平托移鋼機液壓傳動改造設計與應用

孫 燕

作者通聯(lián)：萊鋼股份有限公司棒材廠 山東萊蕪市 271124

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一、平托移鋼機構成

棒材生產(chǎn)線中平托移鋼機布置在冷剪后，用于將輥道上的定尺鋼材轉移到鏈式輸送機上，原用剪后平托移鋼機為機械傳動的偏心輪—連桿結構，整個設備由傳動系統(tǒng)、平托機構、平托槽組成（圖1）。

移鋼機傳動系統(tǒng)（圖2）包括電機、蝸輪減速機、傳動軸，每根傳動軸上安裝有兩件偏心輪。平托機構由平托板、支撐桿、連桿、三角架組成，三角架兩側的軸承可以在平托槽內(nèi)上下移動，支撐桿通過三組滾輪安裝在偏心輪上；當傳動軸回轉時，在偏心輪作用下，支撐桿和連桿帶動平托板在平托槽的約束下，做近似橢圓運動，將鋼從輥道轉移到鏈式移鋼機上。

偏心輪—連桿結構平托移鋼機偏心距150mm，移鋼最大行程為750mm。整套平托移鋼機系統(tǒng)有8套平托機構，每相鄰兩套間距為1.5m，可收集12m及12m以內(nèi)尺寸的定尺材。

圖1

二、現(xiàn)狀及存在問題

圖2

近幾年來，萊鋼棒材廠的發(fā)展日新月異，2009年二軋車間進行全線設備的工藝改造。隨著產(chǎn)能的增加，原用平托移鋼機已經(jīng)不能滿足車間生產(chǎn)的需要，主要表現(xiàn)在：

（1）工藝改造后，產(chǎn)能增加，冷剪由原來的400t改為850t，剪刃寬度從710mm增加到1300mm，冷床輸出輥道及冷剪后輥道的輥身長度由750mm增加到1200mm，原用平托移鋼機的行程不能滿足工藝改造后的使用要求。

（2）原用平托移鋼機采用偏心輪—連桿機構，零部件較多，結構復雜，磨損件較多，并且安裝部位隱蔽，點檢、維修不方便，每次零部件的損壞都將帶來較長時間的熱停工時。

（3）原用平托移鋼機動作速度慢、輸送鋼材循環(huán)周期長，收集能力不足,不能滿足軋線生產(chǎn)節(jié)奏，經(jīng)常出現(xiàn)軋機停下來等待平托收集的情況。

為此必須對平托移鋼機進行重新設計，使之能夠與工藝改造后的剪前、剪后輥道配套使用，并能滿足產(chǎn)能需求。

三、改造設計

針對原用平托移鋼機上述存在的問題，進行全面分析，如果僅對平托移鋼機在原結構基礎上進行適應性改造，則設備零部件尺寸需相應增大，設備的穩(wěn)定性將降低，安裝需要的空間也將加大，使用和維護起來會更加不方便。相比較機械傳動，液壓傳動具有結構簡單，速度快、易于維護等優(yōu)點，在反復論證后，決定將平托移鋼機改為液壓傳動，來滿足工藝改造后產(chǎn)能增加對設備的要求。

1.機械設計

新設計的平托移鋼機由兩組帶連桿的軸和平托臂組成（圖3），結構較為簡單。前一組軸為支撐軸，支撐軸在升降液壓缸的伸縮帶動下擺動，軸上的支撐桿就將平托臂抬起或落下；后一組軸為平移軸，平移軸在平移液壓缸的伸縮帶動下擺動，軸上的拉桿將平托臂向前或向后拉動。支撐桿末端裝有滾輪，可有效減小平托臂前后移動時的摩擦力。兩組連桿均為行程放大機構，根據(jù)生產(chǎn)需要，平托臂升降高度300mm，行程1500mm，設計升降油缸行程為280mm，平移油缸行程為640mm。

圖3

液壓缸、拉桿、平托臂間用銷軸連接，組成一個有機整體，在PLC系統(tǒng)的控制下，液壓缸交替動作，從而實現(xiàn)鋼材轉移的目的。

整個平托系統(tǒng)共有8件平托臂，2件平移液壓缸，2件升降液壓缸，相鄰平托臂間距為1.5m，可根據(jù)生產(chǎn)需要，收集12m及12m以內(nèi)的定尺材。

