1 引言
穿孔機組是無縫鋼管生產中的重要設備，穿孔機頂桿小車又是穿孔機組的關鍵設備。本公司現用的穿孔機頂桿小車系統由德國SMS-MEER 公司設計，國內制造廠家制造。其在生產初期尚能滿足生產需求，隨著生產節奏、生產線作業率的逐步提高，原設計這套拖鏈結構，一些問題逐漸暴露出來，如經常造成拖鏈被折斷、連接板松動、拖鏈“塌腰”、不能滿足生產節奏等，使得現場設備的停機率居高不下，中間廢品率和合同完成率大幅降低，限制了正常生產。因此，對穿孔頂桿小車拖鏈等原設備的結構進行改造，以提高該設備的承載能力，減少部件摩擦和外力損壞，有效地提高穿孔機整體的使用壽命，降低維修成本，提高設備的生產效率。

2 穿孔機頂桿小車拖鏈使用狀況及出現的問題

整套拖鏈結構在調試和試生產初期，由于對工作速度、工作頻率要求不是很高，拖鏈的使用基本能滿足試車和試生產的要求，但隨著逐步投入正常生產，拖鏈的工況條件逐漸接近設計工況（速度加快、頻率加快），頂桿小車拖鏈在現場使用中，經常出現拖鏈塌腰、鏈板斷裂、拖鏈扭曲變形、拖鏈支撐架和拖鏈槽被刮變形等問題，拖鏈內的液壓油管和水管被刮壞里出現漏油漏水的問題，造成整條生產線停產，平均每個月都會發生由于頂桿小車拖鏈造成的停機，約為3~4 h，嚴重影響了整條生產線的工作生產。

拖鏈在塌腰后，上下拖鏈板直接摩擦，由于拖鏈板間有縫隙，在運動過程中會出現相互刮、掛問題，由于拖鏈材料為工程塑料，材質較脆容易斷裂，桿小車側掛拖鏈，由于摩擦力影響，頂桿小車尾架焊口處經常出現開焊斷裂的問題，嚴重制約了正常的生產。
3 穿孔機頂桿小車拖鏈改造方法
3.1 拖鏈增加支撐車
原設計拖鏈的長度過長，在工作使用過程中，拖鏈塌腰、下垂，造成頂桿小車無法快速運行，為解決這一問題，考慮在拖鏈下方增加一個支撐車，以防止拖鏈塌腰和下垂現象，從而延長拖鏈的使用壽命。支撐車結構如圖1 所示。

圖1 支撐車結構圖

支撐車起到支撐拖鏈的作用，行程為整個頂桿小車的行程一半，考慮拖鏈的回轉半徑500 mm，故支撐車長度設計為14 750 mm。支撐車設計有支撐輪（行走輪）和導向輪，支撐輪在小車兩側與頂端軌道接觸，左右導向輪設計在支撐車下面與側面軌道接觸，以確保小車動作的平穩。支撐輪和導向輪都設計有軸承，以減少摩擦阻力。為形成動滑輪組，在支撐車兩端固定有2 個滑輪，直徑由拖鏈厚度決定。另外，拖鏈支撐車車體也設計為一個移動滑道，這樣在運動過程中，拖鏈與支撐車與固定滑道之間的相對運動速度均較原設計降低了1 倍。
3.2 拖鏈的結構改進

原設計拖鏈采用工程塑料材料，普通拖鏈結構，拖鏈鏈板之間沒有防直接摩擦裝置，在運動中上下拖鏈之間只有直接滑動摩擦，由于拖鏈接口較多，經常發現拖鏈被刮起，而且摩擦阻力也較大，影響正常運動。在拖鏈設計改造中，參考拖鏈支撐車的結構，在拖鏈兩端間隔分布安裝拖鏈支撐行走輪和拖鏈防止左右偏的導向輪，使得改造后的拖鏈與小車之間全部為滾動摩擦，而且還有放置擺動裝置。

3.3 頂桿小車尾架和拖鏈牽引車連接方式改進

原設計拖鏈與頂桿小車尾架連接為剛性螺栓直接連接，這種連接方式的缺點在于工作過程中，由于滑道的水平標高在使用過程中出現高低不平，造成頂桿小車尾架在運動過程中上下顫動，致使拖鏈被帶動一起上下顫動，容易造成損壞。針對這一問題，設計了插入式結構，如圖2 所示，由于頂桿小車尾架在牽引車定位板內，上下有活動空間，左右間隙很小，所以在工作過程中，當尾架上下顛簸時，拖鏈牽引車并不隨其顛簸，保證了與牽引車相連接的拖鏈的運動平穩。

圖2 頂桿小車尾架與拖鏈牽引車連接結構圖
3.4 拖鏈牽引車設計和鋼絲繩裝置的改進
拖鏈牽引車是傳遞頂桿小車驅動力、連接牽引拖鏈、固定驅動拖鏈支撐車鋼絲繩的關鍵部件，具體設計結構如圖3 所示，拖鏈牽引車也有行走輪和導向輪，并設計有鋼絲繩掛接裝置，使牽引車受力更加合理，運動平穩。

圖3 拖鏈牽引車結構圖

拖鏈支撐車的動力源也采用鋼絲繩結構，鋼絲繩傳到的特點，必須要求鋼絲繩繃緊才能進行正常工作。改造設計中，將鋼絲繩漲緊起初設計為螺旋結構拉緊裝置，由于這種結構不利于現場調整操作，后采用液壓缸漲緊，液壓力可以通過減壓閥調定，這樣便于調整又能夠達到時時漲緊的目的，如圖4 所示。
圖4 拖鏈牽引車鋼絲繩掛接結構圖
4 結束語
通過對穿孔機頂桿小車拖鏈的結構改造，解決了拖鏈斷裂、折損、脫開等問題。原來因拖鏈故障造成生產線停機平均每月3~4 h，改造后在使用1 年的實間內，拖鏈的故障為0，保證了整條生產線的正常生產。在設備改造中，采用滾動摩擦代替滑動摩擦，采用支撐和導向裝置改善拖鏈的受力和運行狀況，使拖鏈運行平穩，有效地提高了拖鏈的使用壽命。改造前拖鏈每4 個月就要更換1 次，改造后，可以連續使用1 年以上，從備件成本方面每年可以節省近一百萬元，而且人工維修成本也大幅度降低。