機械立式夾鉗誤動作原因分析

黃 成,覃正德

(湖南華菱漣鋼薄板有限公司冷軋板廠,湖南婁底417009)

機械立式夾鉗誤動作原因分析

黃 成,覃正德

(湖南華菱漣鋼薄板有限公司冷軋板廠,湖南婁底417009)

機械立式夾鉗在平常使用過程中偶爾會發(fā)生轉(zhuǎn)鎖動作不靈活、“空中自動打開”等故障。從立式夾鉗工作原理,結(jié)合現(xiàn)場事故現(xiàn)象,分析找出夾鉗故障原因,并通過相關(guān)工藝措施避免故障重復(fù)發(fā)生,消除了安全隱患。

冶金;立式夾鉗;誤動作

1 引言

機械立式夾鉗是冷軋板廠罩式退火爐車間用來吊運立式放置鋼卷的專用設(shè)備,主要用于罩式退火爐立式鋼卷的進料、裝爐、出爐、轉(zhuǎn)庫。在使用過程中,夾鉗偶爾會發(fā)生轉(zhuǎn)鎖動作不靈活、“空中自動打開”、緩沖彈簧拉斷、拉長,護板掉落等故障,尤其是夾鉗“空中自動打開”直接給地面工作人員及機組設(shè)備帶來很大的安全隱患,強烈的振動容易造成行車電氣元件損壞、接線端子振松引起隱性故障等。因此分析機械立式夾鉗誤動作原因,解決該故障消除安全隱患對保障人員及設(shè)備財產(chǎn)安全是非常必要的。

2 機械立式夾鉗結(jié)構(gòu)組成及工作原理

機械立式夾鉗由吊架、連桿機構(gòu)、開閉器、外鉗口和內(nèi)鉗口、護板等主要部件組成。其主要工作機構(gòu)為兩個有部分鉸點重疊在一起的四連桿機構(gòu),兩個四連桿機構(gòu)分別帶動內(nèi)外鉗口相對等速運動,通過轉(zhuǎn)鎖開閉器實現(xiàn)夾鉗的開閉,夾緊鋼卷時平穩(wěn)可靠。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

圖1 機械立式夾鉗結(jié)構(gòu)圖

夾取鋼卷的過程如圖2所示5個步驟:

(1)在夾鉗開閉器閉鎖狀態(tài)下,行車將夾鉗吊運至鋼卷上方,夾鉗內(nèi)鉗口對準鋼卷內(nèi)圈。

(2)夾鉗下落至鋼卷上。

(3)夾鉗緩慢提起,開閉器自動打開,吊桿向上提起帶動連桿機構(gòu)合攏內(nèi)外鉗口,直至夾緊鋼卷,吊運鋼卷。

(4)將鋼卷吊運到目的位置落下,鋼卷落地后,夾鉗繼續(xù)下落,內(nèi)、外鉗口慢慢打開,直至吊桿不受吊鉤拉力開閉器鎖桿動作到位。

(5)提升夾鉗,鎖桿自動閉鎖,鉗口處于打開狀態(tài),松開鋼卷。

圖2 機械立式夾鉗工作原理

3 轉(zhuǎn)鎖開閉器結(jié)構(gòu)及工作原理

機械立式夾鉗轉(zhuǎn)鎖開閉器主要由鎖體、銷軸、鎖桿等組成,如圖3所示。鎖體固定在夾鉗拉桿上,銷軸一端通過卡板軸向固定在鎖體上,一端與鎖桿的螺旋槽接觸,鎖體隨拉桿一起上下動作。拉桿下落,開閉器隨拉桿下落,下端軸肩接觸鎖座(裝在夾鉗水平桿上)時鎖桿在鎖座支撐推力下在鎖體內(nèi)向上運動,此時固定在鎖體上的銷軸內(nèi)端與鎖桿螺旋槽螺旋面發(fā)生相對滑動擠壓作用,致使鎖桿上運動的同時轉(zhuǎn)動一定角度;當夾鉗起升時,鎖桿軸肩離開鎖座,鎖桿在自身重力下相對鎖體向下滑動,同時受銷軸的作用實現(xiàn)轉(zhuǎn)動一定角度。機械立式夾鉗正是通過鎖桿T型觸頭與鎖座之間的相對轉(zhuǎn)動特定的角度而實現(xiàn)開閉器開閉作用。

圖3 轉(zhuǎn)鎖開閉器結(jié)構(gòu)圖

4 夾鉗誤動作現(xiàn)象及其原因分析

4.1 誤動作現(xiàn)象

夾鉗在實際的使用過程中,偶爾會出現(xiàn)以下故障:

(1)夾鉗起落多次,開閉器仍然動作不到位打不開,導(dǎo)致夾鉗夾不到鋼卷,或者夾鉗夾持鋼卷落到位后,開閉器鎖桿T型觸頭鉤不住鎖座,導(dǎo)致夾鉗夾著鋼卷放不下。

(2)夾鉗夾持完鋼卷起升后,在行車運行過程中開閉器突然“自動”打開,夾鉗下墜,給行車帶來強烈振動。

4.2 夾鉗誤動作原因分析

鎖桿螺旋槽按直徑展開如圖4所示,將鎖桿圓周360度分成8等分,每等分45度,夾鉗起落一次鎖桿各轉(zhuǎn)動45度,銷軸在螺旋槽中的軌跡如圖4示。圖2中夾鉗工作的5個步驟過程銷軸的動作軌跡為A-B-C-D -E-F-G-H-I,此過程鎖桿觸頭與鎖座的轉(zhuǎn)角關(guān)系如圖4所示,其中x為銷軸在鎖桿螺旋槽中豎直方向的位置,y為銷軸相對鎖桿圓周轉(zhuǎn)過的距離,θ為鎖桿的轉(zhuǎn)角。

