磁力運輸機升降不同步原因與改進

馬 加，王政暉

（河北鋼鐵集團邯鋼公司冷軋廠，河北 邯鄲056015）

河北鋼鐵集團邯鋼公司（以下簡稱邯鋼）冷軋廠鍍鋅線是一條從意大利DANIELI公司引進的國際現代化帶鋼生產線，生產產品厚度主要分布在1.2～4.0 mm之間，年生產能力36萬t。熱鍍鋅線1號磁力運輸機在該線入口段承擔輔助上卷和甩尾的工作任務，1號線磁力運輸機處于1號直頭機和1號剪前壓輥之間，由于兩者中間的距離很長，所以1號磁力運輸機在生產過程中的作用顯得尤為重要。

1號磁力運輸機由框架、支撐輥、磁力皮帶、驅動皮帶轉動的電機和四個升降液壓缸組成（如圖1所示），在上卷和甩尾的過程中磁力運輸機升起，在帶鋼張力建起開始生產的過程中，磁力運輸機需要降下來保證其不接觸帶鋼。由于設計缺陷，磁力運輸機升降過程中存在不同步現象，嚴重時使磁力運輸機東北角和東南角提升液壓缸螺栓頭發生斷裂，2011年5月份改造前平均每兩個月損壞一臺液壓缸，給機組的穩定運行帶來嚴重影響，此現象的發生，造成了較大的經濟損失。為了保證機組的穩定運行，對磁力運輸機升降不同步原因進行研究和分析，并對磁力運輸機的液壓控制系統和執行系統進行改造。

圖1 磁力運輸機結構示意圖

1 存在問題及原因分析

1.1 磁力運輸機升降過程中，四個支撐液壓缸動作不同步

如圖1所示，驅動運輸機磁力皮帶轉動的電機安裝在磁力運輸機框架的東北角，負責升降的四個液壓缸分別安裝在框架的四個角上，在升降的過程中，由于電機的質量存在，四個液壓缸的受力不同，所以在磁力運輸機上升的過程中，四個位置中的三個位置（除了東北角）同時升起，最后是東北角的液壓缸抬起，下降的過程中，東北角的液壓缸首先下降到底，然后是其余的三個液壓缸同時下降到底。

1.2 磁力運輸機升降不同步造成支撐液壓缸損壞嚴重，影響生產

在磁力運輸機上升和下降的過程中，東北角和東南角的兩個液壓缸的缸桿和缸頭總是處于彎曲狀態，由于長時間的升降不同步造成東北角液壓缸螺栓頭經常處于來回彎曲狀態，此時造成的后果就是液壓缸螺栓頭斷裂，液壓缸和磁力運輸機的框架脫開，磁力運輸機不能正常動作，嚴重影響生產。

1.3 增加配重平衡電機質量不合理

基于液壓缸缸頭斷裂造成的嚴重影響，開始著手消除承載不同而造成的液壓缸升降不同步問題，首先在東南角的位置增加配重，實驗結果在東南角一個位置增加配重，完全可以消除掉由于東北角電機的質量帶來的升降不同步問題。雖然升降不同步問題得到解決，但增加配重的東南角位置正好處于操作側，嚴重妨礙了崗位工的正常操作，所以此次問題沒有從根本上解決。

2 改進方案及措施

2.1 改造控制管路，平衡控制油缸供油速度

針對四個支撐液壓缸升降不同步問題，液壓人員通過現場仔細研究，既然磁力運輸機的升降是靠液壓缸的升降來完成[2]，那完全可以從液壓系統上來改造完成液壓缸的升降同步，通過查看圖紙，四個液壓缸由一組液壓閥來控制，既然在東南角一個位置增加配重就可以消除升降不同步現象，那么如果在東南角位置液壓缸上升的過程中，減少它的供油流量，就可以減緩東南角的液壓缸的上升速度，在東北角的液壓缸下降的過程中，減少其供油量，就可以減緩東北角液壓缸的下降速度[1]（如圖2所示），其效果就相當于增加了一個配重，基于這個解決問題的思路，可以在液壓管路上增加節流閥，控制管路供油量，節流閥有板式和管式兩種，板式節流閥只能增加到閥組上，但是閥組同時控制四個液壓缸，不能單獨控制其中任一個，所以要想在磁力皮帶上升的過程中，單獨控制東南角液壓缸，在磁力皮帶下降的過程中，單獨控制東北角液壓缸，是不可能實現的，所以只能采取管式節流閥來單獨控制各個需要控制的管路。