2.液壓系統(tǒng)設計

平托移鋼機工作要求速度快、動作平穩(wěn)，而柱塞泵效率高、流量大、體積小、自吸能力強，在礦山機械等大功率液壓系統(tǒng)中應用廣泛，故選擇柱塞泵作為托移鋼機液壓系統(tǒng)的動力源。

由于平托移鋼機動作速度較快，液壓缸在啟動或停止時會產(chǎn)生較大的壓力波動，沖擊壓力較大，使得整個平托移鋼機系統(tǒng)動作不穩(wěn)定。針對這個問題，在柱塞泵與換向閥之間安裝一組蓄能器，以吸收或緩解換向閥突然換向、油缸突然停止或啟動時產(chǎn)生的沖擊壓力，使整個系統(tǒng)運行平穩(wěn)。

當生產(chǎn)需要時，平托移鋼機要作相應的速度調(diào)整，并且當平托移鋼機將鋼材放至鏈移輸送平臺上時，執(zhí)行元件負荷會突然減少，為此，液壓系統(tǒng)采用雙向回油調(diào)速回路（圖4），將調(diào)速閥安裝在回油路中，適用于工作執(zhí)行元件產(chǎn)生負的負荷或負荷突然減少的情況。泵輸出壓力為溢流閥的調(diào)定壓力，與負荷無關，背壓防止負的負荷產(chǎn)生和突進，保證動作平穩(wěn)。

液壓系統(tǒng)工作壓力選取10～12MPa。車間主要生產(chǎn)Φ16～Φ36mm螺紋鋼，以Φ25mm規(guī)格螺紋鋼計算，當定尺12m時，每剪剪切40支，螺紋鋼重量總計約為1.8t，加上平托臂重量，則油缸負載約為2.5t，則油缸的有效工作面積為24.5×10－4m，缸體的有效內(nèi)徑為56mm，根據(jù)GB2348—80規(guī)定的油缸內(nèi)徑系列，并考慮一定的安全性，選取油缸內(nèi)徑63mm，活塞桿直徑45mm。

輥道線速度1.5m/s，鏈式移鋼機寬12m，所以鋼材移送到平托移鋼機前的時間為8s，因此確定平托移鋼機完成上升和前進動作時間6s，升降油缸行程為280mm，平移油缸行程為640mm，則液壓缸最低工作速度0.153m/s，單個液壓缸所需最小流量0.46L/s，四個油缸兩兩交替動作，所以系統(tǒng)最小流量55.2L/min。

電機選擇6級電機，轉速975r/min，泵最小排量57mL/r，因此恒壓變量柱塞泵選用63MCY14-1B，泵排量為63mL/r，額定流量 1024×10－6m3/s。

根據(jù)柱塞泵的實際使用情況，計算其驅(qū)動功率14.2kW，故電機功率選用15kW。

平移油缸和升降油缸活塞桿的伸出或收縮長度由限位開關控制，當活塞桿到達指定位置后，限位開關將發(fā)出電信號，從而控制電磁換向閥得電或停電，進而控制油缸活塞桿伸出或收縮，運動開始或停止。

整個工作流程由PLC系統(tǒng)控制，用接近開關控制部件行程，在生產(chǎn)過程中采用自動操作的模式，操作簡單方便，在檢修中采用手動操作模式，可使平托移鋼機單步驟動作，從而使檢修人員能夠快速、合理、有效地進行設備檢修，維護快捷方便。

圖4

四、應用效果

（1）液壓傳動平托移鋼機移鋼距離增加到1200mm，與850t冷剪機輸出輥道相適應。

（2）結構簡單，維修點少，設備安裝空間大，便于點檢、維修，因零部件損壞造成的熱停工時大幅度減少。

（3）移鋼循環(huán)周期由25s縮減到12s，完全能夠滿足車間年產(chǎn)100萬t的生產(chǎn)要求，為生產(chǎn)順行提供保障。

（4）整個工作流程由PLC系統(tǒng)控制，可手動單步操作，也可自動操作，操作簡單方便。

改造設計后的平托移鋼機自試生產(chǎn)至今，未出現(xiàn)一次因平托移鋼機零部件損壞產(chǎn)生的熱停工時，完全滿足了車間生產(chǎn)節(jié)奏要求，效果良好。