趙瑞明 張 凱 寧 勇 武 劍

(山鋼股份萊蕪分公司棒材廠 山東萊蕪271104)

棒線材活套器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與應(yīng)用

趙瑞明①張 凱 寧 勇 武 劍

(山鋼股份萊蕪分公司棒材廠 山東萊蕪271104)

活套器是棒線材生產(chǎn)線必不可少的工藝裝備，其穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，重點(diǎn)介紹對(duì)活套器起套機(jī)構(gòu)所做的優(yōu)化設(shè)計(jì)及取得的效果。

棒線材活套器 維修 運(yùn)行穩(wěn)定性 優(yōu)化設(shè)計(jì)

1 前言

活套器在棒線材連軋生產(chǎn)過程中，一般用于斷面較小、軋制速度較快的道次(除高線精軋集體傳動(dòng)機(jī)組外)，其主要作用有三個(gè)，一是換輥換槽后，能夠快速建立正常的道次間微張力，減少試車廢品；二是正常軋制過程中消除連軋機(jī)架的動(dòng)態(tài)速度變化的干擾，維持微張力或是無張力的狀態(tài)，保證軋件尺寸精度；三是在軋制調(diào)整的過程中，能夠避免人工速度調(diào)節(jié)產(chǎn)生的秒流量偏差，保證原有的張力狀態(tài)[2]。綜上所述，活套器是棒線材生產(chǎn)降低廢品、穩(wěn)定尺寸、提升生產(chǎn)指標(biāo)必須有的工藝設(shè)備，其運(yùn)行的穩(wěn)定性關(guān)系重大。本文重點(diǎn)對(duì)常用立式活套器的起套機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高其運(yùn)行穩(wěn)定性、方便維修、且降低了備件費(fèi)用，具有一定的推廣意義。

2 常用活套器的結(jié)構(gòu)和缺陷分析

1)目前棒線材生產(chǎn)線，用得最普遍的是立式活套器，其主體結(jié)構(gòu)如圖1。

2)做結(jié)構(gòu)優(yōu)化的部分主要是活套器的起套機(jī)構(gòu)，見圖2。

3)圖2是常用活套器起套機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，主體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式如下：

(1)起套輥采用滾動(dòng)軸承和起套輥軸連接在一起，并采用鎖緊螺母、梅花止退墊的形式完成起套輥在起套輥軸上的軸向定位。

(2)起套輥軸與起套輥軸套筒之間為小間隙配合，并通過軸端壓蓋完成軸向的止退定位。

(3)起套輥軸套筒與旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)套筒通過2個(gè)肋條焊接在一起，并在肋條中間設(shè)置安裝起套氣缸缸頭的孔和銷。

(4)旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)套筒和旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)軸，通過2件銅套，所形成的間隙配合，通過滑動(dòng)摩擦方式來完成旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，軸端壓蓋起到軸向定位作用。

(5)旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)軸，通過法蘭和活套器框架上

圖1 立式活套器框架及主要結(jié)構(gòu)[1]

圖2 起套機(jī)構(gòu)示意

對(duì)應(yīng)的孔(與軸間隙配合)，定位于活套器框架。

4)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在實(shí)際使用中存在的問題

(1)若起套輥軸承損壞，采取的更換方式有2個(gè)，一是拆軸承鎖緊螺母，退出起套輥，由于空間受限，加之軸承損壞后的卡阻，多數(shù)情況不好操作；二是起套輥連同起套輥軸一起從起套輥軸套筒中退出，離開活套器框架，便于維修操作。

(2)起套輥軸與起套輥軸套筒之間是間隙配合，實(shí)際使用中存在多數(shù)情況下由于長時(shí)間受到水和氧化鐵皮的侵蝕、抱死，需要加熱并沖擊拆開，少數(shù)情況下，該間隙越來越大，造成起套輥在起落過程中的甩動(dòng)，加大了軸承的沖擊載荷，壽命大大降低，且起套輥輥面不水平，出現(xiàn)傾斜，不利于軋件正常運(yùn)行。

(3)旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)套筒和旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)軸，通過2件銅套，所形成的間隙配合，來完成旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，由于該處為開放狀態(tài)，甘油潤滑方式，且受到水和氧化鐵皮的侵蝕，磨損速度較快，很快就形成較大間隙，同樣造成起落套過程中起套輥的甩動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)起套輥碰觸活套器底板，沖擊巨大。

(4)旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)套筒和旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)軸，通過2件銅套形成的滑動(dòng)摩擦方式，對(duì)旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)軸在銅套位置造成磨損，導(dǎo)致軸變細(xì)，同樣造成該處間隙變大，需要更換旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)軸來恢復(fù)裝配精度，造成備件費(fèi)用增加。

(5)旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)軸在更換過程中，需要從活套器框架中拆除，間隙配合同樣因?yàn)樗脱趸F皮的侵蝕，而需要加熱、并沖擊退出。

總之，上述結(jié)構(gòu)維修困難、勞動(dòng)量大，需要加熱、錘擊，備件需求量較大。

3 活套器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的示意圖3

圖3 優(yōu)化后的起套機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)點(diǎn)

