铝冷轧机运卷小车动力拖链的整改

第一篇：铝冷轧机运卷小车动力拖链的整改

冷轧机运卷小车动力拖链的整改

铝冷轧机运卷小车动力拖链的改造

陈聪

（中铝瑞闽铝板带有限公司，福建 福州 350015）

摘 要 现代自动化设备中大量采用拖链装置。本文结合铝冷轧机拖链装置的使用情况，针对铝冷轧机拖链在使用中出现的问题，提出改造措施并实施。关键词 拖链 支撑装置 过度弯曲 滚动摩擦

Revamp for the Power track of aluminum cold rolling mill coil car

Chen Cong

（Chinalco Ruimin Co., Ltd.Fuzhou 350015,Fujian）

Abstract

There are lots of power tracks using in the modern automatic equipments.The paper combines the application practice of the power track of aluminum cold rolling mill, and take the corresponding measures to be aimed at the problems occurred in the using.Keywords

power track

support unit

over bending

rolling friction 前言

随着现代工业技术的不断发展，各行各业对大型设备的需求日益增多，机械的驱动和控制日益被液压传动与电气自动控制所代替，因而无论在单机还是成套设备中出现了许多与动作部件随同移动的液压管和电缆管[1]。为了使这些随动管部件布置、安装的规范和优化，适合于使用在往复运动的场合，并能够对内置的电缆、油管、气管、水管等起到牵引和保护的作用，现在大量采用了动力铝链或钢链装置(或称电缆拖链装置，下文简称拖链)[2]。但目前使用的很多拖链，拖行不但杂乱，而且电缆、水管、气管易损坏，拖链易跑偏，造成严重撕边、磨损和变形，还会造成人身设备事故，影响设备正常运行。拖链装置的工作原理及结构

我单位使用的是在16米长的导轨上行走的运输铝卷用小车。小车由直流电机带动进行无级调速移动，由带位置传感器的液压缸控制升降高度。小车移动所需随动电缆、液压软管8根，管道最大外径为φ75mm。拖链运行时形成上下两层，两侧

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设有防护,防止拖链倾倒。拖链每节都能打开，装拆方便，便于安装和维修，打开管子上方的盖板后即可把电缆、液压软管等放入拖链。另设置有塑料分隔片，将链内空间按需要分隔开。在其转折处按一定要求规律运动，板节则不断被拉起翻至上层或转展开平铺至下层。

而这么多且重的缆管随动，对拖链有以下三点要求:(1)板节必需具备一定强度刚性；(2)板节间各销轴转动灵活；

(3)相邻板节的可回转角度及回转位置为一定值。

拖链外形似坦克链，由众多的单元链接，即由许多个板节和其两端的接头固定板组成（如图l所示）。拖链每个板节(y型板节)的叉头端上有三个销轴，其中心销轴为校链轴，而对称分布在板节外缘边上的两销轴为转梢。当板节在回转处回转时，两销则在另一板节的弧形槽孔中按一定的转角转动。拖链两端的接头板分别用于联接设备部件和地基上。这样，当拖链回转时在其回转的半径上产生多边形框架效应（尽管无链轮参与啮合，但产生类似于链传动中的链条多边形效应），同时通过转销的回转发生自锁，使拖链得到足够的工作刚度，以承担拖送任务。

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我单位引进的是由德国SMS SIEMAG公司设计，中国第一重型机械集团公司生产的冷轧机运卷小车拖链装置，其回转半径R与板节节距P分别为500mm和125mm，其R/P相应的板节回转角α应为14°22′。拖链使用中出现的问题及改造措施 3.1使用中出现的问题

我单位冷轧机运卷小车上使用的拖链装置，根据现场使用情况，发现存在以下一些问题：

（1）由于长度过长，拖链和拖链携带的电缆、液压软管等在长距离移动过程中因重力引起的向下弯曲半径过大，造成小车在行走时，拖链上层与下层之间的滑动摩擦严重。

（2）拖链的板节采用碳素钢，容易变形；销轴采用普通的低碳钢，强度

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不高，容易断裂；支撑板采用工业纯铝，强度低；销轴与板节间隙太大，导致板节与销轴之间摆动，造成整体拖链弯曲，扭转变形；

