物资的运送过程中,对物资载运工具及装载工具的维护修理是保证物资运输安全的前提。 管道运输是输送石油和天然气的一种重要交通方式, 社会生产、 生活对石油天然气的大量需求, 促进了管道建设事业的加快速度进行发展,使其成为五大交通运输方式之一。目前管道建设趋势是:大 口径、高压力、网络化覆盖,普遍采用 DN1016mm 及 DN1219mm 的钢质管道,输送压力达到 12MPa。为保障石油天然气供应安全,降低因故障停输造成的经济损失,目前管道的维护抢修 过程中采用的一种修复方法——管道带压不停输开孔封堵工艺,管道开孔机是该施工全套工艺流程中的 重要设备。为满足国内大口径管道维抢修施工的迫切需要,本文提出了一种适用于大口径高内 压油气输送管道维抢修的新型液压开孔机的创新设计的具体方案:带压力平衡系统的大口径高压油气 管道不停输开孔机具。 文章首先分析了带压不停输开孔的施工全套工艺流程,确定开孔机所需功能。以此为基础,从两方 面展开开孔设备的设计研制工作:1524 型管道专用开孔刀具的设计以及 1219 型开孔机主机的 设计。对于开孔刀具,以 X80 高强度管线钢为工件材料,管道最大直径 1524mm,结合大口径 流体钢管不停输开孔过程中的切削参数要求, 选用高速钢 M48 为刀片材料。 根据金属切削原理, 设计了合理的刀体、刀片几何形状,并分析了刀片与刀体的焊接工艺,采用“三体一膏”银钎 焊方法实现刀片与刀体的连接。 其次,对开孔机进行详细工程设计,包括传动机构、动力系统、控制机构、开孔机进尺状 态显示系统、管道内压平衡系统等展开设计。传动机构采用三根长筒轴组成的差速轴系传递运 动与动力,采用两台液压马达为系统动力,系统通过液压阀手动控制。针对现阶段管道建设大 口径、高压力的特点,设置压力平衡装置,充分的利用高压管输介质的压力,减小工作过程中管 道压力对开孔机传动机构作用的大载荷,提升产品使用效率。 然后基于虚拟样机技术,使用 Solidworks 建立了开孔机与开孔刀具零件的三维模型,并进 行虚拟装配与配合间隙检查。使用 Simulation 进行运动学与动力学分析,校核运动设计与结构 设计的合理性。 最后对丝杠、主轴、套筒等几个内孔长径比 L/d10 的深孔零件的加工问题进行了研究,比 较分析了枪钻法、BTA 法、DF 法和喷吸法等深孔加工方法,重点对工艺流程中出现的孔轴线 偏差问题进行了探讨并给出了初步的解决方案。
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