圖4 鎖桿螺旋槽直徑展開圖

A-B過程:y=0,θ=0

其中y1=(D為鎖桿直徑),代入有y

其中y2=2y1=,代入有y=(2-

鎖桿在鎖座中的位置狀態(tài)如圖5示,A點、C點、E點、G點、I點這5點開閉器的位置狀態(tài)對應(yīng)夾鉗工作過程圖2中5個步驟的開閉器位置狀態(tài)。

圖5 鎖桿在鎖座中的位置狀態(tài)圖

4.2.1 開閉器不動作原因分析

拆開出現(xiàn)過誤動作夾鉗的開閉器的鎖桿及銷軸,會發(fā)現(xiàn)在實際的使用過程中,特別是已經(jīng)使用有一定年限的鎖桿螺旋槽的斜面與垂直面過渡輪廓及銷軸內(nèi)端工作輪廓面已經(jīng)發(fā)生磨損或擠壓變形,如圖4中K點。夾鉗工作時,鎖桿變形的螺旋槽K點輪廓面鉤住銷軸過不到另一螺旋槽斜輪廓面去,這就導(dǎo)致鎖桿只能上下小幅度動作而不會旋轉(zhuǎn),從而出現(xiàn)夾鉗打不開故障。

隨著夾鉗頻繁地使用,螺旋槽過渡輪廓面及銷軸工作面逐漸磨損變鈍,曲率半徑增大,甚至局部成平面,或者出現(xiàn)反向曲面(凹坑),這就導(dǎo)致夾鉗動作時銷軸抵住螺旋槽輪廓面的某位置,鎖桿無法轉(zhuǎn)動,開閉器不動作,夾鉗無法正常張開或者閉合。

4.2.2 夾鉗“自動”打開原因分析

(1)夾鉗空載過程中鎖桿T型觸頭軸頸處斷裂。

(2)鎖座、鎖桿T型觸頭磨損擠壓變形開閉器可靠性降低后受外力撞擊,鎖桿非正常轉(zhuǎn)動導(dǎo)致開閉器打開。

(3)誤操作導(dǎo)致的夾鉗“自動”打開。如圖4所示,夾鉗夾持鋼卷到指定位置落下時(銷軸軌跡E-F-G),夾鉗未能完全落到連桿與臂桿距離最小,即吊軸不受行車吊鉤拉力時(銷軸到達G點),若此時提升夾鉗(銷軸處于F-G之間),鎖桿在自重下下落,鎖桿轉(zhuǎn)動小于45度的轉(zhuǎn)角后T型觸頭勾住鎖座,并產(chǎn)生阻力阻止鎖桿繼續(xù)轉(zhuǎn)動,銷軸抵住H點附近過渡面形成相對穩(wěn)定的死角,銷軸軌跡變成E-J-H,此時夾鉗在開閉器閉合不穩(wěn)定的狀態(tài)下起升。當行車運行振動較大時,致使銷軸從死角位置向右逆行回E點,鎖桿T型觸頭與鎖座夾角回到0度,夾鉗在重力作用下加速打開,形成夾鉗空中“自動”打開現(xiàn)象。

5 改進措施

5.1 設(shè)備維護方面

(1)加強夾鉗的點檢工作,及時發(fā)現(xiàn)開閉器劣化情況,定期拆卸開閉器銷軸及鎖桿,檢查其工作輪廓面磨損、變形情況,并及時更換與修復(fù)相關(guān)零件。

(2)按標準合理潤滑開閉器工作輪廓面。

(3)調(diào)整吊桿上擋桿位置,保證吊桿可以靈活地向兩側(cè)各擺動45度角,以方便行車司機判別夾鉗是否落到位和掛鉤。

5.2 操作方面

(1)嚴格按操作規(guī)程操作,避免夾鉗碰撞,確認夾鉗落入鋼卷位置正確。

(2)夾卷下落時應(yīng)落到吊軸脫離吊鉤提升力,即當?shù)鯒U向兩側(cè)擺動時,夾鉗已落到位。

6 結(jié)語

通過對夾鉗開閉器誤動作事故進行分析,找出事故原因,并從設(shè)備和操作兩方面制定改進措施,達到了避免事故,增加效益的目的。

[1] 傅欽桐.自動立式鋼卷夾鉗[J].冶金設(shè)備,1998(2):44-47.

[2] 劉勇.機械自閉合立式鋼卷夾鉗穩(wěn)定性研究[J].攀鋼技術(shù),2010.

[3] 楊星光,黃成勇.行車重力式夾鉗開閉器性能改進[J].工程技術(shù),2009.

Analysis of Malfunction of Mechanical Vertical Tongs

HUANG Cheng,QIN Zheng-de
(Strip Cold Rolling Plant of Hunan Valin Lianyuan Iron&Steel Co.Ltd,Loudi 417009,Hunan,China)

There are some failures occasionally occurred on mechanical vertical tongs during normal use,such as inflexible rotating and“automatic open in the air”.From the operational principle of vertical tongs,this paper analyzes the failure causes of vertical tongs combined with the real accidents of damage on site,to avoid the repeated damages by vertical tongs through the relative process improvement,so as to eliminate the unsafety hidden risks.

metallurgy;vertical tongs;false action

TG75

:A

1001-5108(2015)06-0056-04

黃成,助理工程師,主要負責冷軋板廠起重設(shè)備機械技術(shù)工作。