新型穿孔機預旋轉裝置的設計

2014-05-28 03:16:46朱旭甫李聰杰

冶金設備 2014年2期

程波朱旭甫李聰杰

(洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司河南洛陽471039)

我國無縫鋼管現在仍以中小規格為主，各種規格的管材消費比例為:≤φ140mm占60% ～63%，φ140～273mm 占 24% ～27%，φ273～426mm占8% ～10%，＞φ426mm占2% ～4%。根據市場需求，聯合開發了中型穿孔機——φ300穿孔機，管坯直徑φ100～300mm。

1 預旋轉裝置的功能分析

穿孔過程中，僅靠軋件在軋制過程中對頂頭的摩擦力使其轉動起來，容易造成管坯難以咬入，毛管內表面出現折疊以及由于軋制力增加而使穿孔過程難以順利進行，嚴重的還會發生毛管撕裂事故。預旋轉裝置是一種能夠在管坯咬入并接觸到頂頭的瞬間提供給頂桿一定的啟動轉矩。預旋轉裝置根據摩擦力能夠瞬間產生和瞬間消失的特點，把摩擦力作為力矩傳遞的主要方式，在管坯被咬入孔型并接觸到頂頭瞬間，三支頂輥抱緊頂桿并對頂桿的轉動提供啟動摩擦力矩。

穿孔過程中，預旋轉裝置不僅能給頂桿提供一定的旋轉扭矩，而且對提高頂桿剛性具有很大作用，同時能提高無縫管質量，所以φ300穿孔機的設計中含預旋轉裝置。鑒于以往預旋轉裝置的使用情況，φ300穿孔機的預旋轉裝置在結構上進行了改進，使預旋轉裝置更好地發揮作用，且自動化水平有了很大提高。

2 現有預旋轉裝置及存在的主要問題

圖1為文獻［3］中提到的穿孔機頂桿預旋轉裝置，包括上壓輥機構和驅動輥機構兩部分。穿孔過程中的頂桿輔助轉動，對無縫鋼管穿孔設備和穿孔工藝來說都是創新，所以預旋轉裝置在實際使用過程中難免會出現一些問題，如下所述:

1)預旋轉裝置上壓輥機構存在的主要問題:

(1)采用兩根螺桿同時壓下，實現上壓輥的上下運動。若不同步很容易造成螺桿卡死;頂桿給上壓輥的壓力偏離頂輥中心時，也會造成螺桿卡死，給正常生產帶來很多不便。

(2)兩個螺桿下端都安裝有碟簧，作用是消除螺紋間隙，緩沖載荷對螺紋的沖擊。上壓輥位置固定后，碟簧可吸收載荷沖擊。根據現場使用情況，三個頂輥定心后，頂桿在兩個驅動輥作用下開始旋轉，圓周方向的波動對上壓輥產生一定的沖擊載荷，碟簧不能完全吸收該沖擊載荷，安裝碟簧效果不明顯。

(3)頂桿在管坯摩擦力矩作用下開始旋轉后，手動旋轉兩螺桿實現上壓輥被抬起，手動操作完全達不到生產要求，不利于實現生產自動化。

圖1 穿孔機頂輥預旋轉裝置結構示意

2)文獻［3］中提到的預旋轉裝置驅動輥機構存在以下問題:

(1)鏈式傳動瞬時速度不均勻，平穩性差，有噪聲。

(2)液壓缸位于頂輥座內部，其行程受到空間限制;電機與頂輥座為一體結構并在液壓缸作用下沿滑板斜向運動，增大了液壓缸的負載。

(3)該驅動輥機構受空間布置限制，要求整體尺寸小、實用性強，這就極大限制了驅動輥機構的形式。

3 新型預旋轉裝置的結構分析

新型穿孔機預旋轉裝置如圖2所示。從圖2(a)可以看出，三頂輥成120°夾角，抱緊頂桿1后，兩個驅動輥10主動旋轉帶動頂桿1實現預旋轉，上壓輥5為從動輥。從圖2(b)可以看出，上壓輥機構中通過轉動手輪2帶動螺桿3、液壓缸a 4及上壓輥5上下運動，實現頂桿1初定位。從圖2(c)可以看出，液壓缸b12推動頂輥座11帶動驅動輥10沿斜槽滑動，實現開口度調整;電機6通過萬向聯軸器7、錐齒輪軸8與錐齒輪9帶動驅動輥10主動旋轉。