平立翻转轧机振动问题的研究与应用.pdf

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编号:20181111063455680396    类型:共享资源    大小:3.78MB    格式:PDF    上传时间:2019-02-16
  
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工 业 技 术 科技创业家 2013年08(下)TECHNOLOGICAL PIONEERS 72 科技创业家 TECHNOLOGICAL PIONEERS 作者简介:李希宝、性别:男、职称:机械工程师、出生年月:1975年3月、毕业院校:山东大学,本科、从事冶金机械设备管理工作。 1 前言 山东石横特钢集团有限公司轧钢厂一 棒车间是一条全连轧棒材生产线,轧机布 置型式为平立交替式,共18架轧机,年设计 生产能力为60万吨,经过几年的技术及管 理创新,设备改进,目前已经具备100万吨 的生产能力,远超出设计能力。虽然车间整 体生产水平已经很高,但锚杆钢品种的生 产能力没有充分发挥出来,主要原因是受 制于精轧机组K1机列共振难题,精轧机组 中K1机列(18#轧机)是平立翻转型式的, 生产锚杆钢品种时,机架立起来使用,当成 品速度达到15.3m/s时,连续过钢生产状态 下,K1机列减速机速度振动值为7~8.3 mm/s,而空载运行状态下,减速机振动值 更是高达15.5~17.8mm/s,振动值为正常 生产时的2倍,远超出设备安全运行标准要 求,存在安全运行隐患。生产锚杆钢品种 时,针对K1机列减速机振动值严重超标的 平立翻转轧机振动问题的研究与应用 李希宝 王吉胜 周伟光 (山东石横特钢集团有限公司 山东肥城 271612) 摘 要:本文对棒材生产线平立翻转轧机回转框架在某一转速范围内的共振问题进行了分析,提出了对回转框架本体及回转锁紧机构的 改进方案,结合现场设备布置形式进行了改造施工。 关键词:平立翻转轧机 回转框架 共振 Research and application of horizontal and vertical rolling mill vibration turning Li Xibao Wang Jisheng Zhou Weiguang (Shandong Shiheng Special Steel Group Co.,Ltd.Feicheng 271612) Abstract:This paper analyses the bar production line of horizontal and vertical resonance problems turning mill rotating frame at a certain speed range, puts forward the improvement scheme of rotating frame body and a rotary locking mechanism, combined with the layout of the form of field equipment to carry out the reform of construction key words:Horizontal and vertical turning mill The rotating frame Resonance 图4 锁紧装置放大图 图3 立式工作状态侧视图 图2 立式工作状态 图1 水平工作状态 科技创业家 工 业 技 术 2013年08(下) TECHNOLOGICAL PIONEERS 73科技创业家 TECHNOLOGICAL PIONEERS 此尺寸能决定作业力大小和信赖性的固定 力大小,箭头结构为铁片式,刚性材料,作 业过程和运输过程基本不变形,而橡胶套 为非线性、大变形、不可压缩的材料,其受 力特性可参考“管状橡胶支座受径向载荷” 模型如图四、“径向刚度分析理论”和“刚度 与应变关系”曲线图(图五): 径向刚度公式: K为径向刚度,F为径向载荷,y为径向 位移; 径向应变: L为铁片宽度,b为外半径,a为内半径; 如图六,橡胶往下压时,橡胶受径向推 力与铁片产生摩擦阻力等于作业力;橡胶 往上脱出须克服橡胶径向变形力,其径向 变形力等于固定力的最大力,故铁片的宽 度值须符合: f=μF18.18N, F=K* ε 其中b=3.75mm,a=2.75mm 关键尺寸L不同数值制作样品并实测 数据,再依刚度与径向应变公式换算成刚 度与应变关系并绘制拟合图和公式: 此曲线与“管状态橡胶刚度与应变关 系”图类似,说明此结构受力符合“管状橡 胶支座受径向”模型,故可使用此实验数 据。将实验数据整理并拟合出“正压力与铁 片宽度L”和“摩擦力与铁片宽度L”尺寸关 系图: (1)、正压力(固定力),如图八 (2)、摩擦力(作业力),如图九 由如上曲线和公式可知,铁片的宽度L 的范围为:7.01~7.174mm,转换成公差格式 和考量工艺性,可定义为:7.1±0.05mm。 ⑶验证:以此尺寸和公差制作样品并 测试其作业力和固定力,实际测量值平均 值分别为:4.96N和20.3N,均符合作业力 和固定要求,同时,将此样品装于机器内测 试信赖性落下试验,试验结果没有造成喇 叭脱出,即通过实验,故可依此尺寸导入生 产。 