鋼卷翻卷機(jī)的開發(fā)與設(shè)計(jì)

馮艷 張賢 盛偉平

【摘 要】本文簡要介紹了中冶陜壓重工設(shè)備有限公司開發(fā)設(shè)計(jì)的2250mm熱軋成品庫鋼卷翻卷機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理，重點(diǎn)介紹了該型翻卷機(jī)的主要技術(shù)性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用，為相似產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)提供了參考。

【關(guān)鍵詞】鋼卷；翻卷機(jī)；開發(fā)設(shè)計(jì)

1.前言

翻卷機(jī)是將帶卷由垂直位置翻轉(zhuǎn)到水平位置，或由水平位置翻轉(zhuǎn)到垂直位置，以便進(jìn)行開卷或運(yùn)輸?shù)膶Ｓ弥匾苯鹪O(shè)備。傳統(tǒng)的翻卷機(jī)大多采用電動機(jī)通過減速器及杠桿機(jī)構(gòu)或扇形齒輪來驅(qū)動，此結(jié)構(gòu)由于翻轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)速度低、傳動系統(tǒng)速比大，所以設(shè)備結(jié)構(gòu)龐大、效率較低[1]。近年來翻卷機(jī)大都采用液壓驅(qū)動，通常是通過液壓缸動作，翻轉(zhuǎn)臺繞一固定支點(diǎn)進(jìn)行翻卷[2]。由于鋼卷端面不可能與托卷垂直端面可靠接觸，鋼卷和翻轉(zhuǎn)臺在一起翻轉(zhuǎn)過程中，會對設(shè)備和液壓系統(tǒng)帶來很大的沖擊，更有可能因重心不在翻轉(zhuǎn)中心造成鋼卷的滑落等危險。

本文簡要介紹我公司為某公司開發(fā)設(shè)計(jì)的2250mm熱軋成品庫鋼卷翻卷機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用。該設(shè)備在以往設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上增設(shè)了升降裝置和推板裝置，可對不同卷徑及寬度的鋼卷進(jìn)行翻卷，并解決以上可能出現(xiàn)的問題。

2.鋼卷翻卷機(jī)用途、技術(shù)性能及工作原理

2.1 設(shè)備用途

本設(shè)備主要用于將臥卷平穩(wěn)安全地翻轉(zhuǎn)為立卷，鑒于在軋鋼工藝中需要對鋼卷進(jìn)行開卷及運(yùn)輸，通過翻卷機(jī)的翻轉(zhuǎn)，變水平軸翻轉(zhuǎn)為豎直方向，然后鋼卷可以沿圓周方向開卷。

2.2主要技術(shù)性能指標(biāo)

鋼卷重量 ： Max 30t

鋼卷外徑：φ1000～2150mm

鋼卷內(nèi)徑：φ762mm

鋼卷寬度：800～2130mm

2.3翻卷機(jī)工作原理

行車將臥式鋼卷吊到鞍座1上，升降液壓缸2根據(jù)鋼卷位置，升降到推板裝置3大約中心位置，由于吊放鋼卷的位置不同，推板裝置中安裝的推板液壓缸4動作至與臥式鋼卷端面接觸，接近開關(guān)發(fā)訊；推板裝置在翻轉(zhuǎn)時托住鋼卷，防止造成沖擊，翻卷液壓缸7動作，翻卷架體5進(jìn)行翻卷，將臥卷平穩(wěn)安全翻轉(zhuǎn)90°為立卷。翻轉(zhuǎn)后升降裝置收回，推板液壓缸下降落于固定底座6上，另一行車將立卷吊到火車車廂內(nèi)或立卷存放區(qū)，翻卷機(jī)反向空翻，停于接卷位置，整體結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。

圖1 鋼卷翻卷機(jī)外形圖

1.鞍座 2.升降液壓缸 3.推板裝置 4.推板液壓缸

5.翻卷架體 6.固定底座 7.翻卷液壓缸

3.液壓缸參數(shù)的確定

此設(shè)備動作的執(zhí)行是通過液壓缸實(shí)現(xiàn)的。液壓缸功能是將液壓能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，使機(jī)械機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動或小于360°的往復(fù)擺動運(yùn)動。

