中厚板精軋機(jī)推床技術(shù)改造

謝國(guó)進(jìn)

（廣西科技大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院 廣西 柳州 545616）

1 前言

推床是中厚板軋機(jī)的重要輔助設(shè)備，其主要的功能是使正在軋制的鋼板能在錐輥輥道上對(duì)中，以保證鋼板能從軋機(jī)機(jī)架中部進(jìn)入軋輥，有效降低鋼板兩側(cè)軋制力偏差，從而確保鋼板的軋制質(zhì)量［1－2］。在中厚板精軋機(jī)推床改造前，設(shè)備主要存在以下問(wèn)題：1）精軋機(jī)推床以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，帶動(dòng)各傳動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為推床推桿的直線運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)鋼板在錐輥輥道面上對(duì)中，由于傳動(dòng)方式是機(jī)械傳動(dòng)，在對(duì)中過(guò)程中，鋼板對(duì)設(shè)備的沖擊力較大，容易導(dǎo)致設(shè)備損壞，造成設(shè)備故障率高。2）由于生產(chǎn)節(jié)奏的提升，軋機(jī)的軋制速度也相應(yīng)提高，在軋制過(guò)程中，推床需要配合錐輥旋轉(zhuǎn)鋼坯并快速實(shí)現(xiàn)鋼坯對(duì)中，而電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速經(jīng)過(guò)蝸輪蝸桿減速機(jī)減速后，再經(jīng)過(guò)齒輪齒條的傳動(dòng)，使得推床推板直線運(yùn)動(dòng)速度提升有限，難以滿(mǎn)足提速要求，另外速度的提升，使得電動(dòng)機(jī)及齒輪齒條機(jī)構(gòu)故障增多，電機(jī)制動(dòng)器啟動(dòng)頻繁，導(dǎo)致故障頻發(fā)，增加了生產(chǎn)線的故障時(shí)間。3）該中厚板軋制生產(chǎn)線有2臺(tái)2800mm軋機(jī)，第一臺(tái)為粗軋機(jī)，第二臺(tái)為精軋機(jī)，粗軋機(jī)為后增加的設(shè)備，安裝在鋼坯加熱爐后，精軋機(jī)之前，為降低推床備品備件，占用庫(kù)存與資金，盡量保證兩臺(tái)設(shè)備的備品備件一致，改造設(shè)計(jì)中也充分利用現(xiàn)有的一些備件，以降低改造成本。因此有必要對(duì)2800mm 精軋機(jī)推床系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。

2 推床改造方案及實(shí)施

2.1 改造基本思路

1）推床動(dòng)力采用液壓傳動(dòng)，由液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件液壓缸驅(qū)動(dòng)推床機(jī)械部件，液壓系統(tǒng)可吸收推床機(jī)械部件的沖擊能量，從而保護(hù)齒輪、齒條等傳動(dòng)部件，延長(zhǎng)推床的使用壽命［3］。2）推床為液壓油缸驅(qū)動(dòng)后，原蝸輪蝸桿減速機(jī)改為齒輪齒條結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)推床的低速啟動(dòng)、高速運(yùn)行、運(yùn)動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)及任意位置的高精度停位［4］。3）在減少因技改造成的備件浪費(fèi)前提下，充分利用原有齒輪齒條滑塊箱體、推床箱體結(jié)構(gòu)、推桿及推板，降低技術(shù)改造成本。4）改造前，要考慮與周邊軋機(jī)輔助設(shè)備（比如錐輥傳動(dòng)系統(tǒng)）的空間位置干涉問(wèn)題，避免相互影響，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常安裝。

