新型短應(yīng)力軋機(jī)翻轉(zhuǎn)裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)

景轉(zhuǎn)珍

（太重煤機(jī)有限公司， 山西 太原 030032）

近年來，隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，各鋼鐵加工企業(yè)對(duì)軋鋼機(jī)械的生產(chǎn)技術(shù)要求愈來愈高，同時(shí)，在節(jié)約型社會(huì)建設(shè)的潮流影響下，鋼鐵企業(yè)本身也面臨降低成本，提高效率的巨大挑戰(zhàn)。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，線棒材生產(chǎn)線軋機(jī)一般成平立交替布置，平立可換軋機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是一種重要的脫機(jī)輔助設(shè)備，是短應(yīng)力線軋機(jī)專用設(shè)備，用于將立式軋機(jī)翻轉(zhuǎn)成水平位置方便拆卸，也可以將換輥后的水平軋機(jī)翻轉(zhuǎn)成立式位置，方便安裝。國內(nèi)第一代的短應(yīng)力軋機(jī)翻轉(zhuǎn)裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，傳動(dòng)裝置也較為繁瑣，而一些結(jié)構(gòu)輕巧，傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)易的翻轉(zhuǎn)機(jī)只能滿足重量較輕，體積較小的350 軋機(jī)的翻轉(zhuǎn)，所以設(shè)計(jì)制造一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較小，傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)易的短應(yīng)力軋機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)，不僅要安裝簡(jiǎn)便快捷，更要適用于各種型號(hào)的輕型、重型短應(yīng)力軋機(jī)的翻轉(zhuǎn)。

1 第二代短應(yīng)力軋機(jī)翻轉(zhuǎn)裝置應(yīng)用分析

第二代短應(yīng)力軋機(jī)翻轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)輕巧，采用單液壓缸傳動(dòng)，并且實(shí)現(xiàn)了從Φ350 mm 到Φ650 mm輕型及重型短應(yīng)力軋機(jī)全部能在1 臺(tái)翻轉(zhuǎn)機(jī)上的翻轉(zhuǎn)的通用型翻轉(zhuǎn)裝置，而且安裝方便，操作簡(jiǎn)易，使翻轉(zhuǎn)架以底座水平軸為中心從水平位置旋轉(zhuǎn)為垂直位置，并帶有緩沖裝[1]。如圖1 所示，原軋機(jī)翻轉(zhuǎn)裝置是單液壓缸驅(qū)動(dòng)傾翻裝置，由翻轉(zhuǎn)架、底座和液壓缸等組成的平面連桿機(jī)構(gòu)，軋機(jī)通過壓板和定位銷固定在翻轉(zhuǎn)架上，液壓缸采用中間耳軸式安裝形式通過支架安裝在底座上，在軋機(jī)翻轉(zhuǎn)過程中，底座固定不動(dòng)，當(dāng)液壓缸做伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，軋機(jī)隨翻轉(zhuǎn)架做正反回轉(zhuǎn)90°的運(yùn)動(dòng)。

圖1 翻轉(zhuǎn)裝置（立式位置）

1.1 動(dòng)力分析

該裝置采用液壓驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)成本高，需要配套液壓站，并且需要預(yù)留液壓缸，液壓系統(tǒng)的運(yùn)行空間，增加廠房面積，增加設(shè)備投資。工作穩(wěn)定性差，維修保養(yǎng)麻煩，發(fā)生故障不宜檢查和排除。定位不精確。

1.2 結(jié)構(gòu)分析

結(jié)構(gòu)方面[2]，以Φ650 mm 軋機(jī)為例，見圖2，翻轉(zhuǎn)的Φ650 mm 軋機(jī)本體重量為23 t，軋機(jī)質(zhì)心到旋轉(zhuǎn)中心的力臂L1為947 mm。液壓缸推力F2 到旋轉(zhuǎn)中心的力臂L2為605 mm。

