2號(hào)?；钐讖椈墒搅鼐硗彩г蚍治黾案倪M(jìn)

路志杰

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司冷軋硅鋼廠， 山西 太原 030003）

太鋼不銹鋼股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱太鋼）冷軋硅鋼廠2016年投入生產(chǎn)的2號(hào)常化酸洗機(jī)組是由中冶南方武漢工程技術(shù)有限公司獨(dú)家設(shè)計(jì)的，常化退火爐是本機(jī)組的主體設(shè)備，其主要功能是按照工藝要求對(duì)鋼板進(jìn)行熱處理，并達(dá)到預(yù)期要求的性能；輔助設(shè)備主要由開(kāi)卷、切頭剪、焊機(jī)、輥類設(shè)備、活套、拋丸機(jī)、酸洗設(shè)備、圓盤(pán)剪、切尾剪等組成。2號(hào)?；嵯吹幕钐撞捎玫氖切≤囀交钐?，其主要作用是存儲(chǔ)或釋放一定長(zhǎng)度的帶鋼，保證機(jī)組在減速、焊接或處理邊裂停機(jī)的過(guò)程中，確保工藝段仍按既定速度連續(xù)運(yùn)行?；钐字饕蓚鲃?dòng)機(jī)構(gòu)、卷筒及鋼絲繩、活套小車、支撐小車、力矩卷筒、支承輥及軌道等組成?；钐椎牧鼐硗膊捎玫氖菑椈墒搅鼐硗?，由于設(shè)計(jì)的缺陷，力矩卷筒的鋼絲繩在運(yùn)行中出現(xiàn)多次斷股或斷裂，使用壽命較短，直接影響著生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

1 活套彈簧式力矩卷筒的作用

活套彈簧式力矩卷筒安裝在活套入口支撐輥架和各支撐小車上，主要是連接各支撐小車和活套車，給支撐小車提供動(dòng)力，確保支撐小車在存儲(chǔ)或釋放套量時(shí)能按既定的速度運(yùn)行，并使帶鋼保持恒定張力。

2 活套彈簧式力矩卷筒的結(jié)構(gòu)

?；嵯椿钐椎牧鼐硗膊捎玫氖菑椈墒搅鼐硗?，主要由力矩彈簧、鋼絲繩、鋼絲繩卷筒及預(yù)緊力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成，當(dāng)活套需要充套時(shí)力矩卷筒鋼絲繩被活套小車所賦予的拉力拉出，釋放套量時(shí)力矩卷筒的鋼絲繩依靠自己力矩彈簧的收縮力自由收縮，這時(shí)鋼絲繩就會(huì)均勻的纏繞在卷筒上。力矩卷筒的結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

圖1 改進(jìn)前力矩卷筒的結(jié)構(gòu)形式（mm）

3 活套彈簧式力矩卷筒失效的原因

6臺(tái)活套支撐小車安裝在活套入口支撐輥架和活套車之間，支撐輥架、支撐小車和活套小車之間采用7個(gè)力矩卷筒機(jī)構(gòu)連接，支撐小車在軌道上運(yùn)行，活套車通過(guò)鋼絲繩由卷?yè)P(yáng)驅(qū)動(dòng)，活套車的驅(qū)動(dòng)卷?yè)P(yáng)通過(guò)齒輪減速器、卷?yè)P(yáng)聯(lián)軸器與交流變頻電機(jī)傳動(dòng)，活套車在鋼軌上運(yùn)行。中間層帶鋼由活套車上的支承輥支承?；钐总嚿显O(shè)托輥，有效防止活套支撐小車運(yùn)行時(shí)與帶鋼干涉。卷?yè)P(yáng)為帶布繩機(jī)構(gòu)的浮動(dòng)式裝置，可雙向拉動(dòng)活套車，保證活套車運(yùn)行時(shí)鋼絲繩角度不變。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際觀察及分析，造成彈簧式力矩卷筒鋼絲繩斷的原因主要有以下幾個(gè)方面。

1）支撐彈簧式力矩卷筒在原理上承受活套車的拉力、力矩卷筒彈簧的預(yù)緊力及軌道與車輪的滾動(dòng)摩擦力，理論上軌道與車輪的滾動(dòng)摩擦力很小，可以忽略不計(jì)，其主要承受活套小車的拉力和力矩卷筒的彈簧預(yù)緊力。在理論上當(dāng)活套的套量達(dá)到最大時(shí)，每個(gè)力矩卷筒的鋼絲繩將會(huì)伸出同樣的長(zhǎng)度，每個(gè)力矩卷筒將承受相同的彈簧預(yù)緊力。但在實(shí)際運(yùn)行中，每個(gè)力矩卷筒所釋放的鋼絲繩的長(zhǎng)度是不一樣的，每個(gè)力矩卷筒將承受相同的彈簧預(yù)緊力并不相同。在所有的力矩卷筒中靠近活套車的第七個(gè)力矩卷筒的鋼絲繩最先釋放完，在釋放完鋼絲繩后在瞬間將承受一個(gè)較大沖擊力，這個(gè)沖擊力將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了力矩卷筒彈簧的預(yù)緊力。隨著套量的增加，隨后是第六個(gè)、第五個(gè)、第四個(gè)、第三個(gè)力矩卷筒的鋼絲繩依次釋放完，第一和第二個(gè)力矩卷筒的鋼絲繩只釋放了一部分。當(dāng)活套套量達(dá)到最大，第三個(gè)至第七個(gè)力矩卷筒上的鋼絲繩完全被釋放完，在鋼絲繩完全被釋放完后在這一瞬間由于鋼絲繩沒(méi)有了彈簧預(yù)緊力的緩沖而承受很大的瞬間沖擊拉力，這個(gè)瞬間沖擊拉力超出了鋼絲繩的破斷拉力，從而導(dǎo)致鋼絲繩的斷裂。

