【摘要】：鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)(簡(jiǎn)稱水壓機(jī))是廣泛應(yīng)用于鋼管行業(yè)的大型自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備,目的是檢測(cè)管體密封性、鋼管缺陷等。近些年來(lái),隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步,對(duì)鋼管的市場(chǎng)需求一步步的擴(kuò)大,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)鋼管的企業(yè)也大幅度提高了產(chǎn)量。目前,在國(guó)內(nèi)專用鋼管生產(chǎn)行業(yè)中,均需要使用水壓機(jī)進(jìn)行檢測(cè)鋼管能否達(dá)到相應(yīng)的質(zhì)量等級(jí)。但由于傳統(tǒng)的水壓機(jī)檢測(cè)效率低,鋼管水壓試驗(yàn)時(shí)密封圈磨損嚴(yán)重,夾緊機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置沒有理論數(shù)據(jù)做依托,這些問題嚴(yán)重制約了水壓機(jī)的發(fā)展。為此,筆者結(jié)合國(guó)內(nèi)外水壓機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)開發(fā)出高效率的、密封方式為端面密封的多工位水壓試驗(yàn)機(jī),并用于生產(chǎn)實(shí)踐,解決了上述各種問題。本文研究?jī)?nèi)容主要涵蓋:(1)設(shè)計(jì)出多工位水壓試驗(yàn)機(jī),并對(duì)重要機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和工作原理分析;(2)基于ANSYS workbench,本人對(duì)多工位水壓機(jī)端面密封墊進(jìn)行有限元分析,研究了一種通過有限元分析驗(yàn)證密封條件和強(qiáng)度條件的方法,求出最小實(shí)際比壓和水壓試驗(yàn)時(shí)對(duì)鋼管加載的最小力,該方法即滿足密封條件,泄漏率在允許的范圍內(nèi),又可最大程度的提高密封墊的壽命,防止了水壓試驗(yàn)時(shí)由于加載過大而頻繁更換密封墊的現(xiàn)象;(3)利用ADAMS軟件中的View模塊,本人對(duì)水壓機(jī)中的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維建模、參數(shù)化分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)后,找到水壓機(jī)各桿件長(zhǎng)度等設(shè)計(jì)參數(shù)。該方案對(duì)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化在節(jié)約能耗上非常明顯,使其最大推進(jìn)力降低了11.6%。平均推進(jìn)力降低了2.74%,極大地降低了能耗,為夾緊裝置提供了理論數(shù)據(jù);(4)根據(jù)水壓機(jī)的各部件動(dòng)作要求,本人設(shè)計(jì)出PLC控制系統(tǒng),進(jìn)一步提高工作效率,在保證水壓機(jī)正常工作的前提下,盡量減少中間過程的等待時(shí)間,通過優(yōu)化水壓機(jī)工作時(shí)序圖,加強(qiáng)鋼管位置和機(jī)構(gòu)工作位置的檢測(cè)與反饋,從而保證水壓機(jī)在較為理想的狀態(tài)下工作。
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH89
【圖文】：

圖 2-1 多工位鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)水壓試驗(yàn)工序：鋼管沖洗工作完成后，送料鏈條運(yùn)動(dòng)，用于將沖洗后的鋼管送入的試壓位置[26]。工作時(shí)傳動(dòng)鏈帶動(dòng)鏈上的圓盤卡鉗做順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，圓盤卡鉗一次卡住一根鋼管運(yùn)動(dòng)，將鋼管輸送至檢測(cè)臺(tái)，檢測(cè)臺(tái)左側(cè)帶有計(jì)數(shù)傳感器，對(duì)于六工位鋼管水壓機(jī)，鋼管輸送過程中，傳感器電刷計(jì)數(shù)六次停止，六根鋼管已進(jìn)入試壓位置，此時(shí)氣缸驅(qū)動(dòng)鋼管夾緊機(jī)構(gòu)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)鋼管定位夾緊，鋼管狀態(tài)穩(wěn)定后，鋼管兩端密封頭向鋼管兩側(cè)運(yùn)動(dòng)，對(duì)鋼管進(jìn)行初步密封及兩端定位，而后進(jìn)行鋼管排氣操作，固定端充水閥打開，由低壓水泵向鋼管內(nèi)充水，同時(shí)與密封頭連接的排氣閥工作，排氣閥上裝有流量傳感器，起初排氣閥排除的是鋼管內(nèi)的氣體，待排氣閥經(jīng)過流量傳感器檢測(cè)，當(dāng)排氣閥排出一定量的水后，排氣閥關(guān)閉，鋼管排氣動(dòng)作完成。低壓充水口關(guān)閉，增壓缸動(dòng)作，由固定端向鋼管內(nèi)充入高壓水，連接密封頭的壓力傳感器動(dòng)作，待壓力表顯示壓力值為 7Mpa 時(shí)，高壓水泵停止動(dòng)作，帶檢測(cè)鋼管進(jìn)入保壓狀態(tài)，保壓時(shí)間為 5-10s[16]。由于鋼管內(nèi)充滿高壓水，此時(shí)排氣閥打開，進(jìn)行泄壓，泄壓完成后，鋼管兩端密封頭離開鋼管，向兩側(cè)檢測(cè)前初始位置移動(dòng)，管內(nèi)水自然排出至收集裝置，夾緊機(jī)構(gòu)松開鋼管，鋼管傳送機(jī)構(gòu)動(dòng)作，傳送機(jī)構(gòu)右側(cè)也有計(jì)數(shù)傳感器，共計(jì)六次，傳送機(jī)構(gòu)將已檢測(cè)鋼管送入鋼管打包槽中，鋼管水壓機(jī)整體檢測(cè)工作完成，準(zhǔn)備進(jìn)入下一批鋼管檢測(cè)前狀態(tài)。特別說(shuō)明，采用端面密封方式，工作時(shí)是將密封圈通過液壓缸直接壓在鋼管端面上，從提密封圈壽命講，密封圈對(duì)鋼管的壓力越小越好，但壓力過小會(huì)影響密封效果，這就要求要找出初始的壓力值，并且通過自動(dòng)控制及液壓比例閥控制，使得密封圈對(duì)鋼管的

置設(shè)計(jì)的目的在于提供一種用于鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)上料的功能藝效率低下的問題，通過優(yōu)化上料工序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上料，減小作業(yè)生產(chǎn)效率，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[28]。針對(duì)鋼管上料任務(wù)的工作要需具備以下優(yōu)勢(shì)：鋼管上料的能耗要小、平穩(wěn)性好、運(yùn)動(dòng)方式簡(jiǎn)單。因此考慮到這些問題設(shè)計(jì)鋼管上料機(jī)構(gòu)如圖 2-1 所示。

圖 2-1 鋼管上料機(jī)構(gòu) 2.液壓缸 3.支撐板 4.雙 V 型鋼管槽 設(shè)計(jì)為：將同等規(guī)格的一批待檢測(cè)鋼管兩根鋼管自動(dòng)進(jìn)入 V 型槽中，保證鋼管高度（如 60mm），此時(shí)兩根鋼管到達(dá)類推，直到鋼管架上鋼管裝滿為止；如動(dòng)作流程如圖 2-2 所示。

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