钢卷翻卷机的开发与设计

冯艳 张贤 盛伟平

【摘 要】本文简要介绍了中冶陕压重工设备有限公司开发设计的2250mm热轧成品库钢卷翻卷机的系统构成与工作原理，重点介绍了该型翻卷机的主要技术性能、结构特点及应用，为相似产品的设计开发提供了参考。

【关键词】钢卷；翻卷机；开发设计

1.前言

翻卷机是将带卷由垂直位置翻转到水平位置，或由水平位置翻转到垂直位置，以便进行开卷或运输的专用重要冶金设备。传统的翻卷机大多采用电动机通过减速器及杠杆机构或扇形齿轮来驱动，此结构由于翻转台回转速度低、传动系统速比大，所以设备结构庞大、效率较低[1]。近年来翻卷机大都采用液压驱动，通常是通过液压缸动作，翻转台绕一固定支点进行翻卷[2]。由于钢卷端面不可能与托卷垂直端面可靠接触，钢卷和翻转台在一起翻转过程中，会对设备和液压系统带来很大的冲击，更有可能因重心不在翻转中心造成钢卷的滑落等危险。

本文简要介绍我公司为某公司开发设计的2250mm热轧成品库钢卷翻卷机的主要技术参数、结构特点及应用。该设备在以往设计基础上增设了升降装置和推板装置，可对不同卷径及宽度的钢卷进行翻卷，并解决以上可能出现的问题。

2.钢卷翻卷机用途、技术性能及工作原理

2.1 设备用途

本设备主要用于将卧卷平稳安全地翻转为立卷，鉴于在轧钢工艺中需要对钢卷进行开卷及运输，通过翻卷机的翻转，变水平轴翻转为竖直方向，然后钢卷可以沿圆周方向开卷。

2.2主要技术性能指标

钢卷重量 ： Max 30t

钢卷外径：φ1000～2150mm

钢卷内径：φ762mm

钢卷宽度：800～2130mm

2.3翻卷机工作原理

行车将卧式钢卷吊到鞍座1上，升降液压缸2根据钢卷位置，升降到推板装置3大约中心位置，由于吊放钢卷的位置不同，推板装置中安装的推板液压缸4动作至与卧式钢卷端面接触，接近开关发讯；推板装置在翻转时托住钢卷，防止造成冲击，翻卷液压缸7动作，翻卷架体5进行翻卷，将卧卷平稳安全翻转90°为立卷。翻转后升降装置收回，推板液压缸下降落于固定底座6上，另一行车将立卷吊到火车车厢内或立卷存放区，翻卷机反向空翻，停于接卷位置，整体结构布置如图1所示。

图1 钢卷翻卷机外形图

1.鞍座 2.升降液压缸 3.推板装置 4.推板液压缸

5.翻卷架体 6.固定底座 7.翻卷液压缸

3.液压缸参数的确定

此设备动作的执行是通过液压缸实现的。液压缸功能是将液压能转变成机械能，使机械机构实现直线往复运动或小于360°的往复摆动运动。

此次设计已知条件为：

最大卷重：30t

工作压力：14MPa

液压缸尺寸参数的确定[3]可按下式（1）、（2）确定：

1）无活塞杆侧的缸径D为：

D=m （1）

2）活塞杆侧的缸径D为：

D=m （2）

式中，F 、F -分别为液压缸的理论推力和拉力，N；

p-供油压力，MPa；

d-活塞杆直径，m；可按下式初选d值，m；

最后将以上各式所求的缸径D值，选择其中最大者，圆整到标准值。杆径d值按照标准缸径D值下杆径值取接近值。

4.翻卷机的液压系统

本系统是为翻卷机各液压执行机构（液压缸）实现其动作要求而设置的。泵站设有三台主泵（其中一台备用）和一台循环泵为系统供油。主泵启动前，必须启动循环泵。为提高系统可靠性和防止油温过高，设置有旁路过滤器和水冷却器。压力管路设置有过滤器，过滤器上带有压差报警装置，当滤芯发生堵塞时，压差报警装置报警。油箱上设有液位控制器、温度控制器、电加热器、球阀等，用以显示油液的温度、油箱油位的高低以及控制油的加热。整个系统通过电磁换向阀来控制液压缸。

5.翻卷机的电气控制系统

图2 钢卷翻卷机电气控制系统操作台

本设备电气控制部分主要为液压泵站主泵电机、循环泵电机及加热器的控制，全部为交流控制。PLC采用SIEMENS的S7-200控制器。操作台上设有油液高温、油压异常、过滤器堵塞、高液位、低液位、最低液位及蝶阀的故障显示；指示灯亮之后，需要及时检修。

工作状态选择开关分为检修和工作两种状态，检修时翻卷缸、升降缸和推板缸可以单独动作；工作状态时翻卷缸、升降缸和推板缸之间的动作有互锁联系。推板缸前进另外设有点动按钮。操作台上设有接卷允许指示灯，指示灯亮之后才可以进行接卷操作；同理，翻卷允许和卸卷允许指示灯亮之后，才可以进行翻卷操作和卸卷操作。另外，操作台上还设有急停按钮，一旦急停按钮拍下之后，主电源将断开。操作台上一旦有故障指示灯亮，操作工应及时检查故障源并进行维修恢复；每次操作之前应检查限位开关，以确保操作正常进行。翻卷机电气控制系统操作台如图2所示。

6.结束语

本文通过对工程实例应用翻卷机工作原理、性能指标及主要设计环节进行阐述，系统的分析了该设备机械、液压和电控系统的构成、设计原理及设备特点。该新型钢卷机不仅能够用于冷轧带卷，也可以用于热轧带卷，对类似产品的开发设计具有一定的借鉴作用。

参考文献：

[1] 肖旸，李本海，张书立，魏峰. 新型多功能液压翻卷机的设计研究[J].冶金设备，2012，5：16-19.

[2] 刘榴. 新型液压翻卷机的设计与研制[J].轧钢，1995，2：33-34.

[3] 成大先 主编. 机械设计手册.第4卷，2002年1月第四版.