主軋機前后側導板結構研究

李仁厚，張 曉

1.一重集團大連設計研究院有限公司助理工程師，遼寧 大連 116600

2.萊鋼集團煙臺鋼管有限公司工程師，山東 煙臺 264000

在熱連軋生產線和中厚板生產線上的主軋機前后側導板，主要用于將板坯對中后正確地導入軋機。目前從傳動形式上主要分為兩種，一種為齒輪齒條傳動形式，另一種為曲柄連桿驅動形式。

1 結構簡介

1.1 單側齒輪箱傳動

單側齒輪箱傳動形式的側導板依靠裝在兩個齒輪箱上的2臺液壓缸推動推板，齒輪箱內與推板連接的齒條隨之運動，同時帶動齒輪箱內的齒輪軸轉動，齒輪軸通過與另一側推板的齒條嚙合，帶動另一側推板同步相向運動，同步軸通過齒式聯(lián)軸器連接兩個齒輪軸，使推板兩端機械同步。控制程序通過安裝在液壓缸內的位移傳感器設定其開口度，并在控制臺上顯示讀數(shù)供操作人員參考。在推拉液壓缸的兩個極限位置安裝有接近開關，當推拉液壓缸伸縮達到極限位置時，向控制系統(tǒng)發(fā)出指令信號。側導板的液壓系統(tǒng)中裝有壓力傳感器，當側導板夾緊板坯，液壓系統(tǒng)的壓力達到設定的壓力值時，壓力傳感器發(fā)出信號，推板打開，避免把板坯夾出拱形。而當側導板對中板坯到位后推板開口度調整到比板坯寬度略大時，開始軋鋼（見圖1）。

圖1 單側齒輪傳動側導板

1.2 雙側齒輪箱傳動

雙側齒輪箱傳動側導板在結構上與單側齒輪箱傳動類似，區(qū)別在于兩側推板無機械上的連接，每側各由兩臺液壓缸推動，通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)兩側推板的同步運動（見圖2）。

1.3 曲柄連桿驅動側導板

圖2 雙側齒輪箱傳動形式的側導板

曲柄連桿驅動側導板的曲柄軸上與兩側推板連接的曲柄被排列成相差180°角，由液壓缸驅動曲柄軸轉動，帶動兩個連桿做相向運動。兩個連桿分別與連接側導板兩側推板的推桿鉸接，推桿前端安裝有推板，在連桿的帶動下推桿做直線運動，實現(xiàn)側導板開口度的變化。曲柄軸上安裝有編碼器，當側導板工作時，由編碼器記錄曲柄軸的轉角變化，通過計算確定推板的開口度。該側導板通過曲柄軸實現(xiàn)機械同步，開口度由編碼器檢測。

圖3 曲柄連桿驅動形式的側導板

2 結構形式比較

（1）齒輪箱傳動兩種側導板在結構上都采用齒輪齒條傳動形式，靠同步軸連接保證推板兩端實現(xiàn)同步運動，提高側導板的對中精度。不同之處在于，單側齒輪箱傳動側導板由液壓缸在直接推動一側推板運動的同時通過齒輪齒條傳動機構帶動另一側推板做同步相向運動。由于側導板的開口度變化較大，該齒條的長度一般較長，工作時齒輪齒條的累積誤差較大；雙側齒輪箱傳動側導板兩側推板單獨由2臺液壓缸推動，相比而言，累積誤差小，由于兩側在機械上沒有連接，在結構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個齒輪箱和2臺液壓缸以及相關液壓和電控設備使投資加大；

（2）曲柄連桿驅動側導板由安裝在基礎上的1臺液壓缸驅動曲柄軸，動力源數(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）對于齒輪箱傳動側導板來說，因其安裝在齒輪箱內部，潤滑困難，齒輪齒條磨損嚴重。而曲柄連桿驅動形式的側導板由于采用鉸接形式，磨損較小，潤滑方便；

（4）齒輪箱式傳動側導板由于液壓缸數(shù)量多，在保證側導板推力的前提下，可以實現(xiàn)開口度的快速變化，主要應用于中厚板軋機中。曲柄連桿驅動側導板由于采用了一個液壓缸，推力較小，一般應用在熱連軋上。

3 地腳螺栓受力條件比較

（1）單側齒輪箱傳動側導板在夾持鋼板時，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個不在一條直線上的反向力作用，產生的力矩由地腳螺栓平衡，受力條件較好；

