Φ159mm热轧无缝钢管厂穿孔机顶杆脱出装置的设计

１ 顶杆脱出夹送链装置及存在问题
１．１顶杆脱出夹送装置主要构成及作用 顶杆脱出夹送装置，主要是由电动机通过减速
机和传动轴，带动夹送链抽出顶杆。下夹送链由液压 缸作用到水平位置，上夹送辊由液压缸推动做闭合、 分离动作，从而在启动工作制度下完成顶杆的抽出。
顶杆脱出夹送装置，是ＣＴＰ顶杆循环冷却系统 的一部分，主要用来在ＣＴＰ轧制完成后，从毛管中抽 出顶杆。 １。２顶杆脱出夹送装置存在问题
ｋＮ·ｍ
《装备制造技术）２０１２年第７期
在电机启动的时候，为保证顶杆能在辊子上移
％≤鲁＝弧‰＝９．６３ 动，所用电机的启动力矩坛应该满足 ｋＮ．ｍ
其中， 叼为传动系统效率，
４
一 一一
叼２叩电机叼减速叼联轴器７７滚动轴承２ ０·５５；
ｉ为传动比（由图纸查的）。 原电机的启动力矩远远小于许允启动力矩
（尬＝６３０．３ Ｎ·ｍ一１ ０５０．５ Ｎ·ｍ＜９．６３ ｋＮ·ｍ）， 所以原电动机仍符合使用要求。
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)：
参考文献(4条)
1.安宁;俞鹏飞 夹送辊的力能参数计算[期刊论文]-有色金属加工 2007(06)
2.王哲;赵文才 棒材生产用夹送辊的研究 1995(03) 3.万飞 夹送辊接触应力分析计算 2001(1.2) 4.邹家祥 轧钢机械 2000
尹俊杰， 焦栓栓， 崔海清， YIN Jun-jie， JIAO Shuan-shuan， CUI Hai-qing 包钢钢联股份有限责任公司无缝钢管厂,内蒙古包头,014010
顶杆脱出夹送装置的工作制度，是启动工作制。 启动工作制夹送辊，是在加速情况下运送顶杆， 除了静力矩Ｍ，外，还要考虑夹送辊和顶杆所产生的
动力矩％，夹送辊在启动时所需的力矩Ｍ为
Ｍ＝Ｍ。啦
（１）夹送辊的静力矩肘。。上下夹送辊轴径处的 摩擦阻力矩分别为
肘。，：掣
％：—（Ｐ＋—Ｇ百Ｉ＋一Ｇ２）ｆｄ
式中， ．厂为轴径处的摩擦系数 ｄ为轴径的回转直径，对于滚动轴承就是滚珠处
３夹送辊的力能参数计算
通过分析，本次设计需要解决两个主要问题： （１）夹送辊所需的空间。 （２）原有电动机是否可以满足设计后的需要。 ３．１夹送辊所需空间的问题 查阅已有图纸可知，顶杆共有ｑ）１０２ ｍｉｌｌ、
④１３０ ｍｉｌｌ、①１４０ １ＴｌＩｎｏ
原夹送链工作时最大半径为
Ｒ一＝２３４．５５ Ｉｎｌｎ
占＝等，１／ｓ２。
尬如用加速度。来表示，则
Ｍ２＝一ＧＤｔＤ＋ＧＤ９一口
式中，加速度。受到一定限制。 如果加速度太大，当顶杆惯性力死大于夹送辊 与顶杆间的滑动摩擦力Ｆ时，顶杆在启动时会打滑。 因此，最大加速度ｏ。应由下式确定
Ｆ之％
５６
万方数据
或
则
‰ｓ丝粤。 （Ｐ＋Ｇｌ＋０．７５ ｍｇ）肛ｌ≥ｍ‰
代人上面的已知值，得到
Ｇ厉夹送辊的转动惯量，
ＧＤ：直线移动的顶杆、上辊、油缸换算到下夹送
辊上的转动惯量；如果假设顶杆质量、油缸压力及上 辊质量作用在夹送辊的圆周上，则
ＧＤ；＝譬Ｄ２，ｋｇ·ｍ２；
其中， Ｑ为该夹送辊上作用的顶杆的重力，Ｎ； Ⅳ、Ｄ为夹送辊的直径，ｍ； 占为夹送辊的角加速度，如果以顶杆的加速度ａ 来表示，则
在日常生产中，顶杆脱出夹送装置的主要问题， 是链条装置断裂频繁。
链条装置断裂，主要是因为两方面的原因： （１）设计选型的问题。链条装置传动的准确性较 差，稳定性不好，对运行工况的要求高。 （２）所使用链条装置的品质问题。包括链轮的轴 承研死、轴孔磨损等。
２顶杆脱出装置设计方案
２．１设计的基本要求 本次设计基本要求是： （１）顶杆脱出夹送装置的基本结构及参数不变。 （２）全部的安装可以利用检修１３完成，不占用生
＝１２．９３ ｋＮ·ｍ
其中，
肛取为０．１５；
．厂轴径处得摩擦系数取为０．００１ ０；
鳓取为０．０５。
Ｐ＝Ｐｍ ｘＡ׉＝４９ ２３５．２ Ｎ；
‘
辊子直径为４０５ ｍｍ；
Ｇｌ＝Ｇ２＝Ｉ ４９８．８ ｋｇ。
（２）夹送辊的动力矩腹。动力矩尬的初步计算，
