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【摘 要】卸钢小车设计工作由首钢院设计完成，检安公司承制安装，投产后不能满足生产要求，设备事故率极高，维护工作量巨大，由首钢院进行二次设计轧改造后，仍然不能满足生产要求，一轧厂作业区立足内部，总结经验，自行设计改造，彻底解决了制约棒材生产的精整后道瓶颈问题，也设计出了有自己特色的实用性轧钢设备--精整成品收集卸钢小车。本文着重分析首钢院各次设计存在的问题，总结历次改造不足，根据生产现状，成功改造卸钢小车，形成独具特色的适用性生产设备进行分析与探讨。
【关键词】卸钢小车 设计不足 成功改造
一、作业区原卸钢小车设备工艺简况
作业区精整A区卸钢小车设备，用于后道棒材剪切成品的收集，其生产工艺简况为：A区：冷飞剪 剪钢 移钢台架输入辊道（一）（二） 送钢至 A区卸钢小车（通过两次卸钢动作将成品钢材经过对齐后送入移钢台架）输送链A区移钢台架（分一至五段、其中含短尺剔除） 成品收集台架A区成品收集、打捆、过磅、交库。其设备工艺结构型式简况为：采用液压钢――连杆实现升降及齿轮――齿条实现平移的传动型式，整体结构采用双台车机构，每个台車底座各由四个车轮支承并安装在固定的滑道内，底座的底部各有两个齿条，由一套电机/减速机通过长轴上的四个齿轮同时对两个台车实现集中正反平移传动；两个台车上各有两套液压缸，通过驱动长轴以及连杆机构达到使十套托料架的集中升降运动。该设备工作原理按工艺要求，其工作周期频率要求在6秒内实现上升-正向横移-下降-反向横移的连续循环周期工作，以满足定尺冷飞剪连续定尺剪切成品钢材的连续剪切工作制，确保轧钢生产的顺畅开展。
二、卸钢小车原设计缺点
该设备从设计理论分析可以得出其设计不足之处有以下几点：
（一）该设备主体部分为整体框架式钢结构焊接，所选用的材料较弱，造成整体结构强度较弱，整体框架动作时发生变形。
（二）设备上升机构为四只液压缸同时驱动长轴联动双摇杆实现上下动作的结构形式，机构动作时，其双摇杆摇臂绞轴易受剪折断，及轴孔受周期性正反应力冲击而磨损扩大。
（三）液压缸选型较小，不能满足工艺动作要求，易损坏漏油。
（四）该设备横移机构为减速机-主轴-齿轮驱动整体框架下部齿条，使框架整体实现正反向横移的结构形式。框架正反向横移时，因为整体框架的变形造成齿轮-齿条卡涩，磨损加剧，不可避免的是抬钢时短尺钢的掉落，更易造成齿轮-齿条跳齿，错齿，使整体框架移位而卡死。
（五）抬钢的挑杆为固定式，辊道乱钢时易变形挑盖板，引起更大生产事故。
该设备投产后设备事故率极高，工人维护工作量极大，每24小时必须对框架补焊或调整，对绞轴更换或轴孔修复，跳齿，错齿时维护量更大，必须将整体框架从新吊装就位，该设备严重制约了作业区的生产组织工作。
三、卸钢小车二次设计缺点
2004年8月前一段时间内卸钢小车设备成为制约新棒材线正常生产的主要矛盾，引起了厂及各级领导的高度重视，经过多次专题会议研究决定，对该卸钢小车设备进行全面改造，由原工程设计单位（首钢设计院）负责二次改造方案的设计，昆钢机制公司承制，一轧厂负责组织实施。2004年12月底对二次方案改造实施改造完成。
（一）二次方案设计的设备简况为
1.平移机构：平移机构改为由安装在升降后梁上的变频调速三合一减速机传动主传动链轮长轴，再通过主轴链轮--链条带动连接升降前梁的各单台（总计10台）平移传动小车，实现托料小车架的正反平移运动；
