孙 燕

作者通联：莱钢股份有限公司棒材厂 山东莱芜市 271124

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一、平托移钢机构成

棒材生产线中平托移钢机布置在冷剪后，用于将辊道上的定尺钢材转移到链式输送机上，原用剪后平托移钢机为机械传动的偏心轮—连杆结构，整个设备由传动系统、平托机构、平托槽组成（图1）。

移钢机传动系统（图2）包括电机、蜗轮减速机、传动轴，每根传动轴上安装有两件偏心轮。平托机构由平托板、支撑杆、连杆、三角架组成，三角架两侧的轴承可以在平托槽内上下移动，支撑杆通过三组滚轮安装在偏心轮上；当传动轴回转时，在偏心轮作用下，支撑杆和连杆带动平托板在平托槽的约束下，做近似椭圆运动，将钢从辊道转移到链式移钢机上。

偏心轮—连杆结构平托移钢机偏心距150mm，移钢最大行程为750mm。整套平托移钢机系统有8套平托机构，每相邻两套间距为1.5m，可收集12m及12m以内尺寸的定尺材。

图1

二、现状及存在问题

图2

近几年来，莱钢棒材厂的发展日新月异，2009年二轧车间进行全线设备的工艺改造。随着产能的增加，原用平托移钢机已经不能满足车间生产的需要，主要表现在：

（1）工艺改造后，产能增加，冷剪由原来的400t改为850t，剪刃宽度从710mm增加到1300mm，冷床输出辊道及冷剪后辊道的辊身长度由750mm增加到1200mm，原用平托移钢机的行程不能满足工艺改造后的使用要求。

（2）原用平托移钢机采用偏心轮—连杆机构，零部件较多，结构复杂，磨损件较多，并且安装部位隐蔽，点检、维修不方便，每次零部件的损坏都将带来较长时间的热停工时。

（3）原用平托移钢机动作速度慢、输送钢材循环周期长，收集能力不足,不能满足轧线生产节奏，经常出现轧机停下来等待平托收集的情况。

为此必须对平托移钢机进行重新设计，使之能够与工艺改造后的剪前、剪后辊道配套使用，并能满足产能需求。

三、改造设计

针对原用平托移钢机上述存在的问题，进行全面分析，如果仅对平托移钢机在原结构基础上进行适应性改造，则设备零部件尺寸需相应增大，设备的稳定性将降低，安装需要的空间也将加大，使用和维护起来会更加不方便。相比较机械传动，液压传动具有结构简单，速度快、易于维护等优点，在反复论证后，决定将平托移钢机改为液压传动，来满足工艺改造后产能增加对设备的要求。

1.机械设计

新设计的平托移钢机由两组带连杆的轴和平托臂组成（图3），结构较为简单。前一组轴为支撑轴，支撑轴在升降液压缸的伸缩带动下摆动，轴上的支撑杆就将平托臂抬起或落下；后一组轴为平移轴，平移轴在平移液压缸的伸缩带动下摆动，轴上的拉杆将平托臂向前或向后拉动。支撑杆末端装有滚轮，可有效减小平托臂前后移动时的摩擦力。两组连杆均为行程放大机构，根据生产需要，平托臂升降高度300mm，行程1500mm，设计升降油缸行程为280mm，平移油缸行程为640mm。

图3

液压缸、拉杆、平托臂间用销轴连接，组成一个有机整体，在PLC系统的控制下，液压缸交替动作，从而实现钢材转移的目的。

整个平托系统共有8件平托臂，2件平移液压缸，2件升降液压缸，相邻平托臂间距为1.5m，可根据生产需要，收集12m及12m以内的定尺材。

2.液压系统设计

平托移钢机工作要求速度快、动作平稳，而柱塞泵效率高、流量大、体积小、自吸能力强，在矿山机械等大功率液压系统中应用广泛，故选择柱塞泵作为托移钢机液压系统的动力源。

由于平托移钢机动作速度较快，液压缸在启动或停止时会产生较大的压力波动，冲击压力较大，使得整个平托移钢机系统动作不稳定。针对这个问题，在柱塞泵与换向阀之间安装一组蓄能器，以吸收或缓解换向阀突然换向、油缸突然停止或启动时产生的冲击压力，使整个系统运行平稳。

当生产需要时，平托移钢机要作相应的速度调整，并且当平托移钢机将钢材放至链移输送平台上时，执行元件负荷会突然减少，为此，液压系统采用双向回油调速回路（图4），将调速阀安装在回油路中，适用于工作执行元件产生负的负荷或负荷突然减少的情况。泵输出压力为溢流阀的调定压力，与负荷无关，背压防止负的负荷产生和突进，保证动作平稳。

液压系统工作压力选取10～12MPa。车间主要生产Φ16～Φ36mm螺纹钢，以Φ25mm规格螺纹钢计算，当定尺12m时，每剪剪切40支，螺纹钢重量总计约为1.8t，加上平托臂重量，则油缸负载约为2.5t，则油缸的有效工作面积为24.5×10－4m，缸体的有效内径为56mm，根据GB2348—80规定的油缸内径系列，并考虑一定的安全性，选取油缸内径63mm，活塞杆直径45mm。

辊道线速度1.5m/s，链式移钢机宽12m，所以钢材移送到平托移钢机前的时间为8s，因此确定平托移钢机完成上升和前进动作时间6s，升降油缸行程为280mm，平移油缸行程为640mm，则液压缸最低工作速度0.153m/s，单个液压缸所需最小流量0.46L/s，四个油缸两两交替动作，所以系统最小流量55.2L/min。

电机选择6级电机，转速975r/min，泵最小排量57mL/r，因此恒压变量柱塞泵选用63MCY14-1B，泵排量为63mL/r，额定流量 1024×10－6m3/s。

根据柱塞泵的实际使用情况，计算其驱动功率14.2kW，故电机功率选用15kW。

平移油缸和升降油缸活塞杆的伸出或收缩长度由限位开关控制，当活塞杆到达指定位置后，限位开关将发出电信号，从而控制电磁换向阀得电或停电，进而控制油缸活塞杆伸出或收缩，运动开始或停止。

整个工作流程由PLC系统控制，用接近开关控制部件行程，在生产过程中采用自动操作的模式，操作简单方便，在检修中采用手动操作模式，可使平托移钢机单步骤动作，从而使检修人员能够快速、合理、有效地进行设备检修，维护快捷方便。

图4

四、应用效果

（1）液压传动平托移钢机移钢距离增加到1200mm，与850t冷剪机输出辊道相适应。

（2）结构简单，维修点少，设备安装空间大，便于点检、维修，因零部件损坏造成的热停工时大幅度减少。

（3）移钢循环周期由25s缩减到12s，完全能够满足车间年产100万t的生产要求，为生产顺行提供保障。

（4）整个工作流程由PLC系统控制，可手动单步操作，也可自动操作，操作简单方便。

改造设计后的平托移钢机自试生产至今，未出现一次因平托移钢机零部件损坏产生的热停工时，完全满足了车间生产节奏要求，效果良好。