ThinkPipe在弯头制作中的应用.pdf

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1、第38卷第6期石油工程建设91ThinkPipe在弯头制作中的应用刘国庆，钱海东(上海宣邦金属新材料科技有限公司，上海201109)摘要：文章介绍了一款适用于各种管径的、便于施工现场使用的管道弯头自动切割机的研究成果利用立体几何的原理建立起弯头斜截管斜口切割的数学模型，并用MATLAB进行了数学仿真．验证了模型的正确性。将数学模型转为ThinkPipe硬件可识别的内置程序，使ThinkPipe具有自动切割弯头斜口的功能。试验证明，内置了弯头斜口切割程序的ThinkPipe不单可以在不放样画线的情况下一次切割出高质量的斜口，而且操作简单．非常适合管道施工过程中使用关键词：管

2、道弯头；自动切割机；研制；应用doi：10．3969／j．issn．1001-2206．2012．06．0250引言截轨迹的侧视图的圆心角。、0的正方向为图示在管道建设中．经常需要各种弯头连接．当中逆时针方向，则：无机械弯制弯头时常将斜截管节斜口对接焊成弯L=-D·tana(1)头⋯．俗称虾米腰弯头或虾米弯。如果采用通常式中D——辅助变量，代表管道外径。的放样下料方法．不但费工费料费时．而且误差很大。误差主要来自正弦曲线的有限点连接(方法误差)、样板的变形、磨损、贴合度不好(工具误差)、管径圆度不好(加工对象误差)。特别是大直径管道，周长比较大，如Dl420mm×12mm

3、的钢管。样板展开长度约有4．5m，放样、画线都比较麻烦．切割之后对口组料时．缝隙不均．气割修整工作量比较大『2]研制一款适用于图1弯头示意各种管径的、便于施工现场使用的管道弯头自动切割机．具有重要的市场价值笔者通过数学建设斜截轨迹上任一点的坐标为(0，)，则根模．将模型内置到自行研发的ThinkPipe硬件中。据三角形相似原理，有下式：从而制造出了国内第一台便携式管道弯头斜口切L(2)D．c0s0D割设备一os1数学建模由(2)得出：组合弯头的管节数视弯头角大小而定．管节斜截角度OL由弯头弯曲角度和组合节数多少决定．：^(＼3)，二一般0。<≤15o。也有特殊情况，=45

4、o。为了2MATLAB仿真建模方便．取任意相邻两节作为研究对象编写M文件，令D=457mm．O／=45。．利用图1所示为两段斜截管连成弯头的示意图．弯MATLAB进行仿真。通过动画可以清楚看出轨迹切头弯曲角度为2Ot．定义Z轴方向及L的意义如图割的过程。图2为截面圆示图及轨迹点坐标的展开1所示，Z轴零点为图1中O点位置．0为弯头斜图，从而证明了模型的正确性92石t,0工程建设0—200-4002OH0200(a)斜截空间曲线Zfb主视图—．400——300—-200—．1000Zfc)俯视图(d)Z轴展开线图2MATLAB仿真图3ThinkPipe硬件功能的实现需要其输入

5、L这一个参数．即可自动实现截面轨由式(3)可知，至少需要二轴运动，才能实迹。现空间柱面上任一点的描述．即一轴作为圆周运动最后，安装割枪，调好起点位置。点火切割。()．另一轴作为轴向运动。ThinkPipe是笔者继数分钟后．切割完成。STZQ系列产品之后研制的实现绕管二轴运动的专4试验用爬管机．拥有多项专利技术．其主体包括爬管试验管材为Q345R．规格D457mm×8mm。机、控制箱两个组成部分，如配上火焰或等离子割切割气体为氧气乙炔．切割角度为45o切割之后枪，即可实现切割功能。爬管机质量在22kg左对口组焊整个切割过程约6min．从图3中可以右．适用于在多种管径的各种硬

6、材质管道上爬行。看出割枪头沿预定轨迹自动行走．整个过程无需人因此极适合管道施工现场的作为专用切割、喷涂、工干预图4为切割之后的切口．可以看出，切口预热等用途使用控制箱留有RS232串口。方便平滑．十分理想用打磨机对尖端的内壁厚度进行与电脑连接进行程序升级。理论上，只要程序得少许打磨即可完成组对焊接当．可以实现管道上任意图形的描绘。为此，我们选用ThinkPiDe作为实现功能的硬件设施。首先将柔性轨道缠绕在待切管之上．并用专用爪具抓紧将爬管机主机部分“骑”在轨道之上．以保证周向行走的精度链条搭在爬管机主动链轮及从动链轮之上，抬升拉紧。以上过程大概花费5～10min。接着用3

7、根耐高温、耐磨的线缆将爬管机主体与控制箱连接．并从控制箱输入参数。在编写内置图3切割过程程序的过程中．为了简化操作工人的参数输入。只第38卷第6期石油Jt程建设93永冻土、季节性冻土、冻土沼泽地段长输管道大开挖施工冯大永(辽河石油勘探局油田建设工程一公司，辽亍盘锦124010)摘要：中俄原油管道漠河一大庆段穿过连续多年冻土区、不连续多年冻土区、岛状多年冻土区及季节性冻土区。为避免管道施工对周围环境的影响和冻土融化对管道的影响．需要在冬季进行施工永冻土地段管沟开挖施工中采用液压单钩挖掘机松动表层冻土．单斗挖掘机配合清理：冻土沼泽