机械立式夹钳误动作原因分析

黄 成,覃正德

(湖南华菱涟钢薄板有限公司冷轧板厂,湖南娄底417009)

机械立式夹钳误动作原因分析

黄 成,覃正德

(湖南华菱涟钢薄板有限公司冷轧板厂,湖南娄底417009)

机械立式夹钳在平常使用过程中偶尔会发生转锁动作不灵活、“空中自动打开”等故障。从立式夹钳工作原理,结合现场事故现象,分析找出夹钳故障原因,并通过相关工艺措施避免故障重复发生,消除了安全隐患。

冶金;立式夹钳;误动作

1 引言

机械立式夹钳是冷轧板厂罩式退火炉车间用来吊运立式放置钢卷的专用设备,主要用于罩式退火炉立式钢卷的进料、装炉、出炉、转库。在使用过程中,夹钳偶尔会发生转锁动作不灵活、“空中自动打开”、缓冲弹簧拉断、拉长,护板掉落等故障,尤其是夹钳“空中自动打开”直接给地面工作人员及机组设备带来很大的安全隐患,强烈的振动容易造成行车电气元件损坏、接线端子振松引起隐性故障等。因此分析机械立式夹钳误动作原因,解决该故障消除安全隐患对保障人员及设备财产安全是非常必要的。

2 机械立式夹钳结构组成及工作原理

机械立式夹钳由吊架、连杆机构、开闭器、外钳口和内钳口、护板等主要部件组成。其主要工作机构为两个有部分铰点重叠在一起的四连杆机构,两个四连杆机构分别带动内外钳口相对等速运动,通过转锁开闭器实现夹钳的开闭,夹紧钢卷时平稳可靠。其结构简图如图1所示。

图1 机械立式夹钳结构图

夹取钢卷的过程如图2所示5个步骤:

(1)在夹钳开闭器闭锁状态下,行车将夹钳吊运至钢卷上方,夹钳内钳口对准钢卷内圈。

(2)夹钳下落至钢卷上。

(3)夹钳缓慢提起,开闭器自动打开,吊杆向上提起带动连杆机构合拢内外钳口,直至夹紧钢卷,吊运钢卷。

(4)将钢卷吊运到目的位置落下,钢卷落地后,夹钳继续下落,内、外钳口慢慢打开,直至吊杆不受吊钩拉力开闭器锁杆动作到位。

(5)提升夹钳,锁杆自动闭锁,钳口处于打开状态,松开钢卷。

图2 机械立式夹钳工作原理

3 转锁开闭器结构及工作原理

机械立式夹钳转锁开闭器主要由锁体、销轴、锁杆等组成,如图3所示。锁体固定在夹钳拉杆上,销轴一端通过卡板轴向固定在锁体上,一端与锁杆的螺旋槽接触,锁体随拉杆一起上下动作。拉杆下落,开闭器随拉杆下落,下端轴肩接触锁座(装在夹钳水平杆上)时锁杆在锁座支撑推力下在锁体内向上运动,此时固定在锁体上的销轴内端与锁杆螺旋槽螺旋面发生相对滑动挤压作用,致使锁杆上运动的同时转动一定角度;当夹钳起升时,锁杆轴肩离开锁座,锁杆在自身重力下相对锁体向下滑动,同时受销轴的作用实现转动一定角度。机械立式夹钳正是通过锁杆T型触头与锁座之间的相对转动特定的角度而实现开闭器开闭作用。

图3 转锁开闭器结构图

4 夹钳误动作现象及其原因分析

4.1 误动作现象

夹钳在实际的使用过程中,偶尔会出现以下故障:

(1)夹钳起落多次,开闭器仍然动作不到位打不开,导致夹钳夹不到钢卷,或者夹钳夹持钢卷落到位后,开闭器锁杆T型触头钩不住锁座,导致夹钳夹着钢卷放不下。

(2)夹钳夹持完钢卷起升后,在行车运行过程中开闭器突然“自动”打开,夹钳下坠,给行车带来强烈振动。

4.2 夹钳误动作原因分析

锁杆螺旋槽按直径展开如图4所示,将锁杆圆周360度分成8等分,每等分45度,夹钳起落一次锁杆各转动45度,销轴在螺旋槽中的轨迹如图4示。图2中夹钳工作的5个步骤过程销轴的动作轨迹为A-B-C-D -E-F-G-H-I,此过程锁杆触头与锁座的转角关系如图4所示,其中x为销轴在锁杆螺旋槽中竖直方向的位置,y为销轴相对锁杆圆周转过的距离,θ为锁杆的转角。

