熱軋地下卷取機卷筒外支撐的結構研究*

許　軍

(常州寶菱重工機械有限公司， 江蘇 常州　213019)

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熱軋地下卷取機卷筒外支撐的結構研究*

許軍

(常州寶菱重工機械有限公司， 江蘇 常州213019)

介紹了熱軋地下卷取機卷筒外支撐的作用，并根據常州寶菱重工機械有限公司在地下卷取機設備設計制造過程中的經驗，對兩種外支撐結構進行了分析對比。

地下卷取機； 外支撐； 結構設計

引言

在懸臂式卷筒的卷取機中，常在卷筒頭部(卷取機的操作側)設計有可開合的支撐臂(又稱外支撐)[1]。作為卷取機卷筒的輔助支撐，其作用是在卷取期間支撐卷筒軸，增加卷筒的剛度，減少卷筒的撓曲變形，以獲得較好的帶鋼卷取質量。

常規的外支撐結構采用可沿卷筒軸線水平擺動或卷筒徑向豎直擺動的支撐臂，擺起時托輥支撐于卷筒頭部的側面或底部，一般不用支撐住整個外圓圓周。

而在熱軋地下卷取機中，外支撐普遍采用全圓周支撐的結構。這是因為在卷取機工作時，鋼板以很快的速度沖進助卷輥，對卷筒產生很大的沖擊力，如卷筒外支撐剛性不好，將嚴重影響卷取機的穩定運行及使用壽命。全圓周支撐的結構可以抵抗各個方向的沖擊力，使卷筒中心與卷取機中心始終保持良好的同軸度。

1　地下卷取機插入式外支撐結構

1.1設備結構及特點

圖1　插入式外支撐簡圖1.機架；2.支撐臂；3.導向軸；4.定位軸；5.油缸座；6.橫移缸；7.擺動缸；8.內外偏心套

如圖1所示，整個設備安裝在卷取機操作側伸出的一塊大平臺上，以這個平臺作為機架。機架上固定有兩個軸承座，分別用于安裝L型的支撐臂與擺動缸的耳軸。支撐臂作為整個設備的核心部件，要安裝導向軸、定位軸、偏心套以及連接橫移缸的叉頭；而且支撐臂在工作時要求三點定位，所以對加工的精度要求很高。導向軸也是個重要部件，一頭穿在軸承座里，另一頭穿在卷取機上，中間穿著的支撐臂可以軸向滑動。油缸座固定在導向軸上，用于安裝橫移缸和連接擺動缸的叉頭。定位軸固定在支撐臂上，工作時插入卷取機中聯為一體，提高設備的穩定性。支撐臂頭部的孔中安裝有2個偏心套，與卷筒頭部是錐面接觸，通過旋轉內圈與外圈，可以同時調節卷筒中心的水平偏移量與豎直偏移量。

這種插入式外支撐設備重量重，加工要求高，但工作可靠，受力與剛性較好，不需要經常檢修。

1.2工作及調試流程

動作流程如下：卷取時，擺動缸先伸出，使支撐臂擺到工作位置，對準卷筒中心；然后橫移缸再伸出，推動支撐臂沿卷筒軸向移動，直到支撐臂上的偏心套完全插入卷筒頭部，同時支撐臂上的定位軸也插入卷取機中。卸卷時，橫移缸先縮回，拉著支撐臂脫離卷筒，然后擺動缸再縮回，使支撐臂擺到收起位置，讓出卸卷空間。

調試時，先調擺動缸，其油缸伸出后不留余量，確保支撐臂處在對準卷筒的位置；擺動缸的緩沖閥需要經常調節，防止工作時出現震蕩的現象，減輕導向軸的磨損。橫移缸的調試原則，也是其滿行程使用時，支撐臂能夠順暢滑動。最后調卷筒中心的偏心量，消除加工、裝配等原因造成的誤差：先測量卷筒實際中心與理論中心的差值，然后再查表，分別把內外偏心套旋轉一定角度，完成最終的卷筒對中；這個測量、調節過程可能要反復幾次，才能達到理想的效果，取決于操作人員的經驗與手感。

1.3設計注意事項

在結構設計上，要考慮解決2個生產中可能會出現的問題：

1)卷筒跟轉的問題。正常工作時卷筒頭部外圈不轉，軸承旋轉，如果支撐臂未完全插入，會出現卷筒頭跟著卷取機旋轉的現象，導致卷筒磨損過快，嚴重影響使用壽命。這種情況常發生在更換卷筒備件后，設計時要注意橫移缸的位置有一定的調節量以補償尺寸誤差。

2)無法拔出的問題。常發生在設備使用一段時間后，支撐臂內圈與卷筒頭部卡死，無法正常退回，主要是由于支撐臂內圈產生了非均勻磨損，設計時要慎重考量接觸錐面的長度與角度，并在材質與潤滑方式上予以改進。

2　地下卷取機對抱式外支撐結構

2.1設備結構及特點

圖2　對抱式外支撐簡圖1.機架；2.連桿a； 3連桿b； 4.支撐臂；5.偏心軸a； 6.偏心軸b； 7.油缸

如圖2所示，整個設備由兩套對稱布置的連桿機構組成，油缸耳軸、支撐臂底部孔、連桿a鉸接在機架上，油缸叉頭與連桿a，b鉸接在一起，連桿b又與支撐臂中部孔鉸接在一起，支撐臂頭部孔鑲有耐磨材料與卷筒接觸。

全圓周支撐的結構由于偏心都會對卷筒作用有過支承力，所以需要調節卷筒中心的偏移量。在這個結構中，支撐臂的兩個鉸接點處都設有偏心軸，采用齒輪嚙合機構，偏心軸a用于調節豎直方向的量，偏心軸b用于調節水平方向的量。

機架一般與卷取機牌坊做成一體，以獲得更好的穩定性，雖然也可以像常規外支撐那樣做成獨立的底座，但強度與剛性難以滿足地下卷取機苛刻的要求。

這種對抱式外支撐結構簡單，易于加工，設備重量輕，但受力主要集中在連桿銷軸處，要注意檢修更換。

2.2工作及調試流程

動作流程如下：卷取時，油缸伸出，推動連桿機構帶動支撐臂擺出，抱緊卷筒；卸卷時，油缸縮回，連桿折疊起來，支撐臂收回，讓出卸卷空間。

調試時，要注意控制兩側油缸的速度與同步性，避免支撐臂單側快速撞擊卷筒，導致卷筒軸頸反復受沖擊而磨損[2]。

2.3設計注意事項

在結構設計上，要注意使連桿a，b在工作時處于同一水平線，其沖擊力主要傳到機架上，減少對油缸的沖擊，而且連桿機構要設置擋塊，克服死點位置，防止油缸伸出后無法縮回。

這種結構的連桿平面距卷取機牌坊很近，導致卷取機操作側的檢修空間緊張，卷取機上的安全銷、助卷輥軸承座等部件的安裝位置都要在設計時充分考慮。

3　結束語

通過對比以上兩種形式的外支撐結構，雖然插入式結構整體剛性好，機構可靠性高，但對抱式結構由于加工難度低、設備重量輕，能以較低的成本在市場競爭中取得優勢。

[1]王健玉. 利用雙偏心套調整卷筒與外支撐臂對中度的方法[J]. 軋鋼, 20，09(5):33—35.

[2]王先云. 熱軋卷取機卷筒頭部軸承異常損壞的分析與處理[J]. 重型機械, 2011，(3):31—35.

2016-03-25

許軍(1982—)，男，工程師。電話：(0519)83258335

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