步進梁鋼卷晃動問題研究

李亞松 河鋼集團邯鋼公司邯寶冷軋廠

鋼卷包裝是連退、鍍鋅卷板生產的最后一道工序，它將卷板成品進行美化和防護包裝，避免卷板在后續的運輸中出現表面質量問題，同時，起到卷板外接觸面的防腐功能，是鋼卷成品加工的重要環節[1]。邯寶冷軋廠包裝線是半自動生產線，自投產以來，一直存在鋼卷晃動問題，而且隨著設備運行時間的延長，鋼卷晃動幅度越來越嚴重，對包裝操作工帶來了安全隱患，嚴重影響了包裝的生產速度，從而限制了產線的正常生產節奏。為此，對包裝梁的機械結構、液壓控制和電氣控制系統進行了全面的梳理，全面進行了調整和優化。

一、半自動包裝線鋼卷運輸流程

半自動包裝線步進梁由四節動梁和一節定梁組成，鋼卷放置在定梁的鞍座上，由動梁上的舉升液壓缸伸出帶動曲柄，將鋼卷從定梁鞍座上舉起到動梁的鞍座上，由行走液壓缸帶動四節動梁行走，實現鋼卷在定梁上向出口移動的“步進”（走一個鞍座位置），動梁鞍座到達下個固定鞍座放置位時，由舉升液壓缸收回將鋼卷放置在下一個固定鞍座上，實現鋼卷在步進梁上的運輸；鋼卷在步進行走中，在提升機工作位置完成防水紙包裝和外面保護包裝板的鋪墊工序，在緊后的固定鞍座位完成包扎捆帶工藝。

二、優化改造內容

（一）定梁鞍座位置調整

針對鋼卷在步進梁動梁上放置和舉升時的晃動現象，對步進梁的鋼卷放置的固定鞍座進行測量和調整，確保固定鞍座間距在3500±3mm之間；對兩側固定鞍座進行找正，確保左右鞍座中心線重合，誤差在2mm范圍內。從而降低了鋼卷舉升和放置動作時的晃動。固定鞍座調整間距見圖1：

（二）四節動梁連接機構的校定

對步進梁四動梁的連接銷軸機構進行拆解，測量銷軸和軸套的磨損情況，對磨損超出尺寸要求的銷軸和軸套更換，同時，調整同步桿中間的鏈接間距，實現兩個車輪曲柄和連桿間四邊形機構的各桿的平行，避免了動梁行走時，因連接銷軸和同步桿不平行導致的相互牽引引起的鋼卷晃動問題。

（三）液壓控制系統優化

包裝步進梁動梁由行走液壓缸驅動，首先對行走液壓缸的緩沖裝置進行調整，使液壓缸行走至末端時，緩沖裝置發生作用，從而實現機械減速，降低液壓缸行走到位時鋼卷的慣性沖擊。再次，對控制液壓缸動作的比例閥輸出曲線進行優化，在不影響產線運行的情況下，增加行走減速位置的距離，減輕了鋼卷油缸快速減速而鋼卷未能減速帶來的鋼卷晃動現象。最后，優化PLC控制比例閥輸出的曲線，使比例閥輸出曲線更加平滑，從而實現液壓缸平穩動作[2][3]，保證鋼卷的平穩運行。

（四）PLC控制程序優化

步進梁動梁行走過程中也存在晃動現象，這時只有比例閥在控制液壓缸動作，比例閥開度一定的情況下，只能說明油缸的流量發生了變換，由孔口出流流量和壓差公式[4]：

式中：Q—孔口流量， —孔口流量系數， —孔口過流斷面，g—重力加速度，H—孔口前后壓差。

可知，流量變化是由閥口前后壓差變化引起的。經過PDA研究分析，步進梁在行走時，三號提升機對鋼卷中心高度進行對中動作，對中動作油缸使用油液較多，造成系統油壓下降，從而影響比例閥的進出口油壓，導致比例閥在固定開口的情況下，輸出流量降低，待提升機動作到位后，比例閥的入口油壓恢復，從而比例閥的流量再次恢復到正常值，出現了步進梁的晃動問題。針對這種情況，對PLC控制程序就行優化，將提升機對中動作時序修改到步進梁行走完成才執行對中動作，從而消除了鋼卷步進行走時系統的壓力波動，進而除去了動梁行走晃動問題。

圖1

三、優化效果

通過優化后，消除了動梁行走過程中的鋼卷晃動問題，降低了在鋼卷舉升和放置的固定鞍座的晃動現象，滿足了包裝線操作工正常生產操作的需要；同時，減輕了步進梁連接銷軸和軸套的磨損，減少了步進梁同步桿的斷裂問題的發生次數。在邯寶冷軋廠的鍍鋅線和連退線已得到了應用，收到了很好的效益，可用于其他步進梁鋼卷晃動問題的控制。