廢邊卷取機(jī)結(jié)構(gòu)和故障分析

姚鴻賢

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司不銹鋼冷軋廠， 山西 太原 030003）

經(jīng)驗(yàn)交流

廢邊卷取機(jī)結(jié)構(gòu)和故障分析

姚鴻賢

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司不銹鋼冷軋廠， 山西 太原 030003）

介紹了廢邊卷取機(jī)的工作原理，分析了卷取機(jī)各個(gè)結(jié)構(gòu)的組成部分，總結(jié)了其結(jié)構(gòu)特征以及各部分的關(guān)鍵參數(shù)，針對(duì)廢邊卷取機(jī)電機(jī)變頻器跳閘故障、廢邊卷耐磨盤卡條故障、廢邊卷壓輥纏條故障等進(jìn)行原因分析，并提出相應(yīng)的解決方法和預(yù)防措施。廢邊卷取機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，可降低設(shè)備制造與維護(hù)成本，提高整個(gè)機(jī)組的工作效率，從而提高工作的穩(wěn)定性與可靠性。

軋鋼設(shè)備 故障處理 縱切線 廢邊卷取機(jī)

廢邊卷取機(jī)主要應(yīng)用于重卷機(jī)組和縱切機(jī)組，用于將圓盤剪剪下的廢料進(jìn)行纏繞，以方便廢料的存放和處理的一個(gè)設(shè)備，主要是處理厚度為3 mm以下的廢料?？此剖且粋€(gè)無(wú)關(guān)緊要的設(shè)備，但在實(shí)際的使用中可以發(fā)現(xiàn)，廢邊卷取機(jī)工作的穩(wěn)定性和可靠性直接影響整條機(jī)組的運(yùn)行效率，對(duì)生產(chǎn)節(jié)奏和機(jī)組產(chǎn)量有非常大的影響。因此，本文通過(guò)對(duì)廢邊卷取機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，結(jié)合多年的使用經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)廢邊卷取機(jī)的結(jié)構(gòu)特征，分析常見(jiàn)故障的原因，制定解決方法或預(yù)防措施[1]。

1 廢邊卷取機(jī)工作原理

圓盤剪剪切下的廢料通過(guò)引料裝置放到廢邊卷取機(jī)的箱體中，達(dá)到一定量的時(shí)候通過(guò)液壓缸控制主軸伸出，主軸會(huì)卡住廢料開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，廢料開(kāi)始纏繞在主軸上，這時(shí)候引料裝置回位、壓輥壓下，開(kāi)始廢邊纏繞的過(guò)程。主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)部分的變頻電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，變頻電機(jī)和壓輥上都有編碼器，可以計(jì)算廢邊卷的直徑和速度，以達(dá)到廢邊卷取機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)和機(jī)組線速度匹配的目的，當(dāng)生產(chǎn)完畢或者壓輥編碼器檢測(cè)到卷徑的極限值的時(shí)候，廢邊卷取機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，手動(dòng)剪斷廢料后開(kāi)始通過(guò)卸卷裝置卸卷，然后將廢料吊走處理。

2 廢邊卷取機(jī)結(jié)構(gòu)分析

廢邊卷取機(jī)主要由傳動(dòng)部分、主軸、引料裝置、壓輥、耐磨盤、卸卷裝置、箱體組成（見(jiàn)圖1）。下面分別對(duì)各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

圖1 廢邊卷取機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2.1 傳動(dòng)部分

傳動(dòng)部分由兩個(gè)部分組成，一個(gè)是驅(qū)動(dòng)部分，一個(gè)是減速機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)部分是一個(gè)帶編碼器的變頻電機(jī)，通過(guò)變頻器控制電機(jī)速度，使廢邊卷取機(jī)的纏繞速度和機(jī)組速度能夠匹配。減速機(jī)構(gòu)可以使用減速箱實(shí)現(xiàn)，圖1的減速機(jī)構(gòu)就是一個(gè)斜齒輪減速箱，結(jié)構(gòu)緊湊、可靠，在各種廢邊卷取機(jī)上有廣泛的應(yīng)用；另外一種應(yīng)用比較多的形式是通過(guò)齒型皮帶傳動(dòng)。

