穿孔机受料槽拨叉液压缸安装方式的研究

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Study on Installation Modes for Hydraulic Cylinder ofShifting Fork for Receptacle Trough of PuncherZHANG Ming-guo，YANG Bo，SUN Hai-6o(Seamles Tube Plant of Steel Union Co.Ltd.of Baotou Steel(Group)Corp.，Baotou 014010，Nei Monggol，China)Abstract：It is required to understand the structure and principles of shifting fork for trough based on the practicalneeds of production processes.In the article，the feasibility of transformation scheme for installation position of hydraulic cyl-inder for receptacle trough is demonstrated with the mechanical principles and combined with the actual situations at field SOas to meet the technological requirements and reduce equipment faults。

Key words：hydraulic cylinder；position；transformation；reduce faults包钢无缝钢管厂 180 mm作业区始建于1993年4月 1日，投产于2000年8月8日，是由意大利 INNSE公司引进的 5架 MINI-MPM机组，年设计能力为20万t。穿孔机组是将加热好的实心管坯穿制成要求的几何尺寸和内外表面质量的毛管，以供下-步工序轧制。以前翻人受料槽液压缸安装位置设计不合理，在拨叉底部，点检和更换极不方便，且液压缸长期处在高温及氧化铁皮之中，极易损坏，影响轧制节奏等-系列的问题，事故率高，满足不了生产需要，因此需要进行合理化改造。通过重新设计液压缸安装位置和耳轴座，重新设计加长杆，将液压缸安装位置改到拨叉的上部，改善了液压缸的工作环境，提高了液压缸使用寿命，降低了工人劳动强度，降低了备件费用。

1 方案的设计1.1 原设计方案(见图 1)1.2 设备存在的主要缺陷(I)受料槽液压缸安装在拨叉底部，点检维护困难。

收稿日期：2012-09-25作者简介：张明国(1968-)，男，山东省莱西市人，机械工程师，现从事冶金机械、轧钢机械设备的点检、维护、检修与技术管理工作。

48 包钢科技 第38卷1-液压缸 ；2-瓦座 ；3-铜套；4-拔叉；5-三角铁；6-料槽图1 改造前受料槽液压缸安装位置(翻料后)1.3 改进方案及加长杆的设计1.3.1 改进方案基于匕述存在的问题，受料槽液压缸安装在拨叉底部严重影响液压缸的使用寿命，进而影响钢管生产节奏。

为满足生产任务的要求，经过对现场实际位置的勘察结合现场的实际经验，按照以下方案进行改造。

通过重新设计液压缸安装位置和耳轴座，重新设计加长杆，将液压缸安装位置改到拨叉的另-侧(见图2、图3)，远离热管坯的高温区，并移到拨叉的上面，点检和检修方便。

1-铜套；2-瓦座；3-液压缸；4-辊道；5-拨叉图2 改造后液压缸位置(翻料前)1-铜套；2-瓦座；3-液压缸；4-加长杆；5-拨叉；6-三角铁；7-料槽图3 改造后液压缸位置(翻料后)1.3。2 加长杆的设计经过对现场实际位置的勘察和对原有液压缸的结构了解，设计的加长杆见图4。

图4 加长杆加长杆的直径与液压缸杆直径相同，通过M45 X 1.5的内螺纹与缸杆外螺纹紧密旋合，使之联成-体。

(2)液压缸的工作环境大大改观，增加了使用寿命(3)液压缸安装位置远离高温的管坯，便于维护和点检。

(4)改造备件充分利旧、拨又、回转轴、杠杆、铜瓦、瓦座等全部采用原装置备件，只需新定加长杆-根，改造成本低。

1.3.4 设计方案的初步确定通过以上分析比较，可以看出无论从液压缸更换周期、可靠性，还是日后操作维护等方面来综合对比，采用移位后的液压缸维护方便，又能满足现场需求。此外，利用现场原有的拨又、传动轴及杠杆，可以以此作为改造设计的基础，二次改造过程中新定设备投入量很少。因此，采用加长杆液压缸，改变液压缸安装位置是很有效的降低设备故障的方法。

2 运动力学分析2.1 力学分析及校核图5 受力图第6期 穿孔机受料槽拨叉液压缸安装方式的研究 49根据图5分析，拨叉处在翻料前位置，且拨叉上有坯料时， 最大，此时，液压缸受力最大，而杠杆与液压缸之间夹角为65。，重力 G与拨叉之间夹角为33。，因此，根据力矩平衡可求出F其中：G为钢坯最大重量 1.72 t左右，钩体总重0.54 t(6个钩体，单钩重量90 kg)。

因此已知 F.(1.720.09 X 6)X 9.8×1 00022 148 N，经 测 量 l为 0.72 m，L2为0.28 m。

最大管坯重力矩为：M l F1Ll 22 148：sin33。 x 0.72 ：8 691 N ·m从图上得出液压缸最大力为：F2M1/(L2sin65。)8 691/(0.28×0.9)34 487.6 N式中：F。-- 拨叉和坯料所产生的垂直方向上的力，N；- - 液压缸的所需的最大力，N；。- - 拔叉受力点到中心点的距离，m； -- 销轴到中心点的距离，m；.- - 拨叉和坯料所产生的转矩，N·ITI；- - 液压缸所需要的最大转矩，N·m。

2.2 执行元件主要结构参数的确定这里主要确定液压缸的有效工作面积、活塞直径和活塞杆直径。根据AF /(P-C )叼式中：F -- 液压缸的最大外负载为 3.4kN，计算见机械设计部分；P-- 液压缸的工作压力，即进油腔压力为12 MPa；P -- 液压缸回油压力，即背压，取 1 MPa；c--液压缸两腔有效工作面积之比，取0.5；菇-- 液压缸的机械效率，取0.85。

把数据带人上式，得 A 34 487/[(12-0.5×1)×0.85×10。]0.003 5 m由于原液压缸的相关尺寸如下：D 100 mm，d：70 mm，行程 L400 mm：式中：D-- 液压缸活塞直径，mm；d-- 活塞杆直径，mm；- - 行程，mm。

其有效 工作面积为：S 1T(D -d )/4 3.14×[(0.1) -(0.07) ]/40.004 IlA < S可得出液压缸完全满足使用要求，无需更换。

2.3 理论校核液压缸杠杆强度校核 4F/，rd ≤[ ] ，计算出 ：19.27 MPa，由机械手册查出[ ]100 MPa， <[ ]满足条件。

3 结束语穿孔机翻入受料槽液压缸是穿孔机前台重要的设备之-，液压缸的稳定工作对穿孔机的高效稳定生产起着关键的作用。通过对液压缸安装位置的改变，并合理布置，很好的满足了生产的需要，降低了设备故障率，改善了液压缸的工作环境，延长了设备使用寿命，达到了改造的目的。