卧式活套摆动门调整及功率研究

卧式活套摆动门调整及功率研究

王御 田晓男  丁晓亮

首钢京唐钢铁联合有限责任公司冷轧部，河北 唐山 063200

摘要：本文主要对驱动绳轮式卧式活套中摆动门调整进行了分步解析，对摆动门的各个零部件的功能精度偏差值提出明确的要求，对于类似摆动门的调整方法及参数精度提供了参考，并对活套小车运行状态下的各个驱动绳轮的输出功率进行了分析计算，为活套驱动功率输出匹配关系提供了参考意义。

关键词：卧式活套；摆动门；调整；功率；

0前言

卧式活套中主要设备结构包括活套小车、摆动门以及驱动绳轮，活套小车在活套中高速充排套时由驱动绳轮提供驱动力，由于活套小车的运动属于高速重载的设备，二者撞击以后将会造成车体倾斜、摆臂损坏等严重的设备故障，严重影响各个产线的正常运行。卧式活套中活套摆动门相对于活套小车的位置精度成为了设备维护的关键因素，因此对摆动门的调整方法及精度要求细化是为了更好的完成关于活套的基础设备维护工作，为产线的稳定运行提供有力的保障。

1卧式活套摆动门结构原理介绍

卧式活套摆动门通常包括三层托辊摆臂、一组四连杆机构和一个曲柄滑块机构组成，当活套小车通过各组摆动门时，托辊摆臂的结构框架绕着轴1旋转，同时曲柄滑块机构开始滑动，四连杆机构上装有“S”导轮，用以和活套小车顶部“S”轨道相互配合，当“S”导轮进入“S”轨道槽时，四连杆机构的位置开始发生变化控制其位置，并在摆动门开闭状态下对摆动门进行定位锁紧的作用。卧式活套摆动门处于关闭位置时各层的托辊用来支撑活套带钢的运行，摆动门处于打开位置时活套小车可正常通过。当活套小车正常充排套时相应地就要求摆动门不停地打开或者关闭。当活套小车排套时，摆动门摆臂的“S”导轮开始进入活套车上的“S”导轨中，在“S”导轨作用下摆臂开始转动，通过摆臂的四连杆机构和曲柄滑块机构带动摆动门沿着转轴旋转。当摆动门转角为90°时摆动门处于打开停止位置，“S”导轮与“S”导轨相互分离，摆动门的曲柄滑块机构进入死点位置，同时摆臂进入锁紧状态。当活套小车充套时，摆动门摆臂的“S”导轮反方向进入活套车上的“S”导轨中，四连杆机构与曲柄滑块结构动作执行情况与摆动门打开时相同轨迹相反。

2活套摆动门的调整及精度

卧式活套中钢丝绳驱动活套车的形式，主要由驱动绳轮控制活套小车充套排套，为了满足卧式活套摆动门的结构特性和使用性能控制要求，需要对摆动门及其零部件的空间位置精度进行测量调整，调整后利用活套驱动绳轮驱动活套车对各个摆动门进行测试，观察活套车与摆动门之间的状态，是否有干涉的部位，为了确保调整的精确性，在测试过程中需确保以下三个条件：1、充排套状态下各个摆动门“S”导轮与活套车“S”导轨无撞击，“S”导轮在“S”导轨可以自由的转动，无干磨“S”导轮外圈的情况；2、活套车体前端门式辊框架与摆动门托辊的摆臂无撞击；3、当活套小车通过每组摆动门时摆动门两侧托辊摆臂打开或关闭的速度相同。具体调整方法和精度要求如下，结构图如2所示：

3.1通过调整垫片基础安装和摆动门底座的螺栓孔调整摆动门底座及固定框架的高度，要求摆动门旋转轴底座中心与地面高度差585mm，偏差±0.5mm。

3.2通过调整摆动门“S”导轮旋转轴1、托辊旋转轴3与固定框架立柱间的调整垫片和底座地脚螺栓，保证摆动门“S”导轮旋转轴和托辊旋转轴的垂直度以及其与轧制线、横向线间的距离。摆动门“S”导轮旋转轴在开闭位置与旋转轴2的中心间距分别为：980mm、269.9mm，偏差±0.1 mm；当“S”导轮进入活套车“S”导轨时，要求调整“S”导轮与“S”导轨的间隙，总间隙值0.4-0.5mm，且不能出现碰撞的现象，保证“S”导轮平稳进入“S”导轨中且可以自由转动。

3.3摆动门“S”导轮与轧制中心线间距离要求：当摆动门关闭时，“S”导轮与轧制线的距离1933.1mm，精度为±0.5 mm；当摆动门打开时，“S”导轮与轧制线的距离1250mm，精度为±0.5 mm。具体调整方法：通常摆动门在开关时“S”导轮与轧制中心线距离对比图纸距离一般会出现三种异常情况：1、距离同时大；2、距离同时小；3、距离一大一小。当出现上述三种异常情况是，则需要将摆动门“S”导轮扇形定位块（斜片）切割为两个单独的定位块，切割要求中心线偏移10mm，沿45°方向画出切割线进行切割，切割线宽度要求控制在2mm，并将扇形定位块上的定位螺栓孔由圆孔加工成长孔，分别在打开和关闭状态对定位块（斜片）进行调整，当打开和关闭状态都满足要求后再将扇形定位块（斜片）定位焊接在一起，防止焊口开焊造成摆动门定位不准确的问题。

