淺談上料臺(tái)架在應(yīng)用中的改進(jìn)

潘玉蕊

(重慶賽迪熱工環(huán)保工程技術(shù)有限公司，重慶 401122)

在線棒材和型材生產(chǎn)線上，作為爐前的上料設(shè)備，上料臺(tái)架的作用是存放坯料并按照工藝要求把鋼坯從臺(tái)架平穩(wěn)地輸送到裝爐輥道上。上料臺(tái)架的性能必須要滿足整條生產(chǎn)線的節(jié)奏。

常見(jiàn)的上料臺(tái)架有鏈傳動(dòng)式、液壓驅(qū)動(dòng)步進(jìn)式和電動(dòng)曲軸步進(jìn)式。鏈傳動(dòng)式上料臺(tái)架通過(guò)電力驅(qū)動(dòng)(配有電機(jī)、制動(dòng)器和減速機(jī))滾子鏈，撥爪固定在鏈條上，通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)撥爪來(lái)推動(dòng)鋼坯在臺(tái)面上運(yùn)動(dòng)。鏈傳動(dòng)式鋼坯上料臺(tái)架的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，設(shè)備安全可靠。但是運(yùn)行過(guò)程中鋼坯在固定臺(tái)架上滑動(dòng)，鋼坯磨損較大，且有噪音。

液壓驅(qū)動(dòng)步進(jìn)式采用兩臺(tái)液壓缸驅(qū)動(dòng)動(dòng)梁臺(tái)架作步進(jìn)式運(yùn)動(dòng)，動(dòng)梁上等距布置數(shù)個(gè)不倒翁式推頭，不倒翁式推頭可繞心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)梁臺(tái)架返回，當(dāng)推頭背面碰到鋼坯時(shí)推頭會(huì)順勢(shì)倒下，從鋼坯底面穿過(guò)。由于鋼坯和鋼軌之間有摩擦阻力，若兩中心線間距較遠(yuǎn)，鋼坯溫度較高，運(yùn)行時(shí)軌面摩擦阻力和推頭的推力對(duì)鋼坯會(huì)產(chǎn)生附加的彎矩，易導(dǎo)致鋼坯彎曲變形。

電動(dòng)曲軸步進(jìn)式上料臺(tái)架由固定梁、活動(dòng)梁，偏心傳動(dòng)軸和擋勾組成，如圖1所示?；顒?dòng)梁的步進(jìn)式運(yùn)動(dòng)，通過(guò)電力驅(qū)動(dòng)(配有電機(jī)、制動(dòng)器和減速機(jī))曲軸，曲軸上支撐著活動(dòng)梁，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)活動(dòng)梁升降和前進(jìn)。曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周，坯料首先被活動(dòng)梁抬起，接著隨活動(dòng)梁前進(jìn)，然后在活動(dòng)梁下降的過(guò)程中放在固定梁上，完成一個(gè)步進(jìn)行程。鋼坯在臺(tái)架上的滑動(dòng)摩擦較上述兩種結(jié)構(gòu)的上料臺(tái)架小很多，鋼坯表面質(zhì)量得到了保證。目前這種結(jié)構(gòu)的上料臺(tái)架在生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛。

圖1 電動(dòng)曲軸上料臺(tái)架

1 電動(dòng)曲軸上料臺(tái)架問(wèn)題及分析

上料臺(tái)架的上料過(guò)程如下：首先將小方坯放在上料臺(tái)架的固定梁上，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，偏心軸帶動(dòng)活動(dòng)梁做抬升和前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)梁托坯面設(shè)計(jì)成 V 型結(jié)構(gòu)，這樣活動(dòng)梁在抬升過(guò)程中逐步托起鋼坯，在主軸力臂距最大時(shí)，所托起的鋼坯較少，從而大大降低了傳動(dòng)電機(jī)功率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。擋勾布置在固定梁靠近輥道的一端，由氣缸或者液壓缸驅(qū)動(dòng)，作用是防止坯料從固定梁上滑落，同時(shí)也起到將臺(tái)架上的坯料推正的作用。當(dāng)爐子發(fā)出要坯信號(hào)時(shí)，擋勾放下，在活動(dòng)梁再次抬升前進(jìn)時(shí)，最前面的一根坯料滑落到上料輥道，然后擋勾復(fù)位。

從實(shí)際應(yīng)用中，這種結(jié)構(gòu)的上料臺(tái)架暴露出以下兩個(gè)問(wèn)題。

(1)坯料從固定梁滑落到輥道時(shí)出現(xiàn)滑不下來(lái)或者下滑速度過(guò)快，甚至?xí)霈F(xiàn)翻滾。產(chǎn)生這兩種情況的原因都和固定梁端頭傾斜的角度選取有關(guān)，角度過(guò)大，坯料下滑速度很快；若角度過(guò)小，摩擦力大，就會(huì)出現(xiàn)坯料滑不下去或者滑不到位的情況。另外，由于熱坯和冷坯的摩擦系數(shù)不同，不同材質(zhì)的坯料摩擦系數(shù)也不盡相同，傾角的選擇很難同時(shí)適應(yīng)多種坯料的要求。綜上所述，要實(shí)現(xiàn)坯料自動(dòng)下滑的功能，就得選取滿足較大摩擦力的傾角。