2.升降机构：升降机构改为由2只100/70-200水平液压缸驱动摇臂长轴，再由摇臂长轴上装配的摇杆带动装配在整体框架上的5套连杆机构实现平移框架上下运动，同时在摇臂长轴上装配5件配重块来平衡平移框架的重量，并起到辅助液压缸动力补给的作用；
设备投用后，其设计思想与实际运行效果大相径庭，设备安装完毕后试车时就无法实现升降运动，通过加重配重块后可基本实现升降，但其完成一个周期的时间根本无法满足生产工艺要求的时间，且上下动作时其配重块的冲击完全将摇臂长轴的底座焊缝撕裂，该次方案的设计存在严重问题，其设计缺点有以下几点：
（1）整体框架的结构由前后升降动梁，通过10组横移小车台架用螺栓相联，每组横移小车台架上装配有托料小车架，链条，被动链轮，托料挑杆；后梁上装配有主动链轮轴，轴承座，减速机；同时有5套连杆机构装配在前后梁上；前后梁为工字梁结构形式，以上各机构累计设备重量重达20吨。
（2）液压缸为水平状态布置，动作时造成液压缸支座，耳轴孔磨损严重，连杆座及销轴，脱焊或折断。
（3）摇臂长轴受力后其支座螺栓崩断，长轴键槽变形。
（4）在摇臂长轴上装配的4件配重块上下动作时的冲击对摇臂长轴的支座造成致命的损坏，支座焊缝连续撕裂，更为突出的是产生了严重的人身安全隐患，使点检人员在设备运行时无法靠近检查。
（5）托料小车挑杆易变形，辊道盖板易卡钢。
该次设计唯一弥补的是加强了设备的整体框架强度。
四、卸钢小车的改造措施
于2005年9月，又经过多次专题会议研究探讨，本人在会上再次提出整改方案：
（一）重新设计整体升降框架的前后梁，改工字梁为矩形梁。
（二）重新设计液压缸支座，根据基础位置条件，在前后梁各布置4只直立安装的液压缸，确保整体框架的同步动作受力对称性。
（三）在框架两侧设计布置框架定位装置；确保整体框架的稳定性。
（四）重新委托设计液压阀台，改用大流量插装阀及同步马达确保8只液压缸的同步性。
（五）受基础位置的限制，液压缸重新设计选型。满足230mm的升降行程，满足压力工作要求。
（六）重新设计托料挑杆，改为绞轴活动式。
（七）重新设计辊道盖板，改侧板为圆弧导板。
（八）完全取消摇臂长轴及支座，取消2只100/70-200水平液压缸，取消5套连杆机构，彻底减轻设备自身重量。
（九）取消配重装置，消除人身安全隐患。
（十）为满足升降动作的要求，在升降前梁的旁边位置加装两只液压缸，起到辅助前梁升降的作用，液压缸支座及连杆座由本人自己设计。
此次改造，经过做了以上几项改造工作后，设备动作完全满足了6秒内实现上升-正向横移-下降-反向横移的连续循环周期工作制的工艺要求，且机械部分再无设备事故发生，短尺钢卡阻事故也得到解决。其检修只需每周利用改品种时间对液压缸进行周期检修维护。其特点就是简化了设备结构，大大降低了检修工作量及检修难度。并且以最小的投入获得了最大的经济利润。
五、结束语
与当前国内同样功能及动作周期要求的设备相比较，因为受场地基础限制，受前期首钢设计院设计的定型模式局限，在此前提下，该次改造能以较小的投入，较短的设计时间及实施而取得较大的间接经济利润（实现作业区达产），这是不可否定的，该设备自改造投产后，到目前为止，其机械部分从未发生设备事故，仅需定期对各绞点位置的轴套进行更换。其最大弱点全部转移到液压系统装置，因为设备动作周期要求较高，设备自重较重，因此对液压系统的冲击在所难免，液压缸及液压阀台的承载能力有待研究提高，若能彻底解决目前液压系统存在的问题，该次改造将是非常成功的。需要说明的是，此次改造已申报云南省科学技术奖。其后期简单的设计思想，大大简化了设备的结构，是轧钢生产后道主力设备的一次成功改造。
