艾小平

（上海歐達海威自動化成套有限公司，上海 201704）

0 引言

在冶金冷軋生產線中，刷洗機的應用相當普遍，它主要用于熱軋板的酸洗、冷軋后的脫脂清洗、連續(xù)退火、連續(xù)鍍鋅（鍍錫、鍍鉻）和彩涂等涂層機組。刷洗機中的刷輥為易損件，需經(jīng)常進行更換，更換周期一般為15d～20d。采用傳統(tǒng)的換輥方式每更換一次花費的時間約為15min～35min，就算采用傳統(tǒng)的換輥小車快換裝置也需約8min才能更換完畢。而連續(xù)生產線的活套儲量一般只能供機組以最高速度運行2min～3min（設計時最高工藝速度運行2.5min），這樣勢必會造成機組降速甚至停機，影響了正常的作業(yè)率。本文就傳統(tǒng)刷輥更換裝置和新型刷輥更換裝置進行了分析與比較，體現(xiàn)出新型刷輥更換裝置的優(yōu)勢和合理性。

1 傳統(tǒng)換輥裝置

刷洗清洗機的傳統(tǒng)換輥方法大致可分為吊具吊裝換輥和換輥小車換輥兩種型式，而吊具吊裝換輥又分為頂部吊裝換輥和側抽吊裝換輥。

1.1 頂部吊裝換輥

頂部吊具吊裝換輥為最早的老式結構，采用該方式換輥時，需剪斷鋼帶并拆除傳動聯(lián)軸器、擠干輥或刷輥機架上方的氣缸、升降機以及機架連接板等方可將舊輥和軸承座吊出。該方式的換輥很繁瑣，時間相當長，由于換輥時刷輥無法使用但又無法停車，易造成產品質量欠佳的結果。

1.2 側抽吊裝換輥

該方式較頂部吊裝換輥有所改進，換輥時不需剪斷鋼帶，拆卸的部件也減少了，但因吊具“晃動”會造成抽出和組裝時較困難，而且人員需要較多，時間較長。該型式作業(yè)效率有所提高，產品質量穩(wěn)定，在目前中低檔生產線中應用較為廣泛。

1.3 換輥小車換輥

該方式較側抽吊裝換輥有所改進，換輥時解決了因吊具“晃動”造成的抽出和組裝困難，縮短了換輥時間，減少了工人勞動強度。該型式作業(yè)效率較高，質量穩(wěn)定，在目前中高檔生產線中應用較為廣泛。

圖1為換輥小車的刷輥更換結構。該結構型式已在合肥海爾和合肥淀川三涂三烘彩涂覆膜印花機組上得到應用，除結構的密封性（傳動部位有漏水現(xiàn)象）不足外，其運行和使用效果較佳。

圖1 換輥小車的刷輥更換結構

2 新型全密封刷輥更換裝置

上海歐達海威自動化成套有限公司在借鑒國外容克爾公司的窄帶刷洗清洗機組刷輥快速更換裝置的基礎上，開發(fā)了寬帶刷洗清洗機組刷輥快速更換裝置。

2.1 容克爾刷洗箱結構

容克爾刷洗箱結構如圖2所示，刷輥芯軸與傳動裝置相連，一旦設備安裝調試完畢后，它是固定不動的。

在生產過程中，由于刷輥會不斷地磨損，為彌補磨損量，容克爾結構設計采用手搖螺旋升降機調節(jié)托輥來進行升降，使氣缸／油缸快速開合。

因該機組生產的是寬度為650mm的窄帶，托輥和刷輥的長度較短，不必擔心刷輥和托輥的彎曲變形會造成操作側刷洗質量欠佳的問題。

圖2 容克爾刷洗箱結構

2.2 新型寬帶全密封刷輥更換裝置

容克爾技術已基本突破了傳統(tǒng)換輥理念，但它只是適用于窄帶，本文價紹的新型結構是在容克爾技術基礎上開發(fā)升級后可使用在寬帶生產機組中的刷輥快換裝置。

2.2.1 新型密封結構原理

在容克爾刷洗箱的鋼帶進、出口，鋼帶上、下均安裝有刷排，能阻止大量液體飛濺出來，但還存在少量漏水現(xiàn)象。為解決該問題，在進、出口各增設1組密封輥（如圖3所示），且在下輥的底面設計有積液盤，可將少量飛濺出來的液體收集后重新流回箱內，不至于流淌到地面，使刷洗箱達到了全密封效果。

