侯方羊，胡志輝

（中冶南方（新余）冷軋新材料技術(shù)有限公司，江西新余 338000）

環(huán)形爐進(jìn)出料小車故障分析及改進(jìn)

侯方羊，胡志輝

（中冶南方（新余）冷軋新材料技術(shù)有限公司，江西新余 338000）

某熱軋無縫鋼管機(jī)組環(huán)形爐進(jìn)出料小車故障頻率高，嚴(yán)重制約生產(chǎn)。經(jīng)過長期跟蹤觀察與故障統(tǒng)計(jì)分析出故障頻率高發(fā)的主要原因，并提出了針對性的改進(jìn)措施。通過實(shí)施改造后，提高了設(shè)備的可靠性，故障頻率大大降低。

環(huán)形爐；變頻器；齒輪齒條

0 引言

?133熱軋無縫鋼管機(jī)組主要由環(huán)形爐、穿孔機(jī)、延伸機(jī)、高壓水除磷、定徑機(jī)、冷床及精整檢驗(yàn)機(jī)組組成。環(huán)形爐是熱軋無縫鋼管機(jī)組的一個關(guān)鍵設(shè)備，環(huán)形爐的進(jìn)出料是由進(jìn)料小車和出料小車控制。進(jìn)料是由進(jìn)料小車通過鉗口將剪切符合尺寸的坯料夾緊后送入環(huán)形爐內(nèi)；出料是由出料小車運(yùn)行至環(huán)形爐內(nèi)，通過鉗口將加熱符合軋制工藝要求溫度的坯料送至出料輥道上。經(jīng)過穿孔機(jī)穿孔，延伸機(jī)精軋，高壓水除磷，然后經(jīng)過定徑機(jī)減徑圓整后形成壁厚及管徑符合工藝要求的成品管。由于該機(jī)組生產(chǎn)效率較高，環(huán)形爐進(jìn)出料小車運(yùn)行頻繁，故障率較高。通過對環(huán)形爐故障的分析，原因有：一是進(jìn)出料小車到位時，剎車后由于慣性，進(jìn)出料小車輪子在軌道上打滑，導(dǎo)致軌道磨損嚴(yán)重，更換頻繁；二是由于電機(jī)速度不可調(diào)，輸出速度較快，剎車慣性大。

1 改造前的情況

圖1 車輪軌道裝配示意圖

環(huán)形爐進(jìn)出料小車改造前如圖1，133環(huán)形爐進(jìn)出料小車是采用普通的輪式驅(qū)動，在鋼軌上運(yùn)行。小車運(yùn)行時遇到限位制動停車，滑行距離不一致，導(dǎo)致無法使用自動控制操作。隨著運(yùn)行次數(shù)的增加，逐漸加劇小車起制動的困難，在生產(chǎn)過程中，環(huán)形爐鋪料時管坯無法準(zhǔn)確定位，經(jīng)常撞擊爐內(nèi)襯，對環(huán)形爐也造成傷害。因每加、出一次料就必須運(yùn)行兩次（來回），按每天平均800支產(chǎn)量計(jì)算，小車必須運(yùn)行1 600次，頻繁起動運(yùn)行。環(huán)形爐進(jìn)出料小車經(jīng)常出現(xiàn)的故障有傳動齒輪損壞、傳動軸軸承座螺絲松動、電機(jī)燒壞、小車來回限位失效、軌道磨損等設(shè)備故障，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

2 故障原因分析

通過三年來的現(xiàn)場維修經(jīng)驗(yàn)及對環(huán)形爐進(jìn)出料小車運(yùn)動原理的了解，對環(huán)形爐常發(fā)故障導(dǎo)致的原因有了清晰的認(rèn)識。導(dǎo)致傳動齒輪經(jīng)常失效的原因主要是沖擊載荷，進(jìn)出料小車每次帶負(fù)荷制動時都會滑移，且滑移的距離比沒帶負(fù)荷時要長，這就對傳動齒輪造成很大沖擊。由于傳動齒輪不是在中間位置，因此傳遞到傳動軸兩側(cè)的軸承上的力大小也不一致，導(dǎo)致軸承座螺絲也經(jīng)常松動，車輪也容易掉落。通過實(shí)地觀察發(fā)現(xiàn)引起軌道磨損嚴(yán)重的原因主要也是制動后小車不能立即停止，由于慣性大而在軌道上滑移，每個來回在軌道的兩頭分別滑移兩次，三個月左右軌道就需要更換。由于進(jìn)出料小車在前進(jìn)或后退帶負(fù)荷不一致，導(dǎo)致車輪在軌道上滑移距離不同，并且會在滑移段產(chǎn)生凹型，對小車的來回限位的調(diào)整也帶來困難。由于小車在軌道上打滑，且運(yùn)動頻繁所以電機(jī)的機(jī)械抱閘經(jīng)?？ㄋ罁p壞電機(jī)[2]。

