管道外表面等离子除鳞密封装置的设计与研究

论文摘要

钢管在热轧之后,将会在表面形成一层较硬的氧化层,俗称鳞皮。在后续加工之前需去除该层氧化物,该过程称为除鳞。相对于传统的除鳞方法,等离子除鳞具有除鳞性能优越、生产效率高、环保等优点。在国内,管道表面等离子除鳞装置及相关理论和技术研究均很少,因此研究除鳞装置及其相关技术具有重要的意义。针对被除鳞钢管的结构特点和其连续除鳞的工作要求,选择真空除鳞和局部密封的方案。根据管径误差及管道表面粗糙度大的特点,分析非接触式密封技术和接触式滑动密封机理,得出非接触式密封和接触式滑动密封的特点及应用场合,提出滚滑式密封圈的密封方案。根据设计要求,在选定密封圈材料和容纳密封圈的沟槽形状后,对局部真空腔密封圈的滚滑条件进行推导,包括管道入口侧和出口侧的滚滑条件。根据密封圈的滚滑条件,分析影响滚滑条件的因素,建立密封圈管壁压力和密封圈拉伸量的解析关系,明确滚动力矩的周期变化特性及其峰值,结合滚滑条件,得到密封圈截面半径的合理取值范围,为后续等离子除鳞密封装置的设计奠定理论依据和技术指导。分析除鳞密封装置的工作原理,对管道外表面等离子除鳞装置进行详细设计,并对该装置的除鳞单元及驱动单元相关的理论进行分析。为管道外表面等离子除鳞装置样机的研制奠定基础。为验证所设计管道外表面等离子除鳞密封装置的性能,给等离子密封除鳞装置产品的研制提供必要的基础数据,对除鳞密封装置的总体试验、驱动单元和密封部分的试验进行设计,选取相应的试验配件,制订试验内容并给出密封失效的判定方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 国内外除鳞技术的研究现状及分析
• 1.3.1 酸洗除鳞
• 1.3.2 高压水除鳞
• 1.3.3 气体除鳞
• 1.3.4 抛丸除鳞
• 1.3.5 超声波除鳞
• 1.3.6 钢丝刷除鳞
• 1.3.7 等离子除鳞
• 1.4 课题主要研究内容
• 第2章 等离子除鳞腔体密封方案的确定
• 2.1 等离子除鳞以及工作方案的确定
• 2.1.1 除鳞方案
• 2.1.2 工作方案的确定
• 2.2 真空动密封方案的确定
• 2.2.1 非接触式轴向动密封
• 2.2.2 接触式轴向动密封
• 2.2.3 密封方案的比较
• 2.3 滚滑式动密封方案
• 2.4 本章小结
• 第3章 滚滑式动密封及相关理论分析
• 3.1 密封圈材料以及密封沟槽的选择
• 3.1.1 密封圈材料的选择
• 3.1.2 密封沟槽的选择
• 3.2 滚滑式密封装置滚滑条件的推导
• 3.2.1 入口处滚滑条件
• 3.2.2 出口处滚滑条件
• 3.2.3 滚滑条件简化推导的误差影响
• 3.3 滚滑条件的影响因素
• 3.3.1 拉伸量
• 3.3.2 翻转力矩
• 3.3.3 密封圈扭曲
• 3.3.4 沟槽侧壁的摩擦
• 3.4 本章小结
• 第4章 除鳞密封装置的设计
• 4.1 管道外表面等离子除鳞密封装置的工作原理
• 4.2 管道外表面等离子除鳞单元的设计
• 4.2.1 除鳞单元的组成
• 4.2.2 电极单元
• 4.2.3 管道导电单元
• 4.2.4 腔体的支承单元
• 4.2.5 密封单元
• 4.3 管道外表面等离子除鳞驱动单元的设计
• 4.3.1 驱动方案
• 4.3.2 驱动辊的结构设计
• 4.3.3 驱动辊的排布
• 4.3.4 驱动电机的选择
• 4.4 本章小结
• 第5章 管道外表面除鳞真空腔密封试验方案
• 5.1 试验的目的及意义
• 5.1.1 试验的意义
• 5.1.2 试验的目的
• 5.2 试验方案的设计
• 5.2.1 总体方案
• 5.2.2 密封方案
• 5.3 试验配件的选择
• 5.4 试验内容和方法
• 5.4.1 试验内容
• 5.4.2 试验方法和失效形式的判定
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历