一种埋弧焊管检测系统升降机构的液压改进.pdf

2 0 1 5年 7月 第 4 3卷 第 1 4期 机床与液压 MACHI NE T 0OL HYDRAUL I CS J u 1 ． 2 0 1 5 Vo 1 ． 4 3 No ． 1 4 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 5 ． 1 4 ． 0 5 9 一 种埋弧焊管检测系统升降机构的液压改进 李占锋 ，张凤龙 1 ．烟台职业学院，山东烟 台 2 6 4 6 7 0 ；2 ．烟 台信邦液压气动设备有限公 司，山东烟台 2 6 4 6 7 0 摘要升降机构是埋弧焊管检测系统一个重要组成部分，一般采用机械传动式齿轮齿条升降，缺点明显；改用液压系 统控制升降后，克服了传统机械升降机构的缺点，并取得了良好的经济效果 ，对市场上正在使用的其他机械升降机构的改 造有较实用的借鉴意义。 关键词升降机构 ；机械传动；液压系统 中图分类号T H1 3 7 ． 9 文献标志码B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 5 1 4 1 8 1 2 埋弧焊管检测系统是专门为埋弧焊管直焊缝／ 螺 旋焊缝生产过程质量控制而设计的实时成像检测系 统。此系统由机械传动及控制系统、x射线机系统、 检测显示系统、图像处理及增强系统、防护系统 5个 分系统构成，采用射线透照方式，对直径 2 1 9 m m以 上的钢管焊缝进行实时检测，以判断裂纹、气孔、夹 渣和未焊透等缺陷，并可对特定图像进行静态采集、 存档、打印等。 升降机构是控制系统的一个组成部分，固定在一 台能够在轨道上 自动行走的检测车上。起到传递的作 用。但传统的机械升降机构有诸多缺点，经常影响到 系统的正常工作。 1 升降机构的工作特点 升降机构布置在检测车上 ．基本工作原理如图 1 所示 ，被检钢管从地面输送辊进到检测车上时是轴 向 运动，当升降机构降下时，上端水平面比地面输送辊 低，升降机构完全升起时。上端水平面与地面输送辊 平面在同一平面，钢管在输送辊的作用下轴向运行到 升降机构上；当钢管完全运行到升降机构上时，与升 降机构一同下落，下落到一半距离时径向旋转辊接住 钢管，升降机构继续下落并与钢管脱开，此时升降机 构完成进料工作。径向旋转辊对钢管的径向旋转和检 测车的轴 向行走 。使钢 管相 对 固定 的 x射 线管 成 螺 旋运动，以检测钢管螺旋焊缝。 1 一地面输送辊 2 一被检钢管 卜检测 工件 车 4 一 举升 辊 5 一径向转动辊 6 _ _ x 射线管 7 --检 测 室 图 1 机械传动与举升辊示意图 从图 1 可以看出，质量 1 5 ～ 2 0 t 不等的被检钢管 辊就要承担钢管全部的重力，当3个举升辊中再有 1 在检测工件车上面时，理想状态是 4个举升辊同时承 个出现故障提供不了举升力时，剩余 2 个举升辊很快 受被检钢管重力 ，在齿轮齿条传动 下 ，4个 举升辊 同 出现传 动副变形 、打齿 、卡死等故 障 ，直接导致 整个 步下降。实际使用时这种状态只能维持很短的时间， 检测系统停止工作 ，影响焊管检测进度，增加维修成 一 般 3 个月左右。原因是重达十几吨的钢管接触举升 本。 辊后，会产生震动冲击 ，冲击力直接作用在齿牙上， 2 液压系统改进方案 而且 4 个齿牙承受的冲击力有大有小，当4个举升辊 与机械传 动相 比。液压传 动一个 突出优点 是 中有 1 个举升辊的齿牙出现变形失效，其余 3 个举升 “ 柔性” ，即可 自动实现过载保护⋯。结合升降动作 收稿 日期 2 0 1 4 - 0 6 - 1 6 基金项目山东省高等学校青年骨干教师国内访问学者项 目 作者简介李占锋 1 9 8 0 一 ，男，硕士研究生 ，讲师，主要研究方向为先进制造技术。