浅谈上料台架在应用中的改进

潘玉蕊

(重庆赛迪热工环保工程技术有限公司，重庆 401122)

在线棒材和型材生产线上，作为炉前的上料设备，上料台架的作用是存放坯料并按照工艺要求把钢坯从台架平稳地输送到装炉辊道上。上料台架的性能必须要满足整条生产线的节奏。

常见的上料台架有链传动式、液压驱动步进式和电动曲轴步进式。链传动式上料台架通过电力驱动(配有电机、制动器和减速机)滚子链，拨爪固定在链条上，通过链传动带动拨爪来推动钢坯在台面上运动。链传动式钢坯上料台架的结构较为简单，维护方便，设备安全可靠。但是运行过程中钢坯在固定台架上滑动，钢坯磨损较大，且有噪音。

液压驱动步进式采用两台液压缸驱动动梁台架作步进式运动，动梁上等距布置数个不倒翁式推头，不倒翁式推头可绕心轴转动，动梁台架返回，当推头背面碰到钢坯时推头会顺势倒下，从钢坯底面穿过。由于钢坯和钢轨之间有摩擦阻力，若两中心线间距较远，钢坯温度较高，运行时轨面摩擦阻力和推头的推力对钢坯会产生附加的弯矩，易导致钢坯弯曲变形。

电动曲轴步进式上料台架由固定梁、活动梁，偏心传动轴和挡勾组成，如图1所示。活动梁的步进式运动，通过电力驱动(配有电机、制动器和减速机)曲轴，曲轴上支撑着活动梁，曲轴转动时带动活动梁升降和前进。曲轴转动一周，坯料首先被活动梁抬起，接着随活动梁前进，然后在活动梁下降的过程中放在固定梁上，完成一个步进行程。钢坯在台架上的滑动摩擦较上述两种结构的上料台架小很多，钢坯表面质量得到了保证。目前这种结构的上料台架在生产中应用较为广泛。

图1 电动曲轴上料台架

1 电动曲轴上料台架问题及分析

上料台架的上料过程如下：首先将小方坯放在上料台架的固定梁上，在电机驱动下，偏心轴带动活动梁做抬升和前进运动，活动梁托坯面设计成 V 型结构，这样活动梁在抬升过程中逐步托起钢坯，在主轴力臂距最大时，所托起的钢坯较少，从而大大降低了传动电机功率，节约了生产成本。挡勾布置在固定梁靠近辊道的一端，由气缸或者液压缸驱动，作用是防止坯料从固定梁上滑落，同时也起到将台架上的坯料推正的作用。当炉子发出要坯信号时，挡勾放下，在活动梁再次抬升前进时，最前面的一根坯料滑落到上料辊道，然后挡勾复位。

从实际应用中，这种结构的上料台架暴露出以下两个问题。

(1)坯料从固定梁滑落到辊道时出现滑不下来或者下滑速度过快，甚至会出现翻滚。产生这两种情况的原因都和固定梁端头倾斜的角度选取有关，角度过大，坯料下滑速度很快；若角度过小，摩擦力大，就会出现坯料滑不下去或者滑不到位的情况。另外，由于热坯和冷坯的摩擦系数不同，不同材质的坯料摩擦系数也不尽相同，倾角的选择很难同时适应多种坯料的要求。综上所述，要实现坯料自动下滑的功能，就得选取满足较大摩擦力的倾角。

(2)坯料从固定梁下滑到辊道，不但对辊子本身有一定的冲击，而且冲击还会传递到辊道轴承和齿轮马达，降低使用寿命。

2 解决方案

为了解决目前这种状况，可以将活动挡勾做成固定挡勾，在辊道另一侧设置一套取料装置。取料装置由取料杆，抬升装置，平移传动装置组成。抬升装置一般由两只液压缸驱动，平移传动装置由液压缸或电机驱动。该设备可以有效解决上述问题，缺点是占用场地大、需要增加的一套机械设备、还有液压缸、液压阀台和控制系统，投资成本高，也增加了设备的维护量。这是在上料台架设计时可以考虑的方案，对已经实施的项目进行改造，从投资、工程量和安装空间的考虑，都不是很理想。

基于此，本文提出以下两种方案。

1)增加接料装置

在挡勾上增加简易接料机构，解决坯料滑不下来或下滑时撞击辊子的问题，型式如图2所示。需要增加的零件有连杆，接料臂、连接轴以及铰座。连杆两端分别连接挡勾和接料臂，铰座固定在辊道架或者基础上，接料臂在挡勾摆动时通过连杆的带动绕铰轴摆动。

当挡勾处于挡料状态(见图2)时，接料臂放下，处于等待位，低于辊面，不影响坯料在辊道上的运输。需要上料时，挡勾放下，在连杆的带动下，接料臂转到接料位(见图3)，高于辊面。活动梁往前走一步，坯料沿固定梁的斜面下滑，落在接料臂上，避免了坯料对辊道和减速电机的直接冲击。接着挡勾复位挡料，接料臂上的坯料也被平稳地放在了辊道上，完成了一次上料。

图2 挡料位

图3 接料位

在这种机构中，坯料是滑到接料臂上，而不是直接冲击辊子，最终由气缸承受载荷，由于空气具有一定的压缩性，也就起到了缓冲作用。增加接料装置后，固定梁的倾角取值可以适当改大，便于坯料下滑。这种改造只是增加一些简单的构件，不必增加动力装置，没有接管接线，不额外占用场地，资金投入少，改造简单。

此方案理论可行，下面对现有结构改造可行性进行计算验证。

某钢厂上料台架的参数如下：

最大坯重m=2 150 kg， L1=295mm，L2=346 mm，L3=392 mm，L4=811 mm。

气缸规格为Φ250/Φ(70～125)，mm，气缸工作压力0.3～0.5MPa。

根据力矩平衡计算得到，气缸载荷机构中共设4个气缸，计算时考虑坯料变形最恶劣的情况，即只有2个接料杆接触坯料，偏载系数取1.2。

单个气缸最大载荷。按压力0.3MPa计算单个气缸的最小拉力,满足要求，可以利用原有气缸进行改造。

2)将刚性连接改为弹性连接

当前项目中将辊子与减速电机用联轴器直连(见图4)，现改为链条传动(见图5)，由刚性连接改为弹性连接，辊子对冲击被链条吸收，不会传递齿轮马达上，可以消除坯料冲击辊道对齿轮马达的影响。该方案需要增加的部件是链轮，链条和铰座。另外减速电机的安装底座需要移位，土建也要作相应处理。第二套方案作为第一套方案的补充方案，是否采用这种传动方式的改造，可以根据第一种改造方案的效果来确定，如果坯料的变形比较严重，即使增加接料装置，也不能完全避免坯料对辊道的冲击，可以考虑本方案。

图4 联轴器直连

图5 链条传动

3 结 论

钢厂通过增加接料装置，有效地解决了电动式步进式上料台架在应用中出现的问题。改造方案的实施简单易行，改造成本低，施工周期短，对正常生产影响小。由于通过第一种方案取得了比较满意的效果，并未进一步更换联轴器。本文所述的第二种解决方案，可以作为今后与上料台架配合辊道的设计参考。