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1、马钢股份公司设计研究院环形弹簧缓冲器在2150mm板坯连铸机中的设计应用刘海清（马钢设计研究院有限责任公司,安徽马鞍山243000）摘要：介绍冶金连铸轧钢生产线常用的缓冲器,环形弹簧缓冲器的选用。 关键词：缓冲器,环形弹簧。TheDesigningapplicationsofTheannularSpringsBufferaboveThe2150mmalloyslabcastingmachineLiuhaiqing(MagangDesign&ResearchInstituteCo。Ltd。。AnHui,MaAnShan243000)Abstract:Introducingthecom
2、monuseingBufferabovetheproductlineofMetallurgyCastingmachineandSteelrolling,SelecttingandApplyingTheannularSpringsBuffer。Keywords:Buffer，AnnularSprings。前言在冶金连铸轧钢生产等采用输送辊道运输产品的场合,通常在其辊道运输工艺流程中或端部设置升降和固定挡板设备,控制生产工艺节奏和改变产品流程方向,终端对齐,以利于钢材的横向移动、运输生产工艺节奏的变化和最终吊运等。尤其在型材、棒材、板材及连铸坯等冶金连铸轧钢生产中得到广泛应用。由于钢材
3、在输送过程时具有较大的动能,因此升降和固定挡板设备设计必须设置合适的缓冲器,用来能够吸收钢材与升降和固定挡板碰撞时的能量,达到减缓冲击,安全终止钢材运动的目的。鉴于升降和固定挡板设备的作用,在设计中应根据升降和固定挡板设备也应根据使用的环境,选择不同结构型式的缓冲器。1环形弹簧缓冲器的选择目前冶金连铸轧钢生产常用的冶金缓冲器主要有橡胶缓冲器、液压缓冲器、圆柱形弹簧缓冲器、蝶型弹簧缓冲器和弹性阻尼缓冲器。橡胶缓冲器利用橡胶体作为缓冲材料,将冲击动能转换成弹性势能;一般是将加有硫化剂、填充剂等配合剂的橡胶放入模具内加热加压硫化成各种形状,利用硫化橡胶的弹性来达到缓冲、减振目的;具有结构
4、简单制造容易,成本低的特点,但弹性变形小,吸收动能有限;由于硫化后的橡胶其体积的不可压缩性和冶金连铸轧钢生产重载的工作环境,硫化橡胶在使用过程中受到的疲劳破坏、永久变形、老化等原因,其在冶金连铸轧钢生产中使用寿命极其有限。液压缓冲器使用液压油作为缓冲介质,利用液压油在外力作用下的流动摩擦生热来吸收能量,但结构复杂,维修不便,存在液压油密封要求高的特点,同时冶金生产环境温度又相对较高,液压缓冲器在冶金生产未有得到广泛应用。圆柱形和蝶型金属弹簧缓冲器是利用圆柱形和蝶型弹簧的刚弹性,通过弹簧摩擦吸收能量,在冶金生产有得到广泛应用,但其自重较大,要求的4马钢股份公司设计研究院空间大,弹簧磨
5、损快,使用寿命短。弹性阻尼缓冲器利用未硫化橡胶的粘弹性、流动性和体积可压缩性来制作的弹性胶泥作为缓冲材料,是一种新型特种橡胶粘弹性高阻尼材料,虽然它制作的弹性胶泥缓冲器克服了硫化橡胶缓冲器、液压缓冲器、圆柱形和蝶型弹簧刚弹簧缓冲器的缺点,减振缓冲性能和使用寿命也大大提高,但耐温有一定的要求,在受熱溫度大于250℃时,将失去相应的稳定性。由于2150mm板坯连铸机环境温度高,安裝空間有限,板坯连续碰撞的时间间隔短,板坯碰撞时的能量大,因此我们在马钢新区2150mm板坯连铸机升降和固定挡板设计中,选择环形弹簧式缓冲器,既能满足环境温度高的要求,又能满足减缓能量大和安装空间小的要求。2环
6、形弹簧的特点环形弹簧是由多个带有内锥面的外圆环和带有外锥面的内圆环配合组成。环形弹簧的组合如图1所示。当环形弹簧受到F轴向载荷时,则外圆环受扩张方向、内圆环受压缩方向的作用力．外圆环和内圆环圆锥面上产生相互作用的摩擦力。图1环形弹簧由于外圆环和内圆环沿配合圆锥面相对滑动时,接触表面产生的摩擦力很大,加载时轴向力F由表面压力和摩擦力平衡。因此,相当于减小了轴向载荷的作用,即增大了弹簧的刚度。卸载时,摩擦力阻滞了弹簧弹性变形的恢复,因此,相当于减小了弹簧的作用力。环形弹簧在一个加载和卸载循环中的特性曲线如图2所示。环形弹簧在卸载时弹簧的特性存在弹簧弹性滞后现象。图2环形弹簧的特性曲线由
7、环形弹簧的特性曲线可以清楚的看出,在一个加载和卸载循环中,由环形弹簧产生的摩擦力转化为热能所消耗的功,其大小几乎可达到加载过程所作功的60%~70%。因此环形弹簧滞4马钢股份公司设计研究院后现象使弹簧获得大的减振能力,滞后曲线根据接触面的数量和形状不同而异。因此,环形弹簧可采用增减环的数量,来改变弹簧刚度。在承受特别巨大冲击载荷的地方,还可采用由两套不同直径同心安装的组合环形弹簧,或是由环形弹簧与圆柱螺旋弹簧组成的组合弹簧。为防止圆锥面的磨损、擦伤,一般都在接触面上涂