（3）销轴轴向采用卡簧固定形式，卡簧与销轴有卡槽间隙，销轴卡槽与板节端面有间隙，几部分间隙集合在一起，使销轴与板节的轴间间隙累加在一起，造成板节互相摆动，扭转自重导致整体拖链运行不稳，且因行走距离较长，拖链极易左右晃动，使设备无法保证高速运行。

（4）在2010年8月上旬，在调试小车高速运行时，曾出现小车拖链因行走过快，上下层拖链间滑动摩擦较大，造成小车无法移动，部分拖链受压，弯曲变形，小车无法正常使用，直至一周后更换变形部分拖链，才重新投入运行，严重影响设备调试进度。

根据以上对拖链原理及结构的分析，为了防止上述事故再次发生，解决小车高速运行时的设备安全隐患，应合理设置销轴与拖链间隙，避免了板节与销轴之间的摆动问题，避免拖链和拖链携带的电缆、液压软管等在长距离移动过程中因重力而产生的过度弯曲，减少拖链在移动过程中上层与下层之间滑动摩擦产生的摩擦阻力。

我单位目前减小拖链上层与下层之间的滑动摩擦的方法是，分别在拖链的上层底部和下层的顶部按一定间距均匀地布置一些自动滑动托套，但这一方法在现场拖链上的使用效果并不理想，仍然存在小车行走时因滑块间滑动摩擦较大，无法高速运行的问题，且需每2～3个月更换滑块一次，成本较高，维护不便。

3.2 改造措施

根据对现场具体情况的分析，结合拖链装置的工作原理及结构，可从以下几方面对拖链系统进行改造：

3.2.1 制造工艺方面（1）制造板节，要经落料、压弯、整形和冲孔等诸工序。为保证板节各几何要素的相对位置精度，冲孔工序应采用复式冲(尽可能不采用单

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冲)，此工序精度对产品质量至关重要［2］；

（2）板节冲孔(即精冲)后，应以挤球或挤模进行冷挤，以提高孔、槽内表面粗糙度、硬度和耐疲劳寿命，从而大大提高其耐磨性和耐疲劳性，此工艺对使用寿命影响甚大；

（3）为提高拖链绞链副的耐磨寿命，最好在铰链轴端增设一只埋入式压注油杯，进行定期润滑，以提高铰链副的耐磨性［3］；

（4）销轴外径与板节孔的配合公差更改为H8/f7，销轴与板节为轴肩定位，二者锁紧后，板节的厚度与销轴的长度将有0.04～0.08mm的间

［4］隙（优选间隙为O.O5mm）。板节可采用不锈钢(1 Cr13)，既有强度又有韧性；销轴采用合金调质钢(40Cr圆钢)，其硬度低、塑性好，不易产生变形、裂纹；支撑板采用硬铝，其塑性好，并且具有高硬度和高强度；销轴与拖链的公差为H8/f7，其间隙设置合理，避免了板节与销轴之间的摆动问题，提高拖链的使用寿命;拖链采用销轴与轴肩定位原理，保证活动灵活，锁紧螺母有足够的锁紧预紧力。

3.2.2 辅助支撑方面

我单位拖链，其随动电缆和液压管数量较多、较粗，承载重量是相当可观的。这就需要考虑拖链辅助支撑问题。加装可滚动形式的辅助支撑装置，能够防止拖链过长塌腰和拖链移动时上下层间滑动摩擦过大，采用以下两种解决方案：

（1）拖链两侧设置支撑轴承及其滚动支架：在拖链的导向槽外侧加设带角钢支架，用以支撑拖链外侧每隔一段距离安装的一对支撑滚动轴承，上层拖链的支撑滚动轴承可在角钢上滚动，支撑拖链上层下垂部分，参见图2；

但由于小车行走时，翻转至上层的拖链末端位置不断变化，这就要求由角钢形成的滚道为间断形式，即在每对支撑轴承上下滚道处，应有开口，使得支撑轴承能够不受阻挡的随拖链往返于上下层之间。见图3。但在每段角钢的间断处，需打磨倒角，以防止轴承上

