六輥冷連軋機(jī)換輥裝置設(shè)計(jì)優(yōu)化

張銀平 杜錫林 謝 貽

(二重(德陽(yáng))重型裝備有限公司，四川618000)

某1420酸軋項(xiàng)目中冷連軋機(jī)換輥裝置存在問(wèn)題：換輥裝置換輥大車和換輥裝置牽引車換輥時(shí)定位不準(zhǔn)，導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換輥。針對(duì)此問(wèn)題，現(xiàn)對(duì)換輥裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。牽引車位于換輥大車上，并在換輥大車上設(shè)置有牽引車移動(dòng)軌道。更換工作輥和中間輥時(shí)，換輥大車首先到達(dá)換輥位并鎖定，然后牽引車移動(dòng)到換輥位，牽引車夾鉗動(dòng)作，抱緊工作輥或中間輥輥端并拉出軋輥裝配，并依次完成后續(xù)各換輥動(dòng)作。

1 問(wèn)題描述

某1420酸軋項(xiàng)目中換輥裝置換輥大車傳動(dòng)示意圖如圖1所示，牽引車傳動(dòng)示意圖如圖2所示。

1—液壓馬達(dá) 2—換輥大車車架 3—聯(lián)軸器 4—平鍵 5—擋圈 6—軸承 7—環(huán) 8—車輪軸 9—擋圈 10—軸承 11—螺釘 12—?dú)秩?13—螺釘 14—車輪及平鍵圖1 換輥大車傳動(dòng)示意圖Figure 1 Transmission of roll change cart

該項(xiàng)目換輥裝置的換輥大車和牽引車均采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，利用接近開(kāi)關(guān)進(jìn)行位置控制，設(shè)備移動(dòng)過(guò)程中觸發(fā)接近開(kāi)關(guān)發(fā)出控制信號(hào)，液壓馬達(dá)收到控制信號(hào)后制動(dòng)，由于液壓控制本身存在緩沖以及泄漏，導(dǎo)致設(shè)備始終無(wú)法準(zhǔn)確定位，或未停到換輥位，或超過(guò)換輥位，導(dǎo)致每次都需要進(jìn)行人工確認(rèn)、人工輔助，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換輥，延長(zhǎng)了換輥時(shí)間，降低了有效生產(chǎn)率，影響機(jī)組年產(chǎn)量。

1—液壓馬達(dá) 2—螺栓 3—墊圈 4—牽引車車架 5—聯(lián)軸器及平鍵 6—軸承座及軸承 7—齒輪傳動(dòng)軸 8—齒輪圖2 牽引車傳動(dòng)示意圖Figure 2 Transmission of tractor

換輥裝置大車傳動(dòng)結(jié)構(gòu)由液壓馬達(dá)、換輥大車車架、聯(lián)軸器、平鍵、擋圈、軸承、環(huán)、車輪軸、軸承、螺釘、氈圈、車輪等組成。

換輥裝置換輥大車存在的問(wèn)題：換輥大車定位不準(zhǔn)。換輥大車采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，位置控制利用接近開(kāi)關(guān)，換輥時(shí)，換輥大車在軋機(jī)前定位不準(zhǔn)，需要人工輔助實(shí)現(xiàn)換輥大車在軋機(jī)前的位置定位，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，延長(zhǎng)了換輥時(shí)間，降低了換輥效率，影響在線生產(chǎn)。

牽引車傳動(dòng)結(jié)構(gòu)由液壓馬達(dá)、螺栓、墊圈、牽引車車架、聯(lián)軸器及平鍵、軸承座、軸承、齒輪傳動(dòng)軸、齒輪等組成。換輥大車在軋機(jī)前定位后，牽引車液壓馬達(dá)經(jīng)聯(lián)軸器及齒輪傳動(dòng)軸、齒輪帶動(dòng)整個(gè)牽引車前進(jìn)、后退實(shí)現(xiàn)工作輥(或中間輥)的換輥。

牽引車存在的問(wèn)題：牽引車定位不準(zhǔn)。牽引車采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，位置控制利用接近開(kāi)關(guān)，換輥時(shí)牽引車在軋機(jī)前定位不準(zhǔn)，需人工輔助實(shí)現(xiàn)牽引車在軋機(jī)前的定位，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，延長(zhǎng)了換輥時(shí)間，降低了換輥效率，影響在線生產(chǎn)。

