一種新型液壓式推床在特厚板軋機(jī)中的應(yīng)用

張 蘭 徐學(xué)東 沈 亮 高曉芳

(中國(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)公司，四川 610052)

一種新型液壓式推床在特厚板軋機(jī)中的應(yīng)用

張 蘭 徐學(xué)東 沈 亮 高曉芳

(中國(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)公司，四川 610052)

介紹了一種新型液壓式推床的結(jié)構(gòu)，該新型結(jié)構(gòu)改變了原來液壓缸和箱體的布置。液壓缸的布置由原來的倒置改為了正放，傳動(dòng)裝置由原來的一個(gè)箱體改為兩個(gè)。

液壓式推床;特厚板軋機(jī);壓緊箱;傳動(dòng)箱

推床是輔助軋機(jī)正常軋制的重要設(shè)備之一，其主要功能是將軋件在相應(yīng)的輥道上對(duì)中，使其順利導(dǎo)入下一工序。

根據(jù)驅(qū)動(dòng)裝置的布置情況，推床可以分為兩側(cè)驅(qū)動(dòng)和一側(cè)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)放在兩側(cè)的占地相對(duì)較大，優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的對(duì)中力大，平衡性好。驅(qū)動(dòng)有液壓驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種，液壓驅(qū)動(dòng)相對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的好處是推床在對(duì)中和回程的過程中有緩沖作用，并且液壓驅(qū)動(dòng)式結(jié)構(gòu)也較緊湊，節(jié)省空間，目前大部分軋機(jī)設(shè)備的推床都采用液壓驅(qū)動(dòng)式。本文介紹的是在特厚板軋機(jī)中應(yīng)用的一種新型液壓式兩側(cè)驅(qū)動(dòng)推床。

1 新型液壓式推床的結(jié)構(gòu)、功能和工作原理

文豐4 300 mm特厚板軋機(jī)項(xiàng)目中推床的結(jié)構(gòu)為驅(qū)動(dòng)在兩側(cè)的液壓驅(qū)動(dòng)齒輪齒條式推床，包括液壓缸、推桿推頭裝置、壓緊裝置和傳動(dòng)裝置。推床的開口度由液壓缸伸縮、帶動(dòng)推桿來調(diào)整，開口度由液壓缸位移傳感器來檢測(cè)控制。在傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)各設(shè)置有用于極限位置保護(hù)的接近開關(guān)。

推床的推頭安裝有可更換的耐磨板。推頭和推桿采用焊接結(jié)構(gòu)。推頭與推桿的聯(lián)接采用銷聯(lián)接，方便拆卸和安裝。推桿上把合齒條并安裝在傳動(dòng)箱上，齒條采用合金鋼。傳動(dòng)箱主要是為推床推頭提供一個(gè)穩(wěn)定的工作速度的裝置。它是由齒輪軸、導(dǎo)向裝置和箱體等組成。導(dǎo)向裝置是對(duì)推桿進(jìn)行導(dǎo)向并實(shí)現(xiàn)推床推頭對(duì)鋼坯進(jìn)行對(duì)中的裝置，它由上壓輥和側(cè)壓輥等組成。推床設(shè)備結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)示意圖見圖1。

推床的對(duì)中和回程分別由兩個(gè)布置在輥道兩側(cè)的液壓缸帶動(dòng)齒條推桿來實(shí)現(xiàn)推床的開合。布置在輥道兩側(cè)的推床推頭采用液壓同步的控制方式。布置在輥道同側(cè)的推床推頭采用機(jī)械同步的控制方式。

以四輥軋機(jī)后推床為例，其原始技術(shù)參數(shù)如下:

型式:液壓驅(qū)動(dòng)齒輪齒條式

單側(cè)油缸最大推力:500 kN(單側(cè))

推板最大前進(jìn)速度:200 mm/s(單側(cè))

推板最大回程速度:400 mm/s(單側(cè))

最大工作開口度:6 200 mm

最小工作開口度:1 100 mm

推床共有以下幾種功能:

(1)對(duì)中軋制。即將需要進(jìn)熱軋機(jī)軋制的板坯以軋制中心線為基準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)中，以便軋制。

(2)攏軋功能。在軋制時(shí)，使推床的開口度比板材的實(shí)際寬度大一定數(shù)值，即將板材攏住進(jìn)行軋制，以免軋制過程中板材跑偏。

圖1 推床設(shè)備結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)示意圖Figure 1 Manipulator structure and driving illustration

(3)測(cè)寬功能。當(dāng)推床將板坯推到中心位置后，推床繼續(xù)前進(jìn)，這時(shí)液壓缸的壓力會(huì)急劇增加，當(dāng)管路中的壓力傳感器檢測(cè)到壓力突變且壓力值達(dá)到某一定值時(shí)，推床開口度最小，此時(shí)推床的開口度即為鋼板的寬度。

2 新型液壓式推床的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

本推床的結(jié)構(gòu)改進(jìn)包括液壓缸布置方式的改進(jìn)和箱體布置方式的改進(jìn)。

2.1 液壓缸布置方式的改進(jìn)

