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

圖2 桿側(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。

（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)機械設計手冊計算得出螺栓應力σa=12 MPa，螺栓的許用應力[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。