螺桿冷床的設(shè)計分析

摘要：簡單介紹了國內(nèi)無縫管的生產(chǎn)現(xiàn)狀及螺桿冷床的特點，詳細(xì)闡述了螺桿冷床的設(shè)備組成、工作過程及各組成部分的結(jié)構(gòu)特點及功能。

關(guān)鍵詞：無縫管；螺桿冷床

中圖分類號：TG355文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673-9671-(2012)042-0187-01

螺桿冷床是熱處理線上的重要機(jī)械設(shè)備。該設(shè)備用于冷卻及運送經(jīng)熱處理并矯直后的鋼管。螺桿冷床是無縫鋼管生產(chǎn)過程中較常用的鋼管冷卻設(shè)備。

1螺桿冷床的特點

用于鋼管冷卻的冷床有鏈?zhǔn)嚼浯?、螺桿冷床、步進(jìn)齒條式冷床等。鏈?zhǔn)嚼浯步Y(jié)構(gòu)簡單，造價低。但因其易產(chǎn)生鏈條錯位而使鋼管彎曲，故較少使用。步進(jìn)齒條式冷床結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價高。螺桿冷床結(jié)構(gòu)簡單，造價低。冷卻、矯直效果較好，使用較廣泛。但其制造、安裝精度要求較高。

2鋼管冷卻用螺桿冷床設(shè)備設(shè)計特點

2.1螺桿冷床設(shè)備組成、工作過程及技術(shù)性能參數(shù)

螺桿冷床由減速電機(jī)、減速器、萬向接軸、聯(lián)軸器、螺桿、托輥裝置及固定冷卻臺架等組成。螺桿冷床用于冷卻并橫向運送鋼管；在運送鋼管的過程中，螺桿推動鋼管在固定冷卻臺架上滾動，能對鋼管起到矯直的作用。

螺桿冷床的工作過程如下：鋼管經(jīng)輥道縱向運送到螺桿冷床前，位于螺桿冷床前的取料裝置將鋼管從輥道上取下，放置在螺桿冷床的固定冷卻臺架上。由固定冷卻臺架的上表面與螺桿桿芯上表面及螺桿螺旋線的位置關(guān)系圖（見圖1）可知：螺桿桿芯上面低于固定冷卻臺架的上表面，螺桿螺旋線高于固定冷卻臺架的上面。當(dāng)鋼管被放置在固定冷卻臺架上時，鋼管所有重量由固定冷卻臺架來承受。螺桿螺旋線與鋼管底部接觸。螺桿旋轉(zhuǎn)時，螺桿螺旋線就會推動鋼管在固定冷卻臺架上向前滾動。隨著螺桿的不停旋轉(zhuǎn)，鋼管會沿著固定冷卻臺架一直向前滾動，直至臺架端部。鋼管到達(dá)臺架端部后，會有取料裝置將鋼管由螺桿冷床上取下。

螺桿冷床的主要技術(shù)性能參數(shù)如下：

減速電機(jī)功率：22 kW；

螺旋桿螺距：400 mm；

鋼管運送速度：4 mm/s -25 mm/s。

2.2螺桿冷床各組成部分的結(jié)構(gòu)特點及功能描述

2.2.1減速電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點及功能描述

結(jié)構(gòu)特點：螺桿冷床由一臺減速電機(jī)驅(qū)動，其型式為雙輸出軸的減速電機(jī)。

功能描述：雙輸出軸的減速電機(jī)的每一個輸出軸分別帶動兩臺串聯(lián)起來的蝸輪減速器。在減速電機(jī)的驅(qū)動下，四臺蝸輪減速器同步運轉(zhuǎn)，從而帶動四根螺桿旋轉(zhuǎn)，以推動鋼管在固定臺架上滾動。

2.2.2蝸輪減速器的結(jié)構(gòu)特點及功能描述

結(jié)構(gòu)特點：螺桿冷床共有四臺蝸輪減速器，由一臺減速電機(jī)驅(qū)動。減速器為平面包絡(luò)環(huán)面蝸輪減速器，蝸桿在蝸輪下方。因四臺蝸輪減速器及減速電機(jī)要串聯(lián)起來同步運轉(zhuǎn)，所以中間兩臺蝸輪減速器的輸入軸為雙輸入軸。同時要注意作為輸出軸的蝸輪軸的旋轉(zhuǎn)方向與螺桿上螺旋線旋向的配合關(guān)系。