2.2 主軸

廢邊卷的主軸固定在2個(gè)軸承座上，通過(guò)梅花彈性聯(lián)軸器和減速箱的輸出軸連接，并且和傳動(dòng)部分一起固定在底座上，底座下面有線性滑塊可以實(shí)現(xiàn)整體移動(dòng)，底座的整體移動(dòng)是依靠1個(gè)液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)的（見(jiàn)下頁(yè)圖2）。主軸前端有一個(gè)4爪，用于卡住廢料條，同時(shí)驅(qū)動(dòng)被動(dòng)側(cè)的耐磨盤轉(zhuǎn)。主軸上纏繞廢料的部分是帶一定錐度的軸，一般是1°～2°，便于卸廢邊卷時(shí)主軸的抽出。主軸長(zhǎng)期和廢鋼條接觸，很容易磨損，所以要求主軸伸出的部分表面要滲氮處理，表面硬度（HRC）達(dá)到 60～62。

圖2 廢邊傳動(dòng)部分和主軸結(jié)構(gòu)圖

2.3 引料裝置

廢邊卷取機(jī)的引料裝置是一個(gè)長(zhǎng)導(dǎo)板，導(dǎo)板一端固定在箱體的上方，通過(guò)液壓缸的伸縮實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)調(diào)整導(dǎo)板的位置，其用于將帶鋼廢料從圓盤剪引向廢邊卷取主軸。帶鋼廢料條下來(lái)后，引料裝置伸出到靠近主軸的位置，等廢料條堆滿廢邊卷箱體內(nèi)的空間，主軸伸出，主軸前端的4爪會(huì)卡住廢料條，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)后廢料條會(huì)纏繞到主軸上，這時(shí)候引料裝置就完成引料任務(wù)，回到初始位置。

2.4 壓輥

廢邊卷壓輥是一個(gè)自由的鋼輥，安裝在可以轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)臂上，用于將纏繞的廢邊不斷壓緊，壓輥的壓力靠?jī)蓚€(gè)液壓缸來(lái)提供。當(dāng)主軸伸出后壓輥壓下，將廢料條壓緊在主軸上，廢邊隨著主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，直到纏繞廢邊卷完畢后廢邊卷壓輥抬起。壓輥的轉(zhuǎn)臂上帶有編碼器，用來(lái)計(jì)算廢邊卷壓輥的直徑實(shí)現(xiàn)速度匹配，在達(dá)到最大卷徑時(shí)停止工作。廢邊卷壓輥也是一個(gè)易損件，因此輥面要求比較耐磨的材料，一般可以選擇ZGMn13。壓輥的升降、壓力調(diào)整、沖擊載荷的承受都由液壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，液壓缸的壓力由P腔減壓閥6調(diào)節(jié)，一般壓力在1～2 MPa之間，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)節(jié)；液壓缸升降的速度由單向節(jié)流閥2調(diào)節(jié)；廢邊卷的沖擊載荷主要靠平衡閥3進(jìn)行卸荷（見(jiàn)圖3）。

2.5 耐磨盤

耐磨盤安裝在廢邊卷取機(jī)箱體兩側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)的底盤上，底盤上安裝有軸承，可以隨同主軸以及纏繞的廢料卷一起轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸伸出后通過(guò)主軸上的卡槽和頭部的四爪帶動(dòng)兩側(cè)耐磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)，非傳動(dòng)側(cè)的耐磨盤在主軸伸出的同時(shí)也會(huì)伸出20 mm，當(dāng)廢料纏繞完畢后，非傳動(dòng)側(cè)的耐磨盤會(huì)收回，這樣廢料卷和箱體之間就有了間隙，當(dāng)主軸抽出后卸卷裝置就可以輕易地將廢料卷卸掉，這個(gè)20 mm的間隙靠一個(gè)小型的液壓缸來(lái)驅(qū)動(dòng)[2]。耐磨板也是需要用耐磨材料制造，一般以高錳鋼為材料，經(jīng)過(guò)淬火處理加強(qiáng)表面硬度，表面硬度（HRC）達(dá)到 55～58，在安裝時(shí)，耐磨盤和箱體間的間隙保證＜0.5 mm。

圖3 廢邊壓輥液壓原理圖

2.6 卸卷裝置

卸卷裝置主要由一個(gè)弧形的推板構(gòu)成，推板固定在箱體的底部，由液壓缸實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，在需要卸廢邊的時(shí)候，主軸抽出，非傳動(dòng)側(cè)耐磨盤收回，卸卷裝置將廢邊卷推出箱體送達(dá)指定位置。

