小車式編組臺架設(shè)計研究

王洪波

(中冶東方工程技術(shù)有限公司板管事業(yè)部，山東 青島 266555)

0 前言

編組臺架為型材軋線上重要的輔助設(shè)備之一，能調(diào)節(jié)生產(chǎn)節(jié)奏，起承前啟后的作用。

目前國內(nèi)常見的型材編組臺架為鏈式編組臺架結(jié)構(gòu)和步進梁式編組臺架。鏈式編組臺架由輸送鏈及固定臺架、輥道等組成。運輸臺面寬、鏈條使用量大、頻繁正反轉(zhuǎn)，備品備件消耗量多，維護成本較大，鏈條較長，輸送部分剛度不強，垂度不能很好地保證，易造成型材運輸過程中出現(xiàn)偏移現(xiàn)象，為最大限度的保證鏈條平直度需要頻繁調(diào)整張緊裝置;步進梁式編組臺架主要由動梁、固定梁及升降裝置等組成，制造完畢后高度偏差調(diào)整難度較大，而且設(shè)備重量較大，投資較高。本文所述小車式編組臺架是在參考了國外某公司設(shè)計的編組臺架結(jié)構(gòu)后，結(jié)合客戶使用經(jīng)驗進行設(shè)計的實用新型編組臺架。承重部件為升降裝置，整體剛度強，型材運送由橫移小車實現(xiàn)，小車采用變頻調(diào)速電機控制，可以滿足客戶的不同產(chǎn)品的差別周期控制;升降裝置可實現(xiàn)在線調(diào)整小車高度;此種編組臺架具有設(shè)備較輕、維護成本低和經(jīng)久耐用的特點。

1 小車式編組臺架工藝流程

經(jīng)冷床冷卻后的軋件矯直后由平立輥矯直機后運輸輥道運輸?shù)?#編組區(qū)上料輸入輥道上，對于重軌和道岔軌產(chǎn)品由1#小車式編組臺架橫移小車將其從1#編組區(qū)上料運輸輥道上移送到超聲波探傷入口輥道上，然后送往超聲波探傷裝置進行探傷檢查，檢查完畢后通過輸送輥道送往2#編組臺架入口處，通過2#小車式編組臺架編組臺架橫移小車橫移并根據(jù)同時鋸切根數(shù)編組完畢后，再由橫移小車將編組后的軋件送到輸出輥道上，然后通過輥道送往定尺冷鋸機切定尺;對于H型鋼、鋼板樁、吊車軌產(chǎn)品由1#編組區(qū)橫移小車橫移并根據(jù)同時鋸切根數(shù)進行編組后送往1#編組臺架輸出輥道，然后通過輥道送往定尺冷鋸機區(qū)進行定尺鋸切。

2 設(shè)備組件及功能

本次設(shè)計的小車式編組臺架主要由固定臺架、橫移小車、升降裝置、傳動系統(tǒng)、探傷入口輥道、輸入輥道及輸出輥道組成。結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、圖2所示。

輥道均為變頻電機單獨傳動，能正反轉(zhuǎn)，頻繁啟停工作制，軋件來料前，輥道處于靜止狀態(tài)，當軋件落到輥道上后，輥道電機啟動、加速，運送軋件到工作位。

移鋼小車功能將軋件從輸入輥道運送到探傷輥道上或送到固定臺架上編組，軋件編組完成后運送到輸出輥道中心線上。小車除了有往復(fù)運動外，還能夠升降，低位等待，高位運輸。

升降裝置主要由油缸、擺臂、支架、橫梁、小車軌道梁及拉桿等組成。主要作用為將小車上升到高位載料后，高位運行到達工作位后將型鋼放下，小車下降到低位，小車返回繼續(xù)下一個周期。液壓系統(tǒng)具有位置保持功能。

傳動系統(tǒng)由變頻電機、減速機、鏈條及鏈輪等組成。主要作用是為小車運行提供動力及控制小車速度和啟停位置。固定臺架主要用于承載成組型材。

3 技術(shù)參數(shù)

(1)成品型材最大重量:46.5 t，每4根一組;

(2)型材成品長度范圍:50～105 m;

(3)固定臺架臺面尺寸:11.5 m×102.5 m，可以同時存放2組成品型材;

(4)移鋼小車:鏈式傳動，最大平移行程18 000 mm，工作行程13 650 mm;小車長度1 800 mm，寬度400 mm;平移速度0.5～1 m/s，傳動電機AC63 kW，980 r/min，小車升降行程250 mm，升降液壓缸:380 mm/160 mm×375 mm，升降速度0.1 m/mm，單車最大承重1.8 t;小車數(shù)量9組，每組3個小車;

(5)小車控制傳感器:接近開光與編碼器;

(6)輸入輥道:長度102 m，輥子數(shù)量51個，單獨傳動，減速電機功率:7.5 kW，輥子Ф360×1300，輥子線速度0～3.5 m/s，輥子間距2 000 mm;

(7)輸出輥道:長度110 m，輥子數(shù)量55個，單獨傳動，減速電機功率:7.5 kW，輥子Ф360×1300，輥子線速度0～3.5 m/s;輥子間距2 000 mm;

(8)探傷入口輥道:長度110 m，輥子數(shù)量55個，單獨傳動，減速電機功率:7.5 kW，輥子Ф360×1300，輥子線速度0～3.5 m/s;，輥子間距2 000 mm。

