姚永新，賈苓苓

（河北鋼鐵集團(tuán)唐山分公司，河北 唐山 063000）

1 概述

型材輥式矯直機(jī)在國(guó)際上按工作機(jī)座結(jié)構(gòu)分類可分為懸臂（開式）和雙支撐（閉式）結(jié)構(gòu)，按節(jié)距分類可分為等節(jié)距、不等節(jié)距、變節(jié)距三種。大型型鋼線用于矯直的矯直機(jī)是引進(jìn)德國(guó)技術(shù)，采用雙支撐變節(jié)距結(jié)構(gòu)，并與國(guó)內(nèi)合作制造的專用設(shè)備，在使用過程中出現(xiàn)了很多問題，并多次出現(xiàn)設(shè)備事故，產(chǎn)生這些問題的根源在于該矯直機(jī)為適應(yīng)產(chǎn)線品種需要，選用了德國(guó)KOCH公司設(shè)計(jì)的首臺(tái)世界上最大的不對(duì)稱無級(jí)可變節(jié)距雙支撐水平輥矯直機(jī)，因局部功能欠缺，出現(xiàn)了許多例如萬向軸十字包斷裂、夾緊頭泄壓等難以解決的問題，嚴(yán)重影響生產(chǎn)作業(yè)率。近期由于市場(chǎng)需要，公司又開發(fā)了超出原設(shè)計(jì)能力范圍的28#、30#特高壓輸電鐵塔用角鋼，也易出現(xiàn)故障。為此對(duì)矯直機(jī)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改造，解決目前設(shè)備存在的隱患問題。

2 變節(jié)距雙支撐大型矯直機(jī)存在的隱患問題

隱患問題主要包括以下6點(diǎn)。一是萬向軸十字包承載能力低，萬向接軸十字包容易斷裂。二是矯直機(jī)壓下量標(biāo)定困難、兩側(cè)同軸度和節(jié)距平行度難于保證。三是夾緊頭壓力無法監(jiān)控，無法確保壓力降低到一定數(shù)值，進(jìn)行補(bǔ)壓。四是夾緊頭容易泄壓。五是矯直機(jī)夾緊頭卡爪復(fù)位困難，影響換輥時(shí)間。六是矯直機(jī)主軸夾緊頭經(jīng)常發(fā)生斷雙頭螺柱現(xiàn)象。

3 解決方案及分析

3.1 矯直機(jī)萬向軸改進(jìn)方案及分析

原來矯直機(jī)萬向軸十字包型號(hào)為最大回轉(zhuǎn)直徑SWC315型，直徑315mm，經(jīng)過對(duì)圖紙的研究，在保證安裝尺寸不變的情況下允許將最大回轉(zhuǎn)直徑增加到350mm而不與其它部件產(chǎn)生干涉而影響使用，這樣可以提高承載能力（公稱扭矩）225/160=1．406約40%；同時(shí)要求萬向軸廠家制造十字頭時(shí)盡量加大根部的圓角，較少因局部應(yīng)力集中造成的軸根部斷裂，提高萬向軸十字包承載能力，減少斷軸事故發(fā)生，降低備件消耗；可以適當(dāng)增加矯直機(jī)壓下量，減少角鋼回矯數(shù)量。

改造前后萬向軸承載能力對(duì)比如表1。

表1

3.2 矯直機(jī)壓下標(biāo)定困難改進(jìn)方案及分析

隨著矯直機(jī)使用，設(shè)備零部件由于受沖擊，使電腦上磁尺讀數(shù)與實(shí)際數(shù)據(jù)不符，造成南北兩側(cè)矯直軸水平節(jié)距不同、垂直標(biāo)高不同，矯直時(shí)經(jīng)常報(bào)警。矯直機(jī)每個(gè)軸因不同心產(chǎn)生內(nèi)力，導(dǎo)致主軸雙頭螺柱經(jīng)常斷裂的設(shè)備事故處理時(shí)間每次約4小時(shí)。垂直調(diào)整裝置因南北兩側(cè)標(biāo)高差別太大，導(dǎo)致垂直調(diào)整裝置絲杠上端與軸承座脫開，壓蓋螺釘（4條）全部拉斷，無法升降的事故處理時(shí)間約5小時(shí)。

