一种顶封式辊道的机械化换辊装置
阅读说明：本技术 一种顶封式辊道的机械化换辊装置 (Mechanical roller changing device of top seal type roller way ) 是由 李亮 陈阳 姜巍青 邵峰 代瑞娜 于 2021-01-06 设计创作，主要内容包括：一种顶封式辊道的机械化换辊装置,属于冶金及金属加工领域。本发明提供一种可以在狭窄且有障碍物的工作场地实现机械换辊的装置。包括换辊车、摆动机构、横移小车、横移小车驱动机构和电控柜等。换辊车、摆动机构、和横移小车驱动机构各由一台电机驱动。换辊车1放置到预先铺设的换辊轨道上,摆动机构2和电控柜5安装在换辊车1上,通过螺栓连接；横移小车3在摆动机构2的水平轨道上行走；横移小车驱动机构4通过螺栓安装在摆动机构2上。本发明的换辊装置占地面积小、能够灵活地避开运行通路上的各种障碍物。只要在生产线旁边的检修通道上铺两条钢轨,就可以采用本发明的设备实现全线机械化换辊,基本不需要对现有工艺设施进行改造。(A mechanized roller changing device of a top sealing type roller way belongs to the field of metallurgy and metal processing. The invention provides a device capable of realizing mechanical roll changing in a narrow working place with obstacles. Comprises a roll changing trolley, a swing mechanism, a transverse trolley driving mechanism, an electric control cabinet and the like. The roller changing vehicle, the swing mechanism and the driving mechanism of the transverse trolley are respectively driven by a motor. The roll changing trolley 1 is placed on a roll changing track laid in advance, and the swing mechanism 2 and the electric control cabinet 5 are installed on the roll changing trolley 1 and connected through bolts; the traversing carriage 3 runs on a horizontal track of the swing mechanism 2; the driving mechanism 4 of the traversing carriage is arranged on the swinging mechanism 2 through a bolt. The roll changing device has small floor area and can flexibly avoid various obstacles on the operation passage. As long as two steel rails are paved on a maintenance passage beside a production line, the full-line mechanical roller replacement can be realized by adopting the equipment provided by the invention, and the existing process facilities are not required to be transformed basically.)
技术领域
本发明主要应用于冶金及金属加工领域，也可应用于其他工业领域，涉及一种在生产车间用于更换顶部封闭的辊道上已损坏的或出现故障的辊子的机械设备。
背景技术