图4 锁杆螺旋槽直径展开图

A-B过程:y=0,θ=0

其中y1=(D为锁杆直径),代入有y

其中y2=2y1=,代入有y=(2-

锁杆在锁座中的位置状态如图5示,A点、C点、E点、G点、I点这5点开闭器的位置状态对应夹钳工作过程图2中5个步骤的开闭器位置状态。

图5 锁杆在锁座中的位置状态图

4.2.1 开闭器不动作原因分析

拆开出现过误动作夹钳的开闭器的锁杆及销轴,会发现在实际的使用过程中,特别是已经使用有一定年限的锁杆螺旋槽的斜面与垂直面过渡轮廓及销轴内端工作轮廓面已经发生磨损或挤压变形,如图4中K点。夹钳工作时,锁杆变形的螺旋槽K点轮廓面钩住销轴过不到另一螺旋槽斜轮廓面去,这就导致锁杆只能上下小幅度动作而不会旋转,从而出现夹钳打不开故障。

随着夹钳频繁地使用,螺旋槽过渡轮廓面及销轴工作面逐渐磨损变钝,曲率半径增大,甚至局部成平面,或者出现反向曲面(凹坑),这就导致夹钳动作时销轴抵住螺旋槽轮廓面的某位置,锁杆无法转动,开闭器不动作,夹钳无法正常张开或者闭合。

4.2.2 夹钳“自动”打开原因分析

(1)夹钳空载过程中锁杆T型触头轴颈处断裂。

(2)锁座、锁杆T型触头磨损挤压变形开闭器可靠性降低后受外力撞击,锁杆非正常转动导致开闭器打开。

(3)误操作导致的夹钳“自动”打开。如图4所示,夹钳夹持钢卷到指定位置落下时(销轴轨迹E-F-G),夹钳未能完全落到连杆与臂杆距离最小,即吊轴不受行车吊钩拉力时(销轴到达G点),若此时提升夹钳(销轴处于F-G之间),锁杆在自重下下落,锁杆转动小于45度的转角后T型触头勾住锁座,并产生阻力阻止锁杆继续转动,销轴抵住H点附近过渡面形成相对稳定的死角,销轴轨迹变成E-J-H,此时夹钳在开闭器闭合不稳定的状态下起升。当行车运行振动较大时,致使销轴从死角位置向右逆行回E点,锁杆T型触头与锁座夹角回到0度,夹钳在重力作用下加速打开,形成夹钳空中“自动”打开现象。

5 改进措施

5.1 设备维护方面

(1)加强夹钳的点检工作,及时发现开闭器劣化情况,定期拆卸开闭器销轴及锁杆,检查其工作轮廓面磨损、变形情况,并及时更换与修复相关零件。

(2)按标准合理润滑开闭器工作轮廓面。

(3)调整吊杆上挡杆位置,保证吊杆可以灵活地向两侧各摆动45度角,以方便行车司机判别夹钳是否落到位和挂钩。

5.2 操作方面

(1)严格按操作规程操作,避免夹钳碰撞,确认夹钳落入钢卷位置正确。

(2)夹卷下落时应落到吊轴脱离吊钩提升力,即当吊杆向两侧摆动时,夹钳已落到位。

6 结语

通过对夹钳开闭器误动作事故进行分析,找出事故原因,并从设备和操作两方面制定改进措施,达到了避免事故,增加效益的目的。

[1] 傅钦桐.自动立式钢卷夹钳[J].冶金设备,1998(2):44-47.

[2] 刘勇.机械自闭合立式钢卷夹钳稳定性研究[J].攀钢技术,2010.

[3] 杨星光,黄成勇.行车重力式夹钳开闭器性能改进[J].工程技术,2009.

Analysis of Malfunction of Mechanical Vertical Tongs

HUANG Cheng,QIN Zheng-de
(Strip Cold Rolling Plant of Hunan Valin Lianyuan Iron&Steel Co.Ltd,Loudi 417009,Hunan,China)

There are some failures occasionally occurred on mechanical vertical tongs during normal use,such as inflexible rotating and“automatic open in the air”.From the operational principle of vertical tongs,this paper analyzes the failure causes of vertical tongs combined with the real accidents of damage on site,to avoid the repeated damages by vertical tongs through the relative process improvement,so as to eliminate the unsafety hidden risks.

metallurgy;vertical tongs;false action

TG75

:A

1001-5108(2015)06-0056-04

黄成,助理工程师,主要负责冷轧板厂起重设备机械技术工作。