绕丝中心管内壁铁屑清理机的研制

孙百举（中石化胜利油田有限公司孤东采油厂生产准备大队 山东东营 257237）

一、现状调研

孤东油田地层出砂严重，防砂工作一直是作业和采油的重点工作。目前孤东油田采用不锈钢绕丝管防砂，不锈钢绕丝管防砂是一种较好的防砂技术。准备大队负责Φ62×1.3 m、Φ62×2.3 m、Φ62×4.3 m三种规格绕丝中心管的加工任务。中心管钻孔后，需要将中心管内壁铁屑清理干净，以防在使用过程中铁屑落入井中，造成卡泵和划伤柱塞等问题，从而影响作业施工质量。

在实际生产中，由于油管材料硬度比较高，而且钻削面为曲面，由于钻头角度等问题，钻孔后铁屑会翻转粘结在中心管内壁，不易清理。另外油管腐蚀、油污、钻孔后摩擦产生磁性以及油管内径尺寸不统一，完全靠人工很难将管内铁削清理干净。中心管使用量大，且每件中心管打孔数量多，工人们对每根中心管逐一清理，工人劳动强度大，工作效率较低。而且很难将铁屑完全清理干净，影响正常的作业生产保障和作业施工质量。

目前准备大队现有数控钻床一台，普通钻床两台，主要负责为中心管打孔。绕丝中心管内壁铁削清理干净与否，直接影响着影响孤东作业井的施工质量。因此，根据生产中的实际情况，设计研制绕丝中心管专用铁屑清理机，以解决生产工作中遇到的实际问题。

二、绕丝中心管铁屑清理机的设计方案

本设计的目的解决绕丝中心管内壁钻孔铁屑清理难题，设计一种投资小、清理效果好且效率高的中心管内壁铁屑清理机。

其技术方案是：主要由导轨、刀头、导杆、夹紧装置、动力机构组成，所述的导轨的横向主体上安设滚轮、虎钳及导杆扶正装置，导轨的一端设有进退电机，另一端设有铁屑回收槽，所述的进退电机连接导杆的一端，导杆的另一端安设刀头，通过刀头伸入待清理的中心管，刀头转动前行，清理中心管。所述的刀头设计为可调节式，所述的导轨的横向主体上设有行程开关。

（一）清理机主要部件组成

1.导轨 长度9米左右。用于安装进给小车和固定中心管，以及滚轮、控制线路等附属设备。可用槽钢或工字钢自行焊制。

2.夹紧装置 用于固定中心管，可自行加工滚轮，并使用虎钳固定。

3.导杆 用于连接刀头和旋转电机。可用无缝钢管加工制作，并在两端设计加工连接刀头和电机轴的部件，实现其旋转运动。

4.刀头 硬质合金刀头设计为可调节式，用以解决刀具磨损及管壁腐蚀造成的尺寸误差。

5.动力机构 由进给机构和旋转机构组成，进给机构动力由0.37千瓦的三相异步电动机提供，通过自带减速机构通过链轮链条传动与进给小车轮轴连接，实现小车的前进与后退；旋转机构由0.37千瓦三相异步电动机通过自带减速机构并与导杆连接组成，电机带动刀具可实现旋转切削。

6.电气组成 一组是通过三个按钮、两个行程开关、两个交流接触器以及一个热继电器构成的进给控制电路，实现小车的前进、后退以及到达位置自动停止。另一组有两个按钮，一个交流接触器及一个热继电器构成的旋转控制线路，可实现旋转电机的运转与停止。通过行程开关、按钮、交流接触器、热继电器等元件组成控制电路，实现小车的前进、后退以及导杆的旋转与停止。

（二）清理机的工作原理

首先将中心管放到滚轮架上，并使用虎钳夹紧；然后调整刀具尺寸至合适尺

寸，启动旋转和进给电机，导杆旋转开始工作，导杆高速转动，进退电机前进，开始磨削清理。清理结束后，由行程开关控制进退电机停止运转，导杆停止转动，由机体带动导杆退出，使用回退按钮使小车回退到指定位置，由行程开关控制自动停止，开始下一根清理工作。

三、中心管铁削清理机的技术特点

中心管铁削清理机使用安全可靠，结构紧凑，调整方便，具有以下技术特点：

1.夹具采用虎钳定位装夹保证位置精度及夹紧牢固。

2.刀头部分采用Y T 15硬质合金，具有很高的硬度及耐磨性，延长刀具使用寿命，不易损坏，使用时间长久。刀头部分采用可调试刀具，控制油管内径尺寸误差，解决油管内径尺寸由于磨损，腐蚀等原因造成的内径尺寸不统一，难清理的问题。

3.采用磨床和镗床相结合的加工方式，可实现中心管内壁的有效清理。

4.采用普通电机工作方式，安全可靠，便于维护，实现了自动进给，操作人员省时省力。

5.制作简单，只需购买电机和必要的电气元件，导轨、小车、滚轮等部件，本单位能自己加工焊制，其投资小、占地空间不大，而且清洗效果好、效率大幅度提高。

四、解决的问题

中心管铁屑清理机，解决了在中心管的加工过程中钻床钻孔后铁屑难清理等问题，以Φ62×4.3 m中心管计算，钻孔后的内壁清理工作平均需要20 mi n，而使用清理机后，可平均缩短10-15mi n，确保了中心管的加工质量和加工效率，同时大大减轻了人工的劳动强度。

五、效益分析

清理机的设计制作，从保护职工的身体健康出发，解决了中心管加工过程中内壁清理困难的问题，将极大地降低工人劳动强度，经济效益和社会效益巨大。

（一）经济效益

直接经济效益：平均每天可以多加工12米（价格为110元/米），

全年增值：240米/月×12月×110元/米=31.68万元

（二）社会效益

清理机的设计制作，使用安全可靠，结构紧凑，调整方便，特别适用于各种管材的内壁铁销的全面清理。清理机的研制，确保了准备大队中心管加工项目的规模化开展，开辟了新的效益增长点。

六、结束语

在清理机研制的过程中，操作人员提供了一些与该课题相关的重要信息，在很大程度上促进了该专用工具顺利研制。清理机结构简单，自动化程度高，操作方便。在清理过程中，噪音小，通过设计不同刀头可广泛应用于各种管材、管径的内壁除锈、清理，不受钢管壁厚和材料的限制，通用性好，具有极大的使用推广价值。

[1]谢克明，《自动控制原理》，电子工业出版社，2004年7月。

[2]易继锴等，《电气传动自动控制原理与设计》，北京工业大学出版社，1997年10月。

[3]闻邦椿，《机械设计手册》第3卷，机械工业出版社，2010年1月。