孫 燕

作者通聯(lián)：萊鋼股份有限公司棒材廠 山東萊蕪市 271124

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一、平托移鋼機(jī)構(gòu)成

棒材生產(chǎn)線中平托移鋼機(jī)布置在冷剪后，用于將輥道上的定尺鋼材轉(zhuǎn)移到鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)上，原用剪后平托移鋼機(jī)為機(jī)械傳動(dòng)的偏心輪—連桿結(jié)構(gòu)，整個(gè)設(shè)備由傳動(dòng)系統(tǒng)、平托機(jī)構(gòu)、平托槽組成（圖1）。

移鋼機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)（圖2）包括電機(jī)、蝸輪減速機(jī)、傳動(dòng)軸，每根傳動(dòng)軸上安裝有兩件偏心輪。平托機(jī)構(gòu)由平托板、支撐桿、連桿、三角架組成，三角架兩側(cè)的軸承可以在平托槽內(nèi)上下移動(dòng)，支撐桿通過(guò)三組滾輪安裝在偏心輪上；當(dāng)傳動(dòng)軸回轉(zhuǎn)時(shí)，在偏心輪作用下，支撐桿和連桿帶動(dòng)平托板在平托槽的約束下，做近似橢圓運(yùn)動(dòng)，將鋼從輥道轉(zhuǎn)移到鏈?zhǔn)揭其摍C(jī)上。

偏心輪—連桿結(jié)構(gòu)平托移鋼機(jī)偏心距150mm，移鋼最大行程為750mm。整套平托移鋼機(jī)系統(tǒng)有8套平托機(jī)構(gòu)，每相鄰兩套間距為1.5m，可收集12m及12m以內(nèi)尺寸的定尺材。

圖1

二、現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

圖2

近幾年來(lái)，萊鋼棒材廠的發(fā)展日新月異，2009年二軋車間進(jìn)行全線設(shè)備的工藝改造。隨著產(chǎn)能的增加，原用平托移鋼機(jī)已經(jīng)不能滿足車間生產(chǎn)的需要，主要表現(xiàn)在：

（1）工藝改造后，產(chǎn)能增加，冷剪由原來(lái)的400t改為850t，剪刃寬度從710mm增加到1300mm，冷床輸出輥道及冷剪后輥道的輥身長(zhǎng)度由750mm增加到1200mm，原用平托移鋼機(jī)的行程不能滿足工藝改造后的使用要求。

（2）原用平托移鋼機(jī)采用偏心輪—連桿機(jī)構(gòu)，零部件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，磨損件較多，并且安裝部位隱蔽，點(diǎn)檢、維修不方便，每次零部件的損壞都將帶來(lái)較長(zhǎng)時(shí)間的熱停工時(shí)。

（3）原用平托移鋼機(jī)動(dòng)作速度慢、輸送鋼材循環(huán)周期長(zhǎng)，收集能力不足,不能滿足軋線生產(chǎn)節(jié)奏，經(jīng)常出現(xiàn)軋機(jī)停下來(lái)等待平托收集的情況。

為此必須對(duì)平托移鋼機(jī)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使之能夠與工藝改造后的剪前、剪后輥道配套使用，并能滿足產(chǎn)能需求。

三、改造設(shè)計(jì)

針對(duì)原用平托移鋼機(jī)上述存在的問(wèn)題，進(jìn)行全面分析，如果僅對(duì)平托移鋼機(jī)在原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行適應(yīng)性改造，則設(shè)備零部件尺寸需相應(yīng)增大，設(shè)備的穩(wěn)定性將降低，安裝需要的空間也將加大，使用和維護(hù)起來(lái)會(huì)更加不方便。相比較機(jī)械傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，速度快、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，在反復(fù)論證后，決定將平托移鋼機(jī)改為液壓傳動(dòng)，來(lái)滿足工藝改造后產(chǎn)能增加對(duì)設(shè)備的要求。

1.機(jī)械設(shè)計(jì)

新設(shè)計(jì)的平托移鋼機(jī)由兩組帶連桿的軸和平托臂組成（圖3），結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。前一組軸為支撐軸，支撐軸在升降液壓缸的伸縮帶動(dòng)下擺動(dòng)，軸上的支撐桿就將平托臂抬起或落下；后一組軸為平移軸，平移軸在平移液壓缸的伸縮帶動(dòng)下擺動(dòng)，軸上的拉桿將平托臂向前或向后拉動(dòng)。支撐桿末端裝有滾輪，可有效減小平托臂前后移動(dòng)時(shí)的摩擦力。兩組連桿均為行程放大機(jī)構(gòu)，根據(jù)生產(chǎn)需要，平托臂升降高度300mm，行程1500mm，設(shè)計(jì)升降油缸行程為280mm，平移油缸行程為640mm。

圖3

液壓缸、拉桿、平托臂間用銷軸連接，組成一個(gè)有機(jī)整體，在PLC系統(tǒng)的控制下，液壓缸交替動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)鋼材轉(zhuǎn)移的目的。

整個(gè)平托系統(tǒng)共有8件平托臂，2件平移液壓缸，2件升降液壓缸，相鄰平托臂間距為1.5m，可根據(jù)生產(chǎn)需要，收集12m及12m以內(nèi)的定尺材。

