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【摘 要】随着工业炉技术的迅猛发展，炉用机械作为工业炉的重要组成部分，其机械化水平很大程度上反映了工业炉的先进性。本文重点介绍了可调型缓冲器在炉用机械装卸料过程中的应用及具体选型计算方法和在安装维护过程中应该注意的问题。
【关键词】炉用机械；装卸料；可调型缓冲器；选型计算方法
炉用机械是工业炉组成部分中的机械运行部件，如台车式炉的台车和台车牵引机构，步进式炉的步进机构，输送式炉的输送带（链）及其传动机构，推杆（钢）式炉的推钢机和出钢机，各种炉门升降及压紧机构等。炉用机械是体现工业炉的机械化程度的，不但要保证装出料方便和运行可靠，还要为实现炉子自动化操作创造条件。对于棒材或者钢管在辊底式炉装卸料过程中，总是存在着料与设备的撞击、碰撞的问题，这样在料的表面形成划痕，影响外观。而缓冲器在减小设备噪音，减小机械及产品的磨损、震动、冲击等方面有很好的效果。结合这一工况和可调型缓冲器的特点，将它运用到炉用机械装卸料的过程，巧妙的解决了装卸料过程中的硬性撞击。本文就某一实际项目来说明可调型缓冲器在装卸料过程中的应用及选型计算方法。某辊底式热处理炉，主要用于优质碳素结构钢、合金结构钢及合金工具钢棒材的调质热处理。直径范围Φ80～Φ300mm，长度范围4000mm～6000mm。进料方式为V型斜辊单根进料。在装料时，用吊车将整捆的棒材吊至储料台架，再由拨料机构将产品单根拨至进料辊台。卸料的时候，同样是由拨料机构将料从出料辊台拨至卸料台架，再由吊车吊走。在拨料的过程中，无论是由储料台架到进料辊台，还是由出料辊台到卸料台架，棒材和进料辊台、卸料台架都有不可避免的撞击、碰撞，都会对产品表面造成伤害，产生划痕，影响产品的质量。为了避免这些划痕，在此过程中安装缓冲器，减少硬性碰撞。以下以卸料过程为例，详细说明可调型缓冲器的具体选型计算方法。
一、缓冲器在卸料工况的工作原理
所有运动着的物体都具有动能，能量的多少取决于物体的重量及速度，让一个运动着的物体停下来，必须使用一个能够直接对该物体产生反作用的装置。缓冲器可以实现我们所期望的减速和停靠，它的作用原理是将棒料的动能转化为热能，并将热量散发到空气中去。从而避免棒料与料档碰撞产生破环。
二、缓冲器的选择方法
1、首先确定工作模型。根据实际工况，选择正确的工作模型是正确选型的关键。
2、计算并确定选型
a确定参数：重量（M）、高差（H）、倾角（α）、循环次数/小时（C）
b计算动能：动能Ek=9.8*M*H
c计算作功动能：推进力FD=9.8*M*sinα 驱动能Ew= FD*S
d计算每次冲击总能量：ET=Ek+Ew
e计算每小时吸收的总能量： ETC= ET*C
f计算冲击速度： V=（2*9.8*H）-2
将装卸料过程中的各参数值，依上述步骤依次进行计算，便可列得下表：（表1）
从上表中可以看出，计算所得各参数都在所选缓冲器型号各参范围内，则可以确定最终型号。否则就要重新选型，保证缓冲器可以吸收最大料所产生的能量。缓冲器不宜过小，这里一般会取1.2的安全系数，而太大的话又会造成不必要的浪费。
三、安装与调试
1、安装附件设计
确定型号后，正确的安装方法才能够使缓冲器充分发挥其作用。保证功能性的同时也要注意节约成本。可调缓冲器本身结构轻巧，其安装附件的设计也较简单、简便。如下图所示为安装附件的一种形式。根据力矩平衡原理，这种形式会使缓冲器受到更小的冲击力。