1)起套輥軸套筒改為夾殼聯(lián)軸器形式[3](不設(shè)置鍵)，對(duì)稱分為兩片，兩片合起來夾住起套輥軸，并在兩片結(jié)合處預(yù)留5mm～10mm的間隙。

2)起套輥軸套筒兩片的夾緊力由螺栓提供，經(jīng)計(jì)算設(shè)置6顆以上M20夾緊螺栓即可滿足要求。套筒上的螺栓采用穿過套筒的方式，即一段為內(nèi)六角頭，另一端為六角頭螺帽，而不在套筒內(nèi)設(shè)置內(nèi)螺紋來提供夾緊力。

3)起套輥軸的被夾持部分為光軸，并取消原先的軸端壓蓋設(shè)計(jì)。

4)旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)套筒亦改為夾殼聯(lián)軸器形式，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同起套輥軸套筒。

5)同樣的，旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)軸被夾持部分設(shè)計(jì)為光軸，并取消軸端壓蓋。

6)如上述，旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)套筒與旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)軸之間是“抱死”的，不能實(shí)現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)正常起套動(dòng)作，優(yōu)化為旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)軸可相對(duì)活套器框架轉(zhuǎn)動(dòng)。

7)在活套器框架上焊接旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)軸軸承座，采用圓錐軸承或是調(diào)心輥?zhàn)虞S承，并通過軸承座壓蓋、軸承鎖緊套和鎖緊螺母，來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)軸與活套器框架之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向定位。

8)在兩個(gè)軸承座之間設(shè)置套筒，作為密封罩，來阻擋異物進(jìn)入軸承工作空間，同時(shí)可作為潤滑甘油的存儲(chǔ)空間。

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)的使用效果

4.1 正常運(yùn)行壽命大大提高

1)起套輥軸與起套輥軸套筒之間，旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)軸和旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)套筒之間，采用夾殼聯(lián)軸器的連接形式，沒有間隙，不存在由于該兩處間隙造成的起套落套過程中起套輥上下甩動(dòng)的現(xiàn)象，活套器運(yùn)行的穩(wěn)定性提高，對(duì)起套輥軸承的沖擊載荷減小，軸承運(yùn)行壽命相應(yīng)提高。

2)起落套旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的完成，由滑動(dòng)摩擦狀態(tài)，優(yōu)化為使用軸承的滾動(dòng)摩擦狀態(tài)，基本消除了磨損帶來的間隙變化，同樣提高了活套運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3)密封罩處可存儲(chǔ)甘油，保證軸承的潤滑，同時(shí)，盡量選用較大承載能力的軸承，其壽命是很長的。

4.2 維修效率提升

更換起套輥，可連同起套輥軸同時(shí)更換，來提高更換效率，同時(shí)便于線下更換起套輥及其軸承。方法是用氣割切割?yuàn)A殼聯(lián)軸器的鎖緊螺栓，切割位置即是預(yù)留的5mm～10mm的兩片夾殼聯(lián)軸器的間隙，由于銹蝕嚴(yán)重，螺栓已經(jīng)不可再用，更換即可。徹底解決了由于銹蝕抱死需要加熱沖擊退出的問題。

4.3 備件費(fèi)用下降

1)優(yōu)化后的活套器起套機(jī)構(gòu)，正常更換件僅限起套輥軸承和夾殼結(jié)構(gòu)的夾緊螺栓，其它如起套輥軸套筒、旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)套筒基本不壞。

2)旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)軸承，在使用的2年中還沒有損壞，省掉了原銅套的備件費(fèi)用。

3)旋轉(zhuǎn)臂支點(diǎn)軸幾乎沒有損壞。

5 小結(jié)

通過對(duì)立式活套器起套機(jī)構(gòu)的優(yōu)化，大大提高了活套器穩(wěn)定運(yùn)行的壽命和運(yùn)行穩(wěn)定性，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和指標(biāo)提升貢獻(xiàn)較大。同時(shí)，新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡化了維修，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了備件費(fèi)用，效果顯著，有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1]鄒家祥.軋鋼機(jī)械(修訂版).北京:冶金工業(yè)出版社,2007.

[2]強(qiáng)十涌，喬徳庸，李曼云.高速軋機(jī)線材生產(chǎn).北京:冶金工業(yè)出版社,2009.

[3]王寧俠.機(jī)械設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

Optimization and Aplication of Bar and Wire Line Looper

Zhao Ruiming Zhang Kai Ning Yong Wu Jian

(Laiwu Iron & Steel Co., Ltd of Shandong Iron and Steel Group Co., Laiwu 271104)

Loopers is the essential process equipment of the bar and wire production line, it’s running stability is very important..this paper mainly introduces the optimization and aplication of bar and wire line looper.

Bar and wire looper Maintenance Running stability Optimization design

趙瑞明，男，1979年出生，2002年畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)冶金工程學(xué)院金屬壓力加工專業(yè)，大學(xué)本科，工程師，主要從事技術(shù)管理和生產(chǎn)管理工作

TG333.62

B

10.3969/j.issn.1001-1269.2015.05.016

2015-04-25)