自动分钢系统在重轨加工线的研究与应用.pdf
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1、问题研究第41卷2 0 2 3年第4期(总第2 2 6 期)自动分钢系统在重轨加工线的研究与应用高江明,刘星光,刘芳鸣(武钢有限条材厂大型分厂,湖北武汉430 0 8 0)【摘要】针对重轨加工线分钢台架存在的问题,开展自动分钢系统的研究及应用,选用横移小车作为移钢装置,采用格雷母线技术精确定位,实现分钢台架操作自动化,减少轨底横向划伤,确保钢轨质量,提高生产效率。【关键词】重轨;划伤缺陷;自动分钢;横移小车;格雷母线Research and Application of Automatic Rail Transfering Systemin Heavy Rail Processing Line
2、Gao Jiangming,Liu Xingguang,Liu Fangming(Large Branch Plant of Rod Plant in Wuhan Iron and Steel Co.,Ltd.,Wuhan Hubei 430080)Abstract In view of the problems existing in the rail transfering bench of the heavy rail processing line,we carry out theresearch and application of automatic rail dividing s
3、ystem,select the traverse trolley as the rail transfer device,and use Gray busbar technology to accurately position the rail dividing bench operation,reduce the lateral scratch of the rail bottom,ensure thequality of the rail and improve production efficiency.Key Words heavy rail;scratching defect;a
4、utomatic rail transfering bench;transverse trolley;gray bus bar1概述大型分厂重轨加工线分钢台架采用链式移钢机构实现钢轨在台架上的横向移动运输,分钢台架总长10 3m,包含1条输人辊道线和4条输出辊道线。4条输出辊道线分别是1条返回检测辊道线和3条钢轨锯钻加工辊道线。CP12横移分钢台架5组辊道线共有6 组摆动升降链机和2 组固定式链式移钢机。8 组链条式移钢机,每组链机包含26个链架,由串联同步轴通过各链架主动链轮驱动链条移钢,全台架共有链条2 0 8 根。分钢台架主要用于检测探伤完成后,将钢轨合理分配至3条锯钻加工线进行加工,因
5、此对生产效率影响较大。2存在的问题重轨加工线CP12分钢台架使用摆动升降链式移钢机。链机结构复杂,链条、链轮数量庞大,与钢轨底部接触点多。由于链架滑轨和链条磨损,钢轨底部与链条接触点受力不均,链条松紧不一,钢轨横移过程中链条同步性差,部分托钢链节相对于轨底发生滑动。日常生产中,钢轨在台架上由链条拖动横移时存在较大的轨底横向划伤风险,且风险点多,分布无规律,难以排查。铁标中明确规定钢轨底部不得有横向冷划痕,但重轨加工线台架的全链条式移钢设计很难避免偶尔在钢轨底部造成的横向冷划伤。由于台架区域钢轨位置检测传感系统设计不完善,定位控制精度差,台架运行自动化程度低,日常生产基本依靠手动操作,同时,由于
6、缺乏准确且稳定可靠的物料定位跟踪系统支撑,重轨加工线L2级系统常因钢轨跟踪信息错乱而无法正常使用。由于链条传送速度仅为0.3m/s,导致分钢台架仅能达到2 0 支/h过钢量,远远小于轧线生产节奏,成为制约生产的瓶颈。因此,研究一种能够快速合理地自动输送百米钢轨,避免轨底产生划伤,提高生产效率的自动分钢系统,是非常必要的。3自动分钢系统的研究自动分钢系统应该是一种具有同步动作、准确定位、集中控制的钢轨转运装置,可对10 0 m左右长度的钢轨进行单根平移转运。系统由钢轨运输装置、电气控制系统、物料定位跟踪系统等3部分组成。问题研究第41卷2 0 2 3年第4期(总第2 2 6 期)3.1钢轨运输装
