新型短应力轧机翻转装置优化设计

景转珍

（太重煤机有限公司， 山西 太原 030032）

近年来，随着时代的进步和科技的发展，各钢铁加工企业对轧钢机械的生产技术要求愈来愈高，同时，在节约型社会建设的潮流影响下，钢铁企业本身也面临降低成本，提高效率的巨大挑战。在现有技术条件下，线棒材生产线轧机一般成平立交替布置，平立可换轧机翻转机构是一种重要的脱机辅助设备，是短应力线轧机专用设备，用于将立式轧机翻转成水平位置方便拆卸，也可以将换辊后的水平轧机翻转成立式位置，方便安装。国内第一代的短应力轧机翻转装置设计结构复杂，体积较大，传动装置也较为繁琐，而一些结构轻巧，传动装置简易的翻转机只能满足重量较轻，体积较小的350 轧机的翻转，所以设计制造一种结构简单，体积较小，传动装置简易的短应力轧机翻转机，不仅要安装简便快捷，更要适用于各种型号的轻型、重型短应力轧机的翻转。

1 第二代短应力轧机翻转装置应用分析

第二代短应力轧机翻转装置结构轻巧，采用单液压缸传动，并且实现了从Φ350 mm 到Φ650 mm轻型及重型短应力轧机全部能在1 台翻转机上的翻转的通用型翻转装置，而且安装方便，操作简易，使翻转架以底座水平轴为中心从水平位置旋转为垂直位置，并带有缓冲装[1]。如图1 所示，原轧机翻转装置是单液压缸驱动倾翻装置，由翻转架、底座和液压缸等组成的平面连杆机构，轧机通过压板和定位销固定在翻转架上，液压缸采用中间耳轴式安装形式通过支架安装在底座上，在轧机翻转过程中，底座固定不动，当液压缸做伸缩运动时，轧机随翻转架做正反回转90°的运动。

图1 翻转装置（立式位置）

1.1 动力分析

该装置采用液压驱动，系统成本高，需要配套液压站，并且需要预留液压缸，液压系统的运行空间，增加厂房面积，增加设备投资。工作稳定性差，维修保养麻烦，发生故障不宜检查和排除。定位不精确。

1.2 结构分析

结构方面[2]，以Φ650 mm 轧机为例，见图2，翻转的Φ650 mm 轧机本体重量为23 t，轧机质心到旋转中心的力臂L1为947 mm。液压缸推力F2 到旋转中心的力臂L2为605 mm。

轧机重力的扭矩：

液压缸推力的扭矩：

液压缸推力：

由此当液压缸工作压力为15 MPa 时，须选择缸径/杆径分别为Φ200/140 mm 的液压缸。

该机构在翻转Φ350 mm、Φ450 mm、Φ550 mm、Φ650 mm 轧机时需要使用专用的大小不一的压板[3]，四种轧机设计四种长度的压板，在设计和使用上增加了工作量。该机构结构简单，但运行稳定性差，缓冲能力差。

图2 原翻转装置受力分析图

2 新型短应力轧机翻转装置应用分析

新开发的短应力轧机翻转装置如图3 所示，该装置采用电机驱动，由C 形翻转架、压板锁紧装置、底座和电机等组成[4]，C 形旋转体采用钢结构焊接而成，轧机通过压板锁紧装置固定在C 形翻转架上，减速电机驱动链轮旋转，链轮驱动双排链条运行，从而带动C 形翻转架做旋转90°的往返运[5]。电机带动链条是一种传统的传动方式。传动装置简单，运行可靠。该装置不仅实现了从Φ350 mm 到Φ650 mm 短应力轧机全部能在一台翻转机上的翻转而且通过一块压板打三个定位孔来实现通一块压板定位不同的轧机。

图3 新型翻转装置

2.1 动力分析

改装置采用电机驱动，精确度高，运行可靠，结构牢固，调速方便，成本较低。节省空间，可靠耐用。电机是洁净能源，没有气味，噪音，无污染。

2.2 结构分析

从结构受力方面[6]，以Φ650 mm 轧机为例，见图4，翻转的Φ650 mm 轧机本体质量为23 t，轧机质心到旋转中心的力臂为L1为250 mm。链轮推力F2到旋转中心的力臂L2为1 625 mm。链轮节圆直径Φ260 mm，根据需要电机转速为4.9 r/min。机械传动效率取0.75。

轧机质量产生的扭矩：

链轮推力的扭矩：

链轮推力：

电机输出力矩：

电机功率：

考虑到传递效率、环境影响，本项目选用4 kW 电机，所以此机构大大提高了传动效率，节约了机械成本。

图4 新型翻转装置受力分析图

该机构在翻转Φ350 mm、Φ450 mm、Φ550 mm、Φ650 mm 轧机时，通过一块压板上设置三个定位孔来达到不同轧机的定位[7]。提高了压板的通用性。

该机构结构简单并且牢固，传动可靠，运行平稳，增加了设备稳定性。

3 结语

新型轧机翻转装置的开发利用不仅降低了机械生产成本和生产车间占地成本，而且实现了产品可靠性及稳定性的有效提升，改进后的产品经过用户回访，翻转装置与原有机型相比更加稳定可靠，成本低，大大提升了该设备的竞争力。