2）活套彈簧式力矩卷筒的出廠預(yù)緊力為650 N,每個(gè)力矩卷筒的最大卷取力為2450 N，每個(gè)力矩卷筒本體承受的拉力大于20 kN。第七個(gè)力矩在最大套量時(shí)所承受的力為7×2450=18.5 kN，滿套時(shí)帶鋼自身質(zhì)量和支撐小車產(chǎn)生的摩擦力約為1350 N，活套的正張力為22 kN，理論上支撐小車的力矩卷筒是不受張力影響的，這樣其承受的力為18.5＋1.35=19.85 kN。鋼絲繩的外徑為Φ11 mm，破斷拉力為 112×0.33×1870=74.67 kN。

3）活套彈簧式力矩卷筒由于設(shè)計(jì)的缺陷，當(dāng)鋼絲繩完全被釋放完，這時(shí)鋼絲繩在卷筒部位直接與鋼絲繩護(hù)板的邊緣接觸，護(hù)板是10個(gè)厚的鋼板制作而成，鋼絲繩的尾部經(jīng)過(guò)護(hù)板的小孔，然后安裝在主軸上。鋼絲繩經(jīng)過(guò)多次的收縮和釋放，在與護(hù)板接觸的部位由于不斷的摩擦與大幅度的彎曲，使得接觸部位出現(xiàn)斷絲及疲勞劣化從而導(dǎo)致斷裂。

4）活套支撐小車安裝在鋼軌上，車輪的踏面兩端沒(méi)有輪緣，小車的行走定位主要通過(guò)傳動(dòng)側(cè)的定位滾輪來(lái)實(shí)現(xiàn)，防止支撐小車跑偏，在支撐小車的車輪前方的護(hù)板上安裝有兩個(gè)掃軌護(hù)板，護(hù)板也鑲嵌在軌道的兩側(cè)，當(dāng)支撐小車的定位滾輪出現(xiàn)異常時(shí)，支撐小車發(fā)生不同程度的跑偏，掃軌護(hù)板就會(huì)與軌道發(fā)生摩擦，致使添加到力矩卷筒上的外力就會(huì)增加，從而加速了鋼絲繩的斷裂。

4 活套彈簧式力矩卷筒的改進(jìn)措施

為了提高活套彈簧式力矩卷筒使用壽命，確保不因?yàn)榛钐讖椈墒搅鼐硗采a(chǎn)工藝造成較大的損失，為此對(duì)活套支撐小車力矩卷筒的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行改進(jìn)。依據(jù)活套支撐小車力矩卷筒的結(jié)構(gòu)和活套支撐小車每個(gè)卷筒所承受的力進(jìn)行改進(jìn)。

依據(jù)活套支撐小車力矩卷筒的結(jié)構(gòu)和活套支撐小車每個(gè)卷筒所承受的力，對(duì)多次斷裂的原因及部位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并與原設(shè)計(jì)單位進(jìn)行了技術(shù)交流，對(duì)活套支撐小車力矩卷筒的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，以提活套支撐小車力矩卷筒的使用壽命。

翻閱了大量的有關(guān)力矩卷筒及鋼絲繩的材料，經(jīng)過(guò)認(rèn)真仔細(xì)的分析、比較，最后對(duì)改進(jìn)方案進(jìn)行多次充分論證，分析其方案的可行性、可靠性與有效性，確保了方案的正確性?；钐字涡≤嚵鼐硗苍瓉?lái)的結(jié)構(gòu)形式是鋼絲繩直接固定在軸上，通過(guò)擋板的小孔在纏繞到鋼絲繩卷筒上面，鋼絲繩始終與擋板摩擦，將鋼絲繩完全釋放時(shí)摩擦程度會(huì)加深；鋼絲繩的直徑為Φ10.5 mm[1]。依據(jù)充分論證的實(shí)施方案，現(xiàn)將活套支撐小車力矩卷筒的鋼絲繩直接固定在鋼絲繩卷筒上，杜絕了力矩卷筒在運(yùn)行中鋼絲繩與擋板的摩擦；將鋼絲繩的直徑增加到Φ12 mm[1]，增加了鋼絲繩的強(qiáng)度,如圖2所示。

圖2 改進(jìn)后力矩卷筒的結(jié)構(gòu)管

5 活套彈簧式力力矩卷筒改進(jìn)后的效果

活套彈簧式力力矩卷筒的結(jié)構(gòu)形式及鋼絲繩的強(qiáng)度改進(jìn)后，經(jīng)過(guò)近一年多的生產(chǎn)實(shí)踐，驗(yàn)證了活套彈簧式力力矩卷筒改進(jìn)的正確性。自活套彈簧式力力矩卷筒改進(jìn)后再未發(fā)生過(guò)因活套彈簧式力力矩卷筒失效而造成的生產(chǎn)事故，基本上將能將設(shè)備的缺陷控制在一個(gè)檢修周期內(nèi)進(jìn)行處理，減少了停車次數(shù)，確保了生產(chǎn)的正常運(yùn)行，節(jié)約了設(shè)備的維修費(fèi)用。

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二卷）：第3版[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1993.