7、置分类及工作原理3.1.1升降横移小车装置的分类钢轨运输是由升降横移小车装置来实现的。根据驱动方式,目前升降横移小车装置分为3类。(1)油缸驱动升降横移小车:油缸驱动升降横移小车结构见图1。垂直顶升机构水平驱动机构行走小车图1油缸驱动升降横移小车在油缸驱动升降横移小车结构中,现有台架水平过跨距离为5.5m和9.5m,油缸的行程决定了油缸外形尺寸过大,导致安装尺寸占地太大,不适合现有台架设备布置。(2)链传动升降横移小车:链传动升降横移小车结构见图2。钟垂直顶升机构水平驱动马达O行走小车传动链条图2 链式升降横移小车链传动升降横移小车适宜现场长距离过跨布置,但链传动分松紧边,启动或换向时紧边承受
8、冲击,影响链条寿命。同时,链条链轮的机械间隙会导致启停及定位同步性差。(3)自传动升降横移小车:自传动升降横移小车结构见图3。寻轨方向单边托轨叉运轨方向自行式单元图3自动升降横移小车自传动升降横移小车采用自行走方式,把行走电机装在小车上,只需在单元控制托缆中增加行走电机动力线,通过可靠的检测系统和控制系统配合,完成小车同步升降及启停,结构简单且可靠性大大提高,该运输方式已在各大城市焊轨基地广泛采用。综上所述,采用自传动升降横移小车形式较为合理,小车顶升机构采用电液或电动推杆驱动,小车横移驱动采用电机驱动,电机安装于小车车体上。3.1.2升降横移小车装置工作原理升降横移小车装置主要由车架、行走驱
9、动、升降部件、走行电机等组成。升降部件上有钢轨顶升平台,液压系统提供升降动力,走行电机提供走行动力,驱动小车行走,其结构如图4所示。承载区导向机构升降机构车架行走机构图4横移小车结构图(1)横移小车平移钢轨工艺流程:顶升一顶升确认一水平向前一水平确认一下降一下降确认一水平返回一寻轨一寻轨确认。(2)横移小车防侧翻装置:横移小车行走在2 条轨道上,主动、被动轮安装在底部机架上。每条轨道前后各有1个主动轮和1个被动轮,为了防止小车倾翻,在每条轨道安装1对安全夹。安全夹固定在底部机架上,随小车一起行走,安全夹与轨道斜面留有3 4mm间隙,保证小车行走时无障碍,同时也保证小车行走不倾翻,如图5所示。平
10、移小车防倾翻截面图底部机架平移小车小车轨道防侧翻安全夹455图5横移小车防侧翻示意图问题研究第41卷2 0 2 3年第4期(总第2 2 6 期)3.2电气控制系统电气控制系统主要由位置检测和控制系统组成,可实时检测小车行走全程范围内的位置信息。顶升高度定位采用的是传感器位置检测3.2.1检测系统横移小车在运行过程中的位置检测利用格雷母线检测原理,实时检测小车举升的高度及小车行走全程范围内的位置信息。格雷母线位置检测相互靠近的格雷母线和天线箱之间的电磁耦合进行通信,并在通信的同时检测到天线箱在格雷母线上的位置。地址编码发射器和天线箱连接,天线箱安装在移动站,通过天线箱发射地址信号,格雷母线接收到
11、地址信号后送到安装在固定站上的地址编码接收器,地址编码接收器对地址信号解析并完成地址检测,得到天线箱的位置。该系统格雷母线仅由1对交叉线和1对平行线组成,通过一个最小的地址检测系统来描述地址检测工作原理,如图6 所示。3.2.2控制系统控制系统由1个中心控制站和2 6 台现场控制站组成,中心控制站控制所有的现场控制站。中心控制站和现场控制站组成分布式的控制结构,采用现场总线控制技术(FCS)。当操作员通过中心控制站控制横移小车时,命令先由操作台下发到主站PLC中,再由主站PLC向各现场控制站PLC下发操作命令,现场控制站PLC接收命令并通过逻辑判断控制各执行机构(横移小车)完成主站下发的命令。
12、横移小车地址、举升位置、控制机构是否工作正常等信息,将实时通过系统总线反馈到主站PLC中,主站通过上位机面板将信息显示出来。如图7 所示。“0地址“1地址4发射器发射器发送信号发射器天线箱天线箱接收器X接收器XWAA交叉线接收信号交叉线接收信号A平行线接受信号平行线接受信号相位差同相反相1800“0”图6 格雷母线检测原理示意图控制中心PLCR.S485总线1#小车2#小车3#小车9#小车PLCPLCPLCPLC图7 控制结构图(1)中心控制站:中心控制台包括PLC、通信单元、显示单元、操作按钮等构成。显示屏动态显示各设备的运行状态和报警指示,并直观的显示与记录。通过操作控制屏上相应的控制按键
13、,可完成各横移小车的选择和控制。显示单元可动态显示各横移小车当前所在的位置、控制方式和报警等信息。显示单元可输人相关控制信息与控制指令,完成各横移小车的操作与控制。通信单元采用现场总线与每个现场控制站进行通信,确保所有横移小车能同步工作。(2)现场控制站:现场控制站由PLC、变频器、走行格雷母线定位装置、通信单元、举升位置格雷母线定位装置和横移小车等组成。系统结问题研究第41卷2 0 2 3年第4期(总第2 2 6 期)构见图8。通信单元现场控制单元小车移动控制信号输出横向位置信号举升位置信号图:8 系统结构图(3)系统工作步骤:工作周期开始,横移小车从待机位开始向作业位运行,小车自动找寻到起
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