2 優(yōu)化方案

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換輥，將換輥裝置換輥大車和牽引車驅(qū)動(dòng)方式由液壓傳動(dòng)優(yōu)化為電機(jī)傳動(dòng)，電機(jī)自帶制動(dòng)器和編碼器，編碼器用于計(jì)算換輥大車和牽引車的當(dāng)前位置，便于設(shè)置合理的加減速位置，制動(dòng)器用于電機(jī)制動(dòng)，兩者協(xié)同配合，可保證移動(dòng)機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確停車位。

1—齒輪電機(jī) 2—換輥大車車架 3—端板 4—平鍵 5—擋圈 6—軸承 7—環(huán) 8—車輪軸 9—擋圈 10—軸承 11—螺釘 12—?dú)秩?13—螺釘 14—車輪及平鍵 15—螺栓 16—墊圈圖3 換輥裝置大車優(yōu)化方案示意圖Figure 3 Optimization project of roll change cart

圖3為換輥大車設(shè)計(jì)優(yōu)化后示意圖，圖4為牽引車設(shè)計(jì)優(yōu)化后示意圖。設(shè)計(jì)優(yōu)化后設(shè)備，經(jīng)過(guò)在新投產(chǎn)的冷連軋機(jī)機(jī)組中的應(yīng)用檢驗(yàn)，換輥裝置換輥大車和牽引車均能在軋機(jī)前實(shí)現(xiàn)自動(dòng)準(zhǔn)確定位，無(wú)需人工輔助，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確停車。

根據(jù)圖3所示，優(yōu)化后方案，整個(gè)換輥裝置大車傳動(dòng)結(jié)構(gòu)由齒輪電機(jī)、換輥大車車架、端板、平鍵、擋圈、軸承、環(huán)、車輪軸、擋圈、軸承、螺釘、氈圈、螺釘、車輪及平鍵、螺栓、墊圈等組成。換輥裝置大車采用齒輪電機(jī)傳動(dòng)替代液壓馬達(dá)傳動(dòng)，同時(shí)齒輪電機(jī)帶制動(dòng)器及編碼器，從而實(shí)現(xiàn)大車的準(zhǔn)確定位。

1—齒輪電機(jī) 2—牽引車車架 3—齒輪傳動(dòng)軸 4—平鍵 5—軸承座及軸承 6—齒輪 7—端板 8—螺栓 9—墊圈圖4 牽引車優(yōu)化方案示意圖Figure 4 Optimization project of tractor

根據(jù)圖4所示，優(yōu)化后方案，整個(gè)牽引車傳動(dòng)結(jié)構(gòu)由齒輪電機(jī)、牽引車車架、平鍵、軸承座及軸承、齒輪、端板、螺栓、墊圈等組成。換輥大車在軋機(jī)前準(zhǔn)確定位后，齒輪電機(jī)經(jīng)齒輪傳動(dòng)軸由齒輪帶動(dòng)整個(gè)牽引車前進(jìn)后退實(shí)現(xiàn)工作輥的換輥，其中牽引車上的兩個(gè)齒輪與大車框架上水平安裝的兩組齒條嚙合。牽引車采用齒輪電機(jī)傳動(dòng)替代原液壓馬達(dá)傳動(dòng)，同時(shí)齒輪電機(jī)帶制動(dòng)器及編碼器，從而實(shí)現(xiàn)牽引車的準(zhǔn)確定位。

3 結(jié)語(yǔ)

冶金機(jī)械設(shè)備中如果要求準(zhǔn)確定位，自動(dòng)化程度高，可采用電機(jī)傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)更適合在定位要求不高的工況下使用。

換輥裝置在設(shè)計(jì)優(yōu)化后，實(shí)現(xiàn)了換輥設(shè)備準(zhǔn)確定位，無(wú)需人工輔助，縮短了換輥時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，增加了機(jī)組年產(chǎn)量，降低了操作人員的工作強(qiáng)度，達(dá)到了設(shè)計(jì)優(yōu)化的預(yù)期效果。同時(shí)也說(shuō)明，對(duì)于設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全生命周期統(tǒng)計(jì)分析，從而達(dá)到產(chǎn)品的不斷完善和優(yōu)化，并以此促進(jìn)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)水平的提高。