50t有軌裝出料機鉗口夾緊力和夾緊油缸參數(shù)計算

李云輝

（西安蘭石重工機械有限公司，西安 710054）

0 引言

50 t 有軌裝出料機是10 000 t 油壓機主要的配套設(shè)備，它能夠把坯料送到加熱爐內(nèi)加熱，或把已經(jīng)加熱了的坯料，從爐內(nèi)取出來，運送至操作機，也可以直接夾持坯料完成鍛造工藝過程。通過查閱資料，此有軌裝出料機是目前國內(nèi)最大的，國際上也十分少見，其重要程度可見一斑。

1 50t 有軌裝出料機主要技術(shù)參數(shù)

結(jié)合我公司以往設(shè)計操作機及裝出料機的經(jīng)驗，根據(jù)用戶的特殊工藝要求，提出了以下50t 有軌裝出料機主要技術(shù)參數(shù)如下：額定載重量G＝50 t；夾持力矩W＝50 t·m；夾持坯料范圍為φ200～φ2 000 mm；夾鉗中心離軌面的高度為hmax＝3 500 mm，hmin＝2 000 mm；鉗桿仰俯角度為4°/9°；鉗桿旋轉(zhuǎn)速度為0～4 r/min；小車行走行程為6 000 mm；小車行走速度為20 m/min；小車回轉(zhuǎn)速度為0～4 r/min；小車回轉(zhuǎn)角度為360°；大車行走速度為30 m/min；大車軌距為10 000 mm；工作油壓為20 MPa；設(shè)備總重為280 t。

2 鉗口夾緊力和夾緊油缸參數(shù)的確定

鉗口夾緊力是從裝出料機的額定載重量G 和夾持力矩出發(fā)，根據(jù)鉗口夾持鍛件后，鉗口上力的平衡關(guān)系來計算的，根據(jù)工藝需求，鉗殼經(jīng)常旋轉(zhuǎn)，鉗口的位置也隨著變化，因此要計算鉗口在水平位置和垂直位置兩種情況時的夾緊力，取其中較大的拉緊力作為實際夾緊力。

2.1 夾緊力的計算

通過理論分析及詳細計算、比較，得出垂直位置所需鉗口的夾緊力比水平位置的夾緊力要大。所以對鉗口處于垂直位置時進行分析。

鉗口在垂直位置時鍛件的受力情況如圖1 所示。N1和N2為上鉗口和下鉗口對鍛件的正壓力，N1A和N1Y及N2X和N2Y分別為其水平和垂直分力?？紤]當(dāng)夾持力矩M很大或鉗口夾緊力2N1Y和2N2Y之間的距離增大時，作用于鉗口上的反力會使鉗口繞銷軸轉(zhuǎn)動，鍛件下墜轉(zhuǎn)動某一角度θ，鉗口與鍛件間相對滑動，從而產(chǎn)生摩擦力2F1和2F2。

圖1

式中：G為鍛件質(zhì)量，G＝50 000 kg；δ1為下鉗口銷軸中心至合力R1作用線的垂直距離，δ1＝δsin（ρ＋θ）；δ為上下鉗口銷軸中心間距離，δ＝2.03 mm；θ為允許鍛件下墜轉(zhuǎn)動的角度，θ＝2°；L0為鍛件重心至鉗口銷中心的距離，L0＝L/2-l/2；其中L為鍛件長度，L＝m/γπ（d/2）2；m為鍛件質(zhì)量，m＝50 000 kg；γ為鍛件密度，γ＝7 850 kg/m3；d為鍛件直徑，d＝1.6 m，求得L＝3.2 m；l為鉗口的長度，l＝1.2 m；求得L0＝3.2/2-1.2/2＝1 m；ρ為當(dāng)量摩擦角，ρ1＝ρ2＝ρ，ρ＝arctan（f/sinα）＝18.68°；其中f為鉗口與鍛件間的摩擦系數(shù)，f＝0.3；α為鉗口夾角的一半，α＝125°/2＝62.5°；

由式（1）得：R1＝G×L0/δ1＝G×L0/（δsin（ρ＋θ）），

合力R1的垂直分力R1Y為：

合力R2的垂直分力R2Y為：

兩鉗口上的總夾緊力P為：

2.2 夾緊油缸推力計算、油缸直徑確定

鉗口夾持鍛件的夾緊力是由夾緊油缸產(chǎn)生的推力通過連桿、鉗臂機構(gòu)完成對鍛件夾持，如圖2 所示。

圖2

夾緊油缸產(chǎn)生的推力F 作用在連桿上，此連桿可視為二力桿，作用在上下兩個連桿的力分別為S1和S2，由于連桿是對稱布置，故S1＝S2＝S；S1和S2的推力分別作用在上下鉗臂及鉗桿上下口夾持鍛件，鍛件對兩個鉗口的反作用力即兩個鉗口的總夾緊力P。

式中，D為夾緊油缸的直徑，cm；p為夾緊油缸的工作壓力，p＝160kg/cm2；β為連桿與夾緊油缸中心線的夾角，β＝46.49°；i為鉗臂力臂比，i=b/a＝0.45；k為油缸的推力儲備系數(shù)，取k＝1.2；η 鉗口夾緊機構(gòu)的效率，取η＝0.85；

根據(jù)上述計算夾緊油缸直徑為472mm，故選取夾緊油缸直徑D＝480mm。

3 結(jié)論

本文探討了計算裝出料機的鉗口夾緊力和夾緊油缸參數(shù)的設(shè)計思路和分析方法，只有計算正確，才能使裝出料機其它部分的設(shè)計得到正確合理地進行、使裝出料機整體設(shè)計合理、適用，滿足鍛造工藝的要求，將計算結(jié)果應(yīng)用到實際中都能很好地保證裝出料機可靠工作。