【关键词】卸钢小车 设计不足 成功改造
一、作业区原卸钢小车设备工艺简况
作业区精整A区卸钢小车设备，用于后道棒材剪切成品的收集，其生产工艺简况为：A区：冷飞剪 剪钢 移钢台架输入辊道（一）（二） 送钢至 A区卸钢小车（通过两次卸钢动作将成品钢材经过对齐后送入移钢台架）输送链A区移钢台架（分一至五段、其中含短尺剔除） 成品收集台架A区成品收集、打捆、过磅、交库。其设备工艺结构型式简况为：采用液压钢――连杆实现升降及齿轮――齿条实现平移的传动型式，整体结构采用双台车机构，每个台車底座各由四个车轮支承并安装在固定的滑道内，底座的底部各有两个齿条，由一套电机/减速机通过长轴上的四个齿轮同时对两个台车实现集中正反平移传动；两个台车上各有两套液压缸，通过驱动长轴以及连杆机构达到使十套托料架的集中升降运动。该设备工作原理按工艺要求，其工作周期频率要求在6秒内实现上升-正向横移-下降-反向横移的连续循环周期工作，以满足定尺冷飞剪连续定尺剪切成品钢材的连续剪切工作制，确保轧钢生产的顺畅开展。
二、卸钢小车原设计缺点
该设备从设计理论分析可以得出其设计不足之处有以下几点：
（一）该设备主体部分为整体框架式钢结构焊接，所选用的材料较弱，造成整体结构强度较弱，整体框架动作时发生变形。
（二）设备上升机构为四只液压缸同时驱动长轴联动双摇杆实现上下动作的结构形式，机构动作时，其双摇杆摇臂绞轴易受剪折断，及轴孔受周期性正反应力冲击而磨损扩大。
（三）液压缸选型较小，不能满足工艺动作要求，易损坏漏油。
（四）该设备横移机构为减速机-主轴-齿轮驱动整体框架下部齿条，使框架整体实现正反向横移的结构形式。框架正反向横移时，因为整体框架的变形造成齿轮-齿条卡涩，磨损加剧，不可避免的是抬钢时短尺钢的掉落，更易造成齿轮-齿条跳齿，错齿，使整体框架移位而卡死。
（五）抬钢的挑杆为固定式，辊道乱钢时易变形挑盖板，引起更大生产事故。
该设备投产后设备事故率极高，工人维护工作量极大，每24小时必须对框架补焊或调整，对绞轴更换或轴孔修复，跳齿，错齿时维护量更大，必须将整体框架从新吊装就位，该设备严重制约了作业区的生产组织工作。
三、卸钢小车二次设计缺点
2004年8月前一段时间内卸钢小车设备成为制约新棒材线正常生产的主要矛盾，引起了厂及各级领导的高度重视，经过多次专题会议研究决定，对该卸钢小车设备进行全面改造，由原工程设计单位（首钢设计院）负责二次改造方案的设计，昆钢机制公司承制，一轧厂负责组织实施。2004年12月底对二次方案改造实施改造完成。
（一）二次方案设计的设备简况为
1.平移机构：平移机构改为由安装在升降后梁上的变频调速三合一减速机传动主传动链轮长轴，再通过主轴链轮--链条带动连接升降前梁的各单台（总计10台）平移传动小车，实现托料小车架的正反平移运动；
2.升降机构：升降机构改为由2只100/70-200水平液压缸驱动摇臂长轴，再由摇臂长轴上装配的摇杆带动装配在整体框架上的5套连杆机构实现平移框架上下运动，同时在摇臂长轴上装配5件配重块来平衡平移框架的重量，并起到辅助液压缸动力补给的作用；