由于壓下量數(shù)值的不準(zhǔn)確，矯直工調(diào)整很困難，浪費(fèi)很多時(shí)間摸索壓下量需要設(shè)定數(shù)值，產(chǎn)生大量回矯鋼。另外德國(guó)科赫公司并沒有提供可靠的基準(zhǔn)標(biāo)定點(diǎn)。首先用激光跟蹤儀對(duì)矯直機(jī)軸的節(jié)距、標(biāo)高進(jìn)行重新標(biāo)定；在矯直機(jī)機(jī)架上固定位置做出換輥位基準(zhǔn)標(biāo)高點(diǎn)；用內(nèi)徑千分尺測(cè)出節(jié)距與磁尺重新修改標(biāo)定數(shù)據(jù)；在矯直機(jī)上焊接固定多個(gè)鋼板尺，制作了機(jī)械標(biāo)尺，用于比對(duì)南北兩側(cè)節(jié)距、垂直調(diào)整裝置標(biāo)高（反應(yīng)壓下量）、矯直輥水平標(biāo)高是否與磁尺讀數(shù)相符。重新標(biāo)定后南北兩側(cè)軸承位在一個(gè)水平度，上層和下層軸分別在一個(gè)水平度，保證矯直輥的軸距準(zhǔn)確，能夠方便直觀地確認(rèn)各矯直參數(shù)的實(shí)際狀態(tài)。矯直機(jī)標(biāo)定測(cè)量結(jié)果與調(diào)整方案如圖1。

圖1 矯直機(jī)標(biāo)定測(cè)量結(jié)果與調(diào)整方案

3.3 矯直機(jī)夾緊頭壓力監(jiān)控問題改進(jìn)方案及分析

由于夾緊頭設(shè)計(jì)缺陷經(jīng)常突然泄壓，多次造成軸套串出，影響時(shí)間3～4小時(shí)才能恢復(fù)，由于無法預(yù)知9根軸哪個(gè)夾緊頭泄壓，不得不采取每小時(shí)加壓一次的方法，來減少夾緊頭泄壓是的次數(shù)；由于軸套串出時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，個(gè)別軸套產(chǎn)生相對(duì)摩擦，將軸套內(nèi)表面損傷，增加了維修費(fèi)。

首先購(gòu)進(jìn)壓力表，在每個(gè)矯直機(jī)主軸（共9根軸）最外端軸頭連接打壓快換接頭的螺孔處增加三通接頭，一端連接壓力表，另一端連接快換接頭，這樣不影響正常打壓，完成了增加壓力表的改進(jìn)。

3.4 夾緊頭泄壓?jiǎn)栴}改進(jìn)方案及分析

在快換接頭前增加一個(gè)截止閥開關(guān)，打壓完成后關(guān)閉閥門；再通過改進(jìn)快換接頭（提高壓力等級(jí)和改進(jìn)密封材料），提高保壓時(shí)間；將原來設(shè)計(jì)的絲堵，改為增加一個(gè)紫銅墊，進(jìn)行密封，確保不再因絲堵封不住液壓油泄漏。夾緊頭內(nèi)部螺紋鎖緊部分經(jīng)常松動(dòng)，造成端面密封壓不住從而快速泄壓。原設(shè)計(jì)螺紋有一M5緊定螺釘固定防松，但因直徑小經(jīng)常切斷或松掉，沒有起到防松作用，將此處改為鉆孔用Φ12圓柱銷固定，從而保證此處螺紋不再松動(dòng)，確保密封正常。

