穿孔机顶杆小车拖链改造

李梅红，张惠强（.天津冶金职业技术学院，天津300400；.天津钢管集团有限公司设备部，天津30030）

穿孔机顶杆小车拖链改造

李梅红1，张惠强2
（1.天津冶金职业技术学院，天津300400；2.天津钢管集团有限公司设备部，天津300301）

针对穿孔顶杆小车拖链存在的断裂、折损、脱开等问题，通过改进拖链结构，为拖链增加支撑车，改进顶杆小车尾架和拖链牵引车连接方式、完善拖链牵引车设计和钢丝绳装置等措施，提高了拖链的最大承载能力及穿孔机的工作效率，降低了设备故障率及维护成本，满足了生产需求。

穿孔机；拖链；差动；支撑车；滚动摩擦

1　引言

穿孔机组是无缝钢管生产中的重要设备，穿孔机顶杆小车又是穿孔机组的关键设备。本公司现用的穿孔机顶杆小车系统由德国SMS-MEER公司设计，国内制造厂家制造。其在生产初期尚能满足生产需求，随着生产节奏、生产线作业率的逐步提高，原设计这套拖链结构，一些问题逐渐暴露出来，如经常造成拖链被折断、连接板松动、拖链“塌腰”、不能满足生产节奏等，使得现场设备的停机率居高不下，中间废品率和合同完成率大幅降低，限制了正常生产。因此，对穿孔顶杆小车拖链等原设备的结构进行改造，以提高该设备的承载能力，减少部件摩擦和外力损坏，有效地提高穿孔机整体的使用寿命，降低维修成本，提高设备的生产效率。

2　穿孔机顶杆小车拖链使用状况及出现的问题

整套拖链结构在调试和试生产初期，由于对工作速度、工作频率要求不是很高，拖链的使用基本能满足试车和试生产的要求，但随着逐步投入正常生产，拖链的工况条件逐渐接近设计工况（速度加快、频率加快），顶杆小车拖链在现场使用中，经常出现拖链塌腰、链板断裂、拖链扭曲变形、拖链支撑架和拖链槽被刮变形等问题，拖链内的液压油管和水管被刮坏里出现漏油漏水的问题，造成整条生产线停产，平均每个月都会发生由于顶杆小车拖链造成的停机，约为3~4 h，严重影响了整条生产线的工作生产。

拖链在塌腰后，上下拖链板直接摩擦，由于拖链板间有缝隙，在运动过程中会出现相互刮、挂问题，由于拖链材料为工程塑料，材质较脆容易断裂，顶杆小车侧挂拖链，由于摩擦力影响，顶杆小车尾架焊口处经常出现开焊断裂的问题，严重制约了正常的生产。

3　穿孔机顶杆小车拖链改造方法

3.1拖链增加支撑车

原设计拖链的长度过长，在工作使用过程中，拖链塌腰、下垂，造成顶杆小车无法快速运行，为解决这一问题，考虑在拖链下方增加一个支撑车，以防止拖链塌腰和下垂现象，从而延长拖链的使用寿命。支撑车结构如图1所示。

图1　支撑车结构图

支撑车起到支撑拖链的作用，行程为整个顶杆小车的行程一半，考虑拖链的回转半径500 mm，故支撑车长度设计为14 750 mm。支撑车设计有支撑轮（行走轮）和导向轮，支撑轮在小车两侧与顶端轨道接触，左右导向轮设计在支撑车下面与侧面轨道接触，以确保小车动作的平稳。支撑轮和导向轮都设计有轴承，以减少摩擦阻力。为形成动滑轮组，在支撑车两端固定有2个滑轮，直径由拖链厚度决定。另外，拖链支撑车车体也设计为一个移动滑道，这样在运动过程中，拖链与支撑车与固定滑道之间的相对运动速度均较原设计降低了1倍。

