淬火機電動推桿的技術改進

孫海玲

(鞍鋼教育培訓中心，遼寧鞍山 114032)

隨著大型廠一、二期改造工程竣工投產后，大型廠的設備裝備水平和產品質量都達到了一個新的高度，大型廠重軌生產線的主體設備萬能軋機、矯直機等都是從德國SMS 公司引進的，無論是設備的裝備水平還是產品的質量都是世界一流的，已成功生產出時速達350 km/h 的高速重軌。但附屬設備沒有進行大的改進，均由國內廠家生產，設備各方面的性能與國外先進設備相比有較大差距，存在許多不足之處，特別是重軌精整線淬火設備，事故頻繁，經常影響生產，無法滿足高速、精品重軌生產的需要。對重軌精整線淬火設備進行改進，已成為重軌線技術攻關的重點。

1 情況調查

重軌精整線的生產工藝流程是先由平立復合矯直機對冷卻后的重軌進行矯直，矯直合格的重軌探傷后經過跨橫移臺架輸送進入鋸鉆組合機床，由鋸鉆組合機床按定尺要求進行切頭、鉆孔，然后通過運輸輥道運輸至淬火臺架，再通過淬火臺架設備步進梁、擺動輸送輥道送入淬火機，淬火機對重軌軌頭進行淬火，淬火后的重軌送檢查臺架，檢查合格后入庫。

重軌精整線主體設備平立復合矯直機、鋸鉆組合機床分別從德國SMS、WGN 公司引進，具有世界先進水平，而淬火設備全部由國內廠家生產，淬火設備主要包括淬火機、擺動輸送輥道、步進梁等，其中淬火機最為關鍵，淬火機主要由變壓器、感應圈、電動推桿、冷卻噴水裝置組成，其工作過程為:擺動輸送輥道將重軌送入淬火機，通過感應圈對重軌軌頭加熱至指定溫度，然后由電動推桿將重軌從感應圈中推出至淬火位置，冷卻噴水裝置對重軌軌頭進行噴水、淬火，淬火后再由電動推桿將重軌推出淬火機。電動推桿是淬火機上的最主要部件，工作時電動推桿的損壞也最為頻繁，推桿經常運行到極限位置，出現傳動絲杠、絲母鎖死，平鍵剪斷的故障，必須更換電動推桿才能繼續生產，對生產影響較大。

2 電動推桿工作原理

電動推桿(圖1)是將電動機的旋轉運動轉換為直線運動的一種電動執行機構，其作用就是將重軌從淬火機的電感應加熱部位推到噴水冷卻部位，水冷后再將重軌推出淬火機。

大型廠淬火機所采用的電動推桿是北京航天星云機電設備有限公司生產的DG500 50M-B 普通型電動推桿，它具有結構緊湊、傳動形式簡單、體積小、質量輕、造價低廉等諸多優點，但它也有著嚴重的不足之處，推桿工作行程的距離不能保證準確。電動推桿工作行程靠電氣檢測開關檢測推桿推頭上的圓環來控制，工作中行程檢測開關經常出現故障。出現故障時，推桿就會運行到極限位置，有時便會出現傳動絲杠、絲母鎖死，平鍵剪斷的故障，必須更換電動推桿才能繼續生產，對生產影響較大。

圖1 電動推桿圖片

3 事故原因分析

經過多次事故處理、分析，總結出事故發生的主要原因有以下幾個方面:

(1)電動推桿工作環境惡劣，檢測開關故障

重軌淬火過程是軌頭加熱后用風、水冷卻，電動推桿作業環境水多、鐵屑多，導致檢測開關損壞，無法正常檢測推桿行程。

(2)行程檢測開關故障，造成傳動絲杠鎖死

電動推桿前進、后退行程靠電氣兩側的檢測開關檢測推桿推頭上的圓環7 來控制，行程距離工作前設定好，行程范圍在電動推桿允許范圍之內，但電氣檢測開關安全性能不可靠，工作中經常出現故障。而一旦行程檢測開關出現故障時，推桿就會運行到極限位置，便會造成絲杠3、絲母2 鎖死，電動推桿無法動作(見電動推桿簡圖2)。

圖2 電動推桿簡圖

(3)絲杠鎖死，造成平鍵經常剪斷

大型廠淬火機所采用的電動推桿是DG500 50M-B普通型電動推桿，額定推力為5 000 N，從設計能力來看，完全能滿足淬火重軌正常生產時的工作需要(某廠淬火重軌為50 kg/m、25 m 長，所需推力為3 000 N)，從推桿絲杠傳動簡圖(圖3)可以看出:絲杠轉動時，絲母圓周方向由平鍵4 (鍵寬為8 mm)固定而做直線運動，平鍵4 受剪切力作用，推桿正常工作時能滿足工作要求，但由于電動推桿極限定位裝置經常出現故障，推桿運行到極限位置時受剪切力最大，便常會造成平鍵剪斷損壞。

