连杆机构在钢管矫直机进料辊道设计方案中的应用.docVIP

连杆机构在钢管矫直机进料辊道设计中的应用 摘要 矫直机进料辊道是钢管矫直工艺中必不可少的辅机设备之一。本文采用两个简单的连杆机构，来设计辊道升降机构和拨料翻盖机构，达到了设备设计要求，实现了预定功能。整个设备结构简单，各运动机构协调配合一致，节约了设计制造成本，提高了企业经济效益。 关键词 矫直机 连杆机构 进料辊道 辊道升降机构 拨料翻盖机构 1 引言 在冶金行业中，矫直机进料辊道被广泛应用于管材的轧制生产线上，配合管材矫直机的矫直工作。矫直机进料辊道的作用主要有两个：一是为矫直机本体输送管材；二是防止管材的尾部在矫直过程中受损坏或损坏设备。进料辊道根据其入料形式，在生产实践中，大致可以分为两种：侧面进料和端面进料。本文主要以某厂应用的Ф180十辊管材矫直机为例，介绍一种侧面进料形式的矫直机进料辊道。 2 设计要求 Ф180十辊矫直机进料辊道，来料规格如下： 钢管直径：? 50～? 180mm 钢管长度：6000～12000mm 钢管最大重量：12000kg 对于进料辊道的设计，有以下三个方面的要求： 1）保证辊道高位尺寸精度：保证辊道在高位时，各辊子中心线在同一水平面上，其上下偏差不大于 0.5mm。2）辊道升降的要求：辊道升降应协调一致， 转动灵活，辊道升起时应高于衬套上表面20mm，防止钢管在输送过程中，打到衬套；辊道在低位时，应与衬套保持一定距离，防止管材在矫直过程中损伤辊道。3）开盖与拨料动作完成的一致性：保证在开盖的同时，开始拨料，节约输送时间，提高生产效率。 3 工作原理及结构分析 进料辊道如图1所示，主要由机架、护筒、辊 道升降机构和拨料翻盖机构组成。 其工作原理为：当检测装置检测到护筒下座侧面等待工位有料，同时护筒内没料时。护筒上盖在开盖液压缸的拉动下打开，同时拨料臂把钢管拨进护筒下座中；然后，辊道升降液压缸驱动各辊子升起在高位，辊子旋转带动钢管前进；当钢管通过入口导卫，进入矫直机的矫直辊后，辊道下降到低位，防止管材在矫直过程中损伤辊道。  图1进料辊道 1－机架 2－护筒 3－辊道升降机构 4－拨料翻盖机构 3.1辊道升降机构  图2辊道升降机构图 1－短曲柄 2－传动辊装配 3－传动辊道托架 4－长曲柄 5－升降液压缸 6－拉杆 辊道升降机构如图2所示，主要由以下几部分组成：升降液压缸、长曲柄、短曲柄、拉杆、传动辊道托架和传动辊装配。其中长曲柄、短曲柄、拉杆、传动辊道托架组成一个典型的曲柄摆杆机构。液压缸推动长曲柄旋转，长曲柄通过拉杆带动短曲柄旋转，短曲柄和长曲柄同时带动传动辊道托架移动，实现所有辊道的同步升降运动。 3.1.1几何分析 辊道升降机构简化为如图3所示的连杆机构。其中，杆表示短曲柄，杆 代表长曲柄，杆表示拉杆，杆表示传动辊托架。根据图3可建立此连杆机构的几何关系。为了使杆和 图3辊道升降机构简化示意图 ，在机构运动过程中始终保持水平状态，即：各辊子中心线都在同一水平面上，需满足，。 设，，，，使杆顺时针旋转角度为，则杆也顺时针旋转角为。 杆升起垂直位移为： 杆升起水平位移为： 杆下降垂直位移为： 杆下降水平位移为： 杆升起垂直位移为： 杆升起水平位移为： 液压缸行程： 根据辊道升降位移，可以解出旋转角，进而得出需要的液压缸行程。另外，此升降机构也可视为两个简单的单摆，通过杆连接实现两者的同步运动。 3.1.2力学分析 在力学模型中，视代表传动辊道托架的杆为负载，其重力为，设杆给杆的推力为，设杆给杆的拉力为，则根据平衡关系即可得出：  由以上两式，得出： 由上式可以看出，液压缸的作用力大小仅与负载大小，曲柄短臂及长臂的长度有关。 3.1.3安装调整机构 在升降机构中，为了避免安装误差所引起的曲柄和升降托架的卡阻现象，巧妙地采用了升降托架一端自由滑动，一端铰接的形式。 图4升降托架两端铰接示意图 在设备安装过程中，安装误差是不可完全消除的。假使托架两端都采用铰接的形式，如图4中实线所示，升降机构处于高位时，曲柄有一偏转角度误差，偏转后如图中虚线所示，而曲柄仍保持正常水平位置不变。由于角度偏差的存在，安装升降托架时，绕铰接点旋转，以在点连接，但旋转后的位置如虚线所示，和两点不同心，给正常安装造成困难。即使勉强实现安装，在机构升降过程中，也会出现卡阻情况，造成设备损坏。 图5中，把曲柄的接点，改变成凹槽形式；而升降托架的点变成绕接轴转动，又可沿凹槽滑动的滑块形式，滑块内圆外方。这种连接形式，增加了接点的运动自由度，消除了机构安装、运动过程的卡阻现象。 图5升降托架改进后的连接示意图 3.2拨料翻盖机构 拨料翻盖机构如图6所示，主要由以下几部分组成：翻盖液压缸、连杆