鏈式冷牀中仿真系統的運用論文

1問題提出

某廠460無縫鋼管生產線使用雙鏈式冷牀冷卻鋼管，如圖1所示，但鋼管在運輸過程中循環出現偏心滾動脱離鏈爪的現象，由於鏈速較慢，脱離後的一段時間鋼管將不再旋轉，從而導致鋼管冷卻不均，直度也受到影響。經現場實測分析發現此現象是由於鋼管自身壁厚不均及直度不勻導致鋼管偏心引起的。針對這種情況，在這裏綜合兩種鏈式冷牀的特點提出一種新的冷牀佈置形式，通過傾斜佈置雙鏈式冷牀來保證鋼管始終靠在撥爪上，以保證鋼管在間歇橫移運動中始終能夠旋轉。但是針對不同的管徑和偏心程度，冷牀的合理傾斜角度較難確定。隨着計算機仿真技術的發展，可以利用計算機建模模擬鋼管在冷牀上的運動過程，通過調整設計參數確定合理的傾斜。

2計算機建模及參數設定

為了對鋼管運動狀態進行分析，通過三維軟件建立鋼管、正向鏈和反向鏈的簡化模型，裝配後如圖2所示。鋼管規格457×65mm，密度7850kg/m3。撥爪及支撐面與鋼管的靜摩擦因數μ=0．3，鋼管與支撐軌道之間的滾動摩擦因數μ=0．5mm，鋼管與支撐面的滑動摩擦因數μ=0．2［1］。正反鏈速均為0．03m/s。由於壁厚偏心及直度引起的綜合偏心量為3mm。

3模擬結果

通過給正、反鏈設定不同的傾斜角度，依靠鋼管對撥爪的受力變化，判斷鋼管是否始終壓靠在撥爪上並隨其共同運動。具體數據如下:當軌道傾角為0°時，組成一組槽形的前後撥爪受力－時間曲線如圖3和圖4所示。當軌道傾角為1．5°時，後撥爪受力－時間曲線如圖5所示。

4結論

圖3及圖4是兩個鏈節距前後撥爪上所受受力－時間曲線。由圖可見此時鋼管會出現脱離後鏈爪，並最終衝撞前鏈爪的情況。其中，兩曲線受力共同為0的時間段即為鋼管與反向鏈相對靜止的狀態，此時鋼管容易出現局部冷卻不均。圖5為正、反鏈整體向上傾斜1．5°後後鏈爪上的受力－時間曲線，由圖可見，壓力呈週期性變化，但始終大於0，説明鋼管始終壓靠在後撥爪上，根據鋼管在冷牀上的工作原理［2］，鋼管是可以在整個橫移過程中實現持續旋轉的，從而保證了鋼管的均勻冷卻和較好的直度。

5結束語

通過計算機建模，仿真了鏈式冷牀的運動。針對鋼管由於自身直度及壁厚不均引起的綜合偏心對運動造成的影響進行的分析。結合兩種鏈式冷牀的特點提出了傾斜佈置雙鏈式冷牀的方式，並通過更改模型參數，找出了合理的冷牀傾斜角。