軋機換輥車傳動方式改進設計*

王華勇，周曉艷

(浙江龍盛薄板有限公司，浙江上虞 312369)

軋機換輥車傳動方式改進設計*

王華勇，周曉艷

(浙江龍盛薄板有限公司，浙江上虞 312369)

針對換輥車原設計傳動方式的不足，改變原有傳動方式，通過對減速箱齒輪的受力分析，計算出原傳動所提供的扭矩，將減速電機更換為液壓馬達，生產實踐證明，此改進可降低設備故障率，縮短換輥時間。

換輥車;傳動;減速電機;液壓馬達

1 概述

軋機換輥車是熱軋、冷軋鋼鐵廠軋鋼生產線不可缺少的重要設備，換輥車一般由換輥大車、推拉車、側移平臺、導向裝置組成，是用來在線、自動、快速更換軋輥的裝置。

換輥車位于軋機操作側，其換輥基本動作是將舊工作輥、中間輥從機架中抽出，新輥與舊輥同時橫向移動，將新輥移至換輥位，然后推入機架。推拉車、橫移平臺、導向裝置及新、舊輥安裝或放置在大車上，大車可帶動上述各部件移入或退出軋機換輥區(qū)域。推拉車用于將舊輥拉出機架，將新輥推入機架。橫移車用于更換新、舊輥位置，使新輥放置在軋機中心線上，便于推拉車將新輥推入機架，導向裝置為推拉車運行軌道。

2 推拉車改進前傳動方式的問題

如圖1所示，推拉車原設計由子母減速電機傳動，主要由子母減速電機、聯(lián)軸器和行走齒輪組成。某公司的雙機架軋機生產線于2006年初投產運行，在初期使用的三個月內換輥車多次出現(xiàn)故障，每次拆開DEMAG原裝子母減速箱后發(fā)現(xiàn)，電機端輸入齒輪軸齒面全都被打壞，更換備件后不到一周輸入齒輪軸仍舊被打壞，同時，二、三級因為一級齒掉下的齒形碎片斜齒輪表面也都被卡出很多缺口。多次維修后又購買2臺備件(每臺減速電機購價12萬元)，更換使用半年后同樣故障再次出現(xiàn)。

減速電機為原裝進口電機，本身無任何質量問題，子母電機減速機型號:KBA125B4，電機功率:8.5 kW，轉速 1 395 r/min，電壓 380 V，子電機型號: KBA80A4，電機功率0.83 kW，轉速1 360 r/min，電壓380 V，當換輥車接近軋輥時切換為子電機進行慢速行進。子母電機下方帶減速比i=1∶120的三級斜齒式減速機。

圖1 改進前的傳動方式

當軋機正常換輥時并不會出現(xiàn)上述損壞減速機的情況，但當軋機發(fā)生斷帶，斷帶部分卡在工作軋輥與中間輥中間或粘在工作輥表面，換輥車在抽拉輥子時，斷帶部分會卡在軋機內部設備上，導致軋輥無法抽出，此時操作工會不停的操作換輥車前進、后退動作，以使軋輥能從軋機牌坊中抽出，減速電機齒輪在此過程會承受相當大的沖擊，以致遠遠超出設計的扭矩，從而破壞承受能力最差的變速箱輸入級齒輪軸。

由于此種傳動形式的缺陷，機組投產初期，減速電機的齒輪經常打齒，維修耗時較長，造成機組頻繁停機，嚴重制約了機組的產量。

3 傳動方式問題分析

針對原設計傳動形式的缺陷，究其原因，主要是由于在不正常換輥時，頻繁切換操作前進、后退動作，而機械傳動振動大，沖擊大，減速箱齒輪相對耐沖擊能力不足，并且打齒后更換的齒輪與其它齒輪的同軸度、齒間隙控制不了，很容易再次出現(xiàn)同樣的故障。

液壓傳動具有體積小、重量輕，慣性力較小，當突然過載或停車時，不會發(fā)生大的沖擊;能在給定范圍內平穩(wěn)的自動調節(jié)牽引速度，并可實現(xiàn)無極調速;換向容易，在不改變電機旋轉方向的情況下，可較方便地實現(xiàn)工作機構旋轉和直線往復運動的轉換;易實現(xiàn)過載保護等優(yōu)點，而這些優(yōu)點恰恰能改善該設備機械傳動的缺點。按照該思路對推拉車傳動系統(tǒng)進行了優(yōu)化改進，改進后的傳動裝置結構如圖2所示。

