摘要：宽厚板定尺剪废料剔除装置用于收集废料皮带上的废料，其能否正常使用直接影响到定尺剪。本文根据某宽厚板厂定尺剪废料剔除装置实际应用情况进行了分析介绍，针对设计缺陷对其进行了重新设计改造并得到了应用。大幅降低了事故率和维护率，为现场稳定运行创造了有利条件。
关键词：定尺剪；废料；剔除；翻臂；辊子；
0．前言
宽厚板定尺剪废料剔除装置主要用于收集定尺剪剪切后的废料，其使用的好坏直接影响到定尺剪的正常使用。废料剔除装置通常配合废料运输装置使用，由废料运输装置将定尺剪剪切后的废料运送至废料剔装置处，然后由废料剔除装置将废料翻转至废料收集框内，最后由电磁吸盘将收集框内废料吸出装车回炉。[1]
废料剔除装置通常包含有两部分：废料运输辊道和废料翻转装置。其中废料运输辊道又分为有驱动和无驱动，有驱动是指由减速电机带动链轮链条驱动辊子运输废料，此种形式的运输辊道通常采用水平布置；无驱动是指运输废料的辊子不安装驱动设备而采用倾斜安装的形式，废料在斜坡上通过重力[2]的作用前进，此种形式运输辊道有一个缺点是废料运输是单向的，即废料只能前进不能后退，但整体结构上相比有驱动的要简单。废料翻转装置根据驱动的类型分有液压缸驱动和减速电机驱动。某宽厚板厂定尺剪废料剔除装置采用的是无驱动的辊道运输装置及减速电机驱动的废料翻转装置结构。使用多年后存在故障多，维修繁琐等缺点，严重制约了的精整线的生产节奏。笔者根据现场实际情况进行了改进性设计及应用，解决了以上问题。
1．原废料剔除装置结构分析
原废料剔除装置的运输辊道采用的是倾斜布置形式，辊子数量为20根，间距300mm，辊子整体倾斜角度为10度，利用废料的重力作用实现废料的移动。废料翻转装置采用了两台悬挂式减速电机分别驱动传动轴，传动轴上安装有翻臂，翻臂与运输辊间隔布置，传动轴在旋转过程中带动翻臂旋转从而实现废料的翻转，参考图1。原设计存在以下几个方面缺陷：
（1）废料辊的轴承座为铸铁件，强度极低，易损坏，损坏后轴承卡阻，辊子无法转动导致废料不能灵活移动；
（2）翻臂与传动轴的轴向定位方式采用胀紧套，难以有效轴向定位，易松动，翻臂易错位，恢复困难。且翻臂采用整体式设计，一旦损坏需要整体拆卸减速电机和驱动轴及大量翻臂，给单个翻臂的更换带来了极大困难；
（3）废料翻转装置的驱动减速电机采用悬挂式结构，不能很好解决减速机输出轴与传动轴的不同轴问题。减速机的输出轴为空心结构，壁厚过小，强度较低，易开裂。而拆卸减速机时难以拔出减速机，不可能保护性拆除，维护难度过大。
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图1 原废料剔除装置布置图
以上问题严重影响定尺剪的正常生产。针对以上问题笔者提出以下整改方案：
（1）废料辊轴承座采用钢板加工制造，加大轴承及辊子尺寸，提高整体安全系数；
（2）翻臂采用剖分形式，与传动轴之间采用双键轴向定位，实现单个翻臂的可更换性；
（3）废料翻转装置的减速电机与传动轴之间增加齿式联轴器，实现减速电机输出轴与传动轴的调心功能，同时拆卸减速机上的半联轴器更为简单方便。
2．废料运输辊的设计
原辊子外径由Φ140mm改为Φ200mm,辊身长度870mm维持不变，辊间距由300mm改到410mm，辊子数量由20根调整到15根，两辊子之间的空隙由160mm调整到210mm，辊子安装平面维持原设计倾斜10度。原辊子轴承采用SYF50TF带座轴承，其承载能力为：基本额定动载荷为35.1kN，基本额定静载荷为23.2kN。改为调心滚子轴承22216，其承载能力为：基本额定动载荷为236kN，基本额定静载荷为270kN，额定动载荷提高10倍，且同样具备调心功能，原轴承座为灰铸铁材质，改造后选用Q345B轧制钢板制造，整体强度有大幅提升。此外由于定尺剪剪切后有小块不规则的废料，易掉落在运输辊前端辊子间隙处而导致卡废料的情况，笔者在改造后的辊子之间增加了防护板，同时通过结构设计减少了防护板与辊子之间的间隙，可以大幅减少卡废料的情况。改造后的废料运输辊布置图参考图2。