E - m a i l z h a n f e n g l i 1 2 6 ． t o m。 1 8 2 机床与液压 第 4 3卷 要求 ．将升 降 辊 的机械 传 动改 为 液压 传 动 ，液 压 系 统原理 图见 图 2 。基本 液压传动过程 是齿轮泵 在 电机 驱动下 吸油 口从油箱 吸油 ，出油 口向 4个三位五通 电 磁换向阀供油，在电磁换向阀处于中位时，升降油缸 不动作 ，两个电磁头分别得电控制举升油缸的升降， 从而驱动举升辊的升降。在油缸举升过程中，需要 4 个 电磁 阀 8的左侧 电磁头通 电 ，此时油泵 出油 口泵 出 的高压油经过电磁换向阀、叠加式液控单向阀、叠加 式单 向节流 阀进人 油缸无 杆腔 ，在油压作用下 ，油缸 活塞杆推动举升辊 实现斜 向上 的举 升动作 ， 并 在最上 端保持住 。在被检钢管压 向举升辊 时 ，如果某个举升 辊受力偏大 ，此举升辊油缸活塞杆会被压 回 。无杆腔 油被 压向其 他油缸 或从 溢流阀流回油箱 。油缸受力 自 动减小 ，此 油缸不会 因受 力偏 大而疲 劳损坏 ；当某个 举升辊受力偏小 时 ，油泵供来 的油会迅 速供人 此油缸 无杆 腔 ，活 塞杆带 动举升辊 向上举 升直 到与其 他油缸 输 出力一样 。总之 ，由于 4个油缸 的无杆腔是通过油 管连通 的 ．根据 液体 的 帕斯卡 定 律 加 在被 封 闭液 体上的压强大小不变地 由液体 向各个方向传递 ，4 个油缸 始终输 出同样 的力 ，这就 避免了某个 油缸受力 偏大 而过早 损害的问题 ．从 而大 大提升 了产品的使用 寿命 1 一 电磁 溢 流 阀 2 一 齿轮 泵 3 _ 吸油 过滤 器 4 一 电动 机 5 一 空气 滤清 器 6 一液位液温计 7 一耐震压力表s -三位五通 电磁换向阀 9 _ - 叠加式液控单向阀 l 叠加式单向节流阀 1 l 一 升 降油 缸 l 2 一举 升 辊顶 轴 图 2 升降辊液压系统原理图 单个升降油缸举升辊见图 3 ，油缸 2活塞杆的伸 缩带动举升辊 6 ，实现对钢管 的举起 或下落 。 l 一 油 缸 摆 轴 2 一 举 升 油 缸 3 一 检 测 车 轮 4 一车架 5 一举升辊摆轴 6 一举升辊 图 3 油缸举升辊结构 图 3 改进液压传动的优点 [ 2 ] 采用液压系统控制举升的方案 ，解 决了举 升机构 过早损坏 的问题 。与机械传动相 比具有以下几方面优 势 1 设 备调试 过种 中 ，通过调 节叠 加式 单 向节 流 阀可 以很方便地实现无极调速 ，调速范围大 ，且可 在系统运 行过程 中调速 ； 2 在设 计举升 力 同样 大 小的前提下 ，液压传动装 置体积小 、质量轻 、结构 紧 凑 。液压元件之间可采用管道连接或集 成式连接 ，其 布局 、安装 有很大的灵活性 ，可以构成 用机械传 动方 式难 以组 成 的复杂系统 ； 3 液压 元件基本 已经 实 现系列化 、标 准化 和 通用 化 ，便 于设 计 、采 购 和 维 修 。 4结束 语 经过改进 ，这种液压传动举 升机构 两年多来 在十 多套 检测系统上实际应用 ，效果 良好 ，提 高了检测效 率，并降低了维修成本。目前企业新生产的埋弧焊管 检测系统举升机构已全部采用液压传动。但以前投人 市场的有很多还是采用机械传动，对于正在使用机械 传动升降结构埋弧焊管检测系统的企业 。文中提出的 改进方案相信可为企业技术人员提供借鉴。 参考文献 [ 1 ]许贤良。 液压传动[ M] ． 北京 国防工业出版社， 2 0 0 6 ． [ 2 ]孙成通． 液压传动[ M] ． 北京 化学工业出版社， 2 0 0 5 ．