【摘要】电动平移式板坯夹钳具有夹取准确、效率高、夹紧力大、安全可靠、适用性强、可夹取高温矩形及梯形板坯等优点，在各大型钢厂连铸坯的搬运过程中使用越来越广泛。文章在介绍该产品结构组成及工作原理的基础上，详细介绍该产品在使用过程中常见的一些故障及处理方法。
【关键词】板坯夹钳;可靠性;磁粉离合器;故障
0.前言
电动平移式板坯夹钳依其具有夹取准确、效率高、夹紧力大、安全可靠、适用性强、可夹取高温1000℃左右的矩形及梯形板坯等优点，在各大型钢厂连铸坯的搬运过程中使用越来越广泛。但在使用过程中也存在动作不灵活、夹取钢坯无法释放、钳爪回位装置拉杆易拉断等故障，本文以莱芜钢铁集团有限公司宽厚板厂使用太原重工设计制造的60吨电动平移式板坯夹钳为例，对电动平移式板坯夹钳在使用过程中常见故障进行分析，并简单介绍处理方法。
1.结构组成和工作原理
1．1结构组成及功能特点
本公司使用的60t电动平移式板坯夹钳主要由两对钳脚、两组传动系统、首振装置、上部横梁、开度检出装置、高度检出装置和电气控制装置等组成。钳脚用于夹紧板坯，是板坯夹钳执行元件；两组传动系统内装有丝杆螺母，螺母与钳脚枢轴联结；上部横梁上悬挂开闭框架和辅助吊钩；夹钳的上部装有与行车连接的滑轮组和与行车上导柱相连的可以旋转的支座。主要功能特点如下：
(1)电机通过传动链驱动丝杠螺母，带动钳脚在水平方向开闭以夹紧板坯，夹紧位置准确。通过两套独立的驱动装置，解决板坯夹紧的问题。采用磁粉离合器及专用磁粉离合器电源，通过调整开闭运转的不同电流值，使磁粉离合器在开闭运转中具有不同的传递扭矩，确保驱动机构对板坯的初始夹紧力。
(2)采用板坯侧面四点夹紧的型式，钳脚内藏保持板坯夹紧的具有自锁功能的楔形机构，依靠板坯自重，得到必要的夹紧力，确保吊运安全。
(3)实现单/多支钢坯灵活夹取/释放，使钢坯组料灵活高效。可以从辊道单支收集钢坯至900mm厚度后一次吊运至储存垛位，省略传统垛板台从辊道收集钢坯的繁琐方式；也可实现一次从储存垛位吊运900mm厚度多支钢坯至输送辊道单支释放钢坯，可减少使用半门型起重机+步进梁的组坯上料方式。
(4)系统具有多重保护功能。当夹钳下降至重锤底面与板坯接触时，开始减速下降；当系统异常夹紧时，夹钳则不能被起吊；当称重系统显示夹钳承受载荷时，夹钳则不能被打开等。
(5)针对现场夹钳高温作业环境，夹钳关键配套件具有耐高温性，关键结构件选用耐高温材料；电缆采用耐高温电缆并添加隔热保护措施；同时采用添加隔热板等结构形式对设备加以保护。
1．2工作原理
夹钳的工作周期分为夹钳下降、闭合、起吊与落下、打开四个过程。
(1)夹钳下降。夹钳在开始下降前其两对钳口开度已打开至比板坯宽200mm左右。在夹钳下降过程中，当夹钳上重锤底面与板坯上表面接触时，高度信号发信器的上限位开关动作，发出减速信号，夹钳减速下降，直至夹钳下降到设定的可夹紧板坯的高度。
(2)夹钳闭合。此时按夹钳闭合按钮，夹钳开始闭合，闭合至钳口与板坯表面接触。由于钳口表面与板坯表面的压应力产生的阻力矩使得夹钳上的磁粉离合器打滑。当夹钳输出速度为零时，本体上零速开关动作，系统发出控制信号使得电机断电、制动器制动，夹紧动作完成。
(3)夹钳起吊与落下。夹钳起吊板坯时，动臂与板坯一起相对钳体沿斜面向下滑动，使得钳脚对板坯越夹越紧。相关的保护功能使得夹钳在起吊过程中不会因为误操作而被打开。
(4)夹钳打开。将板坯搬运到指定位置后，夹钳下降。当驾驶室内的称重系统显示板坯质量小于设定值时，表明板坯已经接触到地面，此时打开夹钳放下板坯则不会产生较大的噪声和振动。
2.常见故障分析及处理方法
2.1磁粉离合器、非励磁制动器寿命过短，故障率较高