軋機(jī)重力的扭矩：

液壓缸推力的扭矩：

液壓缸推力：

由此當(dāng)液壓缸工作壓力為15 MPa 時(shí)，須選擇缸徑/桿徑分別為Φ200/140 mm 的液壓缸。

該機(jī)構(gòu)在翻轉(zhuǎn)Φ350 mm、Φ450 mm、Φ550 mm、Φ650 mm 軋機(jī)時(shí)需要使用專用的大小不一的壓板[3]，四種軋機(jī)設(shè)計(jì)四種長度的壓板，在設(shè)計(jì)和使用上增加了工作量。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但運(yùn)行穩(wěn)定性差，緩沖能力差。

圖2 原翻轉(zhuǎn)裝置受力分析圖

2 新型短應(yīng)力軋機(jī)翻轉(zhuǎn)裝置應(yīng)用分析

新開發(fā)的短應(yīng)力軋機(jī)翻轉(zhuǎn)裝置如圖3 所示，該裝置采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由C 形翻轉(zhuǎn)架、壓板鎖緊裝置、底座和電機(jī)等組成[4]，C 形旋轉(zhuǎn)體采用鋼結(jié)構(gòu)焊接而成，軋機(jī)通過壓板鎖緊裝置固定在C 形翻轉(zhuǎn)架上，減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn)，鏈輪驅(qū)動(dòng)雙排鏈條運(yùn)行，從而帶動(dòng)C 形翻轉(zhuǎn)架做旋轉(zhuǎn)90°的往返運(yùn)[5]。電機(jī)帶動(dòng)鏈條是一種傳統(tǒng)的傳動(dòng)方式。傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠。該裝置不僅實(shí)現(xiàn)了從Φ350 mm 到Φ650 mm 短應(yīng)力軋機(jī)全部能在一臺(tái)翻轉(zhuǎn)機(jī)上的翻轉(zhuǎn)而且通過一塊壓板打三個(gè)定位孔來實(shí)現(xiàn)通一塊壓板定位不同的軋機(jī)。

圖3 新型翻轉(zhuǎn)裝置

2.1 動(dòng)力分析

改裝置采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，精確度高，運(yùn)行可靠，結(jié)構(gòu)牢固，調(diào)速方便，成本較低。節(jié)省空間，可靠耐用。電機(jī)是潔凈能源，沒有氣味，噪音，無污染。

2.2 結(jié)構(gòu)分析

從結(jié)構(gòu)受力方面[6]，以Φ650 mm 軋機(jī)為例，見圖4，翻轉(zhuǎn)的Φ650 mm 軋機(jī)本體質(zhì)量為23 t，軋機(jī)質(zhì)心到旋轉(zhuǎn)中心的力臂為L1為250 mm。鏈輪推力F2到旋轉(zhuǎn)中心的力臂L2為1 625 mm。鏈輪節(jié)圓直徑Φ260 mm，根據(jù)需要電機(jī)轉(zhuǎn)速為4.9 r/min。機(jī)械傳動(dòng)效率取0.75。

軋機(jī)質(zhì)量產(chǎn)生的扭矩：

鏈輪推力的扭矩：

鏈輪推力：

電機(jī)輸出力矩：

電機(jī)功率：

考慮到傳遞效率、環(huán)境影響，本項(xiàng)目選用4 kW 電機(jī)，所以此機(jī)構(gòu)大大提高了傳動(dòng)效率，節(jié)約了機(jī)械成本。

圖4 新型翻轉(zhuǎn)裝置受力分析圖

該機(jī)構(gòu)在翻轉(zhuǎn)Φ350 mm、Φ450 mm、Φ550 mm、Φ650 mm 軋機(jī)時(shí)，通過一塊壓板上設(shè)置三個(gè)定位孔來達(dá)到不同軋機(jī)的定位[7]。提高了壓板的通用性。

該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且牢固，傳動(dòng)可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，增加了設(shè)備穩(wěn)定性。

3 結(jié)語

新型軋機(jī)翻轉(zhuǎn)裝置的開發(fā)利用不僅降低了機(jī)械生產(chǎn)成本和生產(chǎn)車間占地成本，而且實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品可靠性及穩(wěn)定性的有效提升，改進(jìn)后的產(chǎn)品經(jīng)過用戶回訪，翻轉(zhuǎn)裝置與原有機(jī)型相比更加穩(wěn)定可靠，成本低，大大提升了該設(shè)備的競(jìng)爭(zhēng)力。