唐 英

（寶鋼股份梅鋼冷軋廠，江蘇南京 210039）

0 引言

2018 年6 月，梅鋼冷軋廠熱鍍鋅機(jī)組開(kāi)卷機(jī)芯軸在出現(xiàn)過(guò)一次故障，芯軸回縮時(shí)，T 形斜鍥的邊部被拉斷，斜鍥和扇形板分離，造成芯軸無(wú)法漲縮（圖1）。當(dāng)時(shí)機(jī)組被迫停機(jī)更換芯軸內(nèi)的T 形斜鍥，由于更換斜鍥需要拆除開(kāi)卷機(jī)芯軸將軍帽和4 塊扇形板，并且吊裝困難。當(dāng)時(shí)該項(xiàng)目總共耗時(shí)7～8 h，給機(jī)組的穩(wěn)定順行帶來(lái)負(fù)面影響。

圖1 損壞的T 形斜鍥

1 受力分析

芯軸的漲縮是由漲縮油缸帶動(dòng)拉桿，拉桿帶動(dòng)T 形斜鍥移動(dòng)，T 形斜鍥和扇形塊之間的斜面產(chǎn)生錯(cuò)位；扇形塊由于受到兩端機(jī)械擋塊的限制，從而產(chǎn)生芯軸直徑方向的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)卷機(jī)芯軸的漲縮。芯軸漲開(kāi)的實(shí)現(xiàn)是由拉桿回拉，T 形斜鍥的整個(gè)斜面將扇形塊頂開(kāi)。由于T 形斜鍥整個(gè)斜面受力，漲開(kāi)的力很大；芯軸回縮是由拉桿推出，T 形斜鍥的邊將扇形板拉回來(lái)，實(shí)現(xiàn)芯軸回縮。

1.1 油缸產(chǎn)生的推力計(jì)算

油缸的活塞直徑300 mm，活塞面積S=πR2＝π×152＝706.5 cm2，產(chǎn)生的推力F=PS。其中，P＝90 Bar（9.0 MPa），S＝706.5 cm2，則F＝90×706.5＝635.9 kN。

換算到T 形斜鍥邊部的力N1＝F/4/sinα/6。其中，4 為芯軸的斜鍥數(shù)，6 是指一根斜鍥共有6 個(gè)邊；α 對(duì)應(yīng)的是斜度。α 是1/6，則sinα＝0.16。因此N1＝635.9/4/0.16/6＝165.6 kN。

1.2 所求數(shù)值是作用在單個(gè)邊上的力

（1）對(duì)單個(gè)T 形斜鍥的邊做受力分析。斜鍥邊部截面b＝15 mm；h＝10 mm，則Mmax＝N1×b÷2＝161.1×103×7.5×10-3＝161.1×7.5＝1028.25 N·m。

（2）計(jì)算抗彎截面系數(shù)W＝bh2/6＝15×10-3×（10×10-3）2/6＝250×10-9mm。

（3）計(jì)算應(yīng)力σmax＝Mmax/W＝1028.25/（250×10-9）＝4.113×109Pa＝4113 MPa。

查手冊(cè)得知：黃銅H68 的σb＝523 MPa，因此，當(dāng)芯軸收縮過(guò)程中扇形板發(fā)生卡阻時(shí)，T 形斜鍥受力足以折斷邊部，因此，減小芯軸收縮的力可以避免此類事故的發(fā)生。根據(jù)上述推導(dǎo)，只要保證L 形斜鍥邊部的最大應(yīng)力σmax≤σb就可以實(shí)現(xiàn)。由此，根據(jù)比例關(guān)系可以計(jì)算出的最大推力Fmax/F＝523/4113，所以Fmax＝635.9×523/4113＝80.9 kN，Pmax＝Fmax/S＝80.9/706.5＝11.5 Bar＝1.15 MPa。

2 優(yōu)化方法

對(duì)原液壓回路進(jìn)行分析。改造前回路的壓力由常規(guī)減壓閥控制，型號(hào)為PRB30P-10-2/100Y-L03，出口壓力維持在90 Bar，因此換向閥工作在左位和右位回路壓力均是90 Bar，也就是芯軸漲開(kāi)和縮回壓力都是90 Bar。

改造后換向閥前設(shè)置比例減壓閥，型號(hào)為DREME 30-4X/100YMG24K31，該閥可以在線調(diào)整壓力，因此，可以實(shí)現(xiàn)漲開(kāi)和收縮壓力不相同：當(dāng)PLC 發(fā)指令要求換向閥右側(cè)電磁鐵得電的同時(shí)，發(fā)指令給比例減壓閥，使比例減壓閥輸出90 Bar 壓力，芯軸漲開(kāi)；當(dāng)PLC 發(fā)指令要求換向閥左側(cè)電磁鐵得電的同時(shí)，發(fā)指令給比例減壓閥，使比例減壓閥輸出10 Bar（1.0 MPa）壓力，芯軸收縮。

通過(guò)比例減壓閥控制收縮的壓力，漲開(kāi)時(shí)90 Bar，收縮時(shí)小于11.5 Bar 即可，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整到10 Bar。

3 討論

梅鋼冷軋廠重卷機(jī)組卷取機(jī)芯軸設(shè)計(jì)的與眾不同，沒(méi)有采用上述T 形斜鍥，該芯軸共8 塊扇形板，4 塊小扇形板也由斜鍥推動(dòng)漲開(kāi)，但是該斜鍥沒(méi)有邊，只是負(fù)責(zé)將扇形板漲開(kāi)，縮回時(shí)靠大扇形板和芯軸之間的彈簧將扇形板拉回來(lái)。采用這種設(shè)計(jì)形式也可以完全杜絕文中闡述的故障。這種漲縮芯軸由西重所設(shè)計(jì)，在國(guó)內(nèi)采用的比較少。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)控制芯軸漲開(kāi)和回縮的壓力，有效杜絕了T 形斜鍥邊部被拉斷的故障，避免了長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)對(duì)連續(xù)性生產(chǎn)造成的影響。