棒材精整平托抬鋼機鏈條斷裂原因分析及改進

摘要：本文介紹了陜鋼集團西安軋鋼廠棒材精整平托抬鋼機工

作原理，通過對抬鋼機鏈條頻繁斷裂的原因分析，提出了解決方案，并取得了很好效果。

關(guān)鍵詞：棒材精整抬鋼機分析改進

陜鋼集團西安軋鋼廠生產(chǎn)線是一條半連軋棒材生產(chǎn)線，兩個成品庫房布置在主跨兩側(cè)，分別命名為東庫和西庫，同時該條生產(chǎn)線精整部分布置有兩個檢查臺架及收集打包裝置，分別布置在冷剪后輥道的東西兩側(cè)。檢查臺架上的成品鋼材落到收集槽后，經(jīng)過抬鋼機移動到輸出輥道上進行打包，打包完成后入庫。自投產(chǎn)以來，抬鋼機頻繁地出現(xiàn)鏈條斷裂的故障，嚴重影響著生產(chǎn)的順行。本文對抬鋼機鏈條頻繁斷裂現(xiàn)象進行了計算分析，并對抬鋼機進行了改造，取得了很好的效果。

1 抬鋼機工作原理

1.1 抬鋼機結(jié)構(gòu)組成 抬鋼機安裝在收集槽和輸出輥道之間，主要由包括傳動機構(gòu)、制動機構(gòu)、長軸、軸承座、回轉(zhuǎn)臂、托架、固定鏈輪以及鏈條等組成（圖1）。

[1.檢查臺架鏈輪 2.收集槽3.托架4.鏈輪一

5.回轉(zhuǎn)臂6.鏈條7.鏈輪二8.長軸9.輸出輥道][12 34 5 6 789]

圖1

在抬鋼機構(gòu)中，鏈輪一安裝在托架上，托架和回轉(zhuǎn)臂繞著鏈輪一中心軸相對轉(zhuǎn)動。鏈輪二為空心鏈輪，長軸穿過鏈輪二中心，可以做任意角度的旋轉(zhuǎn)。鏈輪二安裝在立柱上，固定不動。鏈輪一和鏈輪二大小相等。長軸和回轉(zhuǎn)臂用平鍵聯(lián)接。

1.2 抬鋼機工作原理 安裝時，首先把托架調(diào)整到直立方向（圖1），長軸轉(zhuǎn)動時，回轉(zhuǎn)臂隨之轉(zhuǎn)動。鏈輪一和鏈輪二之間用鏈條聯(lián)接，因此長軸在轉(zhuǎn)動360°的過程中，托架始終處于直立狀態(tài)。

1.3 抬鋼機功能 抬鋼機的功能主要是把收集槽內(nèi)的鋼材平托移動到輸出輥道上，進行打包。檢查臺架鏈條上的鋼材，隨著鏈條的移動，會逐根落到收集槽內(nèi)，收集槽內(nèi)的鋼材數(shù)量達到打捆的要求后，抬鋼機回轉(zhuǎn)臂順時針旋轉(zhuǎn)，托架托起收集槽內(nèi)的鋼材，放置到輸出輥道上，進行打包。

由于檢查臺架上的鋼材落到收集槽內(nèi)，是斷續(xù)的過程，頻率不固定，因此收集槽有暫時儲存鋼材的功能。這個過程和輸出輥道上鋼材捆的打包可同時進行，互不干擾，因此，收集槽和抬鋼機的應(yīng)用，節(jié)約了打包的等待時間，有利于整條軋線鋼材產(chǎn)量的提高。

2 抬鋼機鏈條頻繁斷裂現(xiàn)象及原因分析

2.1 抬鋼機鏈條頻繁斷裂現(xiàn)象 抬鋼機自2004年安裝應(yīng)用后，裝配在鏈輪一和鏈輪二上的套筒滾子鏈頻繁地出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，最近三年來平均每天出現(xiàn)故障達兩次之多，每天誤機時間15分鐘左右，不僅對鏈條的使用造成很大浪費，而且嚴重地制約著軋線產(chǎn)量的提高。