在工业生产中，有很多生产线上运输长物料的辊道是安装在密闭空间的，例如各种隧道炉窑、热送线、连续式热处理炉、酸洗槽等大型设备，由于工作条件恶劣，或者为了保证产品质量，这类设备的辊子需要经常更换。出于防止热量散失或防止有毒有害气体溢出的考虑，一般将顶盖设计成封闭的，通过将辊子从侧面抽出的方式更换。有的辊子的长度达到四、五米，这使得换辊装备的设计难度很大，一般都是用简单的起重工具进行人工更换，换辊时间长、工人的劳动强度大。在实际生产中往往要等到小修、中修期更换，甚至等到大修进行集中更换，这就会造成连锁损坏，严重影响企业效益。所以好的换辊装备对于提高生产效率、维持生产的顺利进行具有重要意义。
目前的换辊装备有两类，一类是简单工具，如平衡杠、平衡钩等，带有平衡配重，工作时由天车吊着去靠近需要更换的辊子，然后由工人将换辊工具的头部与辊颈相连，在工人的手工把持下，天车将辊子徐徐抽出。这种方式的缺点是换辊时间长、易造成磕碰剐蹭、长时占用天车、工人被迫暴露在恶劣环境等。另外这种工具的致命弱点在于当辊道穿过车间不同跨时，由于两跨衔接处天车不能到达，更换的难度陡增。另一类是专门的换辊设备(机械手)，换辊工装安装在一个可以升降的滑块上，滑块底座固定在可以在水平面沿两个垂直方向运动的车上。这类设备运行轨迹准确，不需要人为调整，工作效率高，是发展的方向。其缺点是车体宽，占用的场地面积大，这就变相增加了投资。这种设备的主要局限性是要求其运行通路上不能有障碍物，而在实际中这是不可能的，比如炉窑旁边有燃气、冷却水等工艺管道、阀门、仪表及电缆等，配合推广这类机械设备的改造难度太大，一般只用在少量换辊特别频繁的关键场合。
发明内容
本发明提供一种顶部封闭式辊道需要横向抽出辊子的换辊方式及机械装置，以解决在狭窄且有障碍物的工作场地实现机械换辊的难题。
所述的换辊装置包括换辊车1、摆动机构2、横移小车3、横移小车驱动机构4和电控柜5；换辊车1放置到预先铺设的换辊轨道上，摆动机构2和电控柜5安装在换辊车1上，通过螺栓连接；横移小车3在摆动机构2的水平轨道上行走；横移小车驱动机构4通过螺栓安装在摆动机构2上。
所述的换辊车1包括带钢制车轮的车体101和驱动电机102。驱动电机通过螺栓固定在车体上，通过装配在其输出轴上的链轮及链条驱动车轴旋转，使得换辊车1在沿生产线铺设的轨道上行走，到达指定的换辊位置。
所述的摆动机构2为四连杆机构，包括底座201、2个曲柄202、带小车导轨的水平连杆203、电动推杆(或液压缸)204等；底座201安装在换辊车1上，双曲柄202的下部通过销轴与底座201连接，双曲柄202的上部通过销轴与连杆203连接，电动推杆(或液压缸)204的铰接点固定在底座201上，推杆(或活塞杆)的耳轴与一根曲柄202的中部相连。摆动机构是本发明的关键部件，通过推杆204的伸缩，驱动曲柄202摆动，带动连杆203在始终保持水平状态的情况下做圆周运动，既实现升降，又能补偿一部分左右运动，使换辊车在行进的过程中很灵活地躲避障碍物。
由于两根曲柄202之间的距离远小于带横移小车导轨的连杆203的长度，而换辊车1的宽度只要满足安装两根曲柄并留出摆动空间即可，使得换辊车轨道的轨距与现有相关技术相比，可减小1/3～1/2，大大节省了占地面积。
所述摆动机构2的底座201上带有助力弹簧205，其作用是在摆动的极限位置附近给曲柄提供额外的支撑力，使电动推杆的最大载荷降低约1/4-1/3，减轻设备重量和装备容量。
所述摆动机构2的底座201上带有支撑螺栓206，用于在工作位置将换辊车1定位并将很大的偏载直接作用在轨道上，提高了设备整体刚性。
所述的横移小车3通过驱动机构4的链条牵引行走，其车轮安装在摆动机构2的水平轨道上。车体的颈部有一个固定的圆弧形卡座300，车头顶部装有一压紧螺栓301，车头前端部装有带扳手的偏心套302，偏心套的心部通过销轴连接一个可以兜住被更换辊子轴颈的卡箍303。
圆弧形卡座300压住被更换辊子轴端，卡箍303兜住被更换辊子轴颈，这样便将辊子固定住。由于辊子重心远离固定点，在重力作用下，辊子自身及卡箍303都会发生较大的弹性变形，使得在举起的过程中辊子的远端会向下倾斜。所述带扳手的偏心套302及压紧螺栓301的作用是对辊子施加一个向上翘的力矩，使辊子在举起后处于水平状态。这个功能也是现有技术不具备的。
所述的横移小车驱动机构4包括链条401、带头链轮的驱动电机402、尾链轮及其调节座403、带弹簧的滑套404等。链条401绕过头链轮和尾链轮通过横移小车3形成闭环，其末端在尾链轮侧直接通过螺栓固定在横移小车3上，在头链轮侧通过带弹簧的滑套404固定在横移小车3上。驱动电机402和尾链轮调节座403安装在摆动机构2的水平连杆203上，
