新型鋼管氣動(dòng)通徑機(jī)的研發(fā)

寇永樂，雷 剛，徐能惠，隋 健，李培力

（中國(guó)重型機(jī)械研究院股份公司，陜西 西安 710032）

0 引言

國(guó)內(nèi)外常用的鋼管通徑機(jī)主要有兩種結(jié)構(gòu)形式：①以壓縮空氣為動(dòng)力的氣動(dòng)通徑機(jī)；②以傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)為主的機(jī)械通徑機(jī)。由于鋼管氣動(dòng)通徑機(jī)設(shè)備投資小，見效快，得到用戶的青睞。近年來(lái)，中國(guó)重型機(jī)械研究院股份公司對(duì)鋼管氣動(dòng)通徑機(jī)進(jìn)行了較為深入的研究，并為國(guó)內(nèi)眾多鋼管企業(yè)裝備了鋼管通徑機(jī)。文獻(xiàn)［1］～［3］分別對(duì)鋼管氣動(dòng)通徑機(jī)的結(jié)構(gòu)與控制進(jìn)行了較為詳細(xì)的論述，這為設(shè)計(jì)氣動(dòng)通徑機(jī)提供了理論依據(jù)與思路，但是根據(jù)鋼管廠使用反饋意見，此類鋼管氣動(dòng)通徑機(jī)工裝種類繁多，更換工裝工序復(fù)雜，并且對(duì)鋼管中心定位要求精確，因此在使用上存在一些缺陷。鋼管機(jī)械通徑機(jī)雖然克服了氣動(dòng)通徑機(jī)的一些缺陷，但是由于其投資較大，因此為了滿足市場(chǎng)需求，需要開發(fā)出一種新型通徑機(jī)，基于此，本文研發(fā)了新型鋼管氣動(dòng)通徑機(jī)。

1 新型鋼管氣動(dòng)通徑機(jī)工作原理

新型鋼管氣動(dòng)通徑機(jī)主要以壓縮空氣為動(dòng)力源，將符合API要求的通徑規(guī)由鋼管的一端吹到另一端，實(shí)現(xiàn)鋼管的全長(zhǎng)通徑，以檢測(cè)鋼管的通徑是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，其工作原理示意圖如圖1 所示。

圖1 新型氣動(dòng)通徑機(jī)工作原理示意圖

新型氣動(dòng)通徑機(jī)主要由通徑規(guī)自動(dòng)裝入裝置、通徑規(guī)集收裝置、通徑規(guī)自動(dòng)輸送裝置等組成。其工藝流程為：鋼管送至通徑工位—鋼管壓緊—通徑規(guī)自動(dòng)裝入裝置升起—通徑規(guī)推入鋼管內(nèi)—通徑規(guī)自動(dòng)裝入裝置落下—吹氣—通徑規(guī)落入通徑規(guī)集收料倉(cāng)—通徑規(guī)自動(dòng)輸送裝置啟動(dòng)—通徑規(guī)返回并運(yùn)送至通徑規(guī)自動(dòng)裝置—通徑結(jié)束。

2 通徑規(guī)自動(dòng)裝入裝置

通徑規(guī)自動(dòng)裝入裝置是新型氣動(dòng)通徑機(jī)研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。該裝置主要由通徑規(guī)提升裝置、通徑規(guī)推入裝置、吹氣裝置3大部分組成，如圖2 所示。

圖2 通徑規(guī)自動(dòng)裝入裝置

為方便通徑規(guī)能順利滑落至通徑規(guī)提升裝置，通徑規(guī)自動(dòng)裝入裝置初始位置為傾斜放置，傾斜角度可通過調(diào)節(jié)裝置4進(jìn)行調(diào)整。該設(shè)計(jì)可確保通徑規(guī)通過自動(dòng)輸送裝置后完全落入通徑規(guī)提升裝置，且在該裝置上設(shè)計(jì)有檢測(cè)開關(guān)，從而通過自動(dòng)控制檢測(cè)，為下一工序提供信號(hào)源。另外由于該裝置可以繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)提升裝置升高到一定高度后，通徑規(guī)將水平升高，為下一步通徑規(guī)送入鋼管提供便利條件。

由于鋼管壁厚的變化以及鋼管規(guī)格的變化，為了保證通徑規(guī)能進(jìn)入鋼管，該提升裝置的高度可進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而滿足了不同規(guī)格鋼管以及不同壁厚鋼管的通徑要求，也避免了繁瑣的更換通徑工裝的麻煩。因此當(dāng)鋼管的規(guī)格發(fā)生變化時(shí)，不需要更換偏心套筒以及內(nèi)套筒來(lái)滿足鋼管通徑要求，因此大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)，降低了投資成本，減小了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，大幅度提高了設(shè)備的生產(chǎn)效率。