3.5 矯直機(jī)夾緊頭卡爪復(fù)位問題改進(jìn)方案及分析

矯直機(jī)每個(gè)軸上夾緊頭有三個(gè)卡爪，用于卡緊矯直輥，承受軸向力。當(dāng)換輥時(shí)，大部分卡爪不能自動(dòng)縮回原位（德國(guó)科赫公司設(shè)計(jì)缺陷）。大部分必須用大錘敲打才能縮回，個(gè)別卡爪多次錘擊都很難縮回，錘擊造成卡爪變形，更不容易回位，大大影響換輥時(shí)間。使用專用工具后，方便了卡爪順利縮回原位，減少換輥時(shí)間，同時(shí)防止了卡爪變形，避免更換備件，減少了備件消耗。矯直機(jī)夾緊頭卡爪復(fù)位裝置設(shè)計(jì)圖如圖2。

3.6 矯直機(jī)夾緊頭雙頭螺柱斷裂問題改進(jìn)方案及分析

圖2 矯直機(jī)夾緊頭卡爪復(fù)位裝置主視圖及左視圖

由于4#、6#矯直機(jī)主軸夾緊頭雙頭螺柱經(jīng)常發(fā)生斷裂，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)分析發(fā)現(xiàn)矯直機(jī)設(shè)計(jì)因采用雙支撐結(jié)構(gòu)，為方便打開機(jī)架換輥，主軸設(shè)計(jì)成兩體組合式，在軸頭部位設(shè)計(jì)了夾緊頭（帶液壓漲緊機(jī)構(gòu)），通過9根M24的雙頭螺柱與主軸固定連接在一起，矯直機(jī)每個(gè)軸上夾緊頭有三個(gè)卡爪，用于卡緊矯直輥，矯直輥所受軸向力通過夾緊頭的三個(gè)卡爪傳遞給雙頭螺柱承受拉力，當(dāng)矯直側(cè)彎較大的大型角鋼時(shí)，雙頭螺柱由于不能承受矯直輥軸向力被拉伸斷裂。

經(jīng)過多次反復(fù)驗(yàn)證分析得出減少雙頭螺柱承受軸向拉力的方案，即對(duì)矯直機(jī)輥套進(jìn)行了擴(kuò)大內(nèi)孔直徑由Φ470到Φ500mm，為方便拆卸輥套另外兩個(gè)臺(tái)階孔也做了相應(yīng)擴(kuò)孔；在主軸上新增加了長(zhǎng)度360mm、壁厚15mm的軸套，也增加兩個(gè)輔助軸套；新軸套安裝在軸與夾緊頭連接的外表面上，軸套與軸和夾緊頭設(shè)計(jì)成高達(dá)0．5mm過盈量的配合，這就保證了軸向力大部分由軸套與軸和夾緊頭的過盈接觸面承受，減少了雙頭螺柱的受力，輔助增加了雙頭螺柱的抗拉強(qiáng)度，從而減少斷雙頭螺柱事故次數(shù)。矯直機(jī)軸頭改進(jìn)前后示意圖如圖3。

圖3 矯直機(jī)軸頭改進(jìn)前后示意圖

4 結(jié)語

對(duì)矯直機(jī)萬向軸改進(jìn)，將最大回轉(zhuǎn)直徑增加由Φ315到Φ350，提高了萬向軸的承載能力。通過制作帶刻度標(biāo)尺，解決了矯直機(jī)壓下量標(biāo)定問題，保證兩側(cè)同軸度和節(jié)距平行度不超差報(bào)警。通過對(duì)矯直機(jī)軸端增加壓力表，確保隨時(shí)監(jiān)控夾緊頭壓力。通過對(duì)矯直機(jī)夾緊頭快速接頭進(jìn)行改進(jìn)，解決夾緊頭泄壓?jiǎn)栴}。研究矯直機(jī)夾緊頭卡爪復(fù)位裝置，保證夾緊頭卡爪快速?gòu)?fù)位。增加矯直機(jī)軸套改進(jìn)，減少雙頭螺柱斷裂事故。

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