張馨月　韓霞　何昭潔

摘 要：本文介紹的單工位大管徑鋼管步進(jìn)裝置主要用于鋼管熱軋生產(chǎn)線中，超大管徑，超大距離，超大高差的鋼管移送工作。裝置特點(diǎn)在于解決了以往移鋼機(jī)不能連續(xù)工作，無(wú)法移送方形鋼、異形截面鋼，及移運(yùn)距離及高差有限的問題，且大大提升移運(yùn)速度，移運(yùn)平穩(wěn)，減小了移運(yùn)過程中可能出現(xiàn)的碰撞，降低了噪音?？刂葡到y(tǒng)采用PLC程序化控制，使移鋼機(jī)的兩套動(dòng)力系統(tǒng)同步性更好，也實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力相互補(bǔ)充自動(dòng)供給。

關(guān)鍵詞：鋼管步進(jìn) 熱軋鋼管 生產(chǎn)線 鋼管輔機(jī)

中圖分類號(hào)：T-0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）01（c）-0082-02

鋼管作為石油鉆采、建筑、冶金、煉化等行業(yè)的基本材料，使用廣泛，特別是近幾年來(lái)我國(guó)熱軋、直縫焊管加工技術(shù)的提高，使得我國(guó)熱軋線、直縫焊管線配套設(shè)備有了更高的要求，更關(guān)注于效率、產(chǎn)能、節(jié)能、環(huán)保、控制技術(shù)等方面。在冶金工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是連續(xù)生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要將鋼管或鋼棒從當(dāng)前的生產(chǎn)工藝工位移送到另一條輸送輥道線上或后續(xù)工位。如在淬火生產(chǎn)線上則需用步進(jìn)機(jī)構(gòu)或平移小車將高溫鋼管從熱軋工位移至淬火工位上，之后再移送回?zé)崽幚碇鬈壍郎?。這些都需要升降距離大，移運(yùn)能力強(qiáng)的設(shè)備來(lái)完成，目前大多應(yīng)用行走小車作為生產(chǎn)線配套移鋼機(jī)，但工作過程中同步性不好。再如：在圓鋼、方形鋼及其他異形鋼等生產(chǎn)線中，需將軋好的成品切割成定長(zhǎng)的型鋼料從輸送輥道上移送到中間收集臺(tái)架上儲(chǔ)存；傳統(tǒng)的移送方法是利用其自重將型鋼坯料從升起的傾斜表面滑入滾入收集臺(tái)架，然后復(fù)位，準(zhǔn)備下次進(jìn)料。在移運(yùn)過程中，方形鋼在傾斜表面滑動(dòng)，摩擦力大，故要求傾斜角度大，這種移送缺點(diǎn)是：?jiǎn)未瓮鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，不能連續(xù)移運(yùn)；對(duì)鋼管或圓鋼的表面損傷大；無(wú)法按預(yù)定的位置停下，要求有擋料；在整個(gè)上產(chǎn)過程中碰撞，噪音很大。這些都已經(jīng)不能滿足配套設(shè)備的技術(shù)要求。

單工位大管徑鋼管步進(jìn)裝置，水平方向的運(yùn)動(dòng)及升降運(yùn)動(dòng)是在步進(jìn)旋轉(zhuǎn)臂一個(gè)旋轉(zhuǎn)過程中一次性完成，完全可以達(dá)到無(wú)沖擊移運(yùn)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，安裝在步進(jìn)旋轉(zhuǎn)臂部分上的鏈條保證了它的V型取料板開口方向始終向上。完全可以解決目前在用設(shè)備存在的不足。

1 主機(jī)結(jié)構(gòu)

單工位大管徑鋼管步進(jìn)裝置，主要包括：電機(jī)減速器動(dòng)力部分、聯(lián)軸器及連接軸部分、步進(jìn)旋轉(zhuǎn)臂、軸承座及基座部分組成；電機(jī)、減速機(jī)、制動(dòng)器作為動(dòng)力單元的主要部件，為了保證電機(jī)輸出軸和減速機(jī)輸入軸的安裝同心度，三件安裝在同一只鋼制底座上，同心度誤差保證在0.05以內(nèi)；制動(dòng)器安裝在電機(jī)輸出軸端，用于設(shè)備運(yùn)行過程中的停車以及一個(gè)工作循環(huán)完成的停止制動(dòng)；整個(gè)設(shè)備動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)為兩套，可大大增加鋼管移運(yùn)能力，如果移運(yùn)的鋼管長(zhǎng)度超過30m，可考慮在中間再增加一套動(dòng)力，以保證過長(zhǎng)輸入連接軸在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的扭轉(zhuǎn)角偏差。整個(gè)設(shè)備沿鋼管取料的軸線方向設(shè)置了8～12只步進(jìn)旋轉(zhuǎn)臂，一般設(shè)計(jì)考慮鋼管剛性及管長(zhǎng)每隔2.5～3.5m設(shè)置一套步進(jìn)旋轉(zhuǎn)臂；每?jī)商撞竭M(jìn)旋轉(zhuǎn)臂安裝在一條主動(dòng)連接軸上，主動(dòng)連接軸靠?jī)啥酥挝恢冒惭b的軸承座來(lái)定位，每只軸承座固定在地基基座上，整個(gè)設(shè)備安裝時(shí)，地基基座的安裝精度，對(duì)整套設(shè)備的運(yùn)行影響很大，必須保證4～6只主動(dòng)輸入軸安裝的同心度；減速機(jī)輸出軸同第一只主動(dòng)輸入軸通過帶中間套的齒式聯(lián)軸器連接，可通過中間套調(diào)整安裝距離；動(dòng)力部分的動(dòng)力從減速機(jī)輸出軸輸出通過，齒式聯(lián)軸器傳遞給第一只主動(dòng)輸入軸；4～6只主動(dòng)輸入軸間靠齒式聯(lián)軸器直接連接，將所有軸串成一套軸線，同生產(chǎn)線鋼管中軸線平行，且保證所有主動(dòng)輸入軸同速度、同角度旋轉(zhuǎn)；兩臺(tái)動(dòng)力系統(tǒng)的配合靠PLC控制，相互補(bǔ)充動(dòng)力，自動(dòng)供給（見圖1）。