(2)坯料從固定梁下滑到輥道，不但對(duì)輥?zhàn)颖旧碛幸欢ǖ臎_擊，而且沖擊還會(huì)傳遞到輥道軸承和齒輪馬達(dá)，降低使用壽命。

2 解決方案

為了解決目前這種狀況，可以將活動(dòng)擋勾做成固定擋勾，在輥道另一側(cè)設(shè)置一套取料裝置。取料裝置由取料桿，抬升裝置，平移傳動(dòng)裝置組成。抬升裝置一般由兩只液壓缸驅(qū)動(dòng)，平移傳動(dòng)裝置由液壓缸或電機(jī)驅(qū)動(dòng)。該設(shè)備可以有效解決上述問(wèn)題，缺點(diǎn)是占用場(chǎng)地大、需要增加的一套機(jī)械設(shè)備、還有液壓缸、液壓閥臺(tái)和控制系統(tǒng)，投資成本高，也增加了設(shè)備的維護(hù)量。這是在上料臺(tái)架設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮的方案，對(duì)已經(jīng)實(shí)施的項(xiàng)目進(jìn)行改造，從投資、工程量和安裝空間的考慮，都不是很理想。

基于此，本文提出以下兩種方案。

1)增加接料裝置

在擋勾上增加簡(jiǎn)易接料機(jī)構(gòu)，解決坯料滑不下來(lái)或下滑時(shí)撞擊輥?zhàn)拥膯?wèn)題，型式如圖2所示。需要增加的零件有連桿，接料臂、連接軸以及鉸座。連桿兩端分別連接擋勾和接料臂，鉸座固定在輥道架或者基礎(chǔ)上，接料臂在擋勾擺動(dòng)時(shí)通過(guò)連桿的帶動(dòng)繞鉸軸擺動(dòng)。

當(dāng)擋勾處于擋料狀態(tài)(見(jiàn)圖2)時(shí)，接料臂放下，處于等待位，低于輥面，不影響坯料在輥道上的運(yùn)輸。需要上料時(shí)，擋勾放下，在連桿的帶動(dòng)下，接料臂轉(zhuǎn)到接料位(見(jiàn)圖3)，高于輥面。活動(dòng)梁往前走一步，坯料沿固定梁的斜面下滑，落在接料臂上，避免了坯料對(duì)輥道和減速電機(jī)的直接沖擊。接著擋勾復(fù)位擋料，接料臂上的坯料也被平穩(wěn)地放在了輥道上，完成了一次上料。

圖2 擋料位

圖3 接料位

在這種機(jī)構(gòu)中，坯料是滑到接料臂上，而不是直接沖擊輥?zhàn)?，最終由氣缸承受載荷，由于空氣具有一定的壓縮性，也就起到了緩沖作用。增加接料裝置后，固定梁的傾角取值可以適當(dāng)改大，便于坯料下滑。這種改造只是增加一些簡(jiǎn)單的構(gòu)件，不必增加動(dòng)力裝置，沒(méi)有接管接線，不額外占用場(chǎng)地，資金投入少，改造簡(jiǎn)單。

此方案理論可行，下面對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)改造可行性進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證。

某鋼廠上料臺(tái)架的參數(shù)如下：

最大坯重m=2 150 kg， L1=295mm，L2=346 mm，L3=392 mm，L4=811 mm。

氣缸規(guī)格為Φ250/Φ(70～125)，mm，氣缸工作壓力0.3～0.5MPa。

根據(jù)力矩平衡計(jì)算得到，氣缸載荷機(jī)構(gòu)中共設(shè)4個(gè)氣缸，計(jì)算時(shí)考慮坯料變形最?lèi)毫拥那闆r，即只有2個(gè)接料桿接觸坯料，偏載系數(shù)取1.2。

單個(gè)氣缸最大載荷。按壓力0.3MPa計(jì)算單個(gè)氣缸的最小拉力,滿足要求，可以利用原有氣缸進(jìn)行改造。

2)將剛性連接改為彈性連接

當(dāng)前項(xiàng)目中將輥?zhàn)优c減速電機(jī)用聯(lián)軸器直連(見(jiàn)圖4)，現(xiàn)改為鏈條傳動(dòng)(見(jiàn)圖5)，由剛性連接改為彈性連接，輥?zhàn)訉?duì)沖擊被鏈條吸收，不會(huì)傳遞齒輪馬達(dá)上，可以消除坯料沖擊輥道對(duì)齒輪馬達(dá)的影響。該方案需要增加的部件是鏈輪，鏈條和鉸座。另外減速電機(jī)的安裝底座需要移位，土建也要作相應(yīng)處理。第二套方案作為第一套方案的補(bǔ)充方案，是否采用這種傳動(dòng)方式的改造，可以根據(jù)第一種改造方案的效果來(lái)確定，如果坯料的變形比較嚴(yán)重，即使增加接料裝置，也不能完全避免坯料對(duì)輥道的沖擊，可以考慮本方案。

圖4 聯(lián)軸器直連

圖5 鏈條傳動(dòng)

3 結(jié) 論

鋼廠通過(guò)增加接料裝置，有效地解決了電動(dòng)式步進(jìn)式上料臺(tái)架在應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題。改造方案的實(shí)施簡(jiǎn)單易行，改造成本低，施工周期短，對(duì)正常生產(chǎn)影響小。由于通過(guò)第一種方案取得了比較滿意的效果，并未進(jìn)一步更換聯(lián)軸器。本文所述的第二種解決方案，可以作為今后與上料臺(tái)架配合輥道的設(shè)計(jì)參考。