2．1 小鼠生存率的比較 所有小鼠無(wú)試驗(yàn)意外死亡，納入生存率分析有意義。A組小鼠活動(dòng)力強(qiáng)，食欲旺盛，體重漸增，14d生存率100%（15／15）；B組小鼠3d出現(xiàn)脫毛、進(jìn)食減少、蜷縮駝背、激惹、體重增加緩慢，5d上述癥狀加重，甚者拒食、體重不增，并出現(xiàn)死亡，7～10d為死亡高峰，14d生存率50．0%（10／20）；C組小鼠癥狀較B組輕，僅表現(xiàn)為精神差，活動(dòng)減少，進(jìn)食減少，體重增長(zhǎng)稍緩慢，7d出現(xiàn)死亡，14d生存率85．0%（17／20）。死亡小鼠觀察心肌切片，均有不同程度的病理改變。采用Kaplan－Meier分析，C組與B組比較，生存率提高，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05）。

2.7 箱體

廢邊卷取機(jī)的各個(gè)部件都安裝在箱體上面，在箱體上安裝兩側(cè)耐磨盤的地方需要保證同心度不大于0.1 mm，這樣才能保證纏繞過(guò)程中的穩(wěn)定性[3]。

3 故障分析和處理辦法

3.1 電機(jī)變頻器跳閘故障

3.1.1 原因分析

電機(jī)和變頻器設(shè)計(jì)階段的選型和現(xiàn)場(chǎng)工況不符，例如電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩過(guò)低或變頻器容量過(guò)低；也可能是壓輥磨損嚴(yán)重導(dǎo)致表面不平造成阻力瞬間過(guò)大，或者是壓輥壓力調(diào)得過(guò)高；另外就是耐磨盤卡住廢料造成阻力過(guò)大超過(guò)了變頻電機(jī)負(fù)荷。

3.1.2 解決辦法

對(duì)電機(jī)重新進(jìn)行選型或者對(duì)減速機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，增大減速機(jī)構(gòu)的減速比來(lái)增大廢邊卷主軸的輸出扭矩。電機(jī)可以通過(guò)以下計(jì)算進(jìn)行選型：電機(jī)輸出扭矩為T=9 550×P/n；傳遞到主軸上的扭矩為T1=T×i=i×9 550×P/n；需要克服的阻力矩為T阻=T1=F×δ×R=π×r2×p×10×δ×R=π×i×9 550×P/n；電機(jī)功率 P=f×π×r2×p×10×δ×R×n/（i×9 550）。

式中：P為電機(jī)功率；i為減速比；p為壓輥液壓缸壓力；R為最大卷徑；F為壓輥壓力；f為安全系數(shù)，1.5；δ為滾動(dòng)摩擦系數(shù)，取0.15～0.20。變頻器容量選擇至少要是變頻電機(jī)功率1.5倍以上。

從上面的公式也可以看出，要是不想改變電機(jī)的功率，可以調(diào)小壓輥壓力或者增加減速比來(lái)解決變頻器的故障，但是這些都會(huì)有負(fù)面的影響。調(diào)小壓輥壓力可能造成廢料纏繞不夠緊，而增大減速比可能會(huì)造成電機(jī)轉(zhuǎn)速跟不上機(jī)組速度，這些都要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，盡量不要改動(dòng)電機(jī)和變頻器。

3.2 廢邊卷耐磨盤卡條故障

3.2.1 原因分析

廢邊卷耐磨盤卡條是指廢料條卡到耐磨盤和箱體之間的縫隙中，導(dǎo)致耐磨盤不能轉(zhuǎn)動(dòng)，可能造成電機(jī)跳閘，耐磨盤壽命嚴(yán)重降低甚至脫落以及箱體磨損等多種故障，特別是箱體磨損后卡條故障又會(huì)加劇，形成惡性循壞?？l有很多種原因，首先壓輥壓得過(guò)緊導(dǎo)致薄料受到拉力和沖擊時(shí)容易拉斷，拉斷的碎條子就容易卡到耐磨盤或者主軸上；另外壓輥兩邊的導(dǎo)向環(huán)損壞導(dǎo)致廢料條在纏繞的過(guò)程中比較容易停留在兩側(cè)從而卡入耐磨盤中；但不管是什么原因，耐磨盤和箱體之間間隙過(guò)大是耐磨盤卡條的最直接的原因。