圖3 推桿絲杠部分傳動簡圖

電動推桿的頻繁損壞不僅影響重軌的生產速度，對重軌的淬火質量也有較大的影響。電動推桿行程檢測開關故障時，推桿推動軌頭加熱后的重軌運行位置不準確，偏離工作要求位置，造成淬火機噴水位置也不準確，未噴到軌頭加熱處，出現重軌軌頭淬火硬度不符合要求的缺陷。隨著鋼鐵行業的迅速發展，火車運行速度的不斷提高，市場的競爭日趨激烈，用戶對重軌質量要求也越來越高，淬火機電動推桿的技術改進已勢在必行。

4 改進方案確定、實施

通過查閱資料了解，電動推桿廣泛用于輕工行業，不適合在大型廠現工況使用。對現存缺陷的分析結果來看，采用電液推桿可完全避免電動推桿存在的缺陷。電液推桿不僅具有電動推桿所具有的結構緊湊、傳動形式簡單、體積小、質量輕等諸多優點，而且還具有過載保護安全可靠的優點，通過控制電磁閥帶電時間控制推桿行程，能夠保證重軌推出位置準確，完全避免了電動推桿存在的缺陷。液壓設備在大型廠一、二期改造中廣泛使用，通過對液壓設備的使用和維護積累了一定的經驗，無論是在液壓設備的故障處理、點檢和維護上都有一定的基礎。

通過以上分析，認為將電動推桿改為電液推桿可行后，根據原電動推桿的一些技術參數、安裝尺寸和生產使用要求，在相關工程技術人員的幫助下，設計出電液推桿，并由某公司的工程技術人員進行相關設計，確認能滿足大型廠淬火機工作需要后，定做了一臺電液推桿。

新設計的電液推桿同原電動推桿技術參數比較見表1。

表1 新設計的電液推桿同原電動推桿技術參數比較

從兩者技術參數對比來看:電動推桿只有兩種速度可供選擇，而電液推桿可實現無級調速，滿足不同生產節奏的需要;電液推桿的額定推力大于電動推桿，且過載保護安全可靠，有20 mm 的緩沖行程。電液推桿同電動推桿相比較，各方面優勢明顯，完全能滿足生產需要。

圖4 電液推桿液壓原理圖

5 改進效果

在4 月試安裝一臺電液推桿，使用效果非常理想，完全滿足生產需要，不僅無事故時間，還使重軌的淬火質量明顯得到提高。

大型廠淬火機電動推桿在線使用6 臺，通過實驗證明新設計的電液推桿無問題后，于6 月份對在線全部電動推桿進行了更換。從更換后至年底使用情況良好，取得了明顯的效果，故障事故時間統計見圖5，產品質量合格率見圖6。為使用電液推桿。

圖5 故障事故時間統計

圖6 淬火軌產品質量合格率

從事故時間統計來看，事故時間得到大幅度的下降:改進前1 -5 月平均事故時間148 min，改進后7個月中7、9、10、12 月無事故時間，6、9、11 月分別為30、20、10 min，下降幅度明顯。

從淬火質量合格率來看:改進前5 個月平均為95.3%，改進后平均為96.7%，合格率提高1.4%，消除了電動推桿故障對淬火質量的影響。

大型廠淬火機電動推桿在線使用6 臺，2008年至2009年上半年統計月平均損壞12 臺，每臺3200元，僅備件費一項損失每年就達46 萬元。而電液推桿每臺1.2 萬元，全部改進僅投資7.2 萬元。備件費年節省38.8 萬元。改進后事故時間月平均減少2.3 h，以淬火機每小時生產20 根重軌、重軌的噸鋼效益為200 元來計算，改進后年產生的效益:

2.3 ×20 ×1.25 ×200 ×12=13.8 萬元

電動推桿改進產生總經濟效益為52.6 萬元/年。

淬火機電動推桿成功改進后，為企業節約了大量的資金，降低了備件消耗，不再頻繁地影響生產，提高了重軌的淬火質量，為大型廠生產出高質量的重軌提供了有利的技術保障。

［1］雷天覺.新編液壓工程手冊［M］.北京:北京理工大學出版社，1997.

［2］嵇光國.液壓系統故障診斷與排除［M］.北京:海洋出版社，1992.