任德國

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司，河北唐山 063200）

0 引言

卸卷小車的作用是將鋼卷從卷取機卷筒上卸下并運到打捆位置。卸卷小車由軌道裝配、車架本體、行走裝置、能源鏈等組成。卸卷小車為液壓行走、液壓升降式，升降液壓缸設(shè)液壓鎖緊，位移傳感器隨時檢測升降行程。升降架裝有閘瓦液壓缸，當托輥接觸鋼卷且鋼卷的帶尾在下方被托輥壓住時，托輥閘瓦將托輥鎖緊，防止鋼卷在托輥上旋轉(zhuǎn)。架體為焊接件，托輥為表面噴焊硬質(zhì)層的鍛鋼輥。

1 故障現(xiàn)象

卸卷小車缸蓋螺栓拉斷故障已經(jīng)發(fā)生4次，上機時間（10～30）個月不等，現(xiàn)象基本一樣，均是缸蓋螺栓崩斷。見圖1、圖2。

2 原因分析

卸卷小車液壓缸型號Φ200 mm/Φ160 mm×1200 mm，最大行程1200 mm，實際缸桿伸出最大行程按照最小卷徑1944 mm計算為 690 mm，遠沒有達到滿行程，可以確定缸蓋螺栓拉斷不是由于活塞撞擊造成。

圖1 塞側(cè)缸蓋螺栓斷裂

2.1 螺栓強度校核

（1）每條螺栓承受的最大實際拉力。液壓缸垂直安裝，液壓缸固定耳軸與上端蓋屬一體件，缸蓋與缸體間靠8條M27的12.9級螺栓連接，8條螺栓承載活塞側(cè)的壓力。缸筒內(nèi)徑200 mm，提升瞬間最高液壓壓力20 MPa，作用到8條螺栓上的總拉力F=628 000 N，每條螺栓按均勻受力為7.85 t。

圖2 桿側(cè)缸蓋螺栓斷裂

（2）每條螺栓的理論保證載荷。根據(jù)GB/T 3098.1—2000和GB/T 3098.17—2000，查得單條M27螺距2 mm的細牙螺紋12.9級保證載荷為48.1 t，即在此螺栓上施加48.1 t的拉力時，其永久伸長量（包括測量誤差）≤12.5 μm，而此拉力遠大于實際所受拉力7.85 t，所以此螺栓不會變形或折斷。

（3）每條螺栓變載荷應(yīng)力計算。液壓缸豎直安裝，所以端蓋螺栓只受到軸向變載荷。單條螺栓所受軸向力78 500 N，螺栓大徑27 mm，根據(jù)機械設(shè)計手冊計算得出螺栓應(yīng)力σa=12 MPa，螺栓的許用應(yīng)力[σa]=13.66 MPa。計算結(jié)果σa＜[σa]。

（4）每條螺栓最小拉力載荷。根據(jù)GB/T 3098.1—2000和GB/T 3098.17—2000，查得單條M27螺距2 mm細牙螺紋12.9級最小拉力載荷為60.5 t，即螺栓在受到＞60.5 t的載荷時會被拉斷，但實際每條螺栓受到的拉力僅為7.85 t。

綜上，螺栓設(shè)計無問題，考慮到液壓缸的沖擊載荷，其安全系數(shù)≥2.5。

2.2 與2250線卸卷小車提升液壓缸對比

2250線卸卷小車提升液壓缸自投產(chǎn)以來沒有發(fā)生過類似故障，而且兩條線卸卷小車提升液壓缸結(jié)構(gòu)一樣，只是閥塊安裝方式不一樣，缸本體外形尺寸、缸體直徑、活塞直徑、行程均一致、缸蓋螺栓M27×230，12.9級8條 ，大小長度級別均一致，硬件方面沒有區(qū)別。

從控制方面分析，兩線鋼卷定尾方式不一樣，導致卸卷小車升降次數(shù)，液壓沖擊次數(shù)和沖擊大小不一樣，2250線依靠助卷輥和芯軸定尾后卸卷小車一次提升到位接卷，啟動瞬間提升缸塞側(cè)壓力達到13.4 MPa，1580線卸卷小車在定尾前提升至478 mm處等待，需要定尾時提升缸再次上升與助卷輥一起完成定尾動作。造成2次沖擊，且沖擊壓力達23 MPa。

1580線卸卷小車提升缸單次沖擊力23 MPa，比2250線13.4 MPa大很多，且沖擊次數(shù)是2250線的2倍。這是造成缸蓋螺栓疲勞斷裂的直接原因。主要受力點缸體與耳軸采用的分體式設(shè)計是造成缸蓋螺栓拉斷的間接原因。

3 解決措施

降低卸卷小車升降缸提升速度，將比例伺服閥比例值由20降為10，待卷位置由478 mm改為550 mm，改進后試驗結(jié)果顯示沖擊力由23 MPa降為了16.5 MPa，沖擊力變小，另外，卸卷方式改為一次提升接卷，控制方式改為2250線模式，解決了缸蓋螺栓斷裂問題。

4 結(jié)語

通過改變卸卷小車接卷方式，解決了缸蓋螺栓頻繁拉斷故障，保證了生產(chǎn)的順穩(wěn)，同時降低生產(chǎn)成本，取得較好經(jīng)濟效益。

［1］成大先.機械設(shè)計手冊［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2002.