[發明專利]一種無縫鋼管熱打頭機錘頭臂分段傾斜形式的確定方法

有效

• 申請號: 201310737454.2
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103736890B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發明（設計）人: 郝潤元;馬立峰;馬自勇
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: B21J7/02
• 分類號: B21J7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于無縫鋼管熱打頭機技術領域，具體涉及鋼管打頭機錘頭臂的設計方法。?

背景技術

鋼管在進入后道拉拔工序前，通常需要利用打頭機進行鍛打處理，從而減小鋼管頭部直徑以利于鋼管順利進入拉拔機。現有鋼管熱打頭機的錘頭臂為整段式結構，如圖1所示，它存在以下問題：?

①?夾送輥受力大，咬入困難；

②?錘頭臂銷軸受力大，錘頭臂結構較大；

③?球形支撐和軸承磨損嚴重，壽命短。

錘頭臂整段式無縫鋼管熱打頭機工作過程中，電機通過皮帶帶動偏心軸承，偏心軸承通過軸承裝配有四個圓環，每個圓環上面有球形支撐與錘頭臂鉸接，偏心軸套提供的打擊力就是通過軸承、圓環和球形支撐傳遞到錘頭臂。錘頭臂在對無縫鋼管進行打頭的過程中，受到的鋼管反作用力是變化的。此過程不能保證對無縫鋼管打擊力最大的時刻，球形支撐點處錘頭臂上作用力的作用線通過球形支撐環中心，即存在附加有害力（軸向力），如圖3（b）所示。但錘頭臂分段式無縫鋼管熱打頭機，如圖2所示，能保證無縫鋼管抵抗力最大的時刻，球形支撐與錘頭臂的接觸面積最大，如圖4所示，降低球形支撐的接觸應力，提高球形支撐的使用壽命，而且也消除了原設計中存在的附加有害力，改善了軸承的受力狀態，如圖3（a）所示。?

錘頭臂分段傾斜角度對無縫鋼管的咬入、球形支撐、錘頭臂本身的受力都有很大的影響。適宜的傾斜角度可以保證無縫鋼管抵抗力最大的時刻，球形支撐和軸承受力狀態得到極大的改善，減小磨損，提高使用壽命，降低使用維護成本，提高了生產效率和經濟性，而且錘頭臂本身受力情況也得到改善，所以，確定錘頭臂分段傾斜角度非常重要。?

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種確定錘頭臂分段傾斜形式的方法。按此方法確定的錘頭臂結構形式，可改善偏心圓環上球形支撐和軸承的受力狀態，提高其壽命，同時降低使用維護成本，提高生產效率和經濟效益。?

本發明是這樣實現的：如圖5所示，錘頭臂4鉸接布置在箱體7上，其特征是錘頭臂4處于初始狀態位置。當錘頭臂的驅動段（6）運動到水平的時刻，鋼管的抵抗力最大，即打擊力最大的時刻，錘頭臂的阻力段（5）中心軸線向上傾斜與水平線的夾角為θ，如圖3（a）所示。θ的參數表達式為：?

其中的有關參數按如下方法確定：

?，，

?，?，，

公式中參數的意義如下：

??????P1為錘頭3咬入段（2）受到的力；P2為錘頭3水平段（1）受到的力；F_T為彈簧缸施加的力；F_i為偏心圓環i施加的力；α為錘頭3外模角度，通常α=12°；μ為錘頭3與鋼管的摩擦系數；H為錘頭3水平段（1）至錘頭臂阻力段（5）的距離；h為錘頭3咬入段（2）受力點至錘頭臂4阻力段（5）的距離；a為錘頭臂4阻力段（5）的長度；b為彈簧缸中心軸線至鉸接點的距離；L_i為偏心圓環i施加力至鉸接點的距離；G為錘頭臂受到重力。

公式中參數T、φ的確定過程如下。?

本發明包括打頭機打擊力最大時刻的確定和打頭機錘頭臂分段傾斜角度的確定。?

首先，確定打頭機打擊力最大時刻。無縫鋼管被夾送輥送入打頭機，首先與鋼管接觸的是錘頭3的咬入段（2），在偏心圓環的作用下錘頭對鋼管進行擠壓，鋼管受力變形，同時與錘頭咬入段的接觸面積增大，鋼管對錘頭的抵抗力也隨之增大。當鋼管變形到同時與錘頭咬入段（2）和水平段（1）完全接觸的時刻，鋼管對錘頭的抵抗力最大，即打頭機打擊力最大的時刻，如圖3所示。?

其次，確定打頭機錘頭臂分段傾斜角度。打頭機在打擊力最大的位置，如圖3（a），此時鋼管對錘頭的抵抗力是分別垂直于錘頭的水平段和咬入段向上，同時，打擊過程鋼管對錘頭的摩擦力分別平行于錘頭的水平段和咬入段向左。?

由已知條件，求出錘頭臂的質心橫坐標X_c：?

其中，?，?，，如圖6所示。

對鉸接點取矩得到：?

化簡得：

如果，

則由上述條件得出：

。

?本發明的優點及積極效果：?

①?改善了咬入條件，有利于鋼管的咬入，如圖7所示；

②?球形支撐和軸承受力狀態得到改善，提高其使用壽命；

③?降低使用維護成本，提高了生產效率和經濟性；

④?鉸接點的銷柱受力減小。