4 存在的主要問題及解決措施

4.1 型鋼偏移問題

型材沿輥道中心線方向的偏移量過大，易引起檢測元件感應(yīng)錯誤、型材移交輥道時位置不佳及偏移不利于后續(xù)鋸切等問題。造成型材的中心線偏移的主要影響因素有:1)小車頂面高度不一致;2)固定臺架高度與表面不平度不一致;3)鏈輪齒相位的不一致性;4)傳動軸扭轉(zhuǎn)變形引起傳動鏈輪齒相位差;5)頭、尾鏈輪中心線與傳動軸中心線的不垂直;6)兩臺傳動電機或液壓缸升降不同步等。對于小車頂面高度不一致，設(shè)計采用升降拉桿調(diào)整軌道梁的大高度差，設(shè)計時采用墊片組來調(diào)整微量的高度偏差;臺架表面的平整度靠加工精度來保證，臺架高度調(diào)整設(shè)有墊片組;傳動軸上所有鍵槽中心線應(yīng)設(shè)計在一條直線上及鏈輪鍵槽必須與一齒中心線重合以保證鏈輪齒相位的一致性;尾鏈輪中心線與傳動軸中心線的垂直度靠控制安裝精度保證;合理設(shè)計傳動軸剛度及布置傳動裝置以盡量減少軸的扭轉(zhuǎn)變形;電機同步在控制系統(tǒng)中由程序保證，液壓缸同步靠液壓同步技術(shù)實現(xiàn)。

4.2 傳動系統(tǒng)設(shè)置

橫移小車采用電機、制動器、減速機傳動;小車位置控制靠編碼器與接近開關(guān)來精確定位。

(1)電機選擇根據(jù)型材來料長度不等，結(jié)合用戶生產(chǎn)批量的大小，在設(shè)計傳動時，將編組臺架分成兩部分，由兩個電機獨立傳動，對于長度小的型材單個電機傳動，較長的型材兩個電機共同傳動。小車要求速度可調(diào)及頻繁啟、制動，經(jīng)過設(shè)計計算，短型材小車橫移電機同時也是最大電機，驅(qū)動功率為63kW。考慮到甲方要求減少備件與可互換性的情況，本次設(shè)計采用了兩臺63 kW的YZPB型起重及冶金用變頻調(diào)速電機電機，相應(yīng)電機的冷卻風(fēng)扇單獨設(shè)置以保證冷卻效果，可避免變頻所引起的高次諧波所產(chǎn)生的熱量。因多臺電機傳動采用機械傳動時易產(chǎn)生電機不同步造成負載不均進而產(chǎn)生扭軸現(xiàn)象，本次設(shè)計采用電機單獨傳動;電機與電機之間的同步靠自動控制來完成，電機同步由低速上升到工作轉(zhuǎn)速。

(2)軸設(shè)計。因小車式編組臺架長度較長，采用通軸傳動易產(chǎn)生扭軸現(xiàn)象，造成型材位置偏移，本次設(shè)計將軸設(shè)計成多段軸傳動，采用聯(lián)軸器來完成同步轉(zhuǎn)動。

(3)聯(lián)軸器選擇。對于聯(lián)軸器我們設(shè)計時有兩種選擇，脹套聯(lián)軸器與鍵傳動聯(lián)軸器。脹套聯(lián)軸器在加工精度符合要求的情況下具有調(diào)整方便與軸上不用加工軸肩的特點，是國外設(shè)計常用類型;鍵連接聯(lián)軸器在國內(nèi)設(shè)計中應(yīng)用最多，其安裝需要定位，但是連接可靠，維護簡單。由于脹套聯(lián)軸器在一期中常產(chǎn)生滑動現(xiàn)象且維護工作量大，結(jié)合用戶使用習(xí)慣本次設(shè)計采用鍵連接聯(lián)軸器。

(4)小車行位控制。小車極限位置采用接近開關(guān)控制，小車的行程和速度控制，分別采用多圈絕對值編碼器與絕對值編碼器。

4.3 升降裝置

升降裝置為液壓缸驅(qū)動，要求同步升降，輕提升輕放，保證所有小車頂面的平面度.不同步會造成局部液壓缸負載過大和型鋼在軋線方向上偏移，造成液壓缸損壞及引起后續(xù)檢測元件失誤的情況。同步采用機械通軸效果最好，但是這樣軸會過長，重量較大，較難加工且易扭轉(zhuǎn)變形。故本次設(shè)計每組小車軌道梁采用一臺液壓缸驅(qū)動，機械通軸同步，共用液壓缸9臺。9臺液壓缸采用液壓系統(tǒng)同步控制;輕提升輕放采用比例閥控制流量實現(xiàn);對于保證所有小車頂面平面度的問題，首先要保證加工精度要求，除此之外設(shè)計在線可調(diào)拉桿的裝置，拉桿可以調(diào)整較大的高度差，微量的高度差采用墊片組調(diào)平。小車軌道梁采用焊接型鋼，軌道面設(shè)置一定的公差精度要求，剛度可靠。

5 結(jié)語

上述小車式編組臺架已經(jīng)在某公司軌梁廠一期項目中應(yīng)用，能很好的滿足使用要求，運行良好，調(diào)整維護方便。在該軌梁廠改造新建的精整線上將繼續(xù)應(yīng)用此結(jié)構(gòu)形式的編組臺架，目前新上小車式編組臺架已完成安裝調(diào)試和試運行。

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