3 改進(jìn)措施

從環(huán)形爐進(jìn)出料小車故障原因的分析中可以看出要想減少故障，提高進(jìn)出料小車的可靠性，必須杜絕小車車輪與軌道間的打滑現(xiàn)象及降低小車的沖擊載荷。本著減少故障、降低生產(chǎn)成本、提高小車的控制能力的目的，提出改造方案，增加車輪與鋼軌之間的摩擦力，解決車輪打滑問題。為了降低投資費(fèi)用，減少改造時間，提出將進(jìn)出料小車主動軸和被動軸加長，在車輪旁加裝一個齒輪，同時在進(jìn)出料小車車輪運(yùn)行的軌道旁加裝一組直齒條，齒輪通過車輪驅(qū)動裝置與車輪同步在各自的運(yùn)行軌跡上運(yùn)行的解決方案，如圖2[1-2]。

圖2 齒輪齒條裝配示意圖

進(jìn)出料小車的傳動裝置是由電機(jī)和減速機(jī)組成的，減速機(jī)速比是固定的，電機(jī)速度不可調(diào)。為了降低環(huán)形爐進(jìn)出料小車運(yùn)行速度，減少沖擊載荷，加裝變頻器的方案改造時間最短、投資最少，而且是最好的方法。安裝變頻器后，同時可以撤消機(jī)械抱閘制動，將原來異步電動機(jī)直接起動改為變頻起制動。設(shè)定3 s啟動時間、3 s制動時間，從而使小車平穩(wěn)啟動，并且起到了電流保護(hù)的作用，大大減少啟動和制動沖擊，保障了進(jìn)出料小車上電器線路接觸良好，減少燒電機(jī)事故及頻繁的調(diào)整限位的故障。該方案只是加裝了臺變頻器，就可以取消原來故障率高的機(jī)械抱閘系統(tǒng)，而且該變頻器還起到了節(jié)電、保護(hù)電機(jī)、完善自動控制的功能。

4 結(jié)束語

通過對環(huán)形爐進(jìn)出料小車加裝齒輪齒條及變頻改造后，環(huán)形爐進(jìn)出料小車至今未發(fā)生過任何故障（已使用一年半）。很好地解決了環(huán)形爐進(jìn)出料小車的缺陷，大大降低了故障率，減輕了維修人員的工作強(qiáng)度，同時提高生產(chǎn)節(jié)奏，降低了燃?xì)庀模?jié)約了能源，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］濮良貴，紀(jì)明剛.機(jī)械設(shè)計(jì)：第八版［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［2］孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理：第七版［M］.北京：高等教育出版社，2006.

Failure Analysis and Improvement of the Annular Furnace Feeding and Out Cart

HOU Fang-yang，HU Zhi-hui
（WISDRI（Xinyu）Cold Rolled New Material Technology Co.，Ltd.，Xinyu338000，China）

A hot rolling seamless steel tube plant of annular furnace discharging fault frequency is high，seriously affecting the production.Through the observation and statistical analysis of failure of long-term tracking of the main reasons for the failure of high frequency，and put forward the corresponding improvement measures.Through the implementation of transformation，improve the reliability of the equipment，greatly reduce the failure frequency.

circular furnace；inverter；gear rack

TG333

A

1009－9492(2015)10－0125－02

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.10.032

侯方羊，男，1986年生，陜西周至人，大學(xué)本科，助理工程師。研究領(lǐng)域：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化。

(編輯：王智圣)

2015－04－07