功能描述：四臺蝸輪減速器通過聯(lián)軸器分別與四根螺桿相連，在減速電機(jī)的驅(qū)動下帶動四根螺桿旋轉(zhuǎn)。

2.2.3萬向接軸的結(jié)構(gòu)特點及功能描述

結(jié)構(gòu)特點：為保證四臺蝸輪減速器的同步運轉(zhuǎn)，在傳遞扭距時萬向接軸的兩端不能有相位差。同時為便于安裝調(diào)整，萬向接軸的軸線要有一定的折角。

功能描述：用于連接減速電機(jī)與蝸輪減速器及蝸輪減速器與蝸輪減速器。以保證在減速電機(jī)驅(qū)動下，四臺蝸輪減速器能同步運轉(zhuǎn)。

2.2.4聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)特點及功能描述

結(jié)構(gòu)特點：采用鼓形齒式聯(lián)軸器。

功能描述：用于連接減速器輸出軸與螺桿。

2.2.5螺桿的結(jié)構(gòu)特點及功能描述

結(jié)構(gòu)特點：螺桿冷床共有四根螺桿。相鄰的兩根螺桿的螺旋線旋向相反，其旋轉(zhuǎn)方向也相反。螺桿由桿芯及繞在桿芯上的螺旋線焊接而成（見圖1）。桿芯用直徑較大的無縫管制作，螺旋線用直徑較小的無縫管制作。螺桿長度大約為19 m，一端通過聯(lián)軸器與蝸輪減速器相連，另一端為自由端。整個螺桿浮置在7組托輥裝置上，托輥裝置的托輥托住螺桿桿芯（見圖2）。在桿芯與托輥接觸處，螺桿的螺旋線是斷開的。

功能描述：螺桿在不斷旋轉(zhuǎn)的過程中，螺桿的螺旋線推動鋼管沿固定臺架不停地向前滾動。

2.2.6托輥裝置的結(jié)構(gòu)特點及功能描述

結(jié)構(gòu)特點：每根螺桿由7組托輥裝置支撐。每個托輥裝置由2個托輥和1個托輥支座組成（見圖2）。托輥為無驅(qū)動的自由輥，托輥支座是一個鋼結(jié)構(gòu)的焊接件。

功能描述：托輥裝置用來支撐螺桿，并在螺桿旋轉(zhuǎn)時隨螺桿一同旋轉(zhuǎn)。

2.2.7固定冷卻臺架的結(jié)構(gòu)特點及功能描述

結(jié)構(gòu)特點：螺桿冷床共有7個固定冷卻臺架。臺架由橫梁和支座組成。橫梁和支座均為鋼結(jié)構(gòu)焊接件。

功能描述：固定冷卻臺架用于支撐所有鋼管重量，鋼管的運送及矯直也是通過鋼管在臺架上的滾動來實現(xiàn)的。

3鋼管冷卻用螺桿冷床技術(shù)要點

1）采用相鄰兩根螺旋線旋向相反的螺旋桿，通過螺旋桿的旋轉(zhuǎn)帶動鋼管沿固定冷卻臺架滾動前進(jìn)，達(dá)到使鋼管均勻冷卻并矯直的目的。提高了成品質(zhì)量。

2）每個螺桿都需要用7個托輥裝置支撐。為支撐螺桿，在托輥支撐處的螺桿的螺旋線必須斷開，這樣就要求四根螺桿的支撐托輥在縱向上不能處于一條直線上，必須錯開。以防止鋼管（尤其是小直徑鋼管）運行到螺旋線斷開處，因缺乏推動力而無法前進(jìn)。

4結(jié)束語

由中冶東方總承包建設(shè)的攀成鋼第三管加工生產(chǎn)線的螺桿冷床已于2009年3月順利通過業(yè)主的性能考核驗收。 該設(shè)備運行平穩(wěn)，滿足了工藝要求，保障了全生產(chǎn)線系統(tǒng)、穩(wěn)定地運行。

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