3.2拖链的结构改进

原设计拖链采用工程塑料材料，普通拖链结构，拖链链板之间没有防直接摩擦装置，在运动中上下拖链之间只有直接滑动摩擦，由于拖链接口较多，经常发现拖链被刮起，而且摩擦阻力也较大，影响正常运动。在拖链设计改造中，参考拖链支撑车的结构，在拖链两端间隔分布安装拖链支撑行走轮和拖链防止左右偏的导向轮，使得改造后的拖链与小车之间全部为滚动摩擦，而且还有放置摆动装置。

3.3顶杆小车尾架和拖链牵引车连接方式改进

原设计拖链与顶杆小车尾架连接为刚性螺栓直接连接，这种连接方式的缺点在于工作过程中，由于滑道的水平标高在使用过程中出现高低不平，造成顶杆小车尾架在运动过程中上下颤动，致使拖链被带动一起上下颤动，容易造成损坏。针对这一问题，设计了插入式结构，如图2所示，由于顶杆小车尾架在牵引车定位板内，上下有活动空间，左右间隙很小，所以在工作过程中，当尾架上下颠簸时，拖链牵引车并不随其颠簸，保证了与牵引车相连接的拖链的运动平稳。

图2　顶杆小车尾架与拖链牵引车连接结构图

3.4拖链牵引车设计和钢丝绳装置的改进

拖链牵引车是传递顶杆小车驱动力、连接牵引拖链、固定驱动拖链支撑车钢丝绳的关键部件，具体设计结构如图3所示，拖链牵引车也有行走轮和导向轮，并设计有钢丝绳挂接装置，使牵引车受力更加合理，运动平稳。

图3　拖链牵引车结构图

拖链支撑车的动力源也采用钢丝绳结构，钢丝绳传到的特点，必须要求钢丝绳绷紧才能进行正常工作。改造设计中，将钢丝绳涨紧起初设计为螺旋结构拉紧装置，由于这种结构不利于现场调整操作，后采用液压缸涨紧，液压力可以通过减压阀调定，这样便于调整又能够达到时时涨紧的目的，如图4所示。

图4　拖链牵引车钢丝绳挂接结构图

4　结束语

通过对穿孔机顶杆小车拖链的结构改造，解决了拖链断裂、折损、脱开等问题。原来因拖链故障造成生产线停机平均每月3~4 h，改造后在使用1年的实间内，拖链的故障为0，保证了整条生产线的正常生产。在设备改造中，采用滚动摩擦代替滑动摩擦，采用支撑和导向装置改善拖链的受力和运行状况，使拖链运行平稳，有效地提高了拖链的使用寿命。改造前拖链每4个月就要更换1次，改造后，可以连续使用1年以上，从备件成本方面每年可以节省近一百万元，而且人工维修成本也大幅度降低。

[1]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2010.

[2]臧树林.穿孔机顶杆小车冷却水装置[J].山西冶金，2014（4）：47-49.

[3]隋秀梅，张庆玲.机械设计基础[M].北京：北京理工大学出版社，2010：101-106.

Modification of Drag Chain of Piercer Plunger Car

LIMei-hong1and ZHANG Hui-qiang2
(1.Tianjin Metallurgical Vocation-technology Institute,Tianjin 300400,China; 2.Equipment Division of Tianjin Pipe[Group]Corporation,Tianjin 300301,China)

Aiming at the problems of breakage,damage and disconnection at the drag chain of piercer plunger car,measures were taken such asmodifying the structure of drag chain and adding a supporting car for drag chain,changing the connecting method of car tail stand and drag chain pulling car and improving pulling car design and rope assembly.The maximum bearing capability of drag chain and the working efficiency of piercerwere improved and equipment fault rate andmaintenance cost lowered.The production demand wasmet.

piercer;drag chain;differential;supporting car;rolling friction

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.01.008

2015-11-15

2015-12-02

李梅红（1972—），女，硕士，副教授，主要从事机械专业教学和研究工作。