3.4托辊的水平标高，在保证摆臂旋转轴与轧制线垂直的状态下，在托辊辊轴下方加垫或撤垫的方式抬高或降低标高使之符合图纸设计要求，其允许偏差为 0.1mm/1.2m；摆动门在打开和关闭位置时相对于轧制中心线的平行度和垂直度公差均为0.2mm。

3.5调整小车车轮上的导向轮的偏心套，使之符合与轨道间总间隙保持在1-1.5mm，且当选取停车位对导向轮间隙调整时，前后导向轮间隙要保证对角间隙接近相同，保证每组导向轮有一个导轮与轨道接触，另一个导轮可以自由转动。

3.6摆动门滑块与两侧铜滑板的间隙是0.1mm，滑块与滑道顶部压板的距离可以通过滑块中心的偏心轴进行微调整，偏心轴的偏心距是3mm，调整后要求滑块与滑道顶部压板的距离大于20mm。

图1

3卧式活套驱动绳轮功率分析

卧式活套车正常运行时，活套小车主要承受四个力的影响，带钢运行张力 、钢丝绳张紧力 、活套车在轨道上运行时车轮与轨道之间滚动摩擦及驱动绳轮提供的牵引力（牵引力主要是钢丝绳与驱动绳轮中轮衬的相互摩擦所产生的作用力）。卧式活套共计三组驱动绳轮，钢丝绳从固定端经过缠绕三组驱动绳轮，然后通过活套车上的转向绳轮后最终缠绕至涨紧缸处，在活套小车充排套过程中涨紧缸可以调节活套小车运行时钢丝绳拉伸的长度，并且保证活套小车受力的平衡性。钢丝绳缠绕三组驱动绳轮受力规律符合欧拉定理的关系，即驱动绳轮入口与出口之间的张力可以产生一个放大或缩小效应，放大或缩小系数为 ，其中μ为驱动绳轮与钢绳之间的摩擦因数，通常取值范围（0.2-0.3），α为钢绳在驱动绳轮上的包角，通过设备图纸可以分析出，驱动绳轮与钢绳之间包角等于180°，通常取值π。结构图如3所示，三组驱动绳轮将钢绳张紧力从提升至增大过程经过了3次放大，最大可以放大到的 倍，假设三个驱动绳轮每一个绳轮的放大倍数为λ，即=，驱动绳轮1与驱动绳轮2之间钢丝绳的张力=*；驱动绳轮2与驱动绳轮3之间钢丝绳的张力F23=*，设定活套小车运行速度是v，由于活套小车本体包括2组（4个）转向绳轮，而钢丝绳的固定端和自由端在经过活套小车时分别缠绕1组（2个）转向绳轮，所以钢丝绳运行速度是活套小车运行速度的2倍，即为2v，η为驱动绳轮的传动效率，通常取值范围（0.85-0.9），假设λ=，e是自然数底数，μ=0.2，α=π，即放大系数λ=1.87，正常生产过程中活套小车运行时最高的张力设定值是100KN，即1*105N，经过测算活套小车总重量约30T，活套小车车轮与轨道的滚动摩擦系数δ=0.05，即=30*1000*10*0.05=0.15*105N，1号驱动绳轮钢丝绳入出口受力差值是-，2号驱动绳轮钢丝绳入出口受力差值是-；2号驱动绳轮钢丝绳入出口受力差值是-；根据功率计算公示P=F*v计算分析如下：

钢丝绳驱动绳轮1传动功率 =（-）v2/η=（λ-1）v/η；

钢丝绳驱动绳轮2传动功率： =（-）v2/η=（λ-1）v/η；

钢丝绳驱动绳轮3传动功率： =（-）v2/η=（λ-1）v/η；

钢丝绳驱动绳轮总传动功率==（λ-1）（1+λ+）v/η。

而根据功率消耗分析可以得出，驱动绳轮所消耗的总功率仅与活套小车克服带钢张力和摩擦力的消耗有关，所以=（）v/η

根据以上已知条件可以计算出数据如下：

=2*104N，=7*104N，=3.7*104N，=1.3*105N

=220KW，=120KW，=60KW，=400KW

从计算的结果可以分析出，活套小车充套排套运行状态下1号驱动绳轮输出功率最大，占总输出功率的50%以上，通过计算的结果也为三组驱动绳轮电机减速机的设备选型，提供了有效的理论依据，设备日常维护的重点和基础标准数据应以1号驱动绳轮状态为主要判断依据。

图2

4总结

卧式活套作为酸轧类产线的重要设备，活套小车在高速重载下带来的冲击造成的设备异常突发情况较多，本文主要介绍了卧式活套摆动门的设备结构特点，并且在实际工作中对摆动门各个零部件的调整提供了详细的步骤和精度要求，完善了摆动门的设备功能精度，为其他类似产线调整摆动门提供了参考。另外，从驱动绳轮输出功率的分析计算并结合前期驱动绳轮的主要问题点，重新设计载荷分配和速度差，有效的解决了驱动绳轮轮衬磨损严重的设备异常点，充分说明了理论与实际相结合的重要性，为解决同类问题提供了思路。

参考文献：

【1】孙恒机械原理第七版高等教育出版社2005年12月

【2】机械设计手册编委会机械设计手册机械工业出版社2004年8月

【3】张晓伟.酸轧机组联机活套的功率计算一重技术 2008年6月