此次設(shè)計(jì)已知條件為：

最大卷重：30t

工作壓力：14MPa

液壓缸尺寸參數(shù)的確定[3]可按下式（1）、（2）確定：

1）無活塞桿側(cè)的缸徑D為：

D=m （1）

2）活塞桿側(cè)的缸徑D為：

D=m （2）

式中，F(xiàn) 、F -分別為液壓缸的理論推力和拉力，N；

p-供油壓力，MPa；

d-活塞桿直徑，m；可按下式初選d值，m；

最后將以上各式所求的缸徑D值，選擇其中最大者，圓整到標(biāo)準(zhǔn)值。桿徑d值按照標(biāo)準(zhǔn)缸徑D值下桿徑值取接近值。

4.翻卷機(jī)的液壓系統(tǒng)

本系統(tǒng)是為翻卷機(jī)各液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)（液壓缸）實(shí)現(xiàn)其動作要求而設(shè)置的。泵站設(shè)有三臺主泵（其中一臺備用）和一臺循環(huán)泵為系統(tǒng)供油。主泵啟動前，必須啟動循環(huán)泵。為提高系統(tǒng)可靠性和防止油溫過高，設(shè)置有旁路過濾器和水冷卻器。壓力管路設(shè)置有過濾器，過濾器上帶有壓差報(bào)警裝置，當(dāng)濾芯發(fā)生堵塞時，壓差報(bào)警裝置報(bào)警。油箱上設(shè)有液位控制器、溫度控制器、電加熱器、球閥等，用以顯示油液的溫度、油箱油位的高低以及控制油的加熱。整個系統(tǒng)通過電磁換向閥來控制液壓缸。

5.翻卷機(jī)的電氣控制系統(tǒng)

圖2 鋼卷翻卷機(jī)電氣控制系統(tǒng)操作臺

本設(shè)備電氣控制部分主要為液壓泵站主泵電機(jī)、循環(huán)泵電機(jī)及加熱器的控制，全部為交流控制。PLC采用SIEMENS的S7-200控制器。操作臺上設(shè)有油液高溫、油壓異常、過濾器堵塞、高液位、低液位、最低液位及蝶閥的故障顯示；指示燈亮之后，需要及時檢修。

工作狀態(tài)選擇開關(guān)分為檢修和工作兩種狀態(tài)，檢修時翻卷缸、升降缸和推板缸可以單獨(dú)動作；工作狀態(tài)時翻卷缸、升降缸和推板缸之間的動作有互鎖聯(lián)系。推板缸前進(jìn)另外設(shè)有點(diǎn)動按鈕。操作臺上設(shè)有接卷允許指示燈，指示燈亮之后才可以進(jìn)行接卷操作；同理，翻卷允許和卸卷允許指示燈亮之后，才可以進(jìn)行翻卷操作和卸卷操作。另外，操作臺上還設(shè)有急停按鈕，一旦急停按鈕拍下之后，主電源將斷開。操作臺上一旦有故障指示燈亮，操作工應(yīng)及時檢查故障源并進(jìn)行維修恢復(fù)；每次操作之前應(yīng)檢查限位開關(guān)，以確保操作正常進(jìn)行。翻卷機(jī)電氣控制系統(tǒng)操作臺如圖2所示。

6.結(jié)束語

本文通過對工程實(shí)例應(yīng)用翻卷機(jī)工作原理、性能指標(biāo)及主要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行闡述，系統(tǒng)的分析了該設(shè)備機(jī)械、液壓和電控系統(tǒng)的構(gòu)成、設(shè)計(jì)原理及設(shè)備特點(diǎn)。該新型鋼卷機(jī)不僅能夠用于冷軋帶卷，也可以用于熱軋帶卷，對類似產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)具有一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 肖旸，李本海，張書立，魏峰. 新型多功能液壓翻卷機(jī)的設(shè)計(jì)研究[J].冶金設(shè)備，2012，5：16-19.

[2] 劉榴. 新型液壓翻卷機(jī)的設(shè)計(jì)與研制[J].軋鋼，1995，2：33-34.

[3] 成大先 主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.第4卷，2002年1月第四版.