设备投用后，其设计思想与实际运行效果大相径庭，设备安装完毕后试车时就无法实现升降运动，通过加重配重块后可基本实现升降，但其完成一个周期的时间根本无法满足生产工艺要求的时间，且上下动作时其配重块的冲击完全将摇臂长轴的底座焊缝撕裂，该次方案的设计存在严重问题，其设计缺点有以下几点：
（1）整体框架的结构由前后升降动梁，通过10组横移小车台架用螺栓相联，每组横移小车台架上装配有托料小车架，链条，被动链轮，托料挑杆；后梁上装配有主动链轮轴，轴承座，减速机；同时有5套连杆机构装配在前后梁上；前后梁为工字梁结构形式，以上各机构累计设备重量重达20吨。
（2）液压缸为水平状态布置，动作时造成液压缸支座，耳轴孔磨损严重，连杆座及销轴，脱焊或折断。
（3）摇臂长轴受力后其支座螺栓崩断，长轴键槽变形。
（4）在摇臂长轴上装配的4件配重块上下动作时的冲击对摇臂长轴的支座造成致命的损坏，支座焊缝连续撕裂，更为突出的是产生了严重的人身安全隐患，使点检人员在设备运行时无法靠近检查。
（5）托料小车挑杆易变形，辊道盖板易卡钢。
该次设计唯一弥补的是加强了设备的整体框架强度。
四、卸钢小车的改造措施
于2005年9月，又经过多次专题会议研究探讨，本人在会上再次提出整改方案：
（一）重新设计整体升降框架的前后梁，改工字梁为矩形梁。
（二）重新设计液压缸支座，根据基础位置条件，在前后梁各布置4只直立安装的液压缸，确保整体框架的同步动作受力对称性。
（三）在框架两侧设计布置框架定位装置；确保整体框架的稳定性。
（四）重新委托设计液压阀台，改用大流量插装阀及同步马达确保8只液压缸的同步性。
（五）受基础位置的限制，液压缸重新设计选型。满足230mm的升降行程，满足压力工作要求。
（六）重新设计托料挑杆，改为绞轴活动式。
（七）重新设计辊道盖板，改侧板为圆弧导板。
（八）完全取消摇臂长轴及支座，取消2只100/70-200水平液压缸，取消5套连杆机构，彻底减轻设备自身重量。
（九）取消配重装置，消除人身安全隐患。
（十）为满足升降动作的要求，在升降前梁的旁边位置加装两只液压缸，起到辅助前梁升降的作用，液压缸支座及连杆座由本人自己设计。
此次改造，经过做了以上几项改造工作后，设备动作完全满足了6秒内实现上升-正向横移-下降-反向横移的连续循环周期工作制的工艺要求，且机械部分再无设备事故发生，短尺钢卡阻事故也得到解决。其检修只需每周利用改品种时间对液压缸进行周期检修维护。其特点就是简化了设备结构，大大降低了检修工作量及检修难度。并且以最小的投入获得了最大的经济利润。
五、结束语
与当前国内同样功能及动作周期要求的设备相比较，因为受场地基础限制，受前期首钢设计院设计的定型模式局限，在此前提下，该次改造能以较小的投入，较短的设计时间及实施而取得较大的间接经济利润（实现作业区达产），这是不可否定的，该设备自改造投产后，到目前为止，其机械部分从未发生设备事故，仅需定期对各绞点位置的轴套进行更换。其最大弱点全部转移到液压系统装置，因为设备动作周期要求较高，设备自重较重，因此对液压系统的冲击在所难免，液压缸及液压阀台的承载能力有待研究提高，若能彻底解决目前液压系统存在的问题，该次改造将是非常成功的。需要说明的是，此次改造已申报云南省科学技术奖。其后期简单的设计思想，大大简化了设备的结构，是轧钢生产后道主力设备的一次成功改造。