定宽机锤头碟簧式液压锁紧装置的设计与应用

李嘉牟 赵立伟

（一重集团大连设计研究院有限公司，辽宁 大连 116600）

定宽压力机布置在粗轧除鳞机与R1轧机之间是热连轧带钢生产线上的主要设备之一，它可以将进入粗轧机前的板坯进行一道次的大压下量减宽。定宽压力机的侧压模块水平相对布置，对板坯进行起-停式挤压。曲轴在水平方向连续摆动，合拢时对钢坯进行减宽，打开时板坯向前移动，最大减宽量可达350mm，最大减宽压力可达22000kN，最大减宽扭矩可达2×1530 kN·m。在热连轧带钢生产线中，当板坯调宽较小时一般由立辊轧机轧制，但当调宽范围较大时，立辊轧机容易使轧机出现失稳，诱发板坯边部横断面形状不规则，即产生狗骨形。采用定宽压力机，其侧压调宽范围较大，且通过短行程控制改善头尾形状，改善板坯的边部缺陷和断面形状。因其减宽量大使得同一宽度板坯可生产出不同规格的产品，提高减宽效率，减少了连铸生产线生产所需板坯宽度的种类。现定宽压力机正广泛应用于各热连轧带钢生产线中。

锤头作为定宽压力机的核心工作部件，其工作能力和状态决定了整个定宽压力机的工作能力。现设计的定宽压力机将锤头锁紧在滑块上，其锁紧装置采用碟簧式液压锁紧装置，该装置结构简单，紧固可靠，能够实现锤头的快速拆卸﹑更换，工作效率高，同时工作时锁紧缸是通过碟簧组将锤头固定在滑块上，保证了锤头的稳定性。

图1 定宽压力机锤头液压锁紧装置

1 结构及其工作原理

锤头碟簧式液压锁紧装置主要用来实现工作状态时对锤头的锁定以及更换锤头时对锁定锤头的解锁，其主要结构包括：锁紧缸﹑拉杆（长）﹑拉杆（短）﹑胀套﹑上转向杆﹑下转向杆﹑弹簧套﹑控制杆﹑转向缸﹑压块以及其它附件见图1。

锁紧装置为“上四下三”共7个锁紧杆锁紧锤头，以两种角度勒紧锤头。锤头基座上部四个锁紧孔设计成圆形沉孔样式，便于锁紧杆转向，竖直方向上为豁孔，便于锤头与滑块脱离，实现锤头自动更换。基座下部三个直接设计成竖直豁槽，满足拉杆伸缩和转向的功能。转向缸设计为前端后端均为关节轴承连接形式，关节轴承转向的角度满足锁紧缸锁紧及打开的最大行程，使转向缸在锁紧缸锁紧或者打开状态下都能够实现转向功能。转向杆动作由转向缸实现，其转向动作是通过接近开关发出锤头锁紧转向缸打开位置信号反馈控制液压系统，控制转向缸伸出或缩回，从而使单侧的7个拉杆同时达到锁紧和解锁的不同位置。

锁紧缸内部结构由活塞杆﹑端盖﹑缸筒﹑透盖﹑碟簧组以及衬套﹑密封﹑紧固件等附件构成。拉杆穿进锁紧缸活塞杆与锁紧缸通过螺母把合成为一体，锁紧缸由压块压住与定宽机滑块组成一体，进而通过锁紧缸和7个拉杆将锤头以及锤头基座紧紧贴合在滑块上，与滑块一同动作，完成定宽压力机对板坯减宽的功能。锁紧缸缸头与滑块把合端面装置密封圈，防止大量的冷却水以及氧化铁粉进入缸体以及锁紧杆腔体内。锁紧缸碟簧组采用了18片有支撑面A系列3类碟簧组成6对复合组合。

2 碟簧锁紧锤头解锁作用力验算分析

锤头锁紧的作用力是压缩碟簧时产生的反作用分力，受压时整个碟簧组并未压到最大变形量，但液压缸解锁时需进一步压缩碟簧组使拉杆与锤头脱离开。因此我们计算碟簧压平时的负荷。

碟簧负荷计算如下：

式中：E=2.06×105N/mm2；

得Fc=203684.5N

锤头解锁时是由液压缸通油压缩碟簧来完成的。因此，单个活塞上的作用力必须大于单组碟簧所产生的反作用分力。对此我们可以进行如下验算：

系统压力P=20MPa；

活塞面积：

活塞作用力F=PA=380525.4N。

通过以上验算，得出解锁时活塞杆受到的液压力远大于碟簧组的反作用力，即使考虑液压系统压力损失，也可使整个碟簧锁紧机构解锁，从而更换锤头。

结语

通过对碟簧锁紧液压解锁装置的设计应用的分析，我们总结出该锁紧装置具有以下特点：锁紧力足够大，能够在恶劣的工作条件下，将锤头与滑块紧密贴合为一体，满足其轧制需要；在锁紧状态下，液压系统处于停止工作的状态，从而避免了因液压系统故障而导致设备停止运行的情况，降低故障率，提高其工作可靠性，寿命更加持久；该结构锤头更换过程快捷方便，自动化程度高，提高了整个定宽压力机的工作效率。

综上所述，碟簧式液压锁紧装置在定宽压力机实际运行过程中性能良好，设备工作稳定可靠，满足了定宽压力机高效连续的生产节奏。

赵家骏 柳谋渊编著.热轧带钢生产知识问答[M].北京:冶金工业出版社，2006.

成大先主编.机械设计手册.（第4版）[M].北京:化学工业出版社，2002.