可根据夹送辊和顶杆在加速时的动力矩来计算，即
％：２×塑！享生望Ｑ ８
（Ｓｅａｍｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｅ Ｐｌａｎｔ，Ｂａｏｇａｎｇ Ｇａｎｇｌｉａｎ Ｓｔｏｃｋ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｂａｏｔｏｕ Ｎｅｉ Ｍｏｎｇｏｌ ０１４０１０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ ｓｅａｍｌｅｓｓ ｆａｃｔｏｒｙ西１５９ ｗｏｒｋ ａｒｅａ ｗａｓ ｐｕｔ ｉｎｔｏ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｐｉｎｃｈ ｃｈａｉｎ ｏｆ ｍａｎｄｒｅｌ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙ ｗｈｉｃｈ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａ ｍｅｔｈｏｄ ｗｈｉｃｈ ｃｈａｎｇｅ ｐｉｎｃｈ ｃｈａｉｎ ｔｏ ｔｈｅ ｐｉｎｃｈ ｒｏｌｌ ｗｉｔｈｏｕｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｏｏ ｍｕｃｈ，ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｉｔ ｉｓ ｅａｓｙ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ
ａｍａｘ≤７．３舶２（在图纸上查的原夹送链的加速度
为４．８ ｒｒｄｓ２，远小于许允的加速度。）
而
Ｄ．：乓：ｏ．１６４ ｍｍ １、／丁
ＧＤ；＝罟分，Ｑ由《轧钢机械》％表１３－２可知：
Ｑ＝０．７５（Ｐ＋Ｇｌ＋ｍｇ）＝４７ ０５０．５ Ｎ
同时可算出
ＧＤｚ。＝，卫 － Ｄｚ ＝１ ００８．６２ Ｎ．ｍ
。
ｇ
鸭＝华口＝１６．５４ 则，动力矩必为
产时间。 ２．２设计的基本思路
本次设计的基本思路是：顶杆脱出装置的上下 夹送链装置，改换成整体夹送辊的形式，对夹送辊增 加辊槽，其中上夹送辊做成偏心辊槽。
改为夹送辊的形式，使得结构比较紧凑，运行较 稳定。夹送辊的脱出形式，是一种在冶金行业很成熟 的输送方式。
本次设计的一个亮点，就是最大可能地利用了 原有设备。
《装备制造技术））２０１２年第７期
④１ ５９ｍｍ热轧无缝钢管厂穿孑Ｌ机顶杆 脱出装置的设计
尹俊杰，焦栓栓，崔海清
（包钢钢联股份有限责任公司无缝钢管厂，内ห้องสมุดไป่ตู้古包头０１４０１０）
摘要：针对某厂４１５９ ｎｕｎ热轧无缝钢管生产线投产以来，顶杆脱出装置的夹送链装置频繁出现断裂故障、严重影响 正常生产的问题，提出了一种不做过大的改变，把夹送链改为夹送辊的设计方法，简单而有效地达到工作稳定的目的，
装备制造技术 Equipment Manufacturing Technology 2012(7)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zbzzjs201207020.aspx
１９９５，（３）：３２—３５．
【３］万飞．夹送辊接触应力分析计算叨．重型机械科技，２００１，
（１．２）：３９—４３．
【４】邹家祥．轧钢机械［Ｍ】．北京：冶金工业出版社，２０００．
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｍａｎｄｒｅｌ Ｅｊｅｃｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｉｅｒｃｉｎｇ Ｍｉｌｌ ｆｏｒ
争１ ５９ ｍｍ Ｈｏｔｒｏｌｌｅｄ Ｓｅａｍｌｅｓｓ Ｐｉｐｅ Ｐｌａｎｔ ＹＩＮ Ｊｕｎ－ｊｉｅ，ＪＩＡＯ Ｓｈｕａｎ—ｓｈｕａｎ，ＣＵＩ Ｈａｉ－ｑｉｎｇ
Ｔｏ一蛳ｏＰｎ．＂＝９ ５５０ ｘ盖战５．ｓｓ№
