R1 軋機(jī)后推床結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)

肖正娟

（四川鴻艦重型機(jī)械制造有限責(zé)任公司，四川攀枝花 617063）

0 引言

R1 軋機(jī)推床的原始設(shè)計(jì)為連鑄坯重9 t，坯長5.5 m。自1992 年投運(yùn)以來性能偏弱，長期運(yùn)行故障率高，運(yùn)行精度無法保證，經(jīng)多次大修仍無法滿足生產(chǎn)需求。2003 年熱軋生產(chǎn)工藝升級后，連鑄坯重量升級為21 t（最大坯重25 t）后，坯長增加為11 m，推床無法承受坯料導(dǎo)向沖擊，多次嚴(yán)重變形、損壞。因此利用年修時(shí)間，在設(shè)備原有位置升級推床強(qiáng)度，優(yōu)化軋機(jī)坯料導(dǎo)向功能及精度，提高粗軋機(jī)設(shè)備的生產(chǎn)保障能力。

1 改進(jìn)前設(shè)備情況

R1 軋機(jī)后推床傳動(dòng)裝置的電機(jī)型號為ZZJ-803，功率為11.2 kW，冷卻方式為管道通風(fēng)冷卻。生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境溫度高且多水、多粉塵、振動(dòng)大，工況惡劣。軋機(jī)為24 h 工作制，動(dòng)作頻繁。由于后推床設(shè)備老化，雖經(jīng)多次焊補(bǔ)修復(fù)仍變形嚴(yán)重，運(yùn)行精度差。

改進(jìn)前的后推床主要由傳動(dòng)裝置、推桿裝置、導(dǎo)板裝配等組成。后推床設(shè)備由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器，通過十字軸式萬向聯(lián)軸器，帶動(dòng)兩套推桿箱內(nèi)的齒輪齒條機(jī)構(gòu)，完成上、下推桿的前后移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)輥道兩側(cè)的兩套導(dǎo)板裝配同步對中夾緊、張開的功能。推床設(shè)備存在以下問題。

（1）后推床設(shè)備傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率小，推床的夾緊力不夠、對中功能差，中間坯跑偏嚴(yán)重時(shí)不能強(qiáng)力對中夾緊，導(dǎo)致產(chǎn)品邊部劃傷及鐮刀彎缺陷。

（2）兩側(cè)導(dǎo)板裝配與上、下推桿間采用U 型窩浮動(dòng)軸結(jié)構(gòu)連接，在坯料長期沖擊作用下嚴(yán)重磨損變形后，兩側(cè)導(dǎo)板與上、下推桿間竄動(dòng)大，致使兩側(cè)導(dǎo)板同步對中性差，無法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確對中導(dǎo)向。

（3）坯料負(fù)荷大幅增大后，推桿箱內(nèi)齒輪齒條強(qiáng)度嚴(yán)重偏小，磨損急劇加大，而且推桿箱體強(qiáng)度不足，在坯料沖擊下，多次產(chǎn)生箱體開裂，連接螺栓扯斷現(xiàn)象。

（4）上、下推桿采用工字梁結(jié)構(gòu)，坯料負(fù)荷大幅增大后，強(qiáng)度不足，在坯料沖擊下彎曲變形嚴(yán)重，與之連接的導(dǎo)板無法保證導(dǎo)向的對中精度及功能。

2 結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案

考慮坯料2 倍沖擊系數(shù)，改進(jìn)計(jì)算時(shí)荷載按50 t 取值。通過充分研究、計(jì)算，決定對推床結(jié)構(gòu)及材料等方面進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。

改進(jìn)后的后推床設(shè)備如圖1 所示，在結(jié)構(gòu)組成上與改進(jìn)前相同。

2.1 加大傳動(dòng)電機(jī)功率，提高推床夾緊力

加大傳動(dòng)電機(jī)功率，增大減速器規(guī)格，有效提高軋機(jī)后推床夾緊力，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)力對中夾緊。計(jì)算條件：單側(cè)導(dǎo)板移動(dòng)速度60～120 mm/s，輥?zhàn)优c熱坯間滑動(dòng)摩擦系數(shù)f＝0.2，電機(jī)功率計(jì)算：