3.2.2 解決辦法

在耐磨盤的外圈增加擋圈，盡量避免廢料條進(jìn)入，這個(gè)擋圈可以焊接在箱體上（見(jiàn)圖4）。增加檔環(huán)后，大部分的廢料條將不會(huì)進(jìn)入耐磨盤和箱體之間的間隙，可以有效減輕卡條的現(xiàn)象，當(dāng)然如果有條件進(jìn)行整體改造的話，可以在箱體上增加一個(gè)用螺栓固定的檔環(huán)，這樣既方便更換，也可以很好地保護(hù)箱體。

3.3 廢邊卷壓輥纏條故障

3.3.1 原因分析

廢料經(jīng)常會(huì)纏到壓輥的輥體或者壓輥軸上，這種故障雖然不會(huì)造成機(jī)組停車但是對(duì)設(shè)備危害很大，纏在壓輥輥體上會(huì)增大阻力并且造成壓輥磨損不均勻，纏在軸上會(huì)磨損壓輥軸承。造成這種故障一是速度不匹配造成廢料條過(guò)松而在箱體內(nèi)亂跑，容易鉤掛到引料裝置或者其他地方造成拉斷進(jìn)而纏繞到輥體或者輥軸上，而廢邊卷速度過(guò)快也容易拉斷廢料條；另外壓輥的導(dǎo)向輥損壞和壓輥磨損也容易造成纏繞不均勻，造成局部受力過(guò)大而導(dǎo)致廢料條斷裂進(jìn)而纏繞到壓輥上。

圖4 廢邊耐磨盤增加檔環(huán)

3.3.2 解決辦法

調(diào)整好廢邊卷取機(jī)速度，廢邊卷取機(jī)的線速度要比機(jī)組速度要慢，一般在90%以內(nèi)。廢邊卷壓輥的壓力不能過(guò)大，控制在1～2 MPa，過(guò)大容易造成廢料的斷帶，容易導(dǎo)致廢料纏到壓輥上面，而且過(guò)大的壓力會(huì)造成廢料卷過(guò)緊主軸不易抽出。另外廢邊卷壓輥兩側(cè)的導(dǎo)向環(huán)在直徑磨損到快和壓輥的直徑一致時(shí)就要更換，這樣不管是對(duì)解決壓輥纏條還是耐磨盤卡條都有積極的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

廢邊卷取機(jī)是一個(gè)非常復(fù)雜的設(shè)備，對(duì)電氣控制、液壓控制、以及設(shè)備的加工和安裝精度都有很高的要求。對(duì)廢邊卷取機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，總結(jié)日常實(shí)踐，確定各個(gè)部位的控制要點(diǎn)，可便于日常的使用和維護(hù)。

[1] 鄒家祥.軋鋼機(jī)械[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

[2] 文慶明.軋鋼機(jī)械[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[3] 濮良貴，紀(jì)明剛.機(jī)械設(shè)計(jì)：第7版[M].北京：高等教育出版社，2005.

（編輯：王瑾）

Structure and Fault Analysis of Coiler for Trimmings

Yao Hongxian
（Stainless Cold Rolling Mill,Shanxi Taigang Stainless Steel Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030003）

This paper introduces the working principle of coiler for trimmings,analyzes components of each structure of the coiler,summarizes the structure characteristics and the key parameters for each part of the coiler for trimmings.The tripping fault of motor inverter,failure of wear-resistance disk,and press roll wrapping of coiler are analyzed.The corresponding solutions and preventive measures are put forward.The optimization of the structure of it can reduce the cost of equipment manufacturing and maintenance,improve the work efficiency of the whole unit,and improve the stability and reliability of the work.

steel rolling equipment,fault treatment,slitting line,coiler for trimmings

TG333.2+4

A

1672-1152（2017）04-0123-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.04.45

2017-07-03

姚鴻賢（1982—），男，本科，畢業(yè)于北京科技大學(xué)，助理工程師，從事設(shè)備管理維護(hù)以及機(jī)械設(shè)備研究和改進(jìn)工作。