谷興海，習(xí) 杰，武月梅

(1.新興河北工程技術(shù)有限公司，河北邯鄲 056107；2.邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北邯鄲 056005)

拔管鉗改進(jìn)設(shè)計(jì)

谷興海1，習(xí) 杰1，武月梅2

(1.新興河北工程技術(shù)有限公司，河北邯鄲 056107；2.邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北邯鄲 056005)

拔管鉗的作用是將澆注好的球鐵管拔出水冷型離心機(jī)。本文針對拔管鉗拔管一次成功率不高的問題，從工作機(jī)構(gòu)和鉗塊角度進(jìn)行分析，提出改進(jìn)意見。

拔管鉗；工藝裝備；改進(jìn)設(shè)計(jì)

ISO 2531：2009標(biāo)準(zhǔn)中提出采用壓力級別代替原有的K級別來確定鑄管壁厚[1]。這樣，在滿足鑄管工作性能的前提下，可以生產(chǎn)更薄的鑄管。隨之而來的是鑄管生產(chǎn)配套設(shè)備的升級換代，設(shè)計(jì)并研發(fā)了新型三工位高效水冷離心機(jī)[2]，提高了澆鑄管子的效率而且大大提高了系統(tǒng)的自動化程度。但對拔管鉗部分的改進(jìn)還不是很完善，主要表現(xiàn)在無法實(shí)現(xiàn)一次性成功拔管和自動化程度不高。本文經(jīng)過對影響拔管鉗性能的因素進(jìn)行分析，以期對離心機(jī)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)提供指導(dǎo)意義。

1 引言

原拔管裝置是靜止的，借助主機(jī)的行走運(yùn)動將鑄管拔出[3]。對于新型三工位高效離心機(jī)，拔管裝置是可以運(yùn)動的，并與主機(jī)的行走運(yùn)動構(gòu)成三工位。這種拔管裝置主要由拔管小車、拔管支架、拔管鉗、拔管鉗張緊油缸、拔管主油缸、彈簧緩沖裝置等組成（圖1）。

圖1 新型高效離心機(jī)用拔管裝置

其工作原理簡述如下。高效離心機(jī)澆鑄完成后，停在拔管裝置前，拔管裝置的拔管主油缸開始工作，在拔管導(dǎo)向裝置的引導(dǎo)下，拔管鉗及拔管張緊油缸沿鑄管中心線向高效離心機(jī)承口端移動，將拔管鉗送入鑄管支管部位。然后拔管小車張緊油缸開始工作，帶動鉗芯向前運(yùn)動，同時(shí)拔管鉗的鉗塊徑向張開，壓緊鑄管內(nèi)壁，拔管小車主油缸后退。隨后，拔管小車在鋼絲繩的帶動下向后運(yùn)動，和主機(jī)的上運(yùn)動共同作用將鑄管拔出。這樣縮短了拔管時(shí)間，提高了鑄管的生產(chǎn)率。

2 改進(jìn)分析

借助現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，本文試圖從如下幾個(gè)方面對拔管鉗性能改進(jìn)進(jìn)行分析。

2.1 工作原理分析

原拔管裝置鉗塊張開原理為斜面原理，即借助兩個(gè)物體接觸的斜面推動鉗塊頂出或落下。這種工作方式能產(chǎn)生較大的鉗塊頂出力，也能保證鉗塊平動增大接觸面積，但鉗塊的升降距離受到限制。隨后改為桿式結(jié)構(gòu)，如圖2所示，這種結(jié)構(gòu)鉗塊的活動范圍大，但鉗塊與球鐵管的接觸面積小。

綜合考慮上述結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，改進(jìn)設(shè)計(jì)為圖3所示的雙桿式結(jié)構(gòu)。其基于平行四連桿實(shí)現(xiàn)鉗塊的豎直升降，增大鉗塊與球鐵管的接觸面積；同時(shí)改變桿件的方向，從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)張緊桿向右運(yùn)動時(shí)，連桿向左擺動，提升壓緊力。

圖2 桿式拔管鉗結(jié)構(gòu)原理圖

圖3 雙桿式拔管鉗結(jié)構(gòu)原理圖

2.2 拔管鉗塊的個(gè)數(shù)

影響拔管鉗一次成功率的另一個(gè)重要因素是拔管鉗塊的數(shù)量。一般而言，鉗塊數(shù)量增加可以提供更大的壓緊力，從而改善拔出性能；但數(shù)量越多拔管裝置的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來越困難。本文基于有限元分析，定義球鐵管材料屬性如下：密度7050kg/m3；彈性模量 E=160GPa；泊松比0.25，選擇solid186單元類型。在不改變鉗塊大小的情況下，分別對鉗塊數(shù)為3塊、4塊、5塊、6塊的受力性能進(jìn)行了分析，得出當(dāng)鉗塊為4塊時(shí)，可以提供所需壓緊力，同時(shí)結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜。圖4即為4塊鉗塊時(shí)的受力分析圖。

圖4 結(jié)構(gòu)受力分析圖

3 結(jié)論

（1）對原拔管鉗的工作原理進(jìn)行了改進(jìn)分析，提出改為雙桿反向結(jié)構(gòu)，可以改善接觸性能，提高拔管一次成功率；

（2）對鉗塊數(shù)量進(jìn)行分析，得出采用4個(gè)鉗塊的方式比較符和拔管鉗的性能要求。

另外，上述結(jié)論同樣適用于靜止拔管裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì)，也對類似的工作裝置改進(jìn)設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。

[1] INTERNATIONAL STANDARD. Ductile iron pipes, fitting, accessories and their joints for water application (Sixth edition) [S]. ISO 2531:2009 .

[2] 李九獅，李軍，習(xí)杰.水冷金屬型小口徑離心鑄管機(jī)的高效化設(shè)計(jì)[J].特種鑄造及有色合金,2011.

[3] 范英俊.離心球墨鑄鐵管工藝及裝備[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

The Improved Design of Pipe Tongs Puller

GU XingHai1, XI Jie1, WU YueMei2

(1.Xinxing Hebei Engineering Technology Co.Ltd., Handan 056107, Hebei China；2.Handan Professional Technology College Handan 056005, Hebei China)

Used for pullout of a ductile iron pipe off a water cooled centrifugal casting machine, the problem of a pipe tongs puller has been less one-time success rate, improvement on the shortages above has been proposed after analysis on the working mechanism and the applied angle of the clamping blocks of the tongs.

Pipe Tongs Puller; Process Equipment; Improved design

TG233；

A；

1006-9658（2012）05-0002-2

2012－06－25

稿件編號：1206－070

谷興海（1984-），男，從事鑄管接口和裝備研發(fā)