李明，張得剛

（天水鍛壓機(jī)床有限公司，甘肅天水741020）

大直縫埋弧焊管生產(chǎn)中對(duì)中機(jī)構(gòu)在鋼管舉升中的應(yīng)用

李明，張得剛

（天水鍛壓機(jī)床有限公司，甘肅天水741020）

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的鋼管升降旋轉(zhuǎn)輥的分析，提出了一種利用對(duì)中機(jī)構(gòu)完成鋼管升降的改型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)鋼管從輸送輥到旋轉(zhuǎn)輥的換道。

機(jī)械制造；對(duì)中機(jī)構(gòu)；換道；升降旋轉(zhuǎn)輥

1 前言[4]

目前，大直縫焊接鋼管主要有直縫焊管和螺旋焊管兩種，鋼管在線輸送都采用V型輸送輥道，當(dāng)鋼管輸送到位后，往往需進(jìn)行焊接、探傷等下位工序，這就需要將鋼管找正，即尋找鋼管焊縫的十二點(diǎn)位置。為此，必須有繞鋼管圓周的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，要實(shí)現(xiàn)此動(dòng)作，必須將鋼管從V型輸送輥道上脫開(kāi)，見(jiàn)圖1所示。

圖1 鋼管從輸送到旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換

傳統(tǒng)方法是利用液壓升降裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)脫開(kāi)動(dòng)作。由于V型輸送輥道工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)輥標(biāo)高低于輸送輥，當(dāng)旋轉(zhuǎn)輥工作時(shí)，利用液壓升降裝置將輸送輥升起，使鋼管脫離輸送輥道，實(shí)現(xiàn)鋼管旋轉(zhuǎn)。雖然液壓升降裝置定位準(zhǔn)確，是一種柔性連接，避免了鋼管的振動(dòng)、沖擊等缺陷。但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，還要受空間位置限制，系統(tǒng)油泵機(jī)組工作時(shí)有一定的噪聲。另外，一旦發(fā)生泄漏，還會(huì)污染環(huán)境。此外，生產(chǎn)成本高，經(jīng)濟(jì)效益差。

2 對(duì)中裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[3]

為了解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種利用對(duì)中裝置實(shí)現(xiàn)鋼管的升降功能，裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。裝置主要由旋轉(zhuǎn)輥5，左右絲母1、6，左右絲杠3、4，底座2，減速機(jī)7等組成。左絲杠、左絲母為左旋螺紋，右絲杠、右絲母為右旋螺紋；左右絲杠通過(guò)定位鍵、螺釘連接成剛性體；旋轉(zhuǎn)輥通過(guò)導(dǎo)向座安裝在底座上，通過(guò)絲母、絲杠與底座連接在一起，并可通過(guò)減速機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)輥沿導(dǎo)軌方向左右移動(dòng)。

圖2 對(duì)中裝置結(jié)構(gòu)

3 工作原理分析[1,2]

裝置工作原理如圖3所示，鋼管初始位置落在輸送輥道上，此時(shí)旋轉(zhuǎn)輥并不與鋼管接觸。當(dāng)旋轉(zhuǎn)輥對(duì)中減速機(jī)啟動(dòng)后，帶動(dòng)左右旋轉(zhuǎn)輥一起向中間移動(dòng)，與鋼管接觸后，繼續(xù)移動(dòng)，利用正壓力使鋼管脫離輸送輥道，實(shí)現(xiàn)變道。然后啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)輥旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)鋼管的旋轉(zhuǎn)。

圖3 裝置工作原理

裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是通過(guò)計(jì)算分析，確定旋轉(zhuǎn)輥中心的高低位置。大直縫焊接鋼管管徑一般為?508mm～?1422mm，如果直徑選擇不合理，不但達(dá)不到使用要求，而且還會(huì)造成事故和經(jīng)濟(jì)損失。受力分析見(jiàn)圖4所示。

圖4 鋼管在旋轉(zhuǎn)輥上的受力分析

旋轉(zhuǎn)輥在將鋼管舉升過(guò)程中必須滿足以下條件：

由式（1）可推出：

式中：P，P′——推力；

G——鋼管重力；

f——摩擦系數(shù)；

F,F′——摩擦力。

由于旋轉(zhuǎn)輥高低中心是不可調(diào)的，當(dāng)鋼管處狀態(tài)為最大管徑時(shí)，由式（2）可以看出，α角度趨近于0°，P值最小，鋼管支撐點(diǎn)太近，此時(shí)鋼管不穩(wěn)，一旦晃動(dòng)，則會(huì)從旋轉(zhuǎn)輥上掉下來(lái)，造成設(shè)備和鋼管損壞。當(dāng)鋼管處狀態(tài)為最小管徑時(shí)，由式（2）可以看出，α角度趨近于90°，P值接近無(wú)窮大，鋼管支撐點(diǎn)太遠(yuǎn)，則會(huì)將鋼管壓扁。

通過(guò)分析，結(jié)合輸送輥的結(jié)構(gòu)形式，可以確定合理的中心高和減速電機(jī)的功率大小。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)中裝置解決了鋼管在輸送輥與旋轉(zhuǎn)輥間的換道問(wèn)題，用機(jī)械升降方法替代了液壓升降方式，降低了制造成本，減少了噪聲，具有良好的經(jīng)濟(jì)性、可靠性，同時(shí)，減少了環(huán)境污染，節(jié)省了能源。通過(guò)實(shí)踐，將此結(jié)構(gòu)擴(kuò)展到了探傷車、焊接車等結(jié)構(gòu)上，在條件允許的情況下，可將此結(jié)構(gòu)進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

[1]趙源，主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版（4）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996-09.

[2]蘇翼林，主編.材料力學(xué).北京：高等教育出版社，1987-10.

[3]成大先，主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第4版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社出版，2002-01.

The application of centering mechanism to lifting process of steel pipe

LIMing，ZHANG Degang
（TianshuiMetalforming Machine Tool Co.，Ltd.,Tianshui741020，Gansu China）

By analysis of the traditional lifting rotary roller of the steel pipe,a new structure of centering mechanism that supports the lifting of the pipe has been put forward,which realizes the change from feeding roller to rotary roller.

Centeringmechanism；Rollway change；Lifting rotary roller

book=4,ebook=132

TG44

B

1672－0121(2011)04－0057－02

2011-05-12

李明（1969-），男，工程師，從事鍛壓機(jī)械設(shè)計(jì)研究工作