（2）雙側齒輪箱傳動側導板由于推板分別由兩側的液壓缸單獨驅動，當夾緊鋼板時，夾緊力通過齒輪箱傳遞到基礎上，地腳螺栓受剪力作用，受力條件不好；

（3）曲柄連桿驅動側導板在夾持鋼板時，曲柄軸受到與兩側推板連接的連桿作用力而承受扭矩，該扭矩由驅動液壓缸給曲柄軸一個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，主軋機前后側導板除對中功能外，還具有測量鋼板寬度的功能，兩個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。但當零件加工和裝配誤差積累過大時，推板與軋制中心線的平行度有可能超過公差要求的范圍。對此齒輪齒條傳動側導板可通過調整同步軸兩端法蘭的螺栓孔和齒式聯(lián)軸器的齒來補償由加工和安裝誤差導致的推板偏斜。而曲柄連桿驅動側導板機構本身無此功能，所以零件加工精度及裝配精度必須嚴格保證。

5 推板調整精度計算

為實現(xiàn)側導板推板的有效調整，推板的調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。下面以雙側齒輪箱傳動形式的側導板為例進行計算。

當調節(jié)同步軸兩端齒式聯(lián)軸器的齒時，此時推板位置的最小調整量為齒式聯(lián)軸器旋轉一個齒所對應的角度時齒條移動的距離，即

式中，t1min—調整齒式聯(lián)軸器時推板的調整精度(mm)；m1—側導板推板傳動齒輪的模數(shù)(mm)；z1—側導板推板傳動齒輪的齒數(shù)；z2—同步軸齒式聯(lián)軸器的齒數(shù)。

當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（兩側法蘭螺栓孔均布）。通過轉動法蘭調整推板的位置，連接法蘭螺栓孔數(shù)量為n側推板位置的最小調整量為

式中，t2min—同步軸法蘭螺栓孔為n側推板的調整精度 (mm)。

連接法蘭螺栓孔數(shù)量為n＋1側推板位置的最小調整量為

式中，t3min—同步軸法蘭螺栓孔為n+1側推板的調整精度 (mm)。

推板與軋制中心線平行度的調整精度（最小調整量）為通過調整同步軸法蘭孔和齒式聯(lián)軸器時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整精度(mm)；A、B、C、D、E、F——正整數(shù)。

為滿足設備安裝工藝的要求，推板與軋制中心線平行度的調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）。

對于單側齒輪箱傳動側導板，由于兩側推板機械同步，所以推板與軋制中心線平行度的調整精度

下面以某中厚板軋線上的一側導板為例進行分析。該側導板為雙側齒輪箱傳動側導板（見表1）。則 tmin=4.32＞2T=2

表1 結構參數(shù)

不滿足式 (5)的條件，所以在安裝現(xiàn)場，當推板與軋制中心線的平行度超出公差范圍時，不一定能把平行度調到公差范圍之內。假設設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，將無法調整。而如果將聯(lián)軸器齒數(shù)調整為37，則最小調整精度為tmin=1.868<2 mm，滿足式 (5)的條件。

6 改進

（1）為使推板與軋制中心線的平行度可調，對于雙側齒輪箱傳動側導板，其結構參數(shù)要求必須滿足式 (5)的條件，并在設備圖紙中明確注明對同步軸法蘭孔的數(shù)量和齒式聯(lián)軸器齒的個數(shù)要求。而對于單側齒輪箱傳動側導板，其結構參數(shù)要求必須滿足式 (6)的條件；

（2）為改善曲柄連桿驅動側導板中驅動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整體的結構件，這樣在夾持板坯時，夾持力由結構件承受，而地腳螺栓承受的是設備的傾覆力矩，而不再承受剪力作用；

（3）當側導板推板接觸板坯的瞬間，由于液壓系統(tǒng)壓力突然增加，設備將受到很大的沖擊，并且如此時由一側推板先接觸板坯，地腳螺栓將承受剪力。對此，可通過采集液壓系統(tǒng)中壓力傳感器的壓力信號，在控制系統(tǒng)中實現(xiàn)壓力閉環(huán)控制，使系統(tǒng)壓力緩慢增加，減少設備的沖擊和磨損，沿長設備的使用壽命。

7 結語

通過對3種主軋機前后側導板的分析比較，其在結構上各自都有優(yōu)點與不足。在具體設計過程中，應對上述問題予以重視。