重載系數(shù)：考慮大沖擊，取k＝1.2

現(xiàn)電動(dòng)機(jī)功率增大后，采用變頻電機(jī)。選用電機(jī)型號：YZPB200L-6，P=22 kW，n＝975 r/min。實(shí)際使用時(shí)通過變頻器調(diào)速，輸出速度約為650 r/min。

電機(jī)功率增大后，減速器規(guī)格相應(yīng)增大，選用速比i＝200。

2.2 確定傳動(dòng)軸軸徑

傳動(dòng)軸材質(zhì)選用42Cr-Mo，調(diào)質(zhì)處理，δb＝750～900 MPa，δs＝500 MPa，P＝22 kW，n＝650/200＝3.25 r/min。

圖1 改進(jìn)后的后推床設(shè)備

因裝聯(lián)軸器處有一鍵槽，軸徑應(yīng)增大5%，即d≥1.05×185.4＝194.67 mm。

取用傳動(dòng)軸最小軸徑：d＝200 mm。

2.3 改進(jìn)材質(zhì)及截面形式

下推桿材質(zhì)由Q235 改為Q345，由工字梁結(jié)構(gòu)改為箱形梁結(jié)構(gòu)，增加機(jī)械強(qiáng)度。上推桿與導(dǎo)板的連接形式由U 形窩浮動(dòng)軸結(jié)構(gòu)改為潤滑襯套與銷軸配合，下推桿與導(dǎo)板間改用孔柱加雙斜楔方式，增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。兩側(cè)導(dǎo)板也采用箱形梁結(jié)構(gòu)，增大尺寸，提高其抗沖撞能力。襯板采用沉頭螺栓把合，可快速更換。

原推桿箱內(nèi)齒輪與齒條強(qiáng)度偏小，磨損劇烈；推桿箱箱體強(qiáng)度不足，在坯料撞擊下多次將箱體撞裂，連接螺栓扯斷。如圖2 所示，一方面將箱體材質(zhì)由Q235 改為Q345，適量加大箱體的外形尺寸，箱體結(jié)構(gòu)件板厚由20 mm 增加至25 mm，提高箱體的整體強(qiáng)度；另一方面將箱體間緊固螺栓規(guī)格由M24提高至M30，防止箱體間松動(dòng)。同時(shí)將箱體內(nèi)齒輪齒條模數(shù)由18 mm 增大至20 mm，以增大傳動(dòng)副承受荷載的能力及抗沖擊性能。

3 改進(jìn)后效果

改進(jìn)后的R1軋機(jī)后推床設(shè)備安裝調(diào)試后，經(jīng)過數(shù)年運(yùn)行，導(dǎo)板裝配及推桿裝置抗沖擊能力大大增強(qiáng)，設(shè)備強(qiáng)力導(dǎo)向?qū)χ袦?zhǔn)確度高，產(chǎn)品鐮刀彎等缺陷明顯減少，改進(jìn)效果明顯。具體表現(xiàn)如下。

（1）后推床傳動(dòng)電機(jī)功率增大、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增加后，兩導(dǎo)板間的夾緊力極大提升，能夠?qū)崿F(xiàn)對坯料的強(qiáng)力導(dǎo)向、對中功能，減少產(chǎn)品邊部劃傷及鐮刀彎等缺陷。

（2）推桿箱體材質(zhì)及結(jié)構(gòu)等改進(jìn)后，整體強(qiáng)度增強(qiáng)，未發(fā)現(xiàn)箱體松動(dòng)及開裂情況，設(shè)備運(yùn)行率大大提高，保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

（3）后推床改進(jìn)完成投產(chǎn)后，設(shè)備狀態(tài)穩(wěn)定，軋件尺寸控制好，產(chǎn)品質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn)，缺陷率大幅降低。

完成R1 軋機(jī)后推床的結(jié)構(gòu)改進(jìn)后，設(shè)備綜合性能極大提升，坯料導(dǎo)向?qū)χ袦?zhǔn)確。設(shè)備投運(yùn)以來，其運(yùn)行率大大提高，各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)穩(wěn)定，產(chǎn)品鐮刀彎缺陷大幅減少，既提高了產(chǎn)品質(zhì)量，又節(jié)約了大量檢修費(fèi)用，結(jié)構(gòu)改進(jìn)取得了顯著效果。

圖2 改進(jìn)后的推桿裝置