拔管钳改进设计

谷兴海，习 杰，武月梅

(1.新兴河北工程技术有限公司，河北邯郸 056107；2.邯郸职业技术学院，河北邯郸 056005)

拔管钳改进设计

谷兴海1，习 杰1，武月梅2

(1.新兴河北工程技术有限公司，河北邯郸 056107；2.邯郸职业技术学院，河北邯郸 056005)

拔管钳的作用是将浇注好的球铁管拔出水冷型离心机。本文针对拔管钳拔管一次成功率不高的问题，从工作机构和钳块角度进行分析，提出改进意见。

拔管钳；工艺装备；改进设计

ISO 2531：2009标准中提出采用压力级别代替原有的K级别来确定铸管壁厚[1]。这样，在满足铸管工作性能的前提下，可以生产更薄的铸管。随之而来的是铸管生产配套设备的升级换代，设计并研发了新型三工位高效水冷离心机[2]，提高了浇铸管子的效率而且大大提高了系统的自动化程度。但对拔管钳部分的改进还不是很完善，主要表现在无法实现一次性成功拔管和自动化程度不高。本文经过对影响拔管钳性能的因素进行分析，以期对离心机的设计生产提供指导意义。

1 引言

原拔管装置是静止的，借助主机的行走运动将铸管拔出[3]。对于新型三工位高效离心机，拔管装置是可以运动的，并与主机的行走运动构成三工位。这种拔管装置主要由拔管小车、拔管支架、拔管钳、拔管钳张紧油缸、拔管主油缸、弹簧缓冲装置等组成（图1）。

图1 新型高效离心机用拔管装置

其工作原理简述如下。高效离心机浇铸完成后，停在拔管装置前，拔管装置的拔管主油缸开始工作，在拔管导向装置的引导下，拔管钳及拔管张紧油缸沿铸管中心线向高效离心机承口端移动，将拔管钳送入铸管支管部位。然后拔管小车张紧油缸开始工作，带动钳芯向前运动，同时拔管钳的钳块径向张开，压紧铸管内壁，拔管小车主油缸后退。随后，拔管小车在钢丝绳的带动下向后运动，和主机的上运动共同作用将铸管拔出。这样缩短了拔管时间，提高了铸管的生产率。

2 改进分析

借助现代设计方法，本文试图从如下几个方面对拔管钳性能改进进行分析。

2.1 工作原理分析

原拔管装置钳块张开原理为斜面原理，即借助两个物体接触的斜面推动钳块顶出或落下。这种工作方式能产生较大的钳块顶出力，也能保证钳块平动增大接触面积，但钳块的升降距离受到限制。随后改为杆式结构，如图2所示，这种结构钳块的活动范围大，但钳块与球铁管的接触面积小。

综合考虑上述结构的优缺点，改进设计为图3所示的双杆式结构。其基于平行四连杆实现钳块的竖直升降，增大钳块与球铁管的接触面积；同时改变杆件的方向，从而实现当张紧杆向右运动时，连杆向左摆动，提升压紧力。

图2 杆式拔管钳结构原理图

图3 双杆式拔管钳结构原理图

2.2 拔管钳块的个数

影响拔管钳一次成功率的另一个重要因素是拔管钳块的数量。一般而言，钳块数量增加可以提供更大的压紧力，从而改善拔出性能；但数量越多拔管装置的结构越复杂，实现起来越困难。本文基于有限元分析，定义球铁管材料属性如下：密度7050kg/m3；弹性模量 E=160GPa；泊松比0.25，选择solid186单元类型。在不改变钳块大小的情况下，分别对钳块数为3块、4块、5块、6块的受力性能进行了分析，得出当钳块为4块时，可以提供所需压紧力，同时结构不太复杂。图4即为4块钳块时的受力分析图。

图4 结构受力分析图

3 结论

（1）对原拔管钳的工作原理进行了改进分析，提出改为双杆反向结构，可以改善接触性能，提高拔管一次成功率；

（2）对钳块数量进行分析，得出采用4个钳块的方式比较符和拔管钳的性能要求。

另外，上述结论同样适用于静止拔管装置的改进设计，也对类似的工作装置改进设计具有一定的指导意义。

[1] INTERNATIONAL STANDARD. Ductile iron pipes, fitting, accessories and their joints for water application (Sixth edition) [S]. ISO 2531:2009 .

[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.

[3] 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.

The Improved Design of Pipe Tongs Puller

GU XingHai1, XI Jie1, WU YueMei2

(1.Xinxing Hebei Engineering Technology Co.Ltd., Handan 056107, Hebei China；2.Handan Professional Technology College Handan 056005, Hebei China)

Used for pullout of a ductile iron pipe off a water cooled centrifugal casting machine, the problem of a pipe tongs puller has been less one-time success rate, improvement on the shortages above has been proposed after analysis on the working mechanism and the applied angle of the clamping blocks of the tongs.

Pipe Tongs Puller; Process Equipment; Improved design

TG233；

A；

1006-9658（2012）05-0002-2

2012－06－25

稿件编号：1206－070

谷兴海（1984-），男，从事铸管接口和装备研发