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下滚道时，边角对轴承的损伤；

此方法可使拖链移动时，上下层间不接触，不发生滑动摩擦，也可防止拖链在长距离移动过程中因重力产生过度弯曲而塌腰；

图2 图3

1.角钢制轴承滚道 2.拖链 3.导向槽 4.轴承 1.拖链 2.轴承 3.轴承上下轨迹 4.开口 5.角钢

（2）在拖链上下层间直接加设带接轴的大直径滚轮组：这种方法可以将拖链上层与下层之间的滑动摩擦改变为滚动摩擦，减小拖链移动阻力，而且由于滚轮的支撑作用，减轻了拖链在长距离移动过程中因重力引起的弯曲程度，拖链不会因长度过长或载荷过重而出现拖链上层过度悬垂以致与拖链下层之间发生滑动摩擦而增大移动阻力，甚至使小车不能移动的现象，从而可以大大延长它们的使用寿命。

本装置采用的是带接轴的大直径滚轮若干对，通过连杆连接，同步滚动。滚轮周长设置为拖链板节距的整数倍，且滚轮直径接近弯曲半径，这样可避免产生包角或者使包角比较平缓，以防止因滚轮较小而使拖链在滚轮两侧形成包角，使移动阻力增大[5]。由于滚轮与拖链同步滚动，使拖链上层与下层之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，减小拖链移动阻力。见图4。

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图4

1.滚轮连杆 2.滚轮 3.轴承 4.接轴 5.拖链

根据图4可知，拖链置于两滚轮的轮沿之间，较长且斜角设计合理的轮沿可为拖链定位导向，防止其侧移滑脱；另，可在滚轮上设置加脂孔，定期予轴承加脂，使轴承可得到充分润滑，减少磨损，延长使用寿命[6]。

滚轮组由两根连杆（见图5）和多对带接轴的滚轮组成，每一滚轮接轴两端分别与连杆卡槽连接，并配合、固定，见图4和图6。滚轮组支承在施链下层，无需另设轨道，见图6。另，可根据拖链自重以及拖链内软管和电缆负载的不同以及拖链的磨损程度，通过连杆改变滚轮组的滚轮数及间隔距离进行调节。

连杆可固定在小车底部的钢板上，以控制滚轮组的运动方向及与拖链的同步运动。其长度则可通过计算当小车抵达坑道端头时，即拖链上层最短，下层最长时，连杆与小车连接处和拖链上下层弯曲处弯曲半径圆心间的距离确定。

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图5

图6 4 改造后效果

经过上述改造后，目前拖链在运行过程中使用效果良好，除因操作原因造成辅助支撑装置偶有故障外，其余改造部分使用情况正常，拖链使用寿命由原来的3个月延长至1年，保证了设备的正常运行，大大降低了维护运行成本。结论

拖链装置在现代机床和重型冶金自动化设备的设计和制造中的应用将越加广泛，因此，对拖链装置缺陷的改造是十分必要的。实践证明，板节采用不锈钢(1 Cr13)，销轴采用合金调质钢(40Cr圆钢)，支撑板采用硬铝材料，并且合理设置销轴与拖链间隙及增加辅助支撑装置，可有效保障拖链的使用时限，大大降低设备运行维护成本，有显著的经济效益和社会效益。

参考文献

[1] [2] 郝金铭.大型设备移动部分随动转折拖链设计[J].机械制造, 1992,(09)洪钟国, 于忠海, 陈锦江, 孙玉鑫.拖链装置的设计与制造[J].机械工程师, 1993,(06)[3] 洪钟国, 李金良, 包远强.可变回转半径拖链装置的设计与研制[J].机械设计, 1994,(01)[4] 屈海霞.动力拖链.中华人民共和国国家知识产权局 《实用新型专利说明书》专利号ZL 200820012294.X [5] 熊雄，熊金珂，熊金羽.全行程移动支承式重载拖链.中华人民共和国国家知识产权局 《发明专利申请公开说明书》申请号 200410053220.7 [6] 闪郁明，李荣昌.一种拖链支撑辊轮装置.中华人民共和国国家知识产权局 《实用新型专利说明书》专利号ZL 200720089616.6