电机的启动力矩与额定转矩之比在１．２～２．０之 间，所以原电机的启动力矩为６３０．３—１ ０５０．５ Ｎ·ｍ。
参考文献：
［１】安宁，俞鹏飞．夹送辊的力能参数计算叨．有色金属加工，
２００７，３６（６）：５０—５１． ［２］王哲，赵文才．棒材生产用夹送辊的研究明．重型机械，
ｔ＝疋＝｝＝（Ｐ＋Ｇ。）肛
式中， Ｐ为作用于上辊上的压紧力，，Ｎ； Ｇ。为上辊的总质量，Ｎ； ｐ为辊子与顶杆之间的静摩擦系数。 顶杆对上下辊的垂直作用力均为Ｐ＋Ｇ。，实际上， 这一垂直作用力的方向并不严格和两辊中心的连线
重合；下辊轴承座对下辊的垂直支撑力为Ｐ＋Ｇ。＋Ｇ：， 其中Ｇ：为下辊的总质量。
３．３夹送辊的驱动力矩
４ 结束语
利用原有的传动系统和控制系统情况下，将夹 送链改为夹送辊形式的顶杆脱出装置，满足了实际 生产的需要，而且运行稳定、噪音小。在实际实施后， 减少了备件的消耗，节约了小停时间，取得良好的经
济效益。
所以，由Ｍ＝Ｍ，＋坂可得启动力矩：
Ｍ＝１２．９３＋１６．５４＝２９．４７ ｋＮ·ｍ
３．４电动机的功率 原电机的额定转矩为
收到了良好的效果。 关键词：无缝钢管生产线；项杆；脱出；夹送辊
中图分类号：ＴＧ３３３
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１２）０７—００５５—０３
目前，国际最先进的中１５９ ｍｍ热轧无缝钢管生 产线已投人生产，其年设计生产能力为４０万ｔ，主要 产品规格为直径西３８—１６８ ｌＴｌｌｎ、壁厚２．９—２５ ｍｍ、 长度６。１２ ｍ的各类无缝钢管，主要用于石油石化、 电站锅炉、管线敷设、船舶制造用管等。该生产线的 轧制节奏为１支／２４ Ｓ，穿孑Ｌ机在轧制完成后，需要脱 出顶杆进行循环冷却。针对工艺的要求，设计一种工 作稳定的顶杆脱出夹送辊装置，以期达到平稳、快速 脱出顶杆的目标。
ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｗｏｒｋ，ａｎｄ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｇｏｏｄ ｒｅｓｕｌｔｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｅａｍｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅ；ｍａｎｄｒｅｌ；ｅｘｔｒａｃｔ；ｐｉｎｃｈ ｒｏｌｌｓｓ
万方数据
５７
Φ159mm热轧无缝钢管厂穿孔机顶杆脱出装置的设计
板，再拆除张紧装置的台座或把台座切割一部分，即
可满足设计后所需的空间。
３－２夹送辊的受力分析
在顶杆达到规定速度平稳抽出时，上下两个夹
送辊都驱动，作用在上夹送辊上的力如图１所示。
Ｐ
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￡亡．
图１夹送辊受力分析图
在工作过程中，辊子压紧顶杆，顶杆受拉力ｒ的 作用。顶杆对上下辊的水平方向摩擦力可按下式计算
。
的直径。
Ｍ。，：屹：掣 水平摩擦力孔、疋所产生的力矩
此外，由于顶杆的垂直作用力偏离辊子中心所
产生的力矩（又称为滚动摩擦力矩）
Ｍｌｚ＝蚝＝（Ｐ＋Ｇ２）以
式中，地为滚动摩擦因数（钢对钢时，约为０。０５）。 所以，传动一对夹送辊所需的静力矩为
Ｍｌ＝Ｍ１Ｐ＋％埘１。毗川ｚ＋％
：ｆ—ｄ—（２Ｐ＿＋Ｇ－１一＋Ｇ２）堆（Ｐ＋Ｇｌ归＋２（Ｐ＋ＧＩ）以
原夹送链工作时最小半径为
收稿日期：２０１２—０４—０８
作者简介：尹俊杰（１９８４一＞，男，山西兴县人，助理工程师，从事机械设计制造研究。
５５
万方数据
Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｅｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．７，２０１２
尺凼＝２０２．５５ ｒｌ＇ｌｌｎ
设计后的夹送辊，取消了夹送链、张紧装置、滑