【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 要介紹無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)流程 圖 21 穿孔是無(wú)縫鋼管生產(chǎn)流程過(guò)程中重要的一部分，所以要知道無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)流程也是必要的一部分，該生產(chǎn)過(guò)程的流程是首先連鑄管坯通過(guò)管坯鋸加工成規(guī)定長(zhǎng)度，送入環(huán)形加熱爐進(jìn)行管坯加熱，加熱以后的管坯再經(jīng)穿孔機(jī)初次穿孔得到毛管，穿孔后的毛管進(jìn)入連軋機(jī)進(jìn)行軋制，軋制結(jié)束后鋼管尾部離開(kāi)軋機(jī)末架支架后，芯棒停止運(yùn)動(dòng)鋼管進(jìn)入脫管機(jī)并繼續(xù)前進(jìn)，最終與芯棒 完全脫離，之后芯棒限動(dòng)系統(tǒng)松開(kāi)芯棒，芯棒通過(guò)脫管機(jī)在其后臺(tái)拔出軋制線并進(jìn)入芯棒循環(huán)系統(tǒng)。此時(shí)鋼管通過(guò)再加熱爐，到達(dá)下一道內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 工序即定張減區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)徑，減徑處理，處理完的鋼管送到鏈?zhǔn)嚼浯怖鋮s，冷卻以后進(jìn)入到管排鋸區(qū)以得到需要尺寸并進(jìn)行切頭去尾，得到精確尺寸的鋼管達(dá)到矯直機(jī)進(jìn)行矯直，矯直完以后將鋼管倒棱，探傷以后分三部分，分別進(jìn)行水壓試驗(yàn)和熱處理以及管端加厚，這個(gè)過(guò)程最重要的部分是鋼管的熱處理，熱處理過(guò)程是一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)，它可以進(jìn)一步提高鋼管的各種力學(xué)性能，以便提升鋼管的價(jià)值，通過(guò)熱處理以后給以一定的稱重以及打 標(biāo)記，最后就可以包裝發(fā)運(yùn)投入正常的各種使用了。 該過(guò)程的流程示意圖如圖 21 所示 內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 第三章 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算及其參數(shù)選擇 如圖 31 所示為穿孔機(jī)主傳動(dòng)部分的兩套傳動(dòng)方案，第一套傳動(dòng)方案是電機(jī)串聯(lián)，通過(guò)聯(lián)軸器，從而實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)；第二套方案是電機(jī)并聯(lián)排列，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。 圖 31 選擇傳動(dòng)方案時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題 1 大功率、高強(qiáng)度、長(zhǎng)期工作的工況，宜用齒輪傳動(dòng)。 2 低速、大傳動(dòng)比、可用單級(jí)蝸桿傳動(dòng)和多級(jí) 齒輪傳動(dòng)，也可采用帶 — 齒輪傳動(dòng)；帶— 齒輪 — 鏈傳動(dòng)，但帶宜放在高速級(jí)，鏈放在低速級(jí)。 3 帶傳動(dòng)多用于平行軸傳動(dòng)，鏈只能用于平行軸傳動(dòng)，齒輪可用于各向軸線傳動(dòng)，蝸桿常用于空間垂直交錯(cuò)軸傳動(dòng)。 4 帶傳動(dòng)可緩沖吸振，同時(shí)還有過(guò)載保護(hù)作用，但因摩擦生電，不宜用于易燃、易爆的場(chǎng)合。 內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 5 鏈傳動(dòng)、閉式齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)，可用于高溫、潮濕、粉塵、易燃、易爆的場(chǎng)合。 6 有自鎖要求時(shí)宜用螺旋傳動(dòng)或蝸桿傳動(dòng)。 7 改變運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)構(gòu)（連桿、凸輪）應(yīng)布置在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的末端或低速級(jí)。 8 一般外廓尺寸較大的傳動(dòng)（如帶）和傳動(dòng)能力較低的傳動(dòng)（如錐齒輪），分配給較小的傳動(dòng)比。 9 小功率機(jī)械易用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化高的 傳動(dòng)，如減速器、液壓缸、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)。 