相對(duì)于某鋼廠4 100 mm粗軋機(jī)推床的液壓缸結(jié)構(gòu)為倒置式，即液壓缸有桿腔進(jìn)油，推頭前進(jìn)，推床實(shí)現(xiàn)對(duì)中，如圖2所示。文豐4 300 mm采用液壓缸正置，無桿腔進(jìn)油，推桿前進(jìn)推頭實(shí)現(xiàn)對(duì)中，如圖1、圖3所示。

推板最大前進(jìn)速度為200 mm/s(單側(cè))，推板最大回程速度為400 mm/s(單側(cè))，二者比值為1∶2。

推板前進(jìn)時(shí)，無桿腔進(jìn)油，液壓缸受力面積為

式中 S1——液壓缸無桿腔的受力面積;

D1——液壓缸的內(nèi)腔直徑，D1=180 mm。推板回程時(shí)，有桿腔進(jìn)油，液壓缸受力面積為

式中，S2是液壓缸有桿腔的受力面積;D是液壓缸活塞桿的直徑，D=125 mm。

液壓缸無桿腔和有桿腔的受力面積之比S1∶S2≈2∶1。也就是說，推板前進(jìn)和回程時(shí)，液壓缸只需提供相同量的液壓油即可。如果液壓缸采用倒置式，則推板前進(jìn)和回程時(shí)，液壓缸供油量約為1∶4。顯然液壓缸采用正置式更為合理。

液壓缸活塞桿在對(duì)中鋼板過程中受到壓力，且液壓缸實(shí)際工作行程為2 550 mm。根據(jù)材料力學(xué)中壓桿穩(wěn)定的概念，細(xì)長(zhǎng)桿件受壓時(shí)，開始軸線為直線，接著會(huì)被壓彎產(chǎn)生比較大的變形，甚至可能折斷。現(xiàn)對(duì)液壓缸活塞桿的穩(wěn)定性進(jìn)行核算。其臨界壓力為:

可得 Fcr=4 906.4 kN。

在此推床中液壓缸活塞桿受力:

2

此結(jié)果為液壓缸靜載情況下的計(jì)算結(jié)果，遠(yuǎn)大于規(guī)定的穩(wěn)定安全系數(shù)3～5，即使考慮到?jīng)_擊載荷，所選液壓缸也能滿足穩(wěn)定性要求。

2.2 箱體布置方式的改進(jìn)

某鋼廠4 100 mm粗軋機(jī)推床的箱體是采用的單箱體，相應(yīng)的底座也是一個(gè)，結(jié)構(gòu)笨重，導(dǎo)致整個(gè)推床的重量達(dá)159.6 t。

圖2 某鋼廠4 100 mm粗軋機(jī)推床的布置圖Figure 1 Distribution of4 100 mm roughingmillmanipulator in one steelmill

文豐4 300 mm推床箱體采用分體式(圖3)，即箱體分為傳動(dòng)箱和壓緊箱兩部分，結(jié)構(gòu)變得小巧緊湊，大大減少了整個(gè)設(shè)備的重量。此外，傳動(dòng)箱和壓緊箱分開布置，使推桿支點(diǎn)距離分開，能大大提高推桿的剛性、穩(wěn)定性。

壓緊裝置含有箱體、上壓輥、側(cè)壓輥、下托輥和底座等部件。這些部件起著很好的導(dǎo)向作用，保證推桿前進(jìn)和回程。

傳動(dòng)裝置含有箱體、上壓輥、側(cè)壓輥、傳動(dòng)軸和底座等部件。傳動(dòng)軸同時(shí)起到托輥的作用，同步軸連接推床同側(cè)的傳動(dòng)軸，保證同側(cè)推桿實(shí)現(xiàn)同步。

3 結(jié)論

圖3 文豐4 300 mm推床的布置圖Figure 3 Distribution of the Wenfeng 4 300 mm manipulator

本文介紹的這種新型的推床結(jié)構(gòu)與某鋼廠4 100 mm粗軋機(jī)的推床相比，結(jié)構(gòu)小巧緊湊，重量減輕了約50 t。這種新型結(jié)構(gòu)改變了原來液壓缸的布置和箱體的布置。液壓缸由原來的倒置改為了正放，使液壓傳動(dòng)更為優(yōu)化;傳動(dòng)裝置由原來的一個(gè)箱體改為兩個(gè)，使推桿的支點(diǎn)分開，增加了其剛性。該新型的推床結(jié)構(gòu)在文豐4 300 mm特厚板軋機(jī)項(xiàng)目中取得了很好的應(yīng)用效果。

［1］文慶明.軋鋼機(jī)械.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

［2］人力資源和社會(huì)保障部教材辦公室組織.軋鋼原理.北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2010.

［3］包喜榮，陳林.軋鋼工藝學(xué).軋鋼工藝學(xué)，2013.

［4］采里科夫，斯密爾諾夫合著.軋鋼設(shè)備.北京:中國(guó)工業(yè)出版社，1962.

編輯 傅冬梅

Application of a New Type Hydraulic Manipulator in Heavy Size Plate Mill

Zhang Lan，Xu Xuedong，Shen Liang，Gao Xiaofang

Structure of a new type hydraulic manipulator has been introduced，tha the distribution of the primary hydraulic cylinder and box was changed，which was the setting position of hydraulic cylinder was turned over from inversion，and the wheel device was changed from one box to two boxes.

hydraulicmanipulator;heavy size platemill;compacting box;wheel box

TG333

A

2013—12—06