2.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

平托移鋼機(jī)工作要求速度快、動(dòng)作平穩(wěn)，而柱塞泵效率高、流量大、體積小、自吸能力強(qiáng)，在礦山機(jī)械等大功率液壓系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，故選擇柱塞泵作為托移鋼機(jī)液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源。

由于平托移鋼機(jī)動(dòng)作速度較快，液壓缸在啟動(dòng)或停止時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的壓力波動(dòng)，沖擊壓力較大，使得整個(gè)平托移鋼機(jī)系統(tǒng)動(dòng)作不穩(wěn)定。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，在柱塞泵與換向閥之間安裝一組蓄能器，以吸收或緩解換向閥突然換向、油缸突然停止或啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊壓力，使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。

當(dāng)生產(chǎn)需要時(shí)，平托移鋼機(jī)要作相應(yīng)的速度調(diào)整，并且當(dāng)平托移鋼機(jī)將鋼材放至鏈移輸送平臺(tái)上時(shí)，執(zhí)行元件負(fù)荷會(huì)突然減少，為此，液壓系統(tǒng)采用雙向回油調(diào)速回路（圖4），將調(diào)速閥安裝在回油路中，適用于工作執(zhí)行元件產(chǎn)生負(fù)的負(fù)荷或負(fù)荷突然減少的情況。泵輸出壓力為溢流閥的調(diào)定壓力，與負(fù)荷無(wú)關(guān)，背壓防止負(fù)的負(fù)荷產(chǎn)生和突進(jìn)，保證動(dòng)作平穩(wěn)。

液壓系統(tǒng)工作壓力選取10～12MPa。車間主要生產(chǎn)Φ16～Φ36mm螺紋鋼，以Φ25mm規(guī)格螺紋鋼計(jì)算，當(dāng)定尺12m時(shí)，每剪剪切40支，螺紋鋼重量總計(jì)約為1.8t，加上平托臂重量，則油缸負(fù)載約為2.5t，則油缸的有效工作面積為24.5×10－4m，缸體的有效內(nèi)徑為56mm，根據(jù)GB2348—80規(guī)定的油缸內(nèi)徑系列，并考慮一定的安全性，選取油缸內(nèi)徑63mm，活塞桿直徑45mm。

輥道線速度1.5m/s，鏈?zhǔn)揭其摍C(jī)寬12m，所以鋼材移送到平托移鋼機(jī)前的時(shí)間為8s，因此確定平托移鋼機(jī)完成上升和前進(jìn)動(dòng)作時(shí)間6s，升降油缸行程為280mm，平移油缸行程為640mm，則液壓缸最低工作速度0.153m/s，單個(gè)液壓缸所需最小流量0.46L/s，四個(gè)油缸兩兩交替動(dòng)作，所以系統(tǒng)最小流量55.2L/min。

電機(jī)選擇6級(jí)電機(jī)，轉(zhuǎn)速975r/min，泵最小排量57mL/r，因此恒壓變量柱塞泵選用63MCY14-1B，泵排量為63mL/r，額定流量 1024×10－6m3/s。

根據(jù)柱塞泵的實(shí)際使用情況，計(jì)算其驅(qū)動(dòng)功率14.2kW，故電機(jī)功率選用15kW。

平移油缸和升降油缸活塞桿的伸出或收縮長(zhǎng)度由限位開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)活塞桿到達(dá)指定位置后，限位開(kāi)關(guān)將發(fā)出電信號(hào)，從而控制電磁換向閥得電或停電，進(jìn)而控制油缸活塞桿伸出或收縮，運(yùn)動(dòng)開(kāi)始或停止。

整個(gè)工作流程由PLC系統(tǒng)控制，用接近開(kāi)關(guān)控制部件行程，在生產(chǎn)過(guò)程中采用自動(dòng)操作的模式，操作簡(jiǎn)單方便，在檢修中采用手動(dòng)操作模式，可使平托移鋼機(jī)單步驟動(dòng)作，從而使檢修人員能夠快速、合理、有效地進(jìn)行設(shè)備檢修，維護(hù)快捷方便。

圖4

四、應(yīng)用效果

（1）液壓傳動(dòng)平托移鋼機(jī)移鋼距離增加到1200mm，與850t冷剪機(jī)輸出輥道相適應(yīng)。

（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修點(diǎn)少，設(shè)備安裝空間大，便于點(diǎn)檢、維修，因零部件損壞造成的熱停工時(shí)大幅度減少。

（3）移鋼循環(huán)周期由25s縮減到12s，完全能夠滿足車間年產(chǎn)100萬(wàn)t的生產(chǎn)要求，為生產(chǎn)順行提供保障。

（4）整個(gè)工作流程由PLC系統(tǒng)控制，可手動(dòng)單步操作，也可自動(dòng)操作，操作簡(jiǎn)單方便。

改造設(shè)計(jì)后的平托移鋼機(jī)自試生產(chǎn)至今，未出現(xiàn)一次因平托移鋼機(jī)零部件損壞產(chǎn)生的熱停工時(shí)，完全滿足了車間生產(chǎn)節(jié)奏要求，效果良好。