该项目选型的困难之处在于棒料的种类较多，主要是直径和长度，这样一来，棒料对缓冲器的冲击力也会有不同。而且棒料只有缓停在特定的位置，才会被拨料机构拨走。应该注意的是，棒料缓停后，缓冲器所受冲击力消失，弹簧将带动活塞杆复位，等待下一次运动。此时，在棒料重力分力的作用下，弹簧有一定的压缩量，而这个位置才是棒料缓停的最终位置。
2、调试
目前使用较多的有美国安力定等可调型缓冲器。这种缓冲器造型不复杂、体积小、操作方便、调节灵活。正确的调试方法，才能充分发挥缓冲器的功能（比如缓和冲击力、降低噪音等），并延长使用寿命。调节缓冲器时，需要在动作前将调节按钮调至零，然后边旋转按钮边观察系统的减速情况。
如果缓冲力太小，起不到缓冲作用，比如在缓冲行程过程中没有明显的减速并在缓冲行程的终点留有“砰”的一声巨响，此时必须将调大一个刻度。而如果缓冲力太大，像刚性一样，容易使装置内部收到损伤，所以必须一步一步增大刻度。（例如，不能从最0直接调至最高，而应该从0至1这样一步一步的进行调整）。
当系统可以平稳的减速或者可以控制速度时，就说明装置已经调节成功，而且此时无论是系统减速还是停靠都听不到一点噪音。
另外在缓冲行程开始时发生突然减速或冲击时发出巨响，则需要将调节旋钮调小实现系统的平稳减速。如果缓冲行程的尽头发生突然减速，而且这个时候缓冲调节旋钮已经调至最高，说明计算所得型号偏小，应重新计算并选择稍大规格的型号。
四、总结
可调型缓冲器的使用，既达到了既定效果，且其安装结构简单轻便简单，并没有使原有设备复杂化。这也正是炉用机械所追求的，用最简单的设计最大化的实现功能性.缓冲器的使用只是很小的一个例子。不只是在装卸料过程中，在炉用机械的设计中，都应该开拓思路，，以提高炉用机械的机械化程度，提高效率。
参考文献：
《工业炉设计手册》第3版，机械工业出版社，王秉铨主编
【关键词】炉用机械；装卸料；可调型缓冲器；选型计算方法
炉用机械是工业炉组成部分中的机械运行部件，如台车式炉的台车和台车牵引机构，步进式炉的步进机构，输送式炉的输送带（链）及其传动机构，推杆（钢）式炉的推钢机和出钢机，各种炉门升降及压紧机构等。炉用机械是体现工业炉的机械化程度的，不但要保证装出料方便和运行可靠，还要为实现炉子自动化操作创造条件。对于棒材或者钢管在辊底式炉装卸料过程中，总是存在着料与设备的撞击、碰撞的问题，这样在料的表面形成划痕，影响外观。而缓冲器在减小设备噪音，减小机械及产品的磨损、震动、冲击等方面有很好的效果。结合这一工况和可调型缓冲器的特点，将它运用到炉用机械装卸料的过程，巧妙的解决了装卸料过程中的硬性撞击。本文就某一实际项目来说明可调型缓冲器在装卸料过程中的应用及选型计算方法。某辊底式热处理炉，主要用于优质碳素结构钢、合金结构钢及合金工具钢棒材的调质热处理。直径范围Φ80～Φ300mm，长度范围4000mm～6000mm。进料方式为V型斜辊单根进料。在装料时，用吊车将整捆的棒材吊至储料台架，再由拨料机构将产品单根拨至进料辊台。卸料的时候，同样是由拨料机构将料从出料辊台拨至卸料台架，再由吊车吊走。在拨料的过程中，无论是由储料台架到进料辊台，还是由出料辊台到卸料台架，棒材和进料辊台、卸料台架都有不可避免的撞击、碰撞，都会对产品表面造成伤害，产生划痕，影响产品的质量。为了避免这些划痕，在此过程中安装缓冲器，减少硬性碰撞。以下以卸料过程为例，详细说明可调型缓冲器的具体选型计算方法。
