鏈?zhǔn)嚼浯灿嬎銠C(jī)仿真研究

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1前言

鏈?zhǔn)?/a>冷床是鋼管生產(chǎn)中比較重要的鋼管冷卻運(yùn)輸設(shè)備，常見的有單向鏈?zhǔn)嚼浯埠碗p向鏈?zhǔn)嚼浯病＠浯苍诟邷丨h(huán)境下斷續(xù)工作，熱鋼管在橫向滾動運(yùn)輸過程中可以實現(xiàn)均勻的冷卻和較好的直度。

2鏈?zhǔn)嚼浯驳慕Y(jié)構(gòu)及工作原理

2．1單鏈?zhǔn)嚼浯步Y(jié)構(gòu)及工作原理

單鏈?zhǔn)嚼浯灿烧蜻\(yùn)輸鏈和固定導(dǎo)軌構(gòu)成，二者平行布置。正向運(yùn)輸鏈為帶撥爪的槽形鏈，撥爪由滾輪構(gòu)成，導(dǎo)軌傾斜一個角度，略高于正向鏈，鋼管重量由導(dǎo)軌支撐。運(yùn)輸鏈工作時依靠撥爪的推力和固定導(dǎo)軌的摩擦力使鋼管旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，同時依靠鋼管的自重保證鋼管和撥爪始終接觸。但單鏈?zhǔn)嚼浯苍谏狭祥g隙內(nèi)，正向鏈停轉(zhuǎn)，鋼管此時處于靜止?fàn)顟B(tài)，容易出現(xiàn)局部冷卻不均。

2．2雙鏈?zhǔn)嚼浯步Y(jié)構(gòu)和工作原理

雙鏈?zhǔn)嚼浯灿烧蜻\(yùn)輸鏈和反向鏈構(gòu)成，正向運(yùn)輸鏈為帶撥爪的槽形鏈，撥爪也由滾輪構(gòu)成，反向鏈為平板鏈。冷床反向鏈鏈板高于正向鏈鏈板，鋼管重量由反向鏈支撐，向前運(yùn)動的動力由正向鏈提供。雙鏈?zhǔn)嚼浯部梢蕴峁﹥煞N工作狀態(tài)，一種為正向鏈正向運(yùn)動，反向鏈反向旋轉(zhuǎn)，鋼管在撥爪的推動下滾動前進(jìn)，另一種為正向鏈停轉(zhuǎn)，反向鏈連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，鋼管在撥爪間原地旋轉(zhuǎn)。雙鏈?zhǔn)嚼浯材軌驅(qū)崿F(xiàn)鋼管的持續(xù)旋轉(zhuǎn)，使鋼管在冷卻過程中獲得較好的冷卻效果和直度。

3仿真應(yīng)用

3．1問題提出

某廠460無縫鋼管生產(chǎn)線使用雙鏈?zhǔn)嚼浯怖鋮s鋼管，如圖1所示，但鋼管在運(yùn)輸過程中循環(huán)出現(xiàn)偏心滾動脫離鏈爪的現(xiàn)象，由于鏈速較慢，脫離后的一段時間鋼管將不再旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致鋼管冷卻不均，直度也受到影響。經(jīng)現(xiàn)場實測分析發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象是由于鋼管自身壁厚不均及直度不勻?qū)е落摴芷囊鸬?。針對這種情況，在這里綜合兩種鏈?zhǔn)嚼浯驳奶攸c(diǎn)提出一種新的冷床布置形式，通過傾斜布置雙鏈?zhǔn)嚼浯瞾肀ＷC鋼管始終靠在撥爪上，以保證鋼管在間歇橫移運(yùn)動中始終能夠旋轉(zhuǎn)。但是針對不同的管徑和偏心程度，冷床的合理傾斜角度較難確定。隨著計算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，可以利用計算機(jī)建模模擬鋼管在冷床上的運(yùn)動過程，通過調(diào)整設(shè)計參數(shù)確定合理的傾斜角度，為設(shè)備設(shè)計提供參考。

3．2計算機(jī)建模及參數(shù)設(shè)定

為了對鋼管運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行分析，通過三維軟件建立鋼管、正向鏈和反向鏈的簡化模型。鋼管規(guī)格457×65mm，密度7850kg/m3。撥爪及支撐面與鋼管的靜摩擦因數(shù)μ=0．3，鋼管與支撐軌道之間的滾動摩擦因數(shù)μ=0．5mm，鋼管與支撐面的滑動摩擦因數(shù)μ=0．2［1］。正反鏈速均為0．03m/s。由于壁厚偏心及直度引起的綜合偏心量為3mm。

3．3模擬結(jié)果

通過給正、反鏈設(shè)定不同的傾斜角度，依靠鋼管對撥爪的受力變化，判斷鋼管是否始終壓靠在撥爪上并隨其共同運(yùn)動。

3．4結(jié)論

兩個鏈節(jié)距前后撥爪上所受受力－時間曲線。由圖可見此時鋼管會出現(xiàn)脫離后鏈爪，并最終沖撞前鏈爪的情況。其中，兩曲線受力共同為0的時間段即為鋼管與反向鏈相對靜止的狀態(tài)，此時鋼管容易出現(xiàn)局部冷卻不均。正、反鏈整體向上傾斜1．5°后后鏈爪上的受力－時間曲線，由圖可見，壓力呈周期性變化，但始終大于0，說明鋼管始終壓靠在后撥爪上，根據(jù)鋼管在冷床上的工作原理［2］，鋼管是可以在整個橫移過程中實現(xiàn)持續(xù)旋轉(zhuǎn)的，從而保證了鋼管的均勻冷卻和較好的直度。

4結(jié)束語

通過計算機(jī)建模，仿真了鏈?zhǔn)嚼浯驳倪\(yùn)動。針對鋼管由于自身直度及壁厚不均引起的綜合偏心對運(yùn)動造成的影響進(jìn)行的分析。結(jié)合兩種鏈?zhǔn)嚼浯驳奶攸c(diǎn)提出了傾斜布置雙鏈?zhǔn)嚼浯驳姆绞?，并通過更改模型參數(shù)，找出了合理的冷床傾斜角。