圖3 密封輥結構示意圖

2.2.2 新型寬帶換輥結構原理

本文討論的是1 250mm帶寬的寬幅帶鋼，因此，刷輥和托輥的彎曲變形會很大。

由材料力學可知，懸臂梁的撓度計算公式為：

其中：fB為懸臂梁的撓度，m；q為均布載荷的集度，N／m；l1為作用點到支點的距離，即窄帶刷輥的懸臂端到支點的距離，m；E為受力物體材料的彈性模量，Pa；I為受力物體截面形狀的慣性矩，m4。

由此不難看出，如仍采用容克爾懸臂結構，除輥子長度外其余尺寸均不變，則生產寬幅帶鋼時的撓度是窄幅的16倍，這樣會造成操作側刷洗質量欠佳。

為此我們擬將懸臂端增加頂尖托架，這樣就將其簡化為簡支梁。簡支梁撓度計算公式為：

其中：f為簡支梁的撓度，m；l2＝2l1，l2為寬帶和頂尖刷輥兩端支點的距離，m。

由式（2）可以看出，其撓度值只有懸臂梁的1／9.6，因此大大增強了芯軸及輥子的剛度，加上芯軸結構增設筋板，剛度進一步提高，解決了刷洗質量不佳的問題。

托輥的頂尖結構與刷輥相同。新型刷輥結構總裝圖如圖4所示。

圖4 新型刷輥結構總裝圖

頂尖托架起支撐頂尖的作用。圖5為下刷輥布置的頂尖托架結構示意圖，上頂尖支撐托輥，因托輥需進行調整，因此上頂尖應能調節(jié)，調節(jié)時頂尖應與托輥分開，調整到位后方可重新投入。下頂尖支撐刷輥，因刷輥芯軸不動，所以不需調節(jié)。

另外，該托架結構為擺動式，需調節(jié)托輥位置時，將“插銷”拔出，用手將頂尖托架拉開，頂尖與托輥或刷輥脫離，調整完畢后重新投入。

圖5 頂尖托架結構示意圖

刷輥磨損到一定程度需更換，更換刷輥的步驟如下：①拔掉頂尖托架的插銷，手動拉開托架，使頂尖脫離刷輥芯軸和托輥；②打開檢修門；③旋松鎖緊拼帽，并將其取掉；④拿出定位錐套；⑤將刷輥輥筒抽出，然后將已準備好的新刷輥裝到刷輥芯軸上。裝配程序與拆卸刷輥相反。

2.3 各部件的結構及功能

2.3.1 觀察門

觀察門主要由頂尖托架、活動鉸鏈、箱體、檢修觀察門板、觀察窗口和快開門鎖等組成。

箱體密封液體，不讓噴淋管噴射的液體飛濺到外面；觀察窗口便于觀察刷輥和噴淋管的工作狀態(tài)；活動鉸鏈和快開門鎖起支撐快速開閉觀察門的作用。

2.3.2 頂尖

頂尖的作用是避免刷輥高速運轉時靠操作側一端劇烈晃動，同時避免鋼帶對刷輥的反力使芯軸彎曲變形，從而影響刷洗質量。

2.3.3 刷輥

刷輥結構如圖6所示，刷毛及輥筒與常見的刷輥無差別，該結構增加了兩塊定位導向的腹板，以確保刷輥拆裝能較順利地進行。

圖6 刷輥結構

為拆裝操作方便，應盡量減輕刷輥筒的重量，因此推薦選用塑料輥筒。

2.3.4 刷輥芯軸

刷輥芯軸結構如圖7所示，芯軸上的4塊筋板一方面起增加“剛度”的作用，另一方面和刷輥腹板一樣，起定位導向的作用。

尾部的錐形面部位起支撐刷輥輥筒的作用，同時能較好地保證芯軸與刷輥輥筒的同心度。

2.3.5 定位錐套和鎖緊拼帽

定位錐套便于拼帽旋緊時能自動找正刷輥的中心，以保證刷輥輥筒與芯軸的同心度。鎖緊拼帽設計時應確保刷輥在運轉過程中拼帽不松動。

圖7 刷輥芯軸結構

3 幾種刷輥快換裝置的比較

新型結構密封性很好并便于觀察內部的工作狀態(tài)，需拆裝的東西較少，更換周期短，只需約3min的時間。傳統(tǒng)方式需專用的換輥小車，密封性較差且不能觀察內部的工作狀態(tài)，需拆裝的東西較多，更換周期長，約需15min的時間。幾種換輥裝置具體的比較見表1。

表1 幾種刷輥快換裝置優(yōu)劣比較

通過表1的比較，充分說明了新型刷輥快換裝置較傳統(tǒng)裝置更為合理，換輥更快捷，真正實現(xiàn)了不停機的在線換輥。

［1］ 劉鴻文.材料力學［M］.北京：高等教育出版社，1983.

［2］ 周國慶.機械設計手冊［M］.第2版.北京：化學工業(yè)出版社，2001.