电动平移式板坯夹钳电动夹紧力大小主要靠磁粉离合器来实现，磁粉离合器是由传动单元(输入轴)和从动单元(输出轴)合并而成。在两组单元之间的空间，填有粒状的磁粉（休积大约40微米）。当磁性线圈不导电时，转矩不会从传动轴传于从动轴，但如将线圈电磁通电，就由于磁力的作用而吸引磁粉产生硬化现象，在连继滑动之间会把转矩传达磁粉离合器具有高精度的转矩控制、稳定性超群的定转矩特性、连续滑动运转使用、连结圆滑，无冲击等特性。
由于磁粉具有90℃以上高温失磁、磁粒易磨损等性质，为保证磁粉离合器可靠、准确的扭矩输出特性，必须保证磁粉离合器在表面温度为80℃以下的条件下使用，但电动平移式板坯夹钳由于经常吊运接近1000℃高温钢坯，传动箱外部辐射热温度远高于80℃。
同时磁粉离合器输入输出转速差值越大，滑差功率损失也就越大，损失功率全部由磁粉摩擦生成热能，导致磁粉温度迅速升高到100℃，而使磁粉离合器过早报废要保证磁粉离合器使用寿命要防止离合器运转过程中滑差发热，按磁粉离合器规格说明书要求滑差率小于4%。造成滑差率过大的因素主要有磁粉离合器设定输出转矩接近或等于负载转矩、短时运行频繁启停磁粉离合器磁滞响应慢等，因此要保证滑差率小于4%，必须进行以下改进：
(1)经多次实验，最终确定设定输出转矩大于负载转矩，将双钳组夹钳闭电流由0.8A提高到1.6～2.4A的范围内，夹钳开的电流由1.8A提高到4.0～4.4A的范围内，这样可有效解决连续运转情况下磁粉离合器发热的情况发生。
(2)让磁粉离合器与非励磁制动器同时得电，待磁粉离合器建立稳定输出转矩，非励磁制动器完全退磁打开后，让电动机延时得电启动，经多次实验确定为0.8s为宜，这样可有效解决频繁点动动作情况下磁粉离合器发热的情况发生。
2.2 夹紧力检测限位的改进
在每套夹钳的四个钳爪有一个夹紧力检测限位，四个限位开关串联使用，只要有一个动作，夹钳就不能打开，以此来防止吊运钢坯时空中打开夹钳造成钢坯掉落的安全事故。由于钳爪靠弹簧拉紧回位，由钳体振动而经常出现误动作。我们将此四个限位取消后改为使用行车起升机构的超载限制器来检测夹钳吊运钢坯的状态，效果良好。
2.3 钳爪楔形夹紧块回位间隙的调整
此类夹钳对钢坯的夹紧主要依靠楔形夹紧块伸缩来夹紧钢坯，但经常出现由于楔形夹紧块上自由行程间隙过小，加上电动预夹紧力过大消除各传动部位间隙，夹钳下落后楔形夹紧块无法过量回缩而使对钢坯的夹紧力过大，无法电动打开夹钳。若将上自由行程间隙调的过大，会造成夹紧下行程不够，钢坯的夹持力不足，钢坯易滑落。经我们反复试验，确定将上上自由行程间隙调到40～50mm时能保证各类情况下对钢坯的充分夹紧。
2.4 钳爪回位装置的改进
钳爪回位装置的弹簧拉杆由于夹紧力检测限位挡块易卡碰，导致弹簧拉杆或连接销及销座变形断裂，且拉杆上的调整螺纹易被磨损致使楔形夹紧块回位间隙无法调整。采取限位挡块拆除、连接销及销座加粗加大、拉杆调整螺纹与滑套接触段加装防护螺母等措施后，此问题得到较好的解决。
2.5 干油润滑系统的改进
因钳爪平移行程较大，夹钳上的电动集中干油润滑系统无法对其进行润滑，且高温情况下滑移轨道上的润滑油脂极易流失、蒸发，只能通过装在钳爪侧面上的单线干油分配器人工接上干油泵加油，钳爪上的干油管路极易被碰撞损坏。为保证钳爪的润滑状况，需要投入较多的人工时，经常影响正常的接坯上料。我们设计一些防护装置，对关键部位干油管路及分配器进行防护，节约了大量的维护时间。缩短润滑加油周期，同时逐步将此部位的手动润滑点改为电动集中润滑。
3.改造效果
通过对电动平移式板坯夹钳的传动系统及夹紧机构进行多项改进措施后，使宽厚板生产线60t电动平移式板坯夹钳平均月故障停机时间由4小时以上降到接近于零，磁粉离合器、非励磁制动器等易损件使用寿命由不足4个月提高到12个月以上，年可节约备件费用达四十万元以上，取得较好的经济效益。 [科]
【参考文献】
［１］张子哲,马天平.起重机夹具吊具概述.山西太原:太重起重机分公司.机械管理开发,2010,2.
［２］查德根,郭守春.电动平移式板坯夹钳的开发与研制宝钢技术.上海:上海宝钢工程技术有限公司,2005,1.