2.2 抬鋼機鏈條頻繁斷裂原因分析 在分析鏈條斷裂的原因時發(fā)現(xiàn)，托架在設(shè)計結(jié)構(gòu)上存在缺陷，導(dǎo)致鏈條承受拉力過大。原設(shè)計鏈輪一位于托架一側(cè)，偏離中心線303mm，導(dǎo)致鋼材被托架托起時，鏈條受力過大（圖2）。

[L1=303][L2=1600]

圖2

2.2.1 鏈條承受拉力計算。在平常的生產(chǎn)中，鋼材每捆重量為2800kg，鏈條型號為24A，鏈輪一和鏈輪二的節(jié)圓直徑均為171.31mm，根據(jù)圖2，計算鏈條上半部受拉力,根據(jù)力矩平衡計算公式R·G=L1·F。

式中R為鏈輪節(jié)圓半徑，G為鋼材重量，L1為托架到鏈輪一的中心距，數(shù)值為303mm，F(xiàn)為所求鏈條載荷，經(jīng)過計算，鏈條上半部分所受拉力載荷為F=99kN。

在抬鋼機上，共安裝有4套回轉(zhuǎn)臂及托架，則24A鏈條并聯(lián)4根，因此，平均分配到每根鏈條上的拉力載荷為24.8kN。

2.2.2 鏈條承受拉力載荷分析。查《機械設(shè)計手冊》，24A鏈條單排極限拉伸載荷為124.6kN，根據(jù)鏈條工作實際情況，鏈條的沖擊載荷系數(shù)應(yīng)該選取1.5，那么每條鏈條上的動載荷應(yīng)該為37.1kN。

根據(jù)計算結(jié)果來看，每根鏈條上的動載荷遠小于鏈條的單排拉伸極限載荷，但是，在實際的工作過程中，各個托架在接觸到鋼材時的高度難以達到一致，這就決定了4根鏈條所受的動載荷差別極大，個別鏈條動載荷會接近鏈條的單排拉伸極限載荷，引起鏈條的斷裂。

3 抬鋼機改進措施

根據(jù)對鏈條斷裂的原因分析，要使抬鋼機鏈條使用正常，則必須把所有托架調(diào)整到同一高度。但因為回轉(zhuǎn)臂和長軸的聯(lián)接平鍵較易磨損而較難做到。但是可以通過降低鏈條的動載荷來實現(xiàn)鏈條的正常使用。

減小鏈條的動載荷可以采取三種措施：①減小鋼材捆重；②縮小鏈輪一到托架的中心距；③增大鏈輪一的節(jié)圓直徑。在這三種方案中，第②種方案簡單易行。

根據(jù)方案②，把托架右移，使其與鏈輪一中心重合（圖3）。同時，為了使被托起鋼材能準確地被移動到輸出輥道上，則需要把回轉(zhuǎn)臂縮短303mm，改造后的托架和回轉(zhuǎn)臂如圖3。

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圖3

[1.檢查臺架鏈輪 2.收集槽3.托架4.鏈輪一

5.回轉(zhuǎn)臂6.鏈條7.鏈輪二8.長軸9.輸出輥道][12 34 5 6 789]

圖4

回轉(zhuǎn)臂縮短、鏈輪一和托架中心重合后，需要把收集槽同時右移（圖4）。

改造后的鏈條不再承受托架扭轉(zhuǎn)所施加的載荷，功能變?yōu)閮H僅使托架保持直立，因此所受載荷幾乎為零。

改造前回轉(zhuǎn)臂處于水平位置托起鋼材時，長軸所受扭矩為53284N·m，改造后長軸所受最大扭矩為36316N·m，僅為改造前的68%。

4 結(jié)語

陜鋼集團西安軋鋼廠抬鋼機自2013年9月份改進以來，在使用過程中再未出現(xiàn)鏈條斷裂現(xiàn)象，改造前的長軸因扭矩過大引起變形和聯(lián)軸器安全銷斷裂故障也再未發(fā)生。改進后經(jīng)濟效益非常明顯，以每天節(jié)約誤機時間15分鐘計算，年創(chuàng)造經(jīng)濟效益76.65萬元，同時節(jié)約了鏈條的使用及維修費用，年綜合創(chuàng)效可達百萬元以上。減輕了維修工人的勞動強度，創(chuàng)造了較大的社會效益。

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作者簡介：王培培（1985-），女，陜西西安人，陜西鋼鐵集團有限公司，工程師，研究方向：冶金工程。