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

常見的上料臺架有鏈傳動式、液壓驅(qū)動步進式和電動曲軸步進式。鏈傳動式上料臺架通過電力驅(qū)動(配有電機、制動器和減速機)滾子鏈，撥爪固定在鏈條上，通過鏈傳動帶動撥爪來推動鋼坯在臺面上運動。鏈傳動式鋼坯上料臺架的結(jié)構(gòu)較為簡單，維護方便，設備安全可靠。但是運行過程中鋼坯在固定臺架上滑動，鋼坯磨損較大，且有噪音。

液壓驅(qū)動步進式采用兩臺液壓缸驅(qū)動動梁臺架作步進式運動，動梁上等距布置數(shù)個不倒翁式推頭，不倒翁式推頭可繞心軸轉(zhuǎn)動，動梁臺架返回，當推頭背面碰到鋼坯時推頭會順勢倒下，從鋼坯底面穿過。由于鋼坯和鋼軌之間有摩擦阻力，若兩中心線間距較遠，鋼坯溫度較高，運行時軌面摩擦阻力和推頭的推力對鋼坯會產(chǎn)生附加的彎矩，易導致鋼坯彎曲變形。

電動曲軸步進式上料臺架由固定梁、活動梁，偏心傳動軸和擋勾組成，如圖1所示?；顒恿旱牟竭M式運動，通過電力驅(qū)動(配有電機、制動器和減速機)曲軸，曲軸上支撐著活動梁，曲軸轉(zhuǎn)動時帶動活動梁升降和前進。曲軸轉(zhuǎn)動一周，坯料首先被活動梁抬起，接著隨活動梁前進，然后在活動梁下降的過程中放在固定梁上，完成一個步進行程。鋼坯在臺架上的滑動摩擦較上述兩種結(jié)構(gòu)的上料臺架小很多，鋼坯表面質(zhì)量得到了保證。目前這種結(jié)構(gòu)的上料臺架在生產(chǎn)中應用較為廣泛。

圖1 電動曲軸上料臺架

1 電動曲軸上料臺架問題及分析

上料臺架的上料過程如下：首先將小方坯放在上料臺架的固定梁上，在電機驅(qū)動下，偏心軸帶動活動梁做抬升和前進運動，活動梁托坯面設計成 V 型結(jié)構(gòu)，這樣活動梁在抬升過程中逐步托起鋼坯，在主軸力臂距最大時，所托起的鋼坯較少，從而大大降低了傳動電機功率，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，作用是防止坯料從固定梁上滑落，同時也起到將臺架上的坯料推正的作用。當爐子發(fā)出要坯信號時，擋勾放下，在活動梁再次抬升前進時，最前面的一根坯料滑落到上料輥道，然后擋勾復位。

從實際應用中，這種結(jié)構(gòu)的上料臺架暴露出以下兩個問題。

(1)坯料從固定梁滑落到輥道時出現(xiàn)滑不下來或者下滑速度過快，甚至會出現(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)，角度過大，坯料下滑速度很快；若角度過小，摩擦力大，就會出現(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適應多種坯料的要求。綜上所述，要實現(xiàn)坯料自動下滑的功能，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，不但對輥子本身有一定的沖擊，而且沖擊還會傳遞到輥道軸承和齒輪馬達，降低使用壽命。

2 解決方案

為了解決目前這種狀況，可以將活動擋勾做成固定擋勾，在輥道另一側(cè)設置一套取料裝置。取料裝置由取料桿，抬升裝置，平移傳動裝置組成。抬升裝置一般由兩只液壓缸驅(qū)動，平移傳動裝置由液壓缸或電機驅(qū)動。該設備可以有效解決上述問題，缺點是占用場地大、需要增加的一套機械設備、還有液壓缸、液壓閥臺和控制系統(tǒng)，投資成本高，也增加了設備的維護量。這是在上料臺架設計時可以考慮的方案，對已經(jīng)實施的項目進行改造，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

在擋勾上增加簡易接料機構(gòu)，解決坯料滑不下來或下滑時撞擊輥子的問題，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上，接料臂在擋勾擺動時通過連桿的帶動繞鉸軸擺動。

當擋勾處于擋料狀態(tài)(見圖2)時，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輸。需要上料時，擋勾放下，在連桿的帶動下，接料臂轉(zhuǎn)到接料位(見圖3)，高于輥面?；顒恿和白咭徊?，坯料沿固定梁的斜面下滑，落在接料臂上，避免了坯料對輥道和減速電機的直接沖擊。接著擋勾復位擋料，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

在這種機構(gòu)中，坯料是滑到接料臂上，而不是直接沖擊輥子，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改大，便于坯料下滑。這種改造只是增加一些簡單的構(gòu)件，不必增加動力裝置，沒有接管接線，不額外占用場地，資金投入少，改造簡單。

此方案理論可行，下面對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)改造可行性進行計算驗證。

某鋼廠上料臺架的參數(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)力矩平衡計算得到，氣缸載荷機構(gòu)中共設4個氣缸，計算時考慮坯料變形最惡劣的情況，即只有2個接料桿接觸坯料，偏載系數(shù)取1.2。

單個氣缸最大載荷。按壓力0.3MPa計算單個氣缸的最小拉力,滿足要求，可以利用原有氣缸進行改造。

2)將剛性連接改為彈性連接

當前項目中將輥子與減速電機用聯(lián)軸器直連(見圖4)，現(xiàn)改為鏈條傳動(見圖5)，由剛性連接改為彈性連接，輥子對沖擊被鏈條吸收，不會傳遞齒輪馬達上，可以消除坯料沖擊輥道對齒輪馬達的影響。該方案需要增加的部件是鏈輪，鏈條和鉸座。另外減速電機的安裝底座需要移位，土建也要作相應處理。第二套方案作為第一套方案的補充方案，是否采用這種傳動方式的改造，可以根據(jù)第一種改造方案的效果來確定，如果坯料的變形比較嚴重，即使增加接料裝置，也不能完全避免坯料對輥道的沖擊，可以考慮本方案。

圖4 聯(lián)軸器直連

圖5 鏈條傳動

3 結(jié) 論

鋼廠通過增加接料裝置，有效地解決了電動式步進式上料臺架在應用中出現(xiàn)的問題。改造方案的實施簡單易行，改造成本低，施工周期短，對正常生產(chǎn)影響小。由于通過第一種方案取得了比較滿意的效果，并未進一步更換聯(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架配合輥道的設計參考。