冷床傳動系統(tǒng)中傳動軸的優(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。而傳動系統(tǒng)中的傳動軸作為步進(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)，對步進(jìn)式冷床傳動系統(tǒng)合成運(yùn)動進(jìn)行了深入分析，并在此基礎(chǔ)上提出了傳動軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)建議，以期為步進(jìn)式冷床傳動系統(tǒng)的優(yōu)化提供理論支持。
關(guān)鍵詞：步進(jìn)式冷床；傳動系統(tǒng)；傳動軸
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)式冷床傳動系統(tǒng)中傳動軸的優(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)
動齒條、靜齒條、偏心輪、傳動軸、長軸、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)并利用長軸帶動傳動軸實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動，一般步進(jìn)式冷床會將平衡擺配置到偏心輪傳動軸上，以維持動齒條的平衡[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，靜齒條高于動齒條；當(dāng)鋼管滾入靜齒條，動齒條向高位步進(jìn)，偏心輪由電機(jī)帶動同時(shí)向高位移動至最高點(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)式冷床傳動系統(tǒng)合成運(yùn)動分析
2.1步進(jìn)式冷床傳動系統(tǒng)中主軸偏心輪的合成運(yùn)動分析
步進(jìn)式冷床傳動系統(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)式冷床傳動系統(tǒng)中主軸偏心輪的合成運(yùn)動分析可以看出，動齒條步進(jìn)大致可以劃分成兩大階段，首先在90°至270°這一過程中，動齒條全程參與托鋼動作，并發(fā)揮主要的作用；其次在270°至90°這一過程中，動齒條完全不參與托鋼動作，而是脫離軋件，為進(jìn)行下一次托鋼動作做準(zhǔn)備，是兩個(gè)步進(jìn)循環(huán)周期間所應(yīng)有的輔助運(yùn)動過程。
2.2步進(jìn)式冷床傳動系統(tǒng)中動齒條框架的合成運(yùn)動分析
步進(jìn)式冷床傳動系統(tǒng)中動齒條框架是最為核心的部件之一，在位于它下底面的動齒橫梁上裝有單托輥及雙托輥機(jī)構(gòu)，通過主傳動軸偏心輪的輪緣和它的踏面形成面面接觸狀態(tài)，并形成有效地滾動摩擦，并通過動齒縱、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齒條支架上，進(jìn)而促使動齒條同時(shí)完成步進(jìn)循環(huán)運(yùn)動，推動軋件的橫向移動。動齒條框架的合成運(yùn)動以鄰近床面靜齒的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。由步進(jìn)式冷床傳動系統(tǒng)中動齒條框架的合成運(yùn)動分析可以看出，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，動齒框架應(yīng)當(dāng)?shù)玫较鄬?yán)格的控制，累積誤差最好不要超過或小于10mm，盡可能地為動齒框架做步進(jìn)舉升動作創(chuàng)造有利條件。此外，在進(jìn)行動齒齒形的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)使床面動齒條、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)動分析，有效避免可能給步進(jìn)舉升運(yùn)動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)活動中發(fā)揮最大功用。
3傳動軸的優(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承載軋件以及對軋件進(jìn)行冷卻、矯正，在這個(gè)過程中，通過不斷提升動靜輔助軸，對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)，推動整個(gè)設(shè)計(jì)的全面化。盡管這樣對軋件的冷卻、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，就會導(dǎo)致軋件形成通條彎曲的情形，既對產(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)式冷床傳動系統(tǒng)合成運(yùn)動，從而從優(yōu)化齊頭輥道以及短靜齒條等方面著手，對步進(jìn)式冷床傳動系統(tǒng)中傳動軸進(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)活動的目的。
參考文獻(xiàn):
[1]李永峰.棒線步進(jìn)式冷床的運(yùn)動分析及局部優(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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