新型纵摆式接管机的研发

谷兴海，习 杰，李小兵，唐 宇

(1.新兴河北工程技术有限公司，河北邯郸市 056017；2.黄石新兴管业有限公司，湖北黄石市 435005)

新型纵摆式接管机的研发

谷兴海1，习 杰1，李小兵2，唐 宇2

(1.新兴河北工程技术有限公司，河北邯郸市 056017；2.黄石新兴管业有限公司，湖北黄石市 435005)

简述了与高效离心机配套的新型纵摆式接管机的设计方案、工作原理以及设备主要构成。该机结构简单，运动部件少，系统刚度好，可靠性高。该设备的成功开发，满足了本公司铸管生产规模扩大和提升浇注速度的要求；完善了本公司水冷金属型高效离心机生产线设备的开发。

纵摆式接管机；离心铸管机；ADAMS

1 铸管接管机应用现状

目前，常用的重型管子接管装置按有无驱动力可分为无驱动方式和有驱动方式两种，按空间摆动方式分横摆式和纵摆式两种。横摆式接管装置，即接管臂在水平方向摆动，适用于两工位铸管离心机（此时，拔管装置是静止的，称拔管钳），一般布置在离心机的右侧。离心机浇注管子时，接管装置被撞离原工作位置；拔管时，在拉簧拉力作用下摆回接管，如文献[1]P103所示。

对于新型三工位高效离心机[2]（拔管装置是运动的，称拔管小车），如果采用上述方式，拔管小车可能会被撞离运动轨迹，于是开发、设计了纵摆式接管装置，即接管臂在垂直纵向方向摆动。原设计的纵摆式接管装置有两个液压缸驱动，一个用于摆动整个接管装置，以连接拔管工位和无驱动运管架，同时使接管臂给拔管小车让位；另一个实现接管臂的摆动，以避免整个接管装置摆动过程中与铸管的干涉。实践证明，这种方式有如下的不足：①需要两台液压缸，分两步、顺序动作，较繁琐；②由于接管臂需要摆动，故存在接管机系统刚度不足的毛病；③实践中有接管机和拔管小车发生碰撞的现象；④调整高度时，需要卸下接管臂装入垫块，不方便。

2 设计方案及各部分组成

为了弥补上述不足，我们研发了新型纵摆式接管机。该接管机主要由固定滚轮、头部支架、液压缸等组成，如图1所示。

2.1 工作原理

该新型纵摆式接管机大臂部分负责系统的支撑，直接影响系统的刚度；头部支架和螺栓组配合使用，负责调节接管高度，适应不同规格铸管；摆动支架和复位弹簧形成力封闭结构，当接管机和铸管接触时，摆动支架向下摆动，弹簧被拉伸；当摆动支架摆过铸管后，在弹簧的作用下复位，进入接管工位。接管后，在摆动液压缸的作用下，将铸管送入无驱动运管架上。同时让开拔管小车的位置，防止两者发生干涉。

2.2 技术性能和设计参数

新型纵摆式接管机主要技术性能及设计参数见表1。

2.3 设计关键点说明

新型纵摆式接管机设计的关键点主要有以下几点。

（1）弹簧刚度的选择。弹簧刚度直接影响摆动滚轮支架的响应速度和接管的可靠性。刚度设计大一些，有利于提高摆动滚轮支架的响应速度，缩短辅助工序的时间；但如果刚度设计过大，会影响接管柔性，降低接管的稳定性。借助ADAMS软件，建立仿真模型，通过添加旋转副、接触以及弹簧力等方式建立纵摆式接管机机械仿真系统，确定系统合适的弹簧刚度，避免复杂繁琐计算。

图2所示为弹簧力的仿真结果，其中，0.0～1.8s阶段为接管机摆动接管阶段，弹簧主要克服摆臂的惯性力；1.8～2.5s阶段为摆动支架和铸管接触，弹簧处于拉伸状态，弹簧力不断增加；2.5～3.0s阶段为摆动支架在弹簧恢复力的作用下回摆接管阶段。

（2）摆动支架与铸管接触的弧线。为了提高系统的响应速度，设计摆动支架尽可能的轻巧、紧凑。同时，摆动支架与铸管接触部分设计成弧线，以减小刚性接触，提高系统的可靠性。

3 结束语

该新型纵摆式接管机采用复位弹簧结构代替一组液压缸，结构简单、系统刚度大，可靠性高。采用螺栓组调节接管高度，安装调试方便。

该接管装置已在黄石新兴铸管股份有限公司投入使用，整机运行稳定可靠，设备各项性能指标均达到或超过了设计要求，产生了良好的经济效益和社会效益。

[1]范英俊.离心球墨铸铁管工艺及装备[M].北京：中国科学技术出版社，2001.

[2]李九狮，李军，习杰.水冷金属型小口径离心铸管机的高效化设计[J].特种铸造及有色合金,2011.

Development of a New Vertical Pipe Machine

GU XingHai1,XI Jie1,LI XiaoBing2,TANG Yu2
(1.Xinxing Hebei Engineering Technology Co.Ltd.,Handan 056017,Hebei China;2.Huangshi Xinxing Pipes Co.Ltd.,Huangshi 435005,Hubei China)

The design of a new vertical pipe machine and its work principle and equipment have been briefly introduced.The machine is of a success of simple structure,less moving parts,stiffness with good reliability.Such success has met the need of the company to expand production scale and improve the speed of casting pouring with a comlete line of centrifugal cast pipe machine.

Vertical pipe machine;Centrifugal cast pipe machine;ADAMS

TG233;

B；

1006－9658（2012）02－0033-2

2012－01－29

稿件编号：1201－008

谷兴海（1984-），男，助理工程师，主要从事铸管装备的研发以及接口设计等