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图2 废料运输辊布置图
为了保证废料能在倾斜面顺利溜下，应对废料在斜坡面上的状态进行受力分析。以最长废料进行分析计算，其重量为m1，长度为4850mm，支撑废料的辊子间距为410mm，因此至少有11根辊子可以对废料进行支撑，将11根辊子视为整体，其直径为200mm，重量为m2,m2=11×m辊=2435.4kg。其受力分析见图3。
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图3 废料运输辊受力分析图
由于废料从废料皮带过渡到废料运输辊时有一定的初速度，因此废料能顺利溜下的必要条件为废料的重力所产生的驱动力TFG1应等于大于辊子转动所克服的静摩擦力矩Mf，则有：
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将上式简化后得m1≥21.2kg，也就是说要满足废料能在斜坡面上顺利溜下时需要满足其重量大于等于21.2kg。以厚度为6mm，宽度为100mm，长度为4850mm的薄规格废料而言其重量22.7kg，可以满足要求。在实际操作过程中操作人员会堆集几块废料在一起后再运输到废料剔除装置，因此实际应用中不会出现重量过低的情况。
3．废料翻转装置的设计
废料翻转装置采用双工位，两侧均可以进行废料收集，分别由一台减速电机驱动传动轴，传动轴带动翻臂翻转，从而将支撑在翻臂上的废料送入废料框，参考图4。减速电机型号为：DLR10-DM160M-4，其额定功率为11kW，额定输出转速为12r/min，额定输出扭矩为8880Nm。减速机与传动轴间采用齿式联轴器连接，可允许一定不同轴度，该种结构实现了减速机的可拆卸性，同时由于减速机输出轴为实心轴，其承载力相比原有悬挂式减速机有大幅提高。
每根传动轴带动12根翻臂装配，翻臂采用剖分式可拆卸结构，用双键进行轴向定位，利用键上螺钉进行轴向定位，翻臂间距为410mm。该结构实现了单个翻臂的可拆卸性，对维护提供了便利。
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图4 废料翻转装置结构图
在对翻臂改造设计后需要校核新选减速电机的输出扭矩能否翻转废料，按最大尺寸的废料进行计算，长度为4850mm，宽度250mm，厚度50mm，其重量为m1=472.9kg，其力臂为L1=650mm；共12根翻臂，每根翻臂装配重为75kg，则翻臂总重量为m2=900kg，其力臂长为L2=500mm，则忽略传动轴的阻力后所需的翻转力矩为：
该数据小于减速电机额定输出扭矩，因此所选减速电机可以满足要求。在完成各零部件的设计选型后将模型进行装配，参考图5。
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图5 废料剔除装置
4.结语
本文针对定尺剪废料剔除装置使用过程中的问题进行了分析和改造性设计，从理论上分析了设计的可行性并得到了实践应用，经过长时间的使用后对比发现维护率及事故率均大幅降低，为现场稳定运行创造了良好条件。
参考文献
[1] 阴法亮, 杜忠新, 宣虎威, et al. 定尺剪废料收集系统的结构改造及应用[J].中国重型装备, 2012(01):6-7.
[2] 吕小波, 董杰, 于璐, et al. 定尺剪废料运输链常见故障分析[J].中国科技博览,2012, 000(022):636-636.
作者简介：李英，男，1984年，黑龙江省大庆市人，本科，助理工程师，从事冶金轧钢机械专业