當(dāng)通徑規(guī)提升到位后，需要由通徑規(guī)推入裝置將通徑規(guī)送入鋼管。推入裝置由油缸和伸縮管組成，伸縮管不僅起導(dǎo)向作用，并且可以作為壓縮空氣的通道，為下一步通徑吹氣提供條件，在油缸的作用下，通徑規(guī)被推入鋼管。設(shè)計(jì)通徑規(guī)推入裝置時(shí)必須要滿足最長(zhǎng)通徑規(guī)可以推入鋼管的要求，并且為保證通徑的成功，必須確保該裝置與鋼管端口緊密接觸，因此通徑規(guī)推入裝置最前端零件的材料選擇為聚氨酯材料，確保了鋼管與推入裝置之間的密封性。

當(dāng)通徑規(guī)推入鋼管后之后，氣閥打開，壓縮空氣進(jìn)入伸縮管，通徑規(guī)在壓縮空氣的作用下由鋼管一端運(yùn)動(dòng)到另一端，通徑規(guī)落入通徑規(guī)收集裝置。該吹氣裝置設(shè)計(jì)有減壓閥和球閥，從而可以對(duì)壓縮空氣氣源進(jìn)行壓力和流量的調(diào)節(jié)，以滿足不同規(guī)格鋼管的通徑要求。一般原則是鋼管直徑越大，由于通徑規(guī)自身重量大，因此需要將氣源的氣量以及壓力調(diào)大，反之則調(diào)小。

3 通徑規(guī)集收裝置

通徑規(guī)集收裝置主要由收集料倉(cāng)、通徑料倉(cāng)行走裝置以及鎖緊裝置組成，如圖3 所示。當(dāng)通徑規(guī)從鋼管一端被吹到鋼管另一端后，通徑規(guī)將落入通徑規(guī)收集料倉(cāng)里，收集料倉(cāng)一方面是為了保護(hù)通徑規(guī)自動(dòng)輸送裝置輸送皮帶不被通徑規(guī)破壞，另一方面為防止通徑規(guī)掉落到其他設(shè)備上或傷害到現(xiàn)場(chǎng)工人，從而保護(hù)了操作工以及其他設(shè)備安全。

圖3 通徑規(guī)集收裝置

由于鋼管的長(zhǎng)度是變化的，因此通徑規(guī)收集料倉(cāng)必須能夠行走，因此本裝置設(shè)計(jì)有行走裝置，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，該裝置安裝有位置檢測(cè)編碼器，可實(shí)現(xiàn)該裝置根據(jù)鋼管長(zhǎng)度自動(dòng)行走及停止功能，為了確保該裝置定位準(zhǔn)確，該裝置還設(shè)計(jì)有鎖緊裝置。

4 通徑規(guī)自動(dòng)輸送裝置

通徑規(guī)自動(dòng)輸送裝置主要由皮帶裝置和皮帶驅(qū)動(dòng)裝置組成，如圖4 所示。當(dāng)通徑規(guī)落入收集料倉(cāng)裝置后，通徑規(guī)自動(dòng)輸送裝置啟動(dòng)，在皮帶驅(qū)動(dòng)裝置作用下，依靠與通徑規(guī)的摩擦力將通徑規(guī)脫離收集料倉(cāng)裝置，并輸送到通徑機(jī)自動(dòng)裝入裝置，在通徑規(guī)自動(dòng)輸送裝置上設(shè)計(jì)有通徑規(guī)檢測(cè)裝置，可以自動(dòng)檢測(cè)通徑規(guī)是否輸送到位。

該裝置驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)有變頻器，可以實(shí)現(xiàn)通徑規(guī)的慢速啟動(dòng)、快速輸送、慢速落入通徑規(guī)提升裝置等功能，一方面提高設(shè)備的工作效率，另一方面保護(hù)設(shè)備不會(huì)因?yàn)檩^大震動(dòng)而損壞。

圖4 通徑規(guī)自動(dòng)輸送裝置

5 總結(jié)

本文設(shè)計(jì)的新型鋼管氣動(dòng)通徑機(jī)解決了傳統(tǒng)氣動(dòng)通徑機(jī)需要頻繁更換工裝的問題，工藝生產(chǎn)無(wú)需加工制造工裝，節(jié)省了投資成本。由于生產(chǎn)節(jié)奏快，自動(dòng)化程度高，該新型鋼管氣動(dòng)通徑機(jī)得到用戶的一致好評(píng)，為用戶創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］隋健.氣動(dòng)鋼管通徑機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.液壓與氣動(dòng)，2007（3）：36-38.

［2］衛(wèi)凌云.鋼管通徑機(jī)探討［J］.工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2006（4）：95-96.

［3］高尚輝.一種新型氣動(dòng)通徑機(jī)［J］.液壓與氣動(dòng)，2010（7）：57-58.