板带助卷器结构改进设计

■莱钢集团设备检修中心 吕云平

板带助卷器结构改进设计

■莱钢集团设备检修中心 吕云平

莱钢集团冷轧生产线自投产以来，助卷器在调试后很长一段时间内，运行状态极其不稳定，助卷器传送带经常跑偏，传送带调节困难，最大的缺点是由于机架为整体结构，更换传送带时间过长，需要4人8h完成，严重影响冷轧线连续生产。基于助卷器结构缺陷，技术人员决定对其进行改进设计，以提高设备性能，保障正常连续生产。

1. 卷取机结构与原理

卷取机是带材生产线实现带卷卷曲、开卷的主要设备，由行走车体、助卷头、轨座等组成，其中助卷头由上下摆臂和导板构成。

工作原理：在工作过程中，助卷头的上下摆臂和导板打开，横移液压缸推动横移车体至助卷位，上下摆臂抱紧卷筒，张紧液压缸作用张紧传送带，带头通过传送带作用卷曲到卷筒上，卷取机旋转，带头缠绕在卷筒上，助卷成功后，上下摆臂打开，张紧液压缸松开传送带，行走车体后退，助卷结束。

2. 原因分析

技术人员针对冷轧助卷器结构进行剖析，并与带材生产线其他卷取助卷器做对比分析，总结出冷轧卷取机助卷器存在的以下几方面的主要问题。

（1）上下摆臂轴受力不合理上下摆臂轴经由螺栓固定在助卷器主框架上，液压缸作用于上下摆臂的中间横梁上，当助卷器处于抱紧状态时，上下摆臂前端与卷筒接触，液压缸伸出的活塞杆与摆臂轴接触，此时液压缸作用于摆臂轴的力臂只有30mm左右，即相当于液压缸的推力直接作用于摆臂轴，摆臂轴很容易被拉弯变形，液压缸头铰接轴位置易发生变形撕裂，固定摆臂轴的螺栓也容易被拉弯甚至被拉断。

（2）拆装传送带困难 从助卷器结构可以看出，助卷器主机架设计为整体结构，更换传送带时，需拆掉上下摆臂及与之连接的液压缸、张紧辊，才能把传送带移出。由于上下摆臂容易撕裂变形，维修人员把摆臂轴横梁部位的螺栓连接直接改为焊接，横梁上再焊接加强筋。每次更换传送带需4名维修人员，一人指挥桥式起重机，两人拆除与其相关的辊子，一名焊接人员割除并焊接相关的部位，要准备扳手、钢丝绳、气割和焊接工具各一套，每次更换完传送带后还要试车调节传送带定心。因此每更换一次传送带需要四名维修人员一天甚至更长时间，维修难度和工作量都比较大。

（3）传送带调整困难 助卷器传送带调节依靠上下摆臂轴辊子的四个偏心轴调节，因辊子的偏心距设计只有1.5mm，因此四个辊子的最大调节量只有12mm，当传送带磨损变形后，相对长达6m的传送带，12mm的极限调节量不能满足需要，调整量不够直接导致传送带跑偏、磨损边缘部位等非正常损坏。

（4）传送带张紧行程短 张紧液压缸行程为150mm，张紧辊行程为300mm，理论计算传送带张紧行程为160mm，去掉传送带60mm装配余量，实际有效张紧距离不到100mm，一条新传送带使用三个月后就出现难以张紧的问题。

3. 改进措施

针对助卷器在使用过程中存在的问题，技术人员参考技术资料，并参照其他冷轧线助卷器结构，对其进行改进设计。

（1）助卷器上下摆臂改造 设计去掉原来的上摆臂，用一套可水平调节的咬入辊代替，咬入辊的轴承座设计为滑块模式，相应助卷器机架部分设计为滑道，直接省去了上摆臂液压系统，为防止辊子对应的两轴承座不同心而出现卡死的问题，轴承座与辊轴之间采用关节轴承连接，为防止调节好后的传送带出现跑偏问题，在辊子两端加装了V形尼龙环。

下摆臂液压缸从原来机架内中间位置引出到机架外，通过液压缸的伸缩实现下摆臂的摆动，从而抱紧卷筒。根据现场作业空间选定力臂大小和作业侧面，根据力臂长度、摆动角度、扭矩和液压系统压力来选定液压缸径、行程及其固定方式和固定位置。

经研究分析下摆臂液压缸放在机架左侧较为合理，但机架底座与卷取机箱体之间空间狭小，只有100mm宽的空间余量，在摆臂两边各留10mm间隙，摆臂最宽只能达到80mm，无法满足设计标准要求，在充分考虑其工作原理后发现，摆臂只有在抱紧卷筒时，液压缸才处于伸出状态，其余均处于回缩状态。在下摆臂处于抱紧状态时，机架前端已经移出底座，摆臂液压缸工作时与机架底座没有关联，只要满足不与机架底部干涉就可以了，这样只要在对下摆臂做程序控制时，做好机架移出到抱紧位置和摆臂液压缸的互锁联锁工作即可，液压缸固定在机架左侧的问题就解决了。

（2）改变传送带更换形式 机架右侧立板传送带对应位置竖直和水平方向上各开一条50mm宽的传送带更换槽，为保证助卷器工作时机架有足够的强度，在竖直槽部位置加装一可移动的连接板，下部槽部位置加两垫块，垫块抽出与安装时，只需插拔上面的定位螺栓即可。当传送带需要更换时，拆除连接块上的固定螺栓，移出连接块，拔出垫块上的两定位螺栓，取出两垫块，拆除铲头一侧，即可完成传送带的更换。传送带的对中调节原来4人8h完成的工作，现在只需2人1h内即可完成，有效降低了维修人员的劳动强度，提高了设备有效作业率。

（3）改造传送带张紧模式 传送带的张缩改造由张紧缸推动来实现，液压缸行程设计为650mm，实际有效张紧行程为530mm，去掉传送带装配余量，实际张紧行程可达到500mm，传送带的实际张紧距离可达480mm左右，是改造前的4.8倍，有效延长了传送带的使用寿命。

（4）改进传送带调节模式 对传送带调节采用粗调和微调两种模式，粗调利用咬入辊滑块轴承座移动模式来实现，滑道有50mm的调节余量，甚至还可以延长，完全能够满足调节传送带的对中平衡需要，必要时还可以调节传送带的张紧程度。另外两个辅助转向辊利用轴承座内圆与外圆的偏心原理实现微调的效果，偏心率为1.5mm，两辊子微极限调节可达到6mm。

经改进设计后的助卷器结构示意如附图所示。

4. 结构改造关键技术

（1）助卷器去掉上摆臂，省去该部位的一套液压系统及其备件消耗。

（2）传送带调节采用粗调和微调两种模式，增加了传送带的调节空间。

（3）下摆臂移出，摆臂端部添加铲头，更加方便维修人员的点检维护和降低操作人员技术难度。

（4）更换传送带采用整体移出模式，更换传送带的效率由原来的4人一天降为2人1h，有效降低了维修人员的技术难度和工作量。

5. 实施效果与结论

通过对板带冷轧重卷线卷取设备的改造与应用，成功解决了助卷器传送带调整、更换困难等一系列问题，有效降低了备件消耗和成本费用，同时也降低了停机率，满足了重卷生产需要。卷筒端部的抗冲击性能得到有效增强，消除了助卷器传送带非正常损坏，使用寿命得到显著提高，皮带更换简单及时，点检维护方便，进而保证了重卷线高效、稳定生产。

改进设计后的卷取机结构

20150708