棒材精整平托抬鋼機鏈條斷裂原因分析及改進

摘要：本文介紹了陜鋼集團西安軋鋼廠棒材精整平托抬鋼機工

作原理，通過對抬鋼機鏈條頻繁斷裂的原因分析，提出了解決方案，并取得了很好效果。

關鍵詞：棒材精整抬鋼機分析改進

陜鋼集團西安軋鋼廠生產線是一條半連軋棒材生產線，兩個成品庫房布置在主跨兩側，分別命名為東庫和西庫，同時該條生產線精整部分布置有兩個檢查臺架及收集打包裝置，分別布置在冷剪后輥道的東西兩側。檢查臺架上的成品鋼材落到收集槽后，經過抬鋼機移動到輸出輥道上進行打包，打包完成后入庫。自投產以來，抬鋼機頻繁地出現鏈條斷裂的故障，嚴重影響著生產的順行。本文對抬鋼機鏈條頻繁斷裂現象進行了計算分析，并對抬鋼機進行了改造，取得了很好的效果。

1 抬鋼機工作原理

1.1 抬鋼機結構組成 抬鋼機安裝在收集槽和輸出輥道之間，主要由包括傳動機構、制動機構、長軸、軸承座、回轉臂、托架、固定鏈輪以及鏈條等組成（圖1）。

[1.檢查臺架鏈輪 2.收集槽3.托架4.鏈輪一

5.回轉臂6.鏈條7.鏈輪二8.長軸9.輸出輥道][12 34 5 6 789]

圖1

在抬鋼機構中，鏈輪一安裝在托架上，托架和回轉臂繞著鏈輪一中心軸相對轉動。鏈輪二為空心鏈輪，長軸穿過鏈輪二中心，可以做任意角度的旋轉。鏈輪二安裝在立柱上，固定不動。鏈輪一和鏈輪二大小相等。長軸和回轉臂用平鍵聯接。

1.2 抬鋼機工作原理 安裝時，首先把托架調整到直立方向（圖1），長軸轉動時，回轉臂隨之轉動。鏈輪一和鏈輪二之間用鏈條聯接，因此長軸在轉動360°的過程中，托架始終處于直立狀態。

1.3 抬鋼機功能 抬鋼機的功能主要是把收集槽內的鋼材平托移動到輸出輥道上，進行打包。檢查臺架鏈條上的鋼材，隨著鏈條的移動，會逐根落到收集槽內，收集槽內的鋼材數量達到打捆的要求后，抬鋼機回轉臂順時針旋轉，托架托起收集槽內的鋼材，放置到輸出輥道上，進行打包。

由于檢查臺架上的鋼材落到收集槽內，是斷續的過程，頻率不固定，因此收集槽有暫時儲存鋼材的功能。這個過程和輸出輥道上鋼材捆的打包可同時進行，互不干擾，因此，收集槽和抬鋼機的應用，節約了打包的等待時間，有利于整條軋線鋼材產量的提高。

2 抬鋼機鏈條頻繁斷裂現象及原因分析

2.1 抬鋼機鏈條頻繁斷裂現象 抬鋼機自2004年安裝應用后，裝配在鏈輪一和鏈輪二上的套筒滾子鏈頻繁地出現斷裂現象，最近三年來平均每天出現故障達兩次之多，每天誤機時間15分鐘左右，不僅對鏈條的使用造成很大浪費，而且嚴重地制約著軋線產量的提高。

2.2 抬鋼機鏈條頻繁斷裂原因分析 在分析鏈條斷裂的原因時發現，托架在設計結構上存在缺陷，導致鏈條承受拉力過大。原設計鏈輪一位于托架一側，偏離中心線303mm，導致鋼材被托架托起時，鏈條受力過大（圖2）。

[L1=303][L2=1600]

圖2

2.2.1 鏈條承受拉力計算。在平常的生產中，鋼材每捆重量為2800kg，鏈條型號為24A，鏈輪一和鏈輪二的節圓直徑均為171.31mm，根據圖2，計算鏈條上半部受拉力,根據力矩平衡計算公式R·G=L1·F。

式中R為鏈輪節圓半徑，G為鋼材重量，L1為托架到鏈輪一的中心距，數值為303mm，F為所求鏈條載荷，經過計算，鏈條上半部分所受拉力載荷為F=99kN。

在抬鋼機上，共安裝有4套回轉臂及托架，則24A鏈條并聯4根，因此，平均分配到每根鏈條上的拉力載荷為24.8kN。

2.2.2 鏈條承受拉力載荷分析。查《機械設計手冊》，24A鏈條單排極限拉伸載荷為124.6kN，根據鏈條工作實際情況，鏈條的沖擊載荷系數應該選取1.5，那么每條鏈條上的動載荷應該為37.1kN。

根據計算結果來看，每根鏈條上的動載荷遠小于鏈條的單排拉伸極限載荷，但是，在實際的工作過程中，各個托架在接觸到鋼材時的高度難以達到一致，這就決定了4根鏈條所受的動載荷差別極大，個別鏈條動載荷會接近鏈條的單排拉伸極限載荷，引起鏈條的斷裂。

3 抬鋼機改進措施

根據對鏈條斷裂的原因分析，要使抬鋼機鏈條使用正常，則必須把所有托架調整到同一高度。但因為回轉臂和長軸的聯接平鍵較易磨損而較難做到。但是可以通過降低鏈條的動載荷來實現鏈條的正常使用。

減小鏈條的動載荷可以采取三種措施：①減小鋼材捆重；②縮小鏈輪一到托架的中心距；③增大鏈輪一的節圓直徑。在這三種方案中，第②種方案簡單易行。

根據方案②，把托架右移，使其與鏈輪一中心重合（圖3）。同時，為了使被托起鋼材能準確地被移動到輸出輥道上，則需要把回轉臂縮短303mm，改造后的托架和回轉臂如圖3。

[1297]

圖3

[1.檢查臺架鏈輪 2.收集槽3.托架4.鏈輪一

5.回轉臂6.鏈條7.鏈輪二8.長軸9.輸出輥道][12 34 5 6 789]

圖4

回轉臂縮短、鏈輪一和托架中心重合后，需要把收集槽同時右移（圖4）。

改造后的鏈條不再承受托架扭轉所施加的載荷，功能變為僅僅使托架保持直立，因此所受載荷幾乎為零。

改造前回轉臂處于水平位置托起鋼材時，長軸所受扭矩為53284N·m，改造后長軸所受最大扭矩為36316N·m，僅為改造前的68%。

4 結語

陜鋼集團西安軋鋼廠抬鋼機自2013年9月份改進以來，在使用過程中再未出現鏈條斷裂現象，改造前的長軸因扭矩過大引起變形和聯軸器安全銷斷裂故障也再未發生。改進后經濟效益非常明顯，以每天節約誤機時間15分鐘計算，年創造經濟效益76.65萬元，同時節約了鏈條的使用及維修費用，年綜合創效可達百萬元以上。減輕了維修工人的勞動強度，創造了較大的社會效益。

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作者簡介：王培培（1985-），女，陜西西安人，陜西鋼鐵集團有限公司，工程師，研究方向：冶金工程。