斜軋穿孔過(guò)程存在兩次咬入，第一次是軋件與軋輥接觸，由軋輥帶動(dòng)軋件作螺旋運(yùn)動(dòng)，而把軋件拽入變形區(qū)中，稱為一次咬入；當(dāng)管坯與頂頭相遇，管坯在軋輥帶動(dòng)下克服頂頭的阻力而繼續(xù)被拽入變形區(qū)時(shí)，稱為二次咬入。 每次咬入都必須管坯在變形區(qū)作螺旋運(yùn)動(dòng)，既要滿足旋轉(zhuǎn)條件，又要滿足前進(jìn)條件。 A，旋轉(zhuǎn)條件：即作用在管坯旋轉(zhuǎn)力矩大于或等于阻礙管坯旋轉(zhuǎn)的阻力矩，則有( ) 0TNn M M??，即 TNMM? B，前進(jìn)條件：管坯拽入力大于等于其軸向阻力，則 ( ) 0X X O Xn T N P Q? ? ? ? 式中： TM —— 管坯旋轉(zhuǎn)力矩； NM —— 管坯旋轉(zhuǎn)阻力矩； OP —— 推鋼機(jī)推力，非推力穿孔 OP =0； XT —— 軋輥給軋件的摩擦力的軸向分力； XN —— 軋輥給軋件的正壓力的軸向分力； XQ —— 頂頭阻力，第一次咬入時(shí)， XQ =0； YZT —— 軋輥給軋件的摩擦力的切向分力； 內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 YZN —— 軋輥給軋件的正壓力的切向分力 由 于第二次咬入時(shí)有頂頭阻力，故第二次咬入是關(guān)鍵，在每次咬入時(shí)只有旋轉(zhuǎn)才能前進(jìn)，但是旋轉(zhuǎn)不一定前進(jìn)，故前進(jìn)條件是主要的。 穿孔機(jī)的兩個(gè)軋輥是交叉立式布置的，而且在軋制過(guò)程中軋輥旋轉(zhuǎn)方向相同，因此軋件做螺旋運(yùn)動(dòng)，一邊旋轉(zhuǎn)，一邊前進(jìn)。 確定輥軸的空間位置 輥軸上的空間位置由輥軸與 OXYZ 坐標(biāo)中的 X， Y， Z 軸夾角的方向余弦來(lái)表示。 直角坐標(biāo)系 OXYZ 中， X 軸為輥軸的中點(diǎn)（兩壓下絲杠間的輥軸等分點(diǎn)）到軋制線的最短連線（ Z 軸相當(dāng)于轉(zhuǎn)鼓的中心線）， ZOY 平面垂 直于軋制線，是軋機(jī)的等分面，如圖32 所示： 內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 圖 32 由圖 32 所示的幾何關(guān)系推倒出輥軸與 X, Y， Z 軸夾角的方向余弦 22001c o s 0 . 9 31 ta n ta n? ?????? 02200ta nc o s 0 . 2 51 ta n ta n?????? ? ??? 02200ta nc o s 0 . 2 51 ta n ta n???????? 0sin ? ? 0cos ? ? 0c o s 0 .9 3c o s 0 .9 6c o s 0 .9 6 6?? ?? ? ? o s1si n 2 ?? ?? 1c o sc o sc o s 222 ??? ??? 式中： ? —— 輥軸 L 與 X 軸的夾角； ? —— 輥軸 L 與 Y 軸的夾角； 內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 ? —— 輥軸 L 與 Z 軸的夾角； ? —— 輥軸 L 與 ZOX 平面的夾角； 0? —— 軋輥的送進(jìn)角，取 o15 ； 0? —— 軋輥的輾軋角，取 o15 式中， “ ” 只表示方向，即 o90?? 速度分解圖 如圖 33 所示（ +X 區(qū)軋輥給軋件的速度） 圖 33 由公式 )c osc os(s in 212 ??? Rr yL ??? ? 式中 mmL o 15415tan575 ???? 內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 10 515c os57 570 02 ??? oy 所以 ) (s i n) (s i n 112 ??? ??? ??? 由公式 mmLLA rLy X 106)()( 575)(650)c os()c os( c os 222202????? ?????? ?? ? 以上公式中： mmmmecrX 575211501 ??? mmmmL 65021300 ?? mmA 7000 ? mmyo 10515c os5757002 ??? mmL o 15415tan575 ??? +X 區(qū)軋輥給軋件的速度 smnDV gXX ?? ???? ? 其中 DDX ??1150 （喉口處的軋輥直徑）； rpmng 140? （軋輥的轉(zhuǎn)速） )s i ns i ns i nc o s( c o s 0202 ????? ?? XXX VV ) i ns i n15c o ( c o ????? ooo ? )( ????? ? o o sc o s 2 ???? oXYX VV ?? ???? )c o ss i ns i ns i n( c o s 0202 ????? ?? XZX VV ) i ( c o ????? oo )( ?????? 內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 ? 