軋機(jī)換輥車傳動(dòng)方式改進(jìn)設(shè)計(jì)*

王華勇，周曉艷

(浙江龍盛薄板有限公司，浙江上虞 312369)

軋機(jī)換輥車傳動(dòng)方式改進(jìn)設(shè)計(jì)*

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(shè)計(jì)傳動(dòng)方式的不足，改變原有傳動(dòng)方式，通過對減速箱齒輪的受力分析，計(jì)算出原傳動(dòng)所提供的扭矩，將減速電機(jī)更換為液壓馬達(dá)，生產(chǎn)實(shí)踐證明，此改進(jìn)可降低設(shè)備故障率，縮短換輥時(shí)間。

換輥車;傳動(dòng);減速電機(jī);液壓馬達(dá)

1 概述

軋機(jī)換輥車是熱軋、冷軋鋼鐵廠軋鋼生產(chǎn)線不可缺少的重要設(shè)備，換輥車一般由換輥大車、推拉車、側(cè)移平臺、導(dǎo)向裝置組成，是用來在線、自動(dòng)、快速更換軋輥的裝置。

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

2 推拉車改進(jìn)前傳動(dòng)方式的問題

如圖1所示，推拉車原設(shè)計(jì)由子母減速電機(jī)傳動(dòng)，主要由子母減速電機(jī)、聯(lián)軸器和行走齒輪組成。某公司的雙機(jī)架軋機(jī)生產(chǎn)線于2006年初投產(chǎn)運(yùn)行，在初期使用的三個(gè)月內(nèi)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(jī)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(shí)，二、三級因?yàn)橐患夶X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(jī)購價(jià)12萬元)，更換使用半年后同樣故障再次出現(xiàn)。

減速電機(jī)為原裝進(jìn)口電機(jī)，本身無任何質(zhì)量問題，子母電機(jī)減速機(jī)型號:KBA125B4，電機(jī)功率:8.5 kW，轉(zhuǎn)速 1 395 r/min，電壓 380 V，子電機(jī)型號: KBA80A4，電機(jī)功率0.83 kW，轉(zhuǎn)速1 360 r/min，電壓380 V，當(dāng)換輥車接近軋輥時(shí)切換為子電機(jī)進(jìn)行慢速行進(jìn)。子母電機(jī)下方帶減速比i=1∶120的三級斜齒式減速機(jī)。

圖1 改進(jìn)前的傳動(dòng)方式

當(dāng)軋機(jī)正常換輥時(shí)并不會(huì)出現(xiàn)上述損壞減速機(jī)的情況，但當(dāng)軋機(jī)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?zhàn)訒r(shí)，斷帶部分會(huì)卡在軋機(jī)內(nèi)部設(shè)備上，導(dǎo)致軋輥無法抽出，此時(shí)操作工會(huì)不停的操作換輥車前進(jìn)、后退動(dòng)作，以使軋輥能從軋機(jī)牌坊中抽出，減速電機(jī)齒輪在此過程會(huì)承受相當(dāng)大的沖擊，以致遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)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(dòng)形式的缺陷，機(jī)組投產(chǎn)初期，減速電機(jī)的齒輪經(jīng)常打齒，維修耗時(shí)較長，造成機(jī)組頻繁停機(jī)，嚴(yán)重制約了機(jī)組的產(chǎn)量。

3 傳動(dòng)方式問題分析

針對原設(shè)計(jì)傳動(dòng)形式的缺陷，究其原因，主要是由于在不正常換輥時(shí)，頻繁切換操作前進(jìn)、后退動(dòng)作，而機(jī)械傳動(dòng)振動(dòng)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(dòng)具有體積小、重量輕，慣性力較小，當(dāng)突然過載或停車時(shí)，不會(huì)發(fā)生大的沖擊;能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引速度，并可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速;換向容易，在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可較方便地實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換;易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，而這些優(yōu)點(diǎn)恰恰能改善該設(shè)備機(jī)械傳動(dòng)的缺點(diǎn)。按照該思路對推拉車傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，改進(jìn)后的傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)

4 推拉車改進(jìn)措施

4.1 改進(jìn)方案

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

4.2 液壓馬達(dá)選型

原設(shè)計(jì)提供動(dòng)力的減速電機(jī)功率為8.5 kW，輸出轉(zhuǎn)速為1 395 r/min，根據(jù)扭矩和功率、轉(zhuǎn)速的關(guān)系，可以算出該減速電機(jī)輸出扭矩為:

式中:T為扭矩，N·m;P為功率，kW;n為轉(zhuǎn)速，r/ min。

因?yàn)闇p速箱起到放大轉(zhuǎn)矩的作用，故輸出端扭矩為:

根據(jù)計(jì)算出的轉(zhuǎn)矩選擇液壓馬達(dá)，同時(shí)考慮現(xiàn)場實(shí)際使用中的問題，將力矩放大1倍，即單臺液壓馬達(dá)需要達(dá)到13 964 N·m的轉(zhuǎn)矩才能符合，同時(shí)還需要符換輥車的換輥速度不能太小，單臺液壓馬達(dá)要達(dá)到以上數(shù)值很難，即使能達(dá)到外型尺寸也相當(dāng)龐大，拆除原有子母減速機(jī)的位置本來就很狹小，而且2臺減速機(jī)是橫向排陣，相互之間挨的很近，又不能改變原有用來驅(qū)動(dòng)的齒輪輪條的位置。通過與液壓馬達(dá)廠家多次溝通，決定拋棄常見的液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)，采用液壓馬達(dá)加行星齒輪的組合方式，這樣液壓馬達(dá)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(dá)與行星齒輪減速機(jī)聯(lián)結(jié)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(dāng)抽子被卡死時(shí)，液壓馬達(dá)最多是抽拉不動(dòng)輥?zhàn)樱粫?huì)出現(xiàn)像子母減速機(jī)那樣的損壞情況，最終選定液壓馬達(dá)型號為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)，廠家型號為: 2KB1550ZD，額定工作壓力17 MPa，額定輸出轉(zhuǎn)矩: 13 100 N·m，最大輸出轉(zhuǎn)矩15 800 N·m，行星齒輪減速比i=1∶24，輸出轉(zhuǎn)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(dá)，兩組節(jié)流閥調(diào)節(jié)成不同速度，這樣在換輥車行進(jìn)過程中只需切換不同的液壓閥即可實(shí)現(xiàn)快慢速而無需購買昂貴的比例控制閥，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)兩臺液壓馬達(dá)的同步，在液壓管路上加裝管式節(jié)流閥。

4.3 試驗(yàn)應(yīng)用效果

此項(xiàng)改造共花費(fèi)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(shí)，兩臺液壓馬達(dá)提供了相當(dāng)于原來需四臺子線減速機(jī)才能有的推拉力，使抽拉輥?zhàn)痈臃奖悖s短了換輥時(shí)間，達(dá)到預(yù)期目的。

5 結(jié)語

換輥車在軋鋼工廠應(yīng)用非常廣泛，改進(jìn)之前也參觀了同行企業(yè)，發(fā)現(xiàn)存在同樣的問題，嚴(yán)重制約了產(chǎn)量，增加了維修難度。改進(jìn)后該設(shè)備一直運(yùn)行安全可靠，不僅解決了之前減速機(jī)頻繁打齒的問題，還大大減少了換輥時(shí)間。

［1］ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊［M］.第四版.北京:化學(xué)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(chǎn)設(shè)備管理和技術(shù)方面的工作。