2.2 推床工作原理

2800mm精軋機(jī)改造后推床布置圖如圖1所示，生產(chǎn)中鋼板或者鋼坯需要對(duì)中，由推床兩側(cè)推頭對(duì)中完成，對(duì)中油缸4活塞桿伸出，對(duì)中油缸動(dòng)力裝置3的結(jié)構(gòu)是齒輪齒條機(jī)構(gòu)，對(duì)中油缸驅(qū)動(dòng)齒條前進(jìn)，齒條的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為齒輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)裝置兩側(cè)的傳動(dòng)軸將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到傳動(dòng)裝置（二）12，推桿11正下方是齒條結(jié)構(gòu)，與傳動(dòng)裝置（二）中的傳動(dòng)齒輪配合，將齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為推桿的前進(jìn)直線運(yùn)行，同時(shí)，傳動(dòng)裝置（二）12的正下方齒輪與一齒條配合，該齒條通過(guò)同步軸10與傳動(dòng)裝置（一）7正下方的齒條連接在一起，帶動(dòng)傳動(dòng)裝置（一）中齒輪旋轉(zhuǎn)，上方的齒輪與推桿齒條配合，推動(dòng)推桿及推頭9前進(jìn)，輥道兩側(cè)推桿同時(shí)向軋制中心線移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)兩側(cè)推頭9對(duì)鋼板或者鋼坯的對(duì)中，壓輥裝置8主要對(duì)推桿起到支撐作用。對(duì)中工作完成后，返回油缸1的活塞桿由伸出變?yōu)槭栈貏?dòng)作，驅(qū)動(dòng)返回油缸動(dòng)力裝置2工作，返回油缸動(dòng)力裝置也是齒輪齒條機(jī)構(gòu)，工作原理同理推床對(duì)中的工作原理，使得輥道兩側(cè)的推桿及推頭能及時(shí)收回，為下次鋼板或者鋼坯對(duì)中做好準(zhǔn)備。

圖1 2800mm精軋機(jī)改造后推床布置示意圖

2.3 推床液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算

精軋機(jī)后推床，其技術(shù)參數(shù)要求如下：

工作最大開(kāi)口度 3700mm；

工作最小開(kāi)口度 700mm；

推床最大推力 50kN；

前進(jìn)速度（對(duì)中） 0.3m／s；

后退速度（返回） 0.6m／s；

對(duì)中油缸 Φ140mm／100mm－1240mm；

返回油缸 Φ80mm／56mm－790mm。

推床動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖如圖2所示，各齒輪參數(shù)在圖中已標(biāo)出，依據(jù)推床技術(shù)指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)油缸液壓系統(tǒng)原理圖，確定液壓系統(tǒng)的兩個(gè)重要參數(shù)：系統(tǒng)壓力、流量。

圖2 推床動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖

推床動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖中，已標(biāo)出齒輪齒數(shù)、模數(shù)等參數(shù)，可知推頭、對(duì)中油缸及返回油缸受力大小之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系式：

式中：Fq─對(duì)中油缸負(fù)載；

Ft─推床單側(cè)推頭推力；

Fh─返回油缸負(fù)載。

同理，可知推頭、對(duì)中油缸及返回油缸速度大小之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系式：

式中：vq─對(duì)中油缸速度；

vt─推床單側(cè)推頭速度；

vh─返回油缸速度。

工作油缸壓力：

式中：P─油缸壓力；

F─油缸負(fù)載；

S─作用油缸有效面積。工作油缸所需流量：

式中：Q─油缸所需流量；

v─油缸活塞運(yùn)動(dòng)速度。

推床對(duì)中時(shí)，僅對(duì)對(duì)中油缸施加載荷，返回油缸無(wú)壓力；推床返回時(shí)，僅返回油缸施加載荷，對(duì)中油缸無(wú)壓力，以此計(jì)算液壓系統(tǒng)最大工作壓力。另外，在負(fù)載為零的情況下，若剛好能讓推床推桿啟動(dòng)對(duì)中動(dòng)作，需要克服設(shè)備本身部件機(jī)械及摩擦阻力，對(duì)中油缸壓力大小在1.8MPa左右，依據(jù)推床技術(shù)參數(shù)及式（1）－（4）可以計(jì)算出系統(tǒng)最大工作壓力，對(duì)中油缸及返回油缸的速度及流量，見(jiàn)表1所示。