一、缓冲器在卸料工况的工作原理
所有运动着的物体都具有动能，能量的多少取决于物体的重量及速度，让一个运动着的物体停下来，必须使用一个能够直接对该物体产生反作用的装置。缓冲器可以实现我们所期望的减速和停靠，它的作用原理是将棒料的动能转化为热能，并将热量散发到空气中去。从而避免棒料与料档碰撞产生破环。
二、缓冲器的选择方法
1、首先确定工作模型。根据实际工况，选择正确的工作模型是正确选型的关键。
2、计算并确定选型
a确定参数：重量（M）、高差（H）、倾角（α）、循环次数/小时（C）
b计算动能：动能Ek=9.8*M*H
c计算作功动能：推进力FD=9.8*M*sinα 驱动能Ew= FD*S
d计算每次冲击总能量：ET=Ek+Ew
e计算每小时吸收的总能量： ETC= ET*C
f计算冲击速度： V=（2*9.8*H）-2
将装卸料过程中的各参数值，依上述步骤依次进行计算，便可列得下表：（表1）
从上表中可以看出，计算所得各参数都在所选缓冲器型号各参范围内，则可以确定最终型号。否则就要重新选型，保证缓冲器可以吸收最大料所产生的能量。缓冲器不宜过小，这里一般会取1.2的安全系数，而太大的话又会造成不必要的浪费。
三、安装与调试
1、安装附件设计
确定型号后，正确的安装方法才能够使缓冲器充分发挥其作用。保证功能性的同时也要注意节约成本。可调缓冲器本身结构轻巧，其安装附件的设计也较简单、简便。如下图所示为安装附件的一种形式。根据力矩平衡原理，这种形式会使缓冲器受到更小的冲击力。
该项目选型的困难之处在于棒料的种类较多，主要是直径和长度，这样一来，棒料对缓冲器的冲击力也会有不同。而且棒料只有缓停在特定的位置，才会被拨料机构拨走。应该注意的是，棒料缓停后，缓冲器所受冲击力消失，弹簧将带动活塞杆复位，等待下一次运动。此时，在棒料重力分力的作用下，弹簧有一定的压缩量，而这个位置才是棒料缓停的最终位置。
2、调试
目前使用较多的有美国安力定等可调型缓冲器。这种缓冲器造型不复杂、体积小、操作方便、调节灵活。正确的调试方法，才能充分发挥缓冲器的功能（比如缓和冲击力、降低噪音等），并延长使用寿命。调节缓冲器时，需要在动作前将调节按钮调至零，然后边旋转按钮边观察系统的减速情况。
如果缓冲力太小，起不到缓冲作用，比如在缓冲行程过程中没有明显的减速并在缓冲行程的终点留有“砰”的一声巨响，此时必须将调大一个刻度。而如果缓冲力太大，像刚性一样，容易使装置内部收到损伤，所以必须一步一步增大刻度。（例如，不能从最0直接调至最高，而应该从0至1这样一步一步的进行调整）。
当系统可以平稳的减速或者可以控制速度时，就说明装置已经调节成功，而且此时无论是系统减速还是停靠都听不到一点噪音。
另外在缓冲行程开始时发生突然减速或冲击时发出巨响，则需要将调节旋钮调小实现系统的平稳减速。如果缓冲行程的尽头发生突然减速，而且这个时候缓冲调节旋钮已经调至最高，说明计算所得型号偏小，应重新计算并选择稍大规格的型号。
四、总结
可调型缓冲器的使用，既达到了既定效果，且其安装结构简单轻便简单，并没有使原有设备复杂化。这也正是炉用机械所追求的，用最简单的设计最大化的实现功能性.缓冲器的使用只是很小的一个例子。不只是在装卸料过程中，在炉用机械的设计中，都应该开拓思路，，以提高炉用机械的机械化程度，提高效率。
参考文献：
《工业炉设计手册》第3版，机械工业出版社，王秉铨主编