由于水平连杆203的运动轨迹是圆周运动，在上升的过程中有一个水平分位移。在开始举起被更换辊子时，由于构件的弹性变形，辊子的轴承座不能马上离开底座，横移小车3随着摆动机构2的水平分运动将拖拽辊子，产生刮擦划伤。设置带弹簧的滑套404就在横移小车3和驱动链条401之间产生了缓冲，横移小车3被允许在一定范围内被动水平运动，以适应辊子轴承座与底座的粘连。这也是本发明能采用四连杆机构的关键创新点。另外，当横移小车3向尾链轮方向运动时，带弹簧的滑套404能吸收上边松弛的链条，减小链条的预张紧力，延长链条的使用寿命。
本发明的优点在于：
1、能够灵活地避开运行通路上的各种障碍物，只要在生产线旁边的检修通道上铺两条钢轨，就可以采用本发明的设备实现全线机械化换辊，几乎不需要对现有工艺设施进行改造。
2、与现在常用的换辊方式相比，本发明的设备能够实现准确动作，不用人工扶持，工人只需操作按钮及简单的辅助工作，把工人从繁重的劳动和恶劣的工作环境中解放出来，还避免了在抽出辊子的过程中碰坏相关设施。
3、本发明的换辊时间大幅缩短，仅为现在常用换辊方式的1/4-1/3，天车占用时间仅为现在常用换辊方式的1/10-1/5，提供了工作效率。
4、由于换辊时间缩短，使得原来要等到小修或中修中更换的辊子可以在每日的生产停机中进行，避免设备带伤运行、连锁损坏。从而可以节约大量备件费用。
综上，本发明的经济效果和社会效益都是十分明显的。由于本发明的换辊设备所适应的生产线数量非常庞大，且易于实现，给改变老旧的生产模式带来希望，能极大地提高工业生产的现代化水平。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。包括换辊车1、摆动机构2、横移小车3、横移小车驱动机构4和电控柜5。
图2为图1的左视图。
图3换辊装置具体示意图。
具体实施方式
图3显示本发明的一种具体实施方式。
如图3所示，是某钢厂钢坯隧道炉的断面图，其中A01为隧道炉炉体，内部辊道的辊子A02通过轴承座固定在炉体侧壁外的支座上。由于图幅限制，只截取了操作侧部分，传动侧相对中心线与操作侧对称，在传动侧的辊子末端以外有辊子A02的传动电机与辊子A02相连。炉体A01上部及侧面分布有煤气管道A03，在侧面下部分布有辊子冷却水管道及阀门A04，侧面上部布置着烧嘴冷却水阀门A05和冷却水管道A06，在隧道炉的旁边隔检修通道还有另一组辊道A07.
如图3所示，本发明的换辊装置的轨道布置在隧道炉操作侧外的检修通道上，本发明的换辊装置平时放置于一个不影响生产的位置，可以在轨道上，也可以吊运到其他地方。换辊前，一名工人操作按钮，使横移小车3处于图示位置或其轨道的中间位置，摆动机构2处于比图示位置偏右的状态，以避开冷却水管道A06。然后将换辊车1开到需要更换的辊子A02附近。另一名工人拆除辊子A02的轴承座连接螺栓及与辊子传动电机之间的联轴器。
换辊步骤：1)冷却水管道A06沿生产线不规则分布，在其缝隙处摆动机构2向左摆动，使水平连杆处于冷却水管A06的下面；2)启动换辊车1使横移小车的中心线与待更换辊子A02中心线对正；3)启动横移小车3，行至接近最左端；4)摆动机构2继续向下摆动，配合横移小车3移动，使弧形卡座300压住辊子轴头处；5)工人拧紧支撑螺栓206；6)工人将卡箍303通过销子挂在偏心套302上，将偏心套302上的扳手扳至压紧螺栓301之下，拧紧螺栓；7)启动摆动机构2，使待更换辊子A02离开支座上表面，且使辊身下表面高于支座上表面；8)启动横移小车3，向右移动，至辊子完全从炉体A01抽出；9)启动换辊车1使横移小车中心线位于冷却水管道A06缝隙处；10)启动摆动机构2及横移小车3，使辊子处于适于吊装的位置且横移小车3留有向右移动的余量；11)用天车钢丝绳挂住辊子A02；12)松开压紧螺栓301，摘除卡箍303；13)启动横移小车3，向右移动至右极限，车头最左侧处于辊子A02轴头右上方，天车将辊子A02吊走(图中A02a所示).
对于有过跨的情形，前9个步骤相同。10)启动摆动机构2，使其处于换辊车1可以沿产线通行的位置；11)启动换辊车1使其处于天车适于操作的位置；12)再次启动摆动机构2及横移小车3，使辊子处于适于吊装的位置且横移小车3留有向右移动的余量；13)用天车钢丝绳挂住辊子A02；14)松开压紧螺栓301，摘除卡箍303；15)启动横移小车3，向右移动至右极限，车头最左侧处于辊子A02轴头右上方，天车将辊子A02吊走(图中A02a所示)。
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