2020222 )c oss i ns i ns i n(c os)c os(c os ??????? ??????? XXYZ VV 22 ) 1 9 () 9 ( ???????? 0 3 ??? ? 毛管的實(shí)際出口速度（ X 截面） smsmSV XXXXXX ?????? smsmSV YXXYZXYZ ????? ??? 軋輥轉(zhuǎn)速 PXn YXXXYZ SVV ???????? 2020222 )c oss i ns i ns i n(c os)c os(c os ??????? gXnD60?? YXS?????? 2020222 )c o ss i ns i ns i n(c o s)c o s(c o s ??????? PXPX nD ?? 60? 故gPXXPX nDDn ? YXS?????? 2020222 )c o ss i ns i ns i n(c o s)c o s(c o s ??????? 若忽略 ,2? 即認(rèn)為 ,2? =0，則有： gPXXPX nDDn ? YXS??? 202 )s in(s inc os ??? )( 22 ?????? smrpm ?? 上述公式中： XD —— x 截面對(duì)應(yīng)的輥徑； gn —— 軋輥轉(zhuǎn)速 rpm； XXV —— x 截面軋輥給軋件的軸向速度， sm ； 內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 XYZV? —— x 截面軋輥給軋件的切向速度， sm ； XX? —— x 截面實(shí)際軸向速度， sm ； XYZ?? —— x 截面實(shí)際切向速度， sm ； XXS —— x 截 面的軸向滑移系數(shù)（軋制效率）取 ； YXS —— x 截面的切向滑移系數(shù) 取 螺距 在斜軋穿孔過(guò)程中，軋件做螺旋運(yùn)動(dòng)，每 n1 轉(zhuǎn)受軋輥壓縮一次，每 n1 轉(zhuǎn)前進(jìn)的距離稱為 n1 螺距（ n 為輥數(shù)），以 XZ 表示，即 601 PXXXX n rnZ ?? 經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)得YXXXPXX SSDnZ ??? ?? 20202220202 )c oss i ns i ns i n(c os)c os(c os )s i ns i nc oss i n(c os ??????? ??????? ? 若忽略 2? ，即認(rèn)為 2? =0，則 ))( ()s i n(s i nc os c oss i n 22202 0 ??? ??????? YXXXPXX SSDnZ ??? ??? ? 經(jīng)過(guò)上述各個(gè)條件的計(jì)算便可以對(duì)穿孔機(jī)咬入條件進(jìn)行計(jì)算證明 第一次咬入條件 管坯旋轉(zhuǎn)條件，即 NT MM ? ，由圖 34 可以確定 T 的方向 內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 圖 34 對(duì)于咬入斷面， PPX DD ? ，近似取 DDX? 其中， PXD —— 咬入斷面管坯直徑； PD —— 管坯直徑， mm270?? ； XD —— 咬入斷面軋輥直徑； D—— 喉口處的軋輥直徑 由圖可以知道 )1( )1(tan XXXX YXY Z XXXXX Y Z XY Z X SV SVVV ?? ?????? ??? )1(c oss i n )1()0s i n(s i nc os 022XXYXS S?? ???? ?? ??? )( )()(22??? ????? ? YXXXSSc ????? 11)s i n(s i nc os c oss i nt a n 2020 ??? ??? 內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 21 )( 22 ????? ?? ? 1tan1 1s i n 22 ?????? ?? c 1tan1 1c os 22 ?????? ?? 由 NfT? ?s i n2121 ???? TDTDMPYZPT NNgDN Z 1 3 2 7 05 0 05 0 0 3 ?????? ? 其中 f —— 軋輥與軋件的摩擦系數(shù)，取 ； ZD —— 管坯直徑 所以， NNfT ???? mmNmmNTDTDMPYZPT ??????????? i n2121 ? NNNN YZ 1 3 2 3c o s 1 ??? ? )1(2)(2 ibDDDba PN ????，其中 DDi P? 122 0 t a n))0s i n(s i nc os c oss i n()1( ???? ??? ???? inDb P 該式中 o21?? 代入已知數(shù)據(jù)即可得： ob 2t a n))( ()(2 22 ??? ??? ? 然后根據(jù)公式 )1( iNbaNM NYZN ??? mmN ?????? )( 內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 比較 TM 和 NM 可知前者大于后者 )1()11())s i n( s i nc o s c o ss i n(1