2 工作原理

兩臺(tái)電機(jī)減速器分別安裝在生產(chǎn)線管端線兩側(cè)以外，電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)旋轉(zhuǎn)，中間安裝有制動(dòng)裝置，減速機(jī)輸出軸通過聯(lián)軸器同第一根主動(dòng)連接軸相連接，以后的多根主動(dòng)連接軸之間靠齒式聯(lián)軸器相連，保證多根軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的同心度；每根主動(dòng)連接軸上安裝兩件步進(jìn)旋轉(zhuǎn)臂部分，靠?jī)蓚€(gè)軸承座定位，固定在基座上。

步進(jìn)旋轉(zhuǎn)臂部分工作時(shí)作圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)連接軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，主動(dòng)鏈輪由電機(jī)減速器驅(qū)動(dòng)；鋼管被V型取料板托起慢速水平移動(dòng)，此時(shí)固定板由拉桿定位不能轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)計(jì)的活動(dòng)鏈輪齒數(shù)和固定鏈輪齒數(shù)相同保證活動(dòng)鏈輪絕對(duì)角速度為0，可以確保V型取料板，V型開口始終向上。步進(jìn)旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)一周為一個(gè)行程，就將鋼管從一個(gè)工位已送到下一個(gè)工位。

步進(jìn)旋轉(zhuǎn)臂鏈傳動(dòng)部分主要由固定鏈輪、活動(dòng)鏈輪、鏈條及張緊裝置組成。工作過程中，V型取料板與活動(dòng)鏈輪通過軸連接，固定鏈輪被拉桿調(diào)節(jié)裝置固定，主動(dòng)連接軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鏈條使得活動(dòng)鏈輪的絕對(duì)轉(zhuǎn)速和固定鏈輪均為0，確保V型取料板的始終向上平動(dòng)。

裝置在其轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，主動(dòng)鏈輪和活動(dòng)鏈輪的連接鏈條保證了V型取料板開口始終向上。通過降低及控制轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)取料和移運(yùn)的低速運(yùn)行，達(dá)到無(wú)沖擊移運(yùn)。鏈傳動(dòng)的相對(duì)轉(zhuǎn)速為零，大大降低噪音。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，整套設(shè)備通過PLC控制，配合現(xiàn)場(chǎng)安裝的接近開關(guān)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化運(yùn)行。

3 主要特點(diǎn)

（1）裝置可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化程序控制，可配套于全自動(dòng)的鋼管、圓鋼及油套管生產(chǎn)線。

（2）其結(jié)構(gòu)和功能可適用于多種類、多管徑的管類生產(chǎn)線的配套，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線中有高度差的儲(chǔ)料移送。

（3）安裝簡(jiǎn)單、布局合理、工作非常平穩(wěn)、移管距離大、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)成本低。

（4）運(yùn)行速度可調(diào)、并配套有制動(dòng)，運(yùn)行過程中可使步進(jìn)旋轉(zhuǎn)臂停在任意位置。

（5）從高位到低位或由低位移動(dòng)到高位移管作業(yè)，均能保證平穩(wěn)、迅速、準(zhǔn)確地移運(yùn)鋼管，并確保表面品質(zhì)，也很大程度的降低噪音。

4 結(jié)語(yǔ)

本裝置主要解決了鋼管熱軋、鋼管直縫焊、連續(xù)式余熱淬火等生產(chǎn)線上對(duì)超長(zhǎng)鋼管進(jìn)行大距離升降抬移的技術(shù)難題，能夠產(chǎn)生較大鋼管落差移送，對(duì)超長(zhǎng)超重鋼管更有優(yōu)勢(shì)，長(zhǎng)距離懸臂移運(yùn)同步性非常好，主要針對(duì)長(zhǎng)度在20m以上，直徑在200mm以上的鋼管、鋼棒料等生產(chǎn)線。整個(gè)裝置在管端兩頭都安裝了電機(jī)減速動(dòng)力系統(tǒng)，通過多個(gè)聯(lián)軸器，連接軸，將動(dòng)力傳遞給多組安裝在連接軸上的步進(jìn)旋轉(zhuǎn)臂，步進(jìn)旋轉(zhuǎn)臂繞軸旋轉(zhuǎn)完成生產(chǎn)線上整根長(zhǎng)鋼管取料、移運(yùn)、送料工作；2010年研制成功以來(lái)，經(jīng)過多次設(shè)計(jì)改進(jìn)，可靠性及自動(dòng)化成度大大提升。已經(jīng)成功配套于山東墨龍，黑龍江建龍，鞍鋼，寶鋼等多條熱軋生產(chǎn)線上，使用效果良好。

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