单工位大管径钢管步进装置-涡流式永磁耦合传动有以下不足之处: — 铜盘(或铜环)温升高,需...
张馨月 韩霞 何昭洁
摘 要：本文介绍的单工位大管径钢管步进装置主要用于钢管热轧生产线中，超大管径，超大距离，超大高差的钢管移送工作。装置特点在于解决了以往移钢机不能连续工作，无法移送方形钢、异形截面钢，及移运距离及高差有限的问题，且大大提升移运速度，移运平稳，减小了移运过程中可能出现的碰撞，降低了噪音。控制系统采用PLC程序化控制，使移钢机的两套动力系统同步性更好，也实现了动力相互补充自动供给。
关键词：钢管步进 热轧钢管 生产线 钢管辅机
中图分类号：T-0 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）01（c）-0082-02
钢管作为石油钻采、建筑、冶金、炼化等行业的基本材料，使用广泛，特别是近几年来我国热轧、直缝焊管加工技术的提高，使得我国热轧线、直缝焊管线配套设备有了更高的要求，更关注于效率、产能、节能、环保、控制技术等方面。在冶金工业生产中，尤其是连续生产过程中，经常需要将钢管或钢棒从当前的生产工艺工位移送到另一条输送辊道线上或后续工位。如在淬火生产线上则需用步进机构或平移小车将高温钢管从热轧工位移至淬火工位上，之后再移送回热处理主轨道上。这些都需要升降距离大，移运能力强的设备来完成，目前大多应用行走小车作为生产线配套移钢机，但工作过程中同步性不好。再如：在圆钢、方形钢及其他异形钢等生产线中，需将轧好的成品切割成定长的型钢料从输送辊道上移送到中间收集台架上储存；传统的移送方法是利用其自重将型钢坯料从升起的倾斜表面滑入滚入收集台架，然后复位，准备下次进料。在移运过程中，方形钢在倾斜表面滑动，摩擦力大，故要求倾斜角度大，这种移送缺点是：单次往复运动，不能连续移运；对钢管或圆钢的表面损伤大；无法按预定的位置停下，要求有挡料；在整个上产过程中碰撞，噪音很大。这些都已经不能满足配套设备的技术要求。
单工位大管径钢管步进装置，水平方向的运动及升降运动是在步进旋转臂一个旋转过程中一次性完成，完全可以达到无冲击移运，在转动过程中，安装在步进旋转臂部分上的链条保证了它的V型取料板开口方向始终向上。完全可以解决目前在用设备存在的不足。
1 主机结构
单工位大管径钢管步进装置，主要包括：电机减速器动力部分、联轴器及连接轴部分、步进旋转臂、轴承座及基座部分组成；电机、减速机、制动器作为动力单元的主要部件，为了保证电机输出轴和减速机输入轴的安装同心度，三件安装在同一只钢制底座上，同心度误差保证在0.05以内；制动器安装在电机输出轴端，用于设备运行过程中的停车以及一个工作循环完成的停止制动；整个设备动力系统设计为两套，可大大增加钢管移运能力，如果移运的钢管长度超过30m，可考虑在中间再增加一套动力，以保证过长输入连接轴在运转过程中的扭转角偏差。整个设备沿钢管取料的轴线方向设置了8～12只步进旋转臂，一般设计考虑钢管刚性及管长每隔2.5～3.5m设置一套步进旋转臂；每两套步进旋转臂安装在一条主动连接轴上，主动连接轴靠两端支撑位置安装的轴承座来定位，每只轴承座固定在地基基座上，整个设备安装时，地基基座的安装精度，对整套设备的运行影响很大，必须保证4～6只主动输入轴安装的同心度；减速机输出轴同第一只主动输入轴通过带中间套的齿式联轴器连接，可通过中间套调整安装距离；动力部分的动力从减速机输出轴输出通过，齿式联轴器传递给第一只主动输入轴；4～6只主动输入轴间靠齿式联轴器直接连接，将所有轴串成一套轴线，同生产线钢管中轴线平行，且保证所有主动输入轴同速度、同角度旋转；两台动力系统的配合靠PLC控制，相互补充动力，自动供给（见图1）。
2 工作原理
两台电机减速器分别安装在生产线管端线两侧以外，电机驱动减速机旋转，中间安装有制动装置，减速机输出轴通过联轴器同第一根主动连接轴相连接，以后的多根主动连接轴之间靠齿式联轴器相连，保证多根轴旋转时的同心度；每根主动连接轴上安装两件步进旋转臂部分，靠两个轴承座定位，固定在基座上。
步进旋转臂部分工作时作圆周运动。当主动连接轴带动旋转臂转动时，主动链轮由电机减速器驱动；钢管被V型取料板托起慢速水平移动，此时固定板由拉杆定位不能转动，设计的活动链轮齿数和固定链轮齿数相同保证活动链轮绝对角速度为0，可以确保V型取料板，V型开口始终向上。步进旋转臂旋转一周为一个行程，就将钢管从一个工位已送到下一个工位。
步进旋转臂链传动部分主要由固定链轮、活动链轮、链条及张紧装置组成。工作过程中，V型取料板与活动链轮通过轴连接，固定链轮被拉杆调节装置固定，主动连接轴带动旋转臂转动，通过链条使得活动链轮的绝对转速和固定链轮均为0，确保V型取料板的始终向上平动。
装置在其转动过程中，主动链轮和活动链轮的连接链条保证了V型取料板开口始终向上。通过降低及控制转速，实现取料和移运的低速运行，达到无冲击移运。链传动的相对转速为零，大大降低噪音。设计结构简单，维护方便，整套设备通过PLC控制，配合现场安装的接近开关，实现全自动化运行。
3 主要特点
（1）装置可实现全自动化程序控制，可配套于全自动的钢管、圆钢及油套管生产线。
（2）其結构和功能可适用于多种类、多管径的管类生产线的配套，可实现生产线中有高度差的储料移送。
（3）安装简单、布局合理、工作非常平稳、移管距离大、设备运行维护成本低。
（4）运行速度可调、并配套有制动，运行过程中可使步进旋转臂停在任意位置。
（5）从高位到低位或由低位移动到高位移管作业，均能保证平稳、迅速、准确地移运钢管，并确保表面品质，也很大程度的降低噪音。
4 结语
本装置主要解决了钢管热轧、钢管直缝焊、连续式余热淬火等生产线上对超长钢管进行大距离升降抬移的技术难题，能够产生较大钢管落差移送，对超长超重钢管更有优势，长距离悬臂移运同步性非常好，主要针对长度在20m以上，直径在200mm以上的钢管、钢棒料等生产线。整个装置在管端两头都安装了电机减速动力系统，通过多个联轴器，连接轴，将动力传递给多组安装在连接轴上的步进旋转臂，步进旋转臂绕轴旋转完成生产线上整根长钢管取料、移运、送料工作；2010年研制成功以来，经过多次设计改进，可靠性及自动化成度大大提升。已经成功配套于山东墨龙，黑龙江建龙，鞍钢，宝钢等多条热轧生产线上，使用效果良好。
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