蛇形管生产线托管器的改进设计.docx

北京特种工程设计研究院伊善贞石泽华国防科技大学宋辉煌摘要:针对传统杠杆拨叉式托管器存在的缺点,将托管板的工作面设计成阶梯形,料架增加了一个用于存储待取料管的台阶。从而使托管器降低能耗,工作可靠。叙词:蛇形管生产线部件改进设计Abstract:Thereexistssomeproblemswithtraditionallevertypepiperiserforserpentinepipeproductionline.Inresponsetothis,animprovedoneisintroduced,whichprovidesasteppedpiperaisingplatformandfeatureslowenergyandhighreliabil2ity.Keywords:SerpentinepipeproductionlineComponentImproveddesign杠杆拨叉式托管器是锅炉厂蛇形管生产线实现料管在料架与料架、料架与辊道或料架与料管搬运平台之间短行程转运的一种最常用的托管器结构形式〔1〕。传统的杠杆拨叉式托管器的托管过程和基本结构如图1所示。管功耗和磨损量较大,也提高了对托管器结构的横向刚度要求,托管器自重较大,尤其是当托管器举升力臂较长,完成较大行程的料管转运时,其缺点更为明显。严格的托管量,要求必须按能将单一料管从下位斜坡料架的多根料管中可靠地取出一根(以下简称多管取一)这一原则进行设计。料管柔性反弹较大和转运行程较长的工况对料管后续转运不利,因此寻找一种减少托管器侧向压力的设计方法是十分必要的。2设计原理为克服上述弊端,我们在设计中采用了如下措施。(1)将图1所示料管a→b阶段的托管过程分解成“多管取一”转运和单管空间转运2分段(如图2a所示)。(2)将托管器托管板的托管沿一分为二,形成阶梯形结构。(3)在低位斜坡料架最低料管位置增加了一个用于存储被取出料管的台阶,并使之与托管器阶梯相对应。这样,料架排管的下滑分力仅作用在托管器中力臂较短的托管沿上,“多管取一”功能也由该托管沿在较短的行程内完成,而力臂较长的托管沿则只承受一根料管的重力和与导向柱之间的摩擦力,托管量设计也不存在严格的限制,以完成被取出料管的单管空间转运功能。—17—图1传统托管器的托管过程及结构1.上位斜坡料架2.托管板托管沿3.托管板临料管面4.下位斜坡料架5.挡块及料管位置调节器6.中间支架7.料管8.托管器拉杆9.托管器支座10.托管器a、b、c、d———料管移动位置1存在的问题图1中a→d表示了料管在托管器工作过程中的位置变化。其中a→b和c→d为料管的垂直位移过程,靠托管器托起和回落;b→c为料管的水平位移过程,靠料管自身重力沿托管板的托管沿滚动下滑。传统托管器在工作过程中存在以下缺点:(1)在托管器摆动工作全程内,其托管板临料管面一直受到斜坡料架排管侧向下滑分力作用。(2)托管器的托管量设计较严格,其值小于料管直径大于料管半径〔2〕。大的侧向压力使托管器托《起重运输机械》2001(3)架低端高度h,由于料架跨度较大,水平安装空间一般没有限制。(2)初步绘制一个满足上述托管行程和基本安装空间的机构设计方案,包括托管器的安装位置,力臂长度和杠杆比(杠杆比=阻力臂/动力臂)等。(3)通过设计计算及校验,在条件允许的范围内选择合理的驱动气缸规格型号,如力、速度、行程和安装尺寸等,并对初步方案进行修正。设计计算主要内容如下:a.托管器的托管负荷计算托管器的托管负荷包括料管重力和托管摩擦力,设料管摩擦力无轴向分量,则根据设计条件分别对第1、2根料管进行受力分析(见图3所示)。图中m为料管质量,g重力加速度,f料管间摩擦系数,n生产节拍要求的料架最大排管数量,α为斜坡料架倾角(托管器托管角),N和N′为第1、2根料管受力。图2改进后托管器的托管过程(a)料管分段移动示意(b)托管板结构示意1.低位料架料架或辊道2.料管位置调节器3.高位4.侧导向立柱5.托管板6.托管板多管取一沿8.托管器体7.托管板单管转运沿阶梯形托管器的工作过程如下:当第一个工作循环进行时,由于料架台阶上尚无被取料管,力臂较长的托管沿在整个循环中无料管。当托管器摆至接近最高位置时,力臂较短的托管沿便将第一根料管取出后送至料架台阶处存放。当后续工作循环到来时,托管器的长、短力臂托管沿便分别完成对上一根被取出料管的单管空间转运和对下一根料管的多管取一转运。在各工作循环中,托管器摆至最高位置前,存在一个并行转运阶段。图2b是按该方法设计的托管器结构图。图中双点划线为原常规设图3料管受力分析图计方法设计的托管板外形轮廓线。可见,托管结构具有更小的设计重量。改进后的(a)第1根料管受力图(b)第2根料管受力图1.料架上表面导向柱表面4.2.料架台阶上表面3.侧第1根料管5.第