冷床傳動(dòng)系統(tǒng)中傳動(dòng)軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)論文
摘要：在熱軋鋼管生產(chǎn)過程中，步進(jìn)式冷床作為必不可少的設(shè)備之一，具有極其重要的作用。而傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)軸作為步進(jìn)式冷床的重要組成部分，是鋼管完成步進(jìn)動(dòng)作的關(guān)鍵影響部件。本文以步進(jìn)式冷床的結(jié)構(gòu)及其工作原理為著手點(diǎn)，對(duì)步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統(tǒng)合成運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了深入分析，并在此基礎(chǔ)上提出了傳動(dòng)軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)建議，以期為步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化提供理論支持。
關(guān)鍵詞：步進(jìn)式冷床；傳動(dòng)系統(tǒng)；傳動(dòng)軸
冷床作為熱軋鋼管生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備，步進(jìn)式冷床因其運(yùn)行平穩(wěn)、鋼管表面保存完好等特點(diǎn)，近年來在生產(chǎn)實(shí)踐中逐步得到了推廣使用，但作為新興的冷床設(shè)備仍存在很大的改進(jìn)空間。因此，本文筆者將結(jié)合自己的工作實(shí)踐就步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統(tǒng)中傳動(dòng)軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題進(jìn)行探究，以供商榷。
1步進(jìn)式冷床的結(jié)構(gòu)及其工作原理
1.1步進(jìn)式冷床的結(jié)構(gòu)
動(dòng)齒條、靜齒條、偏心輪、傳動(dòng)軸、長(zhǎng)軸、電機(jī)以及拖鋼架、撥鋼器是構(gòu)成步進(jìn)式冷床的主要組成部分（如圖1所示）。其中，動(dòng)齒條負(fù)責(zé)以步進(jìn)式將鋼管從靜齒條上往后移，固定在支座上的靜齒條承接軋件任務(wù)，偏心輪依靠電機(jī)并利用長(zhǎng)軸帶動(dòng)傳動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，一般步進(jìn)式冷床會(huì)將平衡擺配置到偏心輪傳動(dòng)軸上，以維持動(dòng)齒條的平衡[1]。
1.2步進(jìn)式冷床的工作原理
步進(jìn)式冷床的工作原理為：在起始位置時(shí)，偏心輪處于低位，靜齒條高于動(dòng)齒條；當(dāng)鋼管滾入靜齒條，動(dòng)齒條向高位步進(jìn)，偏心輪由電機(jī)帶動(dòng)同時(shí)向高位移動(dòng)至最高點(diǎn)，之后往下運(yùn)行至起始點(diǎn)平衡位置，完成一個(gè)周期，如此循環(huán)往復(fù)。
2步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統(tǒng)合成運(yùn)動(dòng)分析
2.1步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統(tǒng)中主軸偏心輪的合成運(yùn)動(dòng)分析
步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統(tǒng)中主軸偏心輪在運(yùn)作過程中，呈現(xiàn)出360°徑向圓周軌跡，床面主傳動(dòng)偏心輪圍繞固定點(diǎn)以一個(gè)偏心距為半徑，呈現(xiàn)出順時(shí)針圓周軌跡[2]。由步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統(tǒng)中主軸偏心輪的合成運(yùn)動(dòng)分析可以看出，動(dòng)齒條步進(jìn)大致可以劃分成兩大階段，首先在90°至270°這一過程中，動(dòng)齒條全程參與托鋼動(dòng)作，并發(fā)揮主要的作用；其次在270°至90°這一過程中，動(dòng)齒條完全不參與托鋼動(dòng)作，而是脫離軋件，為進(jìn)行下一次托鋼動(dòng)作做準(zhǔn)備，是兩個(gè)步進(jìn)循環(huán)周期間所應(yīng)有的輔助運(yùn)動(dòng)過程。
2.2步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統(tǒng)中動(dòng)齒條框架的合成運(yùn)動(dòng)分析
步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統(tǒng)中動(dòng)齒條框架是最為核心的部件之一，在位于它下底面的動(dòng)齒橫梁上裝有單托輥及雙托輥機(jī)構(gòu)，通過主傳動(dòng)軸偏心輪的輪緣和它的踏面形成面面接觸狀態(tài)，并形成有效地滾動(dòng)摩擦，并通過動(dòng)齒縱、橫梁高程設(shè)計(jì)使得托輥踏面的偏心量能夠有效傳遞到床面動(dòng)齒條支架上，進(jìn)而促使動(dòng)齒條同時(shí)完成步進(jìn)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)軋件的橫向移動(dòng)。動(dòng)齒條框架的合成運(yùn)動(dòng)以鄰近床面靜齒的2齒根連線的中間部位作為圓心，以偏心距作為半徑，做順時(shí)針圓周運(yùn)動(dòng)。由步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統(tǒng)中動(dòng)齒條框架的合成運(yùn)動(dòng)分析可以看出，在實(shí)際的操作過程中，應(yīng)當(dāng)使盡量保持靜齒條組和床面矯直板的標(biāo)高處于相同的高程上，從而使軋件在由床面矯直板到床面靜齒的步進(jìn)過程中能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)過渡，有效減少摩擦、剮蹭等不良情形的出現(xiàn)。