新型自动管道切割机的研发

2015-11-30曹化荣张井仁曹连池毛静丽刘智任泽启

金属加工(热加工) 2015年18期

关键词：链条管材车轮

曹化荣张井仁曹连池毛静丽刘智任泽启

新型自动管道切割机的研发

曹化荣张井仁曹连池毛静丽刘智任泽启

介绍了一种新型管道自动切割机的研发，通过在机体材料、驱动方式、锁紧装置和轨道结构等几个方面的改进，形成一种轨道链条复合式自动管道切割机，不仅降低了劳动强度，提高操作效率，提升切割质量和精度，还可实现管材切割自动化。

1. 概述

在管道建设过程中，管段切割和开坡口是管道焊前的第一道工序。目前施工中有轨道式手摇式、磁力式、链条式和定位块式管道切割机，而在长输管道野外施工过程中，以轨道式和链条式钢管切割机应用最为普遍。这两类管道切割机与其他几类切割机相比，具有操作方便，制造成本低，价格便宜等优势。但由于自身结构和驱动方式的原因，故在操作过程中也暴露出了手摇速度不均匀，很多位置不好操作（如顶面、底面），链条限定行走轨迹会造成定位不准，以及切割精度不够等缺陷。

针对上述问题，我们综合轨道式切割机和链条式切割机的优势，在满足现有切割能力的基础上，从方便操作、适应野外工作环境、提高效率等方面入手，对原有切割机进行了设计改进，研发成功一种轨道链条复合式自动管道切割机（见图1）。该切割机具有较高的生产效率和稳定的切割质量，此外，还具有体积小、重量轻、成本低及操作方便等优势。

图1 新型管道切割机主体

2. 技术改进

（1）采用铝制机身目前常用的切割机主体材料一般为碳钢，一台切割机整体重量约17kg，而新型自动管道切割机主体材料采用硬质航空铝材料，在满足结构强度要求的情况下，使整机重量只有原来的1/3左右，因此在野外施工过程中使用起来更加轻巧，便于装拆，方便操作。

（2）优化机体结构原来的手摇式或链条轨道式切割机在安装前，要调整主机的松紧手轮，使机体降到最低位置，然后将链条绕过钢管挂在驱动链轮以后，再调整主机的松紧手轮，使机体和从动链轮提升到合适的距离，以便拉紧链条将机体通过链条固定在管材上，以保证主机在切割过程中环绕管道时不掉机、不滑动。

在安装过程中，旋紧螺母行程长，装夹速度慢。同时竖起的夹紧支撑装置也使切割机的高度增加，这对于回转式切割机来说，意味着管子周围需要更大更高的操作空间。这在野外管道施工，或特殊施工环境下，会有很

大的局限性。

新型自动管道切割机将原来的旋进夹紧方式，改为偏心锁紧结构，通过扳动手柄，利用曲柄和弹簧的旋转，一次性完成锁紧过程，简单高效（见图2）。通过旋转调节螺母，来调整链条的松紧度。同时由于取消了上部的旋紧手轮和丝杠部分，使机体的高度尺寸降低了1/3左右，使切割机围绕管子旋转通过管材底部空间时更加方便。

（3）改变驱动方式原来的管道切割机大多采用直流电动机驱动或手摇式，一般直流电动机采用电流自反馈控制，这种控制方式只是在电动机的驱动电流变化达到一定值时，控制系统才能给出调整信号去调节电动机的转速。而新型自动管道切割机采用步进电动机（又称脉冲式电动机）驱动，在非超载的情况下，电动机的转速和停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，使切割机运行更加稳定。

同时通过控制脉冲频率来控制电动机转动的速度和加速度，不仅能达到调速的目的，而且可以远程控制，更加安全方便。

（4）改变行进方式旧式切割机的车轮直接与钢管表面直接接触，特殊情况下（如在螺纹钢管或焊接管表面运动时），车轮经过焊道时会使小车产生跳动或使小车运动轨迹发生改变，影响割口端面的平整度和切割面的质量，造成需要修磨或返工。

新型切割机采用轨道与链条复合行走机构。轨道采用进口高弹性材料，配合模具冲压而成，抗变形能力强。主机车轮采用了凹轮结构，直接沿着轨道上的导向槽运行，滚轮不与管材直接接触，避免了焊道对小车运行稳定性、运行轨迹的影响，保证切割轨迹起点与终点重合。克服了传统切割机单纯以链条限定行走轨迹会造成定位不准，切割精度不够，割口质量差等问题。新型管道切割机车轮与导轨配合如图3所示。新型自动管道切割机工作现场如图4所示。

图2 新型管道切割机锁紧结构示意

图3 新型管道切割机车轮与导轨配合示意

图4 工作现场

3. 设备特点

我们设计改进的新型自动管道切割机结构简单，性能安全可靠，操作方便省力，加工速度快，用途多样。不仅可以切割直口，实现简单的切割，还可以通过割枪角度的调整，实现V形坡口的一次成形，很好实现了其预定功能。通过试验该切割机运行良好，不仅满足了生产需求，而且操作人员由2人减少至1人，既提高了工作效率，又降低了生产成本。

同时该切割机除了使用火焰切割以外，也可安装等离子切割设备，用于异种钢的切割。