圖2 傳動裝置結構

4 推拉車改進措施

4.1 改進方案

把原減速電機拆除，保留聯(lián)軸器在內的其他設備，采用合適的液壓馬達替代減速電機，直接把液壓馬達和聯(lián)軸器利用花鍵聯(lián)接，并在設備底座焊接一個支座用來固定液壓馬達，利用機組原有液壓站和閥臺，再增加電磁換向閥、節(jié)流閥和相應油管即可實現(xiàn)一個工作回路。

4.2 液壓馬達選型

原設計提供動力的減速電機功率為8.5 kW，輸出轉速為1 395 r/min，根據(jù)扭矩和功率、轉速的關系，可以算出該減速電機輸出扭矩為:

式中:T為扭矩，N·m;P為功率，kW;n為轉速，r/ min。

因為減速箱起到放大轉矩的作用，故輸出端扭矩為:

根據(jù)計算出的轉矩選擇液壓馬達，同時考慮現(xiàn)場實際使用中的問題，將力矩放大1倍，即單臺液壓馬達需要達到13 964 N·m的轉矩才能符合，同時還需要符換輥車的換輥速度不能太小，單臺液壓馬達要達到以上數(shù)值很難，即使能達到外型尺寸也相當龐大，拆除原有子母減速機的位置本來就很狹小，而且2臺減速機是橫向排陣，相互之間挨的很近，又不能改變原有用來驅動的齒輪輪條的位置。通過與液壓馬達廠家多次溝通，決定拋棄常見的液壓馬達結構，采用液壓馬達加行星齒輪的組合方式，這樣液壓馬達就可以選用的較小，通過行星齒輪來放大力矩，并在液壓馬達與行星齒輪減速機聯(lián)結部位增加一液壓抱閘，這樣可以用來控制換輥車的啟停。如果發(fā)生斷帶情況，當抽子被卡死時，液壓馬達最多是抽拉不動輥子，而不會出現(xiàn)像子母減速機那樣的損壞情況，最終選定液壓馬達型號為低速大轉矩液壓馬達，廠家型號為: 2KB1550ZD，額定工作壓力17 MPa，額定輸出轉矩: 13 100 N·m，最大輸出轉矩15 800 N·m，行星齒輪減速比i=1∶24，輸出轉速1～10 r/min，考慮節(jié)省改造的成本，采用兩組相同液壓閥組疊加節(jié)流閥來控制同一液壓馬達，兩組節(jié)流閥調節(jié)成不同速度，這樣在換輥車行進過程中只需切換不同的液壓閥即可實現(xiàn)快慢速而無需購買昂貴的比例控制閥，同時為實現(xiàn)兩臺液壓馬達的同步，在液壓管路上加裝管式節(jié)流閥。

4.3 試驗應用效果

此項改造共花費兩萬多元，從2007年改造完成后使用至今，除行星齒輪減速箱的輸出端骨架油封更換過兩次外無任何其它故障。而且在斷帶時，兩臺液壓馬達提供了相當于原來需四臺子線減速機才能有的推拉力，使抽拉輥子更加方便，縮短了換輥時間，達到預期目的。

5 結語

換輥車在軋鋼工廠應用非常廣泛，改進之前也參觀了同行企業(yè)，發(fā)現(xiàn)存在同樣的問題，嚴重制約了產量，增加了維修難度。改進后該設備一直運行安全可靠，不僅解決了之前減速機頻繁打齒的問題，還大大減少了換輥時間。

［1］ 成大先.機械設計手冊［M］.第四版.北京:化學工業(yè)出版社，2002.

Improvement Design for the Transmission Mode of the Roll Change Carriage in Rolling Mill

WANG Hua－yong，ZHOU Xiao－yan
(Zhejiang Lonsen Steel Strip Co.Ltd，Shangyu Zhejiang 312369，China)

The defects of the old transmission mode is analyzed，the force analysis of the gear in reduction box is analyzed and the troque of the old mode is calculated.According to these analysis，the old transmission mode should be changed to hydraulic motor.It is proved that this improvement could reduce the failure rate and shorten the roll changing time effectively.

roll change carriage;transmission;gear motor;hydraulic motor

TH122

B

1007－4414(2013)05－0160－02

2013－08－12

王華勇(1979－)，男，浙江紹興人，助理工程師，主要從事冷軋生產設備管理和技術方面的工作。