圖2 改造前液壓缸管路

管式節流閥分為雙向節流和單向節流（如圖3），MG型節流閥為雙向節流，壓力油經側孔（3）進入由閥體（2）和調節套（1）構成的節流口（4），旋轉調節套（1）可以無級調節節流口（4）的過流截面。MK型套閥為單向節流閥，在閥的節流方向，壓力油和彈簧（6）將閥芯（5）壓在閥座上，封閉連通，壓力油通過側孔（3）進入由閥體（2）和調節套（1）構成的節流口（4）。在相反方向，壓力作用作用于閥芯（5）的錐面上，打開閥口，使壓力油無節流的通過單向閥，與此同時，部分壓力油液通過環形槽達到自我清潔效應[2]。根據現場和液壓管路的研究，在液壓缸進油和回油管路上同時增加節流裝置，會增加流量調節的困難度，因為在磁力皮帶上升和下降的過程中，控制液壓缸的管路都要承擔進油和回油任務，所以在管路中采取雙向管式節流閥是不可取的?；谏鲜鼋鉀Q問題的思路并根據現場研究決定，只需在磁力皮帶下降的過程中，在東北角的液壓缸的進油管路增加單向管式節流閥，在磁力皮帶上升的過程中，在東南角的液壓缸的進油管路增加單向管式節流閥。在上升的過程中，調節東南角液壓缸進油管路中的節流閥，使東南角液壓缸的上升速度和東北角液壓缸的上升速度基本接近相同，在磁力皮帶下降的過程中，調節東北角液壓缸進油管路中節流閥，使東北角液壓缸的下降速度和東南角液壓缸的下降速度基本接近相同，這樣磁力運輸機升降不同步問題解決（如圖4所示）。1號磁力運輸機框架長度為6.5 m，在上卷過程中，磁力運輸機皮帶轉動水平速度為0.5 m/s，當帶鋼接觸到磁力皮帶到離開需要13 s，調整速度后，東側液壓缸收縮到位需要8 s，意味著東側液壓缸收縮到位之前帶鋼還沒有離開磁力運輸機皮帶，滿足生產要求。

圖3 MG型和MK型節流閥結構圖

圖4 改造后液壓管路

2.2 加粗支撐液壓缸螺栓頭，增加螺栓頭抗彎強度

在改造前東北角和東南角升降液壓缸型號為80/56-200螺栓頭采用的是小螺栓頭M27，由于磁力運輸機升降不同步造成東北角液壓缸螺栓頭經常處于來回彎曲狀態，此時造成的后果就是液壓缸螺栓頭斷裂。液壓缸活塞桿（或柱塞）的外端頭部與載荷的拖拉機構相連接，為了避免活塞桿在工作中產生偏心承載力，適應液壓缸的安裝要求，提高其作用效率，應該根據載荷的具體情況，選擇適當的桿頭連接型式，將升降液壓缸螺栓頭由小螺栓頭改為大螺栓頭，尺寸由M27增加到M42，增加螺栓頭抗彎強度。改造完成后，東北角和東南角升降液壓缸由于螺栓頭斷裂造成的液壓缸損壞由平均兩個月一次到徹底消除。

2.3 控制管路改造完畢，拆除配重

磁力運輸機控制管路改造完成后，從根本上解決了磁力運輸機不同步問題，當時增加配重解決升降不同步問題采取的措施，由于嚴重妨礙了崗位工的正常操作，利用人機工程學原理，進行徹底拆除，從根本上徹底解決升降不同步問題。

3 改進后效果

3.1 減少廢品產出，提高成材率

磁力運輸機升降不同步問題解決，從根本上杜絕了由升降不同步造成液壓缸的螺栓頭斷裂的發生，保證了1號磁力運輸機的正常運行，為1號線正常上卷提供保障，杜絕由于該原因造成的停車事故，減少廢品產出，保證生產的順利進行，提高成材率。

3.2 減少停車事故

2016年5月份改進前平均每兩個月因磁力運輸機升降不同步造成的支撐液壓缸螺栓頭斷裂事故一次，時間1～2 h。改進后，由于升降不同步造成的停車事故次數降為零。年事故減少約24 h。

3.3 減少備件消耗

2016年5月份改進前平均每兩個月由于磁力運輸機升降不同步造成的支撐缸螺栓頭斷裂而損壞液壓缸1臺，年損耗液壓缸6臺。通過以上改進措施，2016年5月份以后，由支撐缸螺栓頭斷裂造成的液壓缸損壞臺數將為0臺。

4 結語

磁力運輸機升降不同步問題解決以后，由于長時間的升降不同步造成液壓缸缸頭斷裂而造成磁力運輸機不能正常動作，嚴重影響生產的問題得到徹底解決，液壓缸缸頭自從改造后沒有出現過斷裂。