大直縫埋弧焊管生產中對中機構在鋼管舉升中的應用

李明，張得剛

（天水鍛壓機床有限公司，甘肅天水741020）

大直縫埋弧焊管生產中對中機構在鋼管舉升中的應用

李明，張得剛

（天水鍛壓機床有限公司，甘肅天水741020）

通過對傳統的鋼管升降旋轉輥的分析，提出了一種利用對中機構完成鋼管升降的改型結構設計應用，實現鋼管從輸送輥到旋轉輥的換道。

機械制造；對中機構；換道；升降旋轉輥

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，當鋼管輸送到位后，往往需進行焊接、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位置。為此，必須有繞鋼管圓周的旋轉運動，要實現此動作，必須將鋼管從V型輸送輥道上脫開，見圖1所示。

圖1 鋼管從輸送到旋轉的轉換

傳統方法是利用液壓升降裝置來實現脫開動作。由于V型輸送輥道工作時，旋轉輥標高低于輸送輥，當旋轉輥工作時，利用液壓升降裝置將輸送輥升起，使鋼管脫離輸送輥道，實現鋼管旋轉。雖然液壓升降裝置定位準確，是一種柔性連接，避免了鋼管的振動、沖擊等缺陷。但其結構較復雜，還要受空間位置限制，系統油泵機組工作時有一定的噪聲。另外，一旦發生泄漏，還會污染環境。此外，生產成本高，經濟效益差。

2 對中裝置結構設計[3]

為了解決上述問題，設計了一種利用對中裝置實現鋼管的升降功能，裝置結構如圖2所示。裝置主要由旋轉輥5，左右絲母1、6，左右絲杠3、4，底座2，減速機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；左右絲杠通過定位鍵、螺釘連接成剛性體；旋轉輥通過導向座安裝在底座上，通過絲母、絲杠與底座連接在一起，并可通過減速機轉動帶動旋轉輥沿導軌方向左右移動。

圖2 對中裝置結構

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，此時旋轉輥并不與鋼管接觸。當旋轉輥對中減速機啟動后，帶動左右旋轉輥一起向中間移動，與鋼管接觸后，繼續移動，利用正壓力使鋼管脫離輸送輥道，實現變道。然后啟動旋轉輥旋轉，實現鋼管的旋轉。

圖3 裝置工作原理

裝置結構設計的關鍵是通過計算分析，確定旋轉輥中心的高低位置。大直縫焊接鋼管管徑一般為?508mm～?1422mm，如果直徑選擇不合理，不但達不到使用要求，而且還會造成事故和經濟損失。受力分析見圖4所示。

圖4 鋼管在旋轉輥上的受力分析

旋轉輥在將鋼管舉升過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；

F,F′——摩擦力。

由于旋轉輥高低中心是不可調的，當鋼管處狀態為最大管徑時，由式（2）可以看出，α角度趨近于0°，P值最小，鋼管支撐點太近，此時鋼管不穩，一旦晃動，則會從旋轉輥上掉下來，造成設備和鋼管損壞。當鋼管處狀態為最小管徑時，由式（2）可以看出，α角度趨近于90°，P值接近無窮大，鋼管支撐點太遠，則會將鋼管壓扁。

通過分析，結合輸送輥的結構形式，可以確定合理的中心高和減速電機的功率大小。

4 結束語

對中裝置解決了鋼管在輸送輥與旋轉輥間的換道問題，用機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，具有良好的經濟性、可靠性，同時，減少了環境污染，節省了能源。通過實踐，將此結構擴展到了探傷車、焊接車等結構上，在條件允許的情況下，可將此結構進一步推廣應用。

[1]趙源，主編.機械設計手冊第二版（4）.北京：機械工業出版社，1996-09.

[2]蘇翼林，主編.材料力學.北京：高等教育出版社，1987-10.

[3]成大先，主編.機械設計手冊（第4版）.北京：化學工業出版社出版，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，從事鍛壓機械設計研究工作