冷床傳動(dòng)系統中傳動(dòng)軸的優(yōu)化設計論文
摘要：在熱軋鋼管生產(chǎn)過(guò)程中，步進(jìn)式冷床作為必不可少的設備之一，具有極其重要的作用。而傳動(dòng)系統中的傳動(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)式冷床的結構及其工作原理為著(zhù)手點(diǎn)，對步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統合成運動(dòng)進(jìn)行了深入分析，并在此基礎上提出了傳動(dòng)軸的優(yōu)化設計建議，以期為步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統的優(yōu)化提供理論支持。
關(guān)鍵詞：步進(jìn)式冷床；傳動(dòng)系統；傳動(dòng)軸
冷床作為熱軋鋼管生產(chǎn)過(guò)程中的重要設備，步進(jìn)式冷床因其運行平穩、鋼管表面保存完好等特點(diǎn)，近年來(lái)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備仍存在很大的改進(jìn)空間。因此，本文筆者將結合自己的工作實(shí)踐就步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統中傳動(dòng)軸的優(yōu)化設計問(wèn)題進(jìn)行探究，以供商榷。
1步進(jìn)式冷床的結構及其工作原理
1.1步進(jìn)式冷床的結構
動(dòng)齒條、靜齒條、偏心輪、傳動(dòng)軸、長(cháng)軸、電機以及拖鋼架、撥鋼器是構成步進(jìn)式冷床的主要組成部分（如圖1所示）。其中，動(dòng)齒條負責以步進(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)，偏心輪依靠電機并利用長(cháng)軸帶動(dòng)傳動(dòng)軸實(shí)現轉動(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；當鋼管滾入靜齒條，動(dòng)齒條向高位步進(jìn)，偏心輪由電機帶動(dòng)同時(shí)向高位移動(dòng)至最高點(diǎn)，之后往下運行至起始點(diǎn)平衡位置，完成一個(gè)周期，如此循環(huán)往復。
2步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統合成運動(dòng)分析
2.1步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統中主軸偏心輪的合成運動(dòng)分析
步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統中主軸偏心輪在運作過(guò)程中，呈現出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，呈現出順時(shí)針圓周軌跡[2]。由步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統中主軸偏心輪的合成運動(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(guò)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(guò)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)作做準備，是兩個(gè)步進(jìn)循環(huán)周期間所應有的輔助運動(dòng)過(guò)程。
2.2步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統中動(dòng)齒條框架的合成運動(dòng)分析
步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統中動(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構，通過(guò)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(guò)動(dòng)齒縱、橫梁高程設計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)運動(dòng)，推動(dòng)軋件的橫向移動(dòng)。動(dòng)齒條框架的合成運動(dòng)以鄰近床面靜齒的2齒根連線(xiàn)的中間部位作為圓心，以偏心距作為半徑，做順時(shí)針圓周運動(dòng)。由步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統中動(dòng)齒條框架的合成運動(dòng)分析可以看出，在實(shí)際的操作過(guò)程中，應當使盡量保持靜齒條組和床面矯直板的標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(guò)程中能夠實(shí)現平穩過(guò)渡，有效減少摩擦、剮蹭等不良情形的出現。然而，從實(shí)際工作情形來(lái)看，動(dòng)齒框架應當得到相對嚴格的控制，累積誤差最好不要超過(guò)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)齒齒形的設計過(guò)程中，應當使床面動(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(xiàn)標高設計時(shí)應當進(jìn)行充分的運動(dòng)分析，有效避免可能給步進(jìn)舉升運動(dòng)造成不良影響的因素出現，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)化設計建議
3.1采用懸掛式模塊設計方案優(yōu)化齊頭輥道
步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統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(kāi)展。但在具體的施工過(guò)程中，不斷促進(jìn)當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)當前工程項目的提升狀況，不斷要求相關(guān)工作人員進(jìn)行統一安裝，并在支架設計上進(jìn)行合理化的設計。
3.2優(yōu)化鋸齒狀床面短靜齒條為平面結構
床面長(cháng)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構，其主要作用則是通過(guò)對承載軋件以及對軋件進(jìn)行冷卻、矯正，在這個(gè)過(guò)程中，通過(guò)不斷提升動(dòng)靜輔助軸，對其中各種收縮狀況進(jìn)行規劃設計。根據傳統的設計不走，無(wú)論是當前的固定方式，還是主體結構，推動(dòng)整個(gè)設計的全面化。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(guò)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(guò)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 )導致軋件形成通條彎曲的情形，既對產(chǎn)品的外觀(guān)質(zhì)量產(chǎn)生極其嚴重的影響，又加大了對床面進(jìn)行矯正的難度。因此，經(jīng)反復試驗論證后得出：優(yōu)化鋸齒狀床面短靜齒條為平面結構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(cháng)靜齒條為立體結構
為了進(jìn)一步優(yōu)化當前傳軸效益，不僅需要對其接觸到齒槽特征進(jìn)行構建，還需要不斷增強當前的發(fā)展進(jìn)程。在這個(gè)操作過(guò)程中，還需要不斷提升各種精確設計。在配置過(guò)程中，通過(guò)不斷增強各種動(dòng)態(tài)結構，最終影響到各種問(wèn)題的解決，在這個(gè)過(guò)程中，不僅對整個(gè)產(chǎn)品的外觀(guān)產(chǎn)生影響，還不能及時(shí)構建立體結構。因此，經(jīng)反復試驗論證后得出：優(yōu)化鋸齒狀床面短靜齒條為平面結構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結語(yǔ)
步進(jìn)式冷床作為新一代冷床設備在生產(chǎn)活動(dòng)中發(fā)揮著(zhù)重要的作用，這就要求相關(guān)工作人員在工作實(shí)踐中應當充分認識步進(jìn)式冷床的結構及其工作原理，并分析掌握步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統合成運動(dòng)，從而從優(yōu)化齊頭輥道以及短靜齒條等方面著(zhù)手，對步進(jìn)式冷床傳動(dòng)系統中傳動(dòng)軸進(jìn)行更為科學(xué)合理的優(yōu)化設計，使裝備的整體質(zhì)量得以全面提升，達到更好服務(wù)于生產(chǎn)活動(dòng)的目的。
參考文獻:
[1]李永峰.棒線(xiàn)步進(jìn)式冷床的運動(dòng)分析及局部?jì)?yōu)化設計[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)化設計[J].重慶工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2008,22(07):30-33+72.
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