拔管鉗改進設計

谷興海，習 杰，武月梅

(1.新興河北工程技術有限公司，河北邯鄲 056107；2.邯鄲職業技術學院，河北邯鄲 056005)

拔管鉗改進設計

谷興海1，習 杰1，武月梅2

(1.新興河北工程技術有限公司，河北邯鄲 056107；2.邯鄲職業技術學院，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。本文針對拔管鉗拔管一次成功率不高的問題，從工作機構和鉗塊角度進行分析，提出改進意見。

拔管鉗；工藝裝備；改進設計

ISO 2531：2009標準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，可以生產更薄的鑄管。隨之而來的是鑄管生產配套設備的升級換代，設計并研發了新型三工位高效水冷離心機[2]，提高了澆鑄管子的效率而且大大提高了系統的自動化程度。但對拔管鉗部分的改進還不是很完善，主要表現在無法實現一次性成功拔管和自動化程度不高。本文經過對影響拔管鉗性能的因素進行分析，以期對離心機的設計生產提供指導意義。

1 引言

原拔管裝置是靜止的，借助主機的行走運動將鑄管拔出[3]。對于新型三工位高效離心機，拔管裝置是可以運動的，并與主機的行走運動構成三工位。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 新型高效離心機用拔管裝置

其工作原理簡述如下。高效離心機澆鑄完成后，停在拔管裝置前，拔管裝置的拔管主油缸開始工作，在拔管導向裝置的引導下，拔管鉗及拔管張緊油缸沿鑄管中心線向高效離心機承口端移動，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，帶動鉗芯向前運動，同時拔管鉗的鉗塊徑向張開，壓緊鑄管內壁，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動，和主機的上運動共同作用將鑄管拔出。這樣縮短了拔管時間，提高了鑄管的生產率。

2 改進分析

借助現代設計方法，本文試圖從如下幾個方面對拔管鉗性能改進進行分析。

2.1 工作原理分析

原拔管裝置鉗塊張開原理為斜面原理，即借助兩個物體接觸的斜面推動鉗塊頂出或落下。這種工作方式能產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。隨后改為桿式結構，如圖2所示，這種結構鉗塊的活動范圍大，但鉗塊與球鐵管的接觸面積小。

綜合考慮上述結構的優缺點，改進設計為圖3所示的雙桿式結構。其基于平行四連桿實現鉗塊的豎直升降，增大鉗塊與球鐵管的接觸面積；同時改變桿件的方向，從而實現當張緊桿向右運動時，連桿向左擺動，提升壓緊力。

圖2 桿式拔管鉗結構原理圖

圖3 雙桿式拔管鉗結構原理圖

2.2 拔管鉗塊的個數

影響拔管鉗一次成功率的另一個重要因素是拔管鉗塊的數量。一般而言，鉗塊數量增加可以提供更大的壓緊力，從而改善拔出性能；但數量越多拔管裝置的結構越復雜，實現起來越困難。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，分別對鉗塊數為3塊、4塊、5塊、6塊的受力性能進行了分析，得出當鉗塊為4塊時，可以提供所需壓緊力，同時結構不太復雜。圖4即為4塊鉗塊時的受力分析圖。

圖4 結構受力分析圖

3 結論

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

（2）對鉗塊數量進行分析，得出采用4個鉗塊的方式比較符和拔管鉗的性能要求。

另外，上述結論同樣適用于靜止拔管裝置的改進設計，也對類似的工作裝置改進設計具有一定的指導意義。

[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，習杰.水冷金屬型小口徑離心鑄管機的高效化設計[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：中國科學技術出版社，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