5 结束语 导入新结构固定方式后,减少作业人 员、改善组装舒适性和降低成本。 通过理论分析与实验比较得到喇叭固 定结构受力曲线图,可为为后续类似结构 受力分析提供参考,同时,可参考本文设计 方法:依据理论与实测相结合以指导生产 实践中的各种应用性设计。 参考文献 [1] 郭伏,钱省三主编.人因工程学.北京: 机械工业出版社,2007.3:148-153. [2] 高剑虹等.管状橡胶支座径向刚度的非 线性有限元分析.泉州:高剑虹等, 2011. [3] 傅益峰.最新振动、落下测试条件Jul- 24-12.2012. 序号 主要指标 未实施改造前 改造后 降低 1 空载状态下振动值 15~17mm/s 7~8 mm/s -9~-8 mm/s 表 1 问题,进行了研究分析,提出了切实可行的 解决方案,对轧机旋转框架的锁紧机构及 附属设备进行了改造,取得了良好的效果。 2 平立翻转轧机工作状态简介 平立翻转轧机有两个工作状态,一个 是水平工作状态,此时轧机回转框架处于 水平状态,如图1所示,锁紧装置将回转框 架压在机架上;第二种状态是立式工作状 态,此时轧机回转框架处于垂直状态,如图 2所示,锁紧装置将回转框架顶起并锁紧在 机架上。当回转框架处水平工作状态时,减 速机振动值为3~4 mm/s,符合标准要求; 当回转框架处于立式工作状态时,轧制速 度达到15.3 m/s时,K1机列减速机速度振 动值为7~8.3mm/s,超出设备安全运行标 准要求,需要降速生产,降低振动值,影响 车间产量及指标提升; 3 成品K1机列减速机共振的原因分析及 解决方法 回转框架在立式工作状态下运转时,出 现振动超标现象,达到某一转速时,振动值急 剧增加,出现共振现象,严重影响设备的安全 运行,出现振动值超标的原因主要有以下几 个方面:一是减速机制作精度差,齿轮啮合精 度低,啮合阻力大,减速机内部齿轮动平衡精 度低,高速运转时,自身振动值较大;二是回 转框架与机架之间的锁紧力矩小,当回转框 架振动增加时,锁紧装置无法可靠锁紧,二者 之间出现间隙,导致振幅增大;三是机架刚性 差,回转框架立式工作状态时,重心升高,所 需要的锁紧力矩会增大,而机架上部的钢性 相比下部要差,锁紧效果不能满足要求,导致 回转框架立式工作状态时振动增加。以上三 个方面的原因中,第三个原因机架刚性问 题,属于设计原因,已经定型,在不更换机架 的情况下,机架刚性无法改变,要解决振动超 标问题,要从前两个方面想办法,制定改进措 施,努力降低振动值。 经过细致的研究、分析,制定了以下改 进措施,来最大限度的降低回转框架及减 速机的振动值: (1)将16#、18#平立翻转轧机回转框架 锁紧方式由原仅采用碟簧锁紧改造为液压 锁紧+碟簧锁紧双锁紧方式,锁紧力倍增, 消除了原有的因锁紧力不足致使设备组件 间留有间隙而引起的振动。如图3所示。 原设计中碟簧锁紧+液压松开液压系 统为单行程管路,工作状态下,回转框架仅 靠碟簧弹性力进行锁紧;需松开时,电磁阀 得电后,液压缸的液压作用力克服碟簧弹 力使活塞缩回。改造过程中,利用现场闲置 的辊缝调节系统阀块油口,新增加两位四 通电磁换向阀、液控单向阀、双单向节流调 速阀(执行元件运行速度可调节),实现对两 个锁紧缸工作及非工作状态的有效控制。 为延长电磁阀使用寿命,电磁阀不得电时 锁紧缸处于锁紧状态; (2)锁紧液压缸液压管路由原φ18×2. 5改为φ22×3管路,增大通流面积,可加快 执行元件运行速度。同时实现由单液压作 用管路改造为双液压作用回路,对液压管 路重新合理布局,增设管夹,以消除管路震 动对锁紧效果的影响; (3)对液压缸活塞封进行改造,原设计 活塞封为单向承压形式,活塞封密封结构 为单面“Y”型密封,改造后为双面承压密 封,以防止压力油内泄,确保锁紧效果。 (4)对回转框架上部的锁紧定位块结构 优化改造,原有的整体式定位块结构,调整 余量小,调整精度低,调整不方便,不能满 足现场施工要求,经过研究后将上部定位 块由整体式改造为分体式结构,通过在母 体与工作部位间增加调整垫片的方式,方 便调整,提高回转框架的定位精度,提高传 动平稳性,降低振动值。 4 实施效果 按预定方案完成16#、18#轧机液压锁 紧技术改造后,经过半年的设备运行,目前 生产锚杆φ18、φ20时,成品速度稳定在 15.5m/s、15.3m/s,设备运行稳定。并且在 确保设备安全稳定运行及轧材性能组织稳 定的情况下,实现了锚杆提速生产,达到了 稳产高产,实现了公司效益最大化。 通过实施综合技术改造,取得了预期 效果,主要参数对比如表1: 5 结束语 通过对平立翻转轧机锁紧装置及附属 设备的改造,解决了平立翻转轧机在立式工 作状态下振动大的问题,18HV减速机运行 状态得以改善,振动值有了明显下降,而且 连续过钢状态与空载状态对比,波动值趋于 平稳,这也利于机械设备尤其是减速机安全 运行寿命的延长,避免设备事故发生。 参考文献 [1] 张英会主编.弹簧.北京:机械工业出版 社,1982. [2] 雷天觉主编.《新编液压工程手册》.北 京:北京理工大学出版社,1998. [3] 蔡春源主编.《机电液设计手册》中册. 北京:机械工业出版社,沈阳:东北大学 出版社,1997. (上接71页)
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