大直径钢管相贯线数控切割机的设计

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1、大直径钢管相贯线数控切割机的设计?32?MechanicalElectricalEngineeringMagazineVol.l9No.12002机电工程2002年第19卷第1期!数控数显技术！夏水华，王晓青，雷才洪，刘国光(黄石高等专科学校机电工程系，湖北黄石435003)摘现。文献标识码：B文章编号：(2002)1001-455101-0032-03中图分类号：TG48DesignofCuttingMachineforlntersectingCurveofMajorDiameterSteelP

2、ipesXIAShui-hua,WANGXiao-ging,LEICai-hong,LIUGuo-guang(HuangshiPolytechnicCollege,Huangshi435003)Abstract：Thepaperintroducesthedesignthought,mainstructure,performancecharacter,applyingrangeandcontrolimplementofcuttingmachineforintersectingcurveofmajor

3、diametersteelpipes.Keywords：IntersectingCurve；NC；CuttingMachine；Design1引言那样的缺陷；割炬在数控系统控制下均匀进给，轨迹误差大大减小，这为改善两管接缝的焊接质量和提高效率提供了条件。2工作原理其轴线夹角为!，两圆管相贯，如图1所示，x与z存在如下关系：管道输油、输气、输水工程和海上采油平台及江河湖海中施工的大型机架平台等工程设施常常要使用大直径钢管，钢管相贯连接时有应用。在工程建设屮，遇有大直径钢管相贯连接问题，传统方法多是用

4、相贯线展开的图解法在钢板上放样，后来用计算替代图解，但在放样、切割下料、卷曲成形和焊接过程中仍有大量工作要人工完成。这种方法的缺点是：切割时形成的凸凹不整的割痕和加热冷却后存在的应力在卷曲过程屮容易引起裂纹，而裂纹的存在对于输气、输油特别是承载都是潜在的安全隐患；人工放样的精度本来就不高，且割炬的移动不可能严格遵循放样的轨迹，而是沿放样线以一定幅度左右摆动，形成…个包容放样轨迹宽度为必然要影响焊缝!的误差带。当!超过一定值时，质量；在卷曲成形过程中容易出现错位对接，这使得在平面上放样切割的相贯线在

5、卷曲后产生错位变形，对于大直径钢管尤英是这样；人工展开放样切割下料效率低，工人劳动强度大。数字控制大直径钢管切割能够适应多种不同轴线夹角的圆管相贯线的切割，切割质量高。因为对成形钢管进行切割，不存在先切割后卷曲引起裂纹收稿日期:2001-12-10作者简介：夏水华(1957-),男，湖北武汉人，副教授，主耍研究方向：先进制造技术。eVol.l9No.l2002则zl=2Rcoscosl3.2性能参数2sindzl-2RsincosllR2sin2(2)-dOI=lOllOII+sin!2sin二T

6、Udzzl=ldt=TdOIdt=Tcl当两圆管等径时，x2lsin2+2xlzlsincos-z2lsin2=0xl=sinzl两圆管轴线相交，XIYIZI坐标系中的yl值与X2Y2Z2坐标系中的y2值相等。对于割断钢管断口上的相贯线：z2=lsin+1tg但y=R2sinO2,所以z2=lsin{+R2coscosO2}dz2ldO2=sin{(R2l-R22sin2O2)-R22sinO2cosO2)-R2cossinO2}=?Udzz2=dt=?ddt=?c2至此，已经建立了为切割钢管的相

7、贯线钢管的转动进给量与割炬的进给量、钢管的转动速度和割炬的进给速度之间的关系。这样，在数控系统的控制下，钢管的转动和割炬的进给联动，实现钢管的相贯线的切割，也可实现非圆柱管相贯线的切割。切割圆管的相贯线，割炬沿X方向的进给，一口割炬与管壁间的距离调定后，就固定下来，直至切割完毕。3结构设计3.1结构组成大直径钢管相贯线数控切割机的结构组成，如图2所示。该切割机主要由数控装置、钢管转动进给与支承、割炬进给执行机构和相应的控制电路组成。进给用丝杠的轴线与支承钢管的轴线在同一水平面内，为满足割断钢管的需

8、要和适应钢管直径大小的变化，钢管下设张合轮。装在燕尾槽上的钢管的两端支承间距离可调，以适应钢管长度的变化。钢管采用同步伸缩夹持装置。钢管斜交时，需耍调整割炬相对于钢管轴线的斜角。为此设有角度分度盘，用以指示割炬的倾角。切割钢管的直径：O.8-I.5m切割钢管的长度：5~l2m钢管转动进给电机类型：大惯量直流伺服电动机大惯量直流电机功率：22kW?34?Mechanical&ElectricalEngineeringMagazineVOI.19NO.12002机电匸程2002