定寬機錘頭碟簧式液壓鎖緊裝置的設(shè)計與應(yīng)用

李嘉牟 趙立偉

（一重集團大連設(shè)計研究院有限公司，遼寧 大連 116600）

定寬壓力機布置在粗軋除鱗機與R1軋機之間是熱連軋帶鋼生產(chǎn)線上的主要設(shè)備之一，它可以將進入粗軋機前的板坯進行一道次的大壓下量減寬。定寬壓力機的側(cè)壓模塊水平相對布置，對板坯進行起-停式擠壓。曲軸在水平方向連續(xù)擺動，合攏時對鋼坯進行減寬，打開時板坯向前移動，最大減寬量可達350mm，最大減寬壓力可達22000kN，最大減寬扭矩可達2×1530 kN·m。在熱連軋帶鋼生產(chǎn)線中，當板坯調(diào)寬較小時一般由立輥軋機軋制，但當調(diào)寬范圍較大時，立輥軋機容易使軋機出現(xiàn)失穩(wěn)，誘發(fā)板坯邊部橫斷面形狀不規(guī)則，即產(chǎn)生狗骨形。采用定寬壓力機，其側(cè)壓調(diào)寬范圍較大，且通過短行程控制改善頭尾形狀，改善板坯的邊部缺陷和斷面形狀。因其減寬量大使得同一寬度板坯可生產(chǎn)出不同規(guī)格的產(chǎn)品，提高減寬效率，減少了連鑄生產(chǎn)線生產(chǎn)所需板坯寬度的種類。現(xiàn)定寬壓力機正廣泛應(yīng)用于各熱連軋帶鋼生產(chǎn)線中。

錘頭作為定寬壓力機的核心工作部件，其工作能力和狀態(tài)決定了整個定寬壓力機的工作能力。現(xiàn)設(shè)計的定寬壓力機將錘頭鎖緊在滑塊上，其鎖緊裝置采用碟簧式液壓鎖緊裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，緊固可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)錘頭的快速拆卸﹑更換，工作效率高，同時工作時鎖緊缸是通過碟簧組將錘頭固定在滑塊上，保證了錘頭的穩(wěn)定性。

圖1 定寬壓力機錘頭液壓鎖緊裝置

1 結(jié)構(gòu)及其工作原理

錘頭碟簧式液壓鎖緊裝置主要用來實現(xiàn)工作狀態(tài)時對錘頭的鎖定以及更換錘頭時對鎖定錘頭的解鎖，其主要結(jié)構(gòu)包括：鎖緊缸﹑拉桿（長）﹑拉桿（短）﹑脹套﹑上轉(zhuǎn)向桿﹑下轉(zhuǎn)向桿﹑彈簧套﹑控制桿﹑轉(zhuǎn)向缸﹑壓塊以及其它附件見圖1。

鎖緊裝置為“上四下三”共7個鎖緊桿鎖緊錘頭，以兩種角度勒緊錘頭。錘頭基座上部四個鎖緊孔設(shè)計成圓形沉孔樣式，便于鎖緊桿轉(zhuǎn)向，豎直方向上為豁孔，便于錘頭與滑塊脫離，實現(xiàn)錘頭自動更換。基座下部三個直接設(shè)計成豎直豁槽，滿足拉桿伸縮和轉(zhuǎn)向的功能。轉(zhuǎn)向缸設(shè)計為前端后端均為關(guān)節(jié)軸承連接形式，關(guān)節(jié)軸承轉(zhuǎn)向的角度滿足鎖緊缸鎖緊及打開的最大行程，使轉(zhuǎn)向缸在鎖緊缸鎖緊或者打開狀態(tài)下都能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)向功能。轉(zhuǎn)向桿動作由轉(zhuǎn)向缸實現(xiàn)，其轉(zhuǎn)向動作是通過接近開關(guān)發(fā)出錘頭鎖緊轉(zhuǎn)向缸打開位置信號反饋控制液壓系統(tǒng)，控制轉(zhuǎn)向缸伸出或縮回，從而使單側(cè)的7個拉桿同時達到鎖緊和解鎖的不同位置。

鎖緊缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)由活塞桿﹑端蓋﹑缸筒﹑透蓋﹑碟簧組以及襯套﹑密封﹑緊固件等附件構(gòu)成。拉桿穿進鎖緊缸活塞桿與鎖緊缸通過螺母把合成為一體，鎖緊缸由壓塊壓住與定寬機滑塊組成一體，進而通過鎖緊缸和7個拉桿將錘頭以及錘頭基座緊緊貼合在滑塊上，與滑塊一同動作，完成定寬壓力機對板坯減寬的功能。鎖緊缸缸頭與滑塊把合端面裝置密封圈，防止大量的冷卻水以及氧化鐵粉進入缸體以及鎖緊桿腔體內(nèi)。鎖緊缸碟簧組采用了18片有支撐面A系列3類碟簧組成6對復合組合。

2 碟簧鎖緊錘頭解鎖作用力驗算分析

錘頭鎖緊的作用力是壓縮碟簧時產(chǎn)生的反作用分力，受壓時整個碟簧組并未壓到最大變形量，但液壓缸解鎖時需進一步壓縮碟簧組使拉桿與錘頭脫離開。因此我們計算碟簧壓平時的負荷。

碟簧負荷計算如下：

式中：E=2.06×105N/mm2；

得Fc=203684.5N

錘頭解鎖時是由液壓缸通油壓縮碟簧來完成的。因此，單個活塞上的作用力必須大于單組碟簧所產(chǎn)生的反作用分力。對此我們可以進行如下驗算：

系統(tǒng)壓力P=20MPa；

活塞面積：

活塞作用力F=PA=380525.4N。

通過以上驗算，得出解鎖時活塞桿受到的液壓力遠大于碟簧組的反作用力，即使考慮液壓系統(tǒng)壓力損失，也可使整個碟簧鎖緊機構(gòu)解鎖，從而更換錘頭。

結(jié)語

通過對碟簧鎖緊液壓解鎖裝置的設(shè)計應(yīng)用的分析，我們總結(jié)出該鎖緊裝置具有以下特點：鎖緊力足夠大，能夠在惡劣的工作條件下，將錘頭與滑塊緊密貼合為一體，滿足其軋制需要；在鎖緊狀態(tài)下，液壓系統(tǒng)處于停止工作的狀態(tài)，從而避免了因液壓系統(tǒng)故障而導致設(shè)備停止運行的情況，降低故障率，提高其工作可靠性，壽命更加持久；該結(jié)構(gòu)錘頭更換過程快捷方便，自動化程度高，提高了整個定寬壓力機的工作效率。

綜上所述，碟簧式液壓鎖緊裝置在定寬壓力機實際運行過程中性能良好，設(shè)備工作穩(wěn)定可靠，滿足了定寬壓力機高效連續(xù)的生產(chǎn)節(jié)奏。

趙家駿 柳謀淵編著.熱軋帶鋼生產(chǎn)知識問答[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2006.

成大先主編.機械設(shè)計手冊.（第4版）[M].北京:化學工業(yè)出版社，2002.