然而，從實(shí)際工作情形來看，動(dòng)齒框架應(yīng)當(dāng)?shù)玫较鄬?duì)嚴(yán)格的控制，累積誤差最好不要超過或小于10mm，盡可能地為動(dòng)齒框架做步進(jìn)舉升動(dòng)作創(chuàng)造有利條件。此外，在進(jìn)行動(dòng)齒齒形的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)使床面動(dòng)齒條、床面靜齒條以及矯直板的齒形保持一致，特別是在進(jìn)行齒頂線標(biāo)高設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行充分的運(yùn)動(dòng)分析，有效避免可能給步進(jìn)舉升運(yùn)動(dòng)造成不良影響的因素出現(xiàn)，從而使步進(jìn)式冷床在生產(chǎn)活動(dòng)中發(fā)揮最大功用。
3傳動(dòng)軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)建議
3.1采用懸掛式模塊設(shè)計(jì)方案優(yōu)化齊頭輥道
步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統(tǒng)中的床面齊頭輥道主要功能則是將冷卻后的鋼管進(jìn)行縱向并進(jìn)，以便后期推動(dòng)工作的順利開展。但在具體的施工過程中，不斷促進(jìn)當(dāng)前布置與裝配更加科學(xué)化，其中需要消耗大部分的時(shí)間。因此，為了更好地推動(dòng)當(dāng)前工程項(xiàng)目的提升狀況，不斷要求相關(guān)工作人員進(jìn)行統(tǒng)一安裝，并在支架設(shè)計(jì)上進(jìn)行合理化的設(shè)計(jì)。
3.2優(yōu)化鋸齒狀床面短靜齒條為平面結(jié)構(gòu)
床面長(zhǎng)靜齒條和床面短靜齒條是步進(jìn)式冷床床面靜齒條的兩種主要結(jié)構(gòu)，其主要作用則是通過對(duì)承載軋件以及對(duì)軋件進(jìn)行冷卻、矯正，在這個(gè)過程中，通過不斷提升動(dòng)靜輔助軸，對(duì)其中各種收縮狀況進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。根據(jù)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)不走，無論是當(dāng)前的固定方式，還是主體結(jié)構(gòu)，推動(dòng)整個(gè)設(shè)計(jì)的全面化。盡管這樣對(duì)軋件的冷卻、矯直有積極的'影響，但在實(shí)際操作過程中需要安裝精度頗高的床面靜齒條，而如此頻繁地接觸過多的齒槽，一旦有床面裝配精度不高或床面靜齒變形等不良情形，就會(huì)導(dǎo)致軋件形成通條彎曲的情形，既對(duì)產(chǎn)品的外觀質(zhì)量產(chǎn)生極其嚴(yán)重的影響，又加大了對(duì)床面進(jìn)行矯正的難度。因此，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)論證后得出：優(yōu)化鋸齒狀床面短靜齒條為平面結(jié)構(gòu)能夠有效減少剛性支撐點(diǎn)，有效減輕因床面裝配精度不高或床面靜齒變形等因素對(duì)軋件平直度所形成的不利影響，促使軋件的冷卻成型。
3.3優(yōu)化鋸齒狀床面長(zhǎng)靜齒條為立體結(jié)構(gòu)
為了進(jìn)一步優(yōu)化當(dāng)前傳軸效益，不僅需要對(duì)其接觸到齒槽特征進(jìn)行構(gòu)建，還需要不斷增強(qiáng)當(dāng)前的發(fā)展進(jìn)程。在這個(gè)操作過程中，還需要不斷提升各種精確設(shè)計(jì)。在配置過程中，通過不斷增強(qiáng)各種動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，最終影響到各種問題的解決，在這個(gè)過程中，不僅對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的外觀產(chǎn)生影響，還不能及時(shí)構(gòu)建立體結(jié)構(gòu)。因此，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)論證后得出：優(yōu)化鋸齒狀床面短靜齒條為平面結(jié)構(gòu)能夠有效減少剛性支撐點(diǎn)，有效減輕因床面裝配精度不高或床面靜齒變形等因素對(duì)軋件平直度所形成的不利影響，促使軋件的冷卻成型。
4結(jié)語
步進(jìn)式冷床作為新一代冷床設(shè)備在生產(chǎn)活動(dòng)中發(fā)揮著重要的作用，這就要求相關(guān)工作人員在工作實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)步進(jìn)式冷床的結(jié)構(gòu)及其工作原理，并分析掌握步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統(tǒng)合成運(yùn)動(dòng)，從而從優(yōu)化齊頭輥道以及短靜齒條等方面著手，對(duì)步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統(tǒng)中傳動(dòng)軸進(jìn)行更為科學(xué)合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使裝備的整體質(zhì)量得以全面提升，達(dá)到更好服務(wù)于生產(chǎn)活動(dòng)的目的。
參考文獻(xiàn):
[1]李永峰.棒線步進(jìn)式冷床的運(yùn)動(dòng)分析及局部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)[J].山東冶金,2016,38(03):47-49.
[2]陳碧楠,宋鵾,劉榮.步進(jìn)式冷床優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,22(07):30-33+72.
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