì)中功能外，還具有測(cè)量鋼板寬度的功能，兩個(gè)推板的中心線要求盡量與軋制中心線一致，安裝精度要求比較高。但當(dāng)零件加工和裝配誤差積累過大時(shí)，推板與軋制中心線的平行度有可能超過公差要求的范圍。對(duì)此齒輪齒條傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板可通過調(diào)整同步軸兩端法蘭的螺栓孔和齒式聯(lián)軸器的齒來補(bǔ)償由加工和安裝誤差導(dǎo)致的推板偏斜。而曲柄連桿驅(qū)動(dòng)側(cè)導(dǎo)板機(jī)構(gòu)本身無此功能，所以零件加工精度及裝配精度必須嚴(yán)格保證。

5 推板調(diào)整精度計(jì)算

為實(shí)現(xiàn)側(cè)導(dǎo)板推板的有效調(diào)整，推板的調(diào)整精度要求不得大于工藝要求推板與軋制中心線位置公差的2倍。下面以雙側(cè)齒輪箱傳動(dòng)形式的側(cè)導(dǎo)板為例進(jìn)行計(jì)算。

當(dāng)調(diào)節(jié)同步軸兩端齒式聯(lián)軸器的齒時(shí)，此時(shí)推板位置的最小調(diào)整量為齒式聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)一個(gè)齒所對(duì)應(yīng)的角度時(shí)齒條移動(dòng)的距離，即

式中，t1min—調(diào)整齒式聯(lián)軸器時(shí)推板的調(diào)整精度(mm)；m1—側(cè)導(dǎo)板推板傳動(dòng)齒輪的模數(shù)(mm)；z1—側(cè)導(dǎo)板推板傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)；z2—同步軸齒式聯(lián)軸器的齒數(shù)。

當(dāng)同步軸一端連接法蘭螺栓孔的數(shù)量為n，另一端的連接法蘭螺栓孔的數(shù)量為n+1時(shí)（兩側(cè)法蘭螺栓孔均布）。通過轉(zhuǎn)動(dòng)法蘭調(diào)整推板的位置，連接法蘭螺栓孔數(shù)量為n側(cè)推板位置的最小調(diào)整量為

式中，t2min—同步軸法蘭螺栓孔為n側(cè)推板的調(diào)整精度 (mm)。

連接法蘭螺栓孔數(shù)量為n＋1側(cè)推板位置的最小調(diào)整量為

式中，t3min—同步軸法蘭螺栓孔為n+1側(cè)推板的調(diào)整精度 (mm)。

推板與軋制中心線平行度的調(diào)整精度（最小調(diào)整量）為通過調(diào)整同步軸法蘭孔和齒式聯(lián)軸器時(shí)推板兩端位置變化量之差的最小值，即

式中，tmin——推板與軋制中心線平行度的調(diào)整精度(mm)；A、B、C、D、E、F——正整數(shù)。

為滿足設(shè)備安裝工藝的要求，推板與軋制中心線平行度的調(diào)整精度不得大于推板端面與軋制中心線的位置公差，即

式中，T—推板與軋制中心線的平行度公差（mm）。

對(duì)于單側(cè)齒輪箱傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板，由于兩側(cè)推板機(jī)械同步，所以推板與軋制中心線平行度的調(diào)整精度

下面以某中厚板軋線上的一側(cè)導(dǎo)板為例進(jìn)行分析。該側(cè)導(dǎo)板為雙側(cè)齒輪箱傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板（見表1）。則 tmin=4.32＞2T=2

表1 結(jié)構(gòu)參數(shù)

不滿足式 (5)的條件，所以在安裝現(xiàn)場(chǎng)，當(dāng)推板與軋制中心線的平行度超出公差范圍時(shí)，不一定能把平行度調(diào)到公差范圍之內(nèi)。假設(shè)設(shè)備安裝過程中推板的兩端與軋制中心線的距離差為2 mm時(shí)，將無法調(diào)整。而如果將聯(lián)軸器齒數(shù)調(diào)整為37，則最小調(diào)整精度為tmin=1.868<2 mm，滿足式 (5)的條件。

6 改進(jìn)

（1）為使推板與軋制中心線的平行度可調(diào)，對(duì)于雙側(cè)齒輪箱傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板，其結(jié)構(gòu)參數(shù)要求必須滿足式 (5)的條件，并在設(shè)備圖紙中明確注明對(duì)同步軸法蘭孔的數(shù)量和齒式聯(lián)軸器齒的個(gè)數(shù)要求。而對(duì)于單側(cè)齒輪箱傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板，其結(jié)構(gòu)參數(shù)要求必須滿足式 (6)的條件；

（2）為改善曲柄連桿驅(qū)動(dòng)側(cè)導(dǎo)板中驅(qū)動(dòng)液壓缸底座地腳螺栓和曲柄軸支撐底座地腳螺栓的受力條件，可以將液壓缸底座與曲柄軸支撐底座做成一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)件，這樣在夾持板坯時(shí)，夾持力由結(jié)構(gòu)件承受，而地腳螺栓承受的是設(shè)備的傾覆力矩，而不再承受剪力作用；

（3）當(dāng)側(cè)導(dǎo)板推板接觸板坯的瞬間，由于液壓系統(tǒng)壓力突然增加，設(shè)備將受到很大的沖擊，并且如此時(shí)由一側(cè)推板先接觸板坯，地腳螺栓將承受剪力。對(duì)此，可通過采集液壓系統(tǒng)中壓力傳感器的壓力信號(hào)，在控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)壓力閉環(huán)控制，使系統(tǒng)壓力緩慢增加，減少設(shè)備的沖擊和磨損，沿長設(shè)備的使用壽命。

7 結(jié)語

通過對(duì)3種主軋機(jī)前后側(cè)導(dǎo)板的分析比較，其在結(jié)構(gòu)上各自都有優(yōu)點(diǎn)與不足。在具體設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)對(duì)上述問題予以重視。