表1 對(duì)中油缸及返回油缸的速度及流量

上述計(jì)算結(jié)果表明，油缸在對(duì)中或者返回時(shí)，對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)流量變化不大，不會(huì)造成系統(tǒng)流量較大波動(dòng)，油缸活塞桿伸出較收回速度慢，是由于油缸無(wú)桿腔與有桿腔有效作用面積大小不一樣，保證了油缸返回速度是對(duì)中速度大小的2倍，另外壓力油口P，回油口T，泄油口L在圖3中已標(biāo)出。電磁換向閥5的電磁鐵BDT2得電、電磁換向閥8的電磁鐵DT3得電，對(duì)中油缸、返回油缸活塞桿伸出，推床推桿對(duì)中動(dòng)作；同理，電磁換向閥5的電磁鐵BDT1得電、電磁換向閥8的電磁鐵DT4得電，對(duì)中油缸、返回油缸活塞桿收回，推床推桿返回動(dòng)作；電磁換向閥電磁鐵都不得電，則油缸都不動(dòng)作。

圖3 推床對(duì)中、返回油缸液壓原理及換向閥動(dòng)作表圖

2.4 改造實(shí)施

由于改造后的推床與原有推床結(jié)構(gòu)及工作原理方面有差異，造成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝情況有一定區(qū)別，在推床設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)安裝施工時(shí)需要注意：1）由于設(shè)備安裝場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)地面下方是油站，靠近錐輥輥道架部分混凝土層有漏空，需要重新鋪設(shè)4塊2000mm×4000mm×50mm的鋼板，采用地腳螺桿固定鋼板，作為設(shè)備安裝基礎(chǔ)。2）設(shè)備的標(biāo)高及混凝土基礎(chǔ)不一樣，需要重新設(shè)計(jì)及施工土建基礎(chǔ)，如對(duì)中油缸、返回油缸采用混凝土基礎(chǔ)；另外，由于設(shè)備標(biāo)高的差異，需要設(shè)計(jì)設(shè)備鋼板底座以便安裝，如圖1中傳動(dòng)裝置（一）、傳動(dòng)裝置（二）及壓輥裝置的鋼板底座。3）壓輥裝置、推桿、推頭及同步軸與改造后推床相對(duì)應(yīng)的零部件參數(shù)一致，可以再次利用，降低改造成本。4）依據(jù)對(duì)中油缸及返回油缸前面部分計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)液壓站及布局液壓管路，滿(mǎn)足系統(tǒng)壓力及流量的要求，使推床推桿動(dòng)作能達(dá)到推力及速度要求。在充分考慮了這些因素后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝的設(shè)備零件及裝配圖進(jìn)行了設(shè)計(jì)，設(shè)備采購(gòu)回廠后，進(jìn)行了檢驗(yàn)驗(yàn)收、試車(chē)等工作，利用生產(chǎn)線設(shè)備停產(chǎn)大修時(shí)間，組織施工人員對(duì)原有推床設(shè)備進(jìn)行了拆除，重新制作設(shè)備基礎(chǔ)，安裝設(shè)備底座，澆灌混凝土基礎(chǔ)，按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，對(duì)改造后的推床系統(tǒng)進(jìn)行了安裝、調(diào)試及試車(chē)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)行，改造后的推床系統(tǒng)能滿(mǎn)足企業(yè)生產(chǎn)要求。

3 結(jié)論

本文通過(guò)分析2800mm中厚板精軋機(jī)推床存在的問(wèn)題，如鋼板對(duì)推床設(shè)備的沖擊力大、對(duì)中速度提升有限及設(shè)備故障率高等問(wèn)題，采用了以液壓驅(qū)動(dòng)結(jié)合機(jī)械傳動(dòng)的新型推床系統(tǒng)，并依據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝實(shí)際情況，對(duì)推床系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)改造，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行可靠，故障時(shí)間明顯減少，提高了生產(chǎn)效率，為企業(yè)創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益。