热轧地下卷取机卷筒外支撑的结构研究*

许　军

(常州宝菱重工机械有限公司， 江苏 常州　213019)



热轧地下卷取机卷筒外支撑的结构研究*

许军

(常州宝菱重工机械有限公司， 江苏 常州213019)

介绍了热轧地下卷取机卷筒外支撑的作用，并根据常州宝菱重工机械有限公司在地下卷取机设备设计制造过程中的经验，对两种外支撑结构进行了分析对比。

地下卷取机； 外支撑； 结构设计

引言

在悬臂式卷筒的卷取机中，常在卷筒头部(卷取机的操作侧)设计有可开合的支撑臂(又称外支撑)[1]。作为卷取机卷筒的辅助支撑，其作用是在卷取期间支撑卷筒轴，增加卷筒的刚度，减少卷筒的挠曲变形，以获得较好的带钢卷取质量。

常规的外支撑结构采用可沿卷筒轴线水平摆动或卷筒径向竖直摆动的支撑臂，摆起时托辊支撑于卷筒头部的侧面或底部，一般不用支撑住整个外圆圆周。

而在热轧地下卷取机中，外支撑普遍采用全圆周支撑的结构。这是因为在卷取机工作时，钢板以很快的速度冲进助卷辊，对卷筒产生很大的冲击力，如卷筒外支撑刚性不好，将严重影响卷取机的稳定运行及使用寿命。全圆周支撑的结构可以抵抗各个方向的冲击力，使卷筒中心与卷取机中心始终保持良好的同轴度。

1　地下卷取机插入式外支撑结构

1.1设备结构及特点

图1　插入式外支撑简图1.机架；2.支撑臂；3.导向轴；4.定位轴；5.油缸座；6.横移缸；7.摆动缸；8.内外偏心套

如图1所示，整个设备安装在卷取机操作侧伸出的一块大平台上，以这个平台作为机架。机架上固定有两个轴承座，分别用于安装L型的支撑臂与摆动缸的耳轴。支撑臂作为整个设备的核心部件，要安装导向轴、定位轴、偏心套以及连接横移缸的叉头；而且支撑臂在工作时要求三点定位，所以对加工的精度要求很高。导向轴也是个重要部件，一头穿在轴承座里，另一头穿在卷取机上，中间穿着的支撑臂可以轴向滑动。油缸座固定在导向轴上，用于安装横移缸和连接摆动缸的叉头。定位轴固定在支撑臂上，工作时插入卷取机中联为一体，提高设备的稳定性。支撑臂头部的孔中安装有2个偏心套，与卷筒头部是锥面接触，通过旋转内圈与外圈，可以同时调节卷筒中心的水平偏移量与竖直偏移量。

这种插入式外支撑设备重量重，加工要求高，但工作可靠，受力与刚性较好，不需要经常检修。

1.2工作及调试流程

动作流程如下：卷取时，摆动缸先伸出，使支撑臂摆到工作位置，对准卷筒中心；然后横移缸再伸出，推动支撑臂沿卷筒轴向移动，直到支撑臂上的偏心套完全插入卷筒头部，同时支撑臂上的定位轴也插入卷取机中。卸卷时，横移缸先缩回，拉着支撑臂脱离卷筒，然后摆动缸再缩回，使支撑臂摆到收起位置，让出卸卷空间。

调试时，先调摆动缸，其油缸伸出后不留余量，确保支撑臂处在对准卷筒的位置；摆动缸的缓冲阀需要经常调节，防止工作时出现震荡的现象，减轻导向轴的磨损。横移缸的调试原则，也是其满行程使用时，支撑臂能够顺畅滑动。最后调卷筒中心的偏心量，消除加工、装配等原因造成的误差：先测量卷筒实际中心与理论中心的差值，然后再查表，分别把内外偏心套旋转一定角度，完成最终的卷筒对中；这个测量、调节过程可能要反复几次，才能达到理想的效果，取决于操作人员的经验与手感。

1.3设计注意事项

在结构设计上，要考虑解决2个生产中可能会出现的问题：

1)卷筒跟转的问题。正常工作时卷筒头部外圈不转，轴承旋转，如果支撑臂未完全插入，会出现卷筒头跟着卷取机旋转的现象，导致卷筒磨损过快，严重影响使用寿命。这种情况常发生在更换卷筒备件后，设计时要注意横移缸的位置有一定的调节量以补偿尺寸误差。

2)无法拔出的问题。常发生在设备使用一段时间后，支撑臂内圈与卷筒头部卡死，无法正常退回，主要是由于支撑臂内圈产生了非均匀磨损，设计时要慎重考量接触锥面的长度与角度，并在材质与润滑方式上予以改进。

2　地下卷取机对抱式外支撑结构

2.1设备结构及特点

图2　对抱式外支撑简图1.机架；2.连杆a； 3连杆b； 4.支撑臂；5.偏心轴a； 6.偏心轴b； 7.油缸

如图2所示，整个设备由两套对称布置的连杆机构组成，油缸耳轴、支撑臂底部孔、连杆a铰接在机架上，油缸叉头与连杆a，b铰接在一起，连杆b又与支撑臂中部孔铰接在一起，支撑臂头部孔镶有耐磨材料与卷筒接触。

全圆周支撑的结构由于偏心都会对卷筒作用有过支承力，所以需要调节卷筒中心的偏移量。在这个结构中，支撑臂的两个铰接点处都设有偏心轴，采用齿轮啮合机构，偏心轴a用于调节竖直方向的量，偏心轴b用于调节水平方向的量。

机架一般与卷取机牌坊做成一体，以获得更好的稳定性，虽然也可以像常规外支撑那样做成独立的底座，但强度与刚性难以满足地下卷取机苛刻的要求。

这种对抱式外支撑结构简单，易于加工，设备重量轻，但受力主要集中在连杆销轴处，要注意检修更换。

2.2工作及调试流程

动作流程如下：卷取时，油缸伸出，推动连杆机构带动支撑臂摆出，抱紧卷筒；卸卷时，油缸缩回，连杆折叠起来，支撑臂收回，让出卸卷空间。

调试时，要注意控制两侧油缸的速度与同步性，避免支撑臂单侧快速撞击卷筒，导致卷筒轴颈反复受冲击而磨损[2]。

2.3设计注意事项

在结构设计上，要注意使连杆a，b在工作时处于同一水平线，其冲击力主要传到机架上，减少对油缸的冲击，而且连杆机构要设置挡块，克服死点位置，防止油缸伸出后无法缩回。

这种结构的连杆平面距卷取机牌坊很近，导致卷取机操作侧的检修空间紧张，卷取机上的安全销、助卷辊轴承座等部件的安装位置都要在设计时充分考虑。

3　结束语

通过对比以上两种形式的外支撑结构，虽然插入式结构整体刚性好，机构可靠性高，但对抱式结构由于加工难度低、设备重量轻，能以较低的成本在市场竞争中取得优势。

[1]王健玉. 利用双偏心套调整卷筒与外支撑臂对中度的方法[J]. 轧钢, 20，09(5):33—35.

[2]王先云. 热轧卷取机卷筒头部轴承异常损坏的分析与处理[J]. 重型机械, 2011，(3):31—35.

2016-03-25

许军(1982—)，男，工程师。电话：(0519)83258335

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