钢管组对机总体方案设计及关键技术研究

论文摘要

钢管组对机是一种用于钢管生产车间,将长度较短的数节钢管调整在一条轴线上,并对各个管口进行校圆调整错边量,实现对各管口进行快速预热的专用机具。钢管组对工作是将几节短钢管按照API标准焊接成需要长度的钢管,其工序主要包括：钢管调直、校圆、直线度检测、预热及点焊。目前车间里这些组对工作均是由手工完成,由于钢管直径较大,操作不便,使得钢管组对效率低,质量差。钢管组对机的研制对于解决目前钢管组对工序中存在的这些技术问题及提高我国钢管生产领域自动化水平具有重大意义。课题源于中国海洋石油工程股份有限公司钢管生产线改造工程的钢管快速组对项目。论文的主要任务是针对所要组对的各种直径系列钢管,研制一套能够实现快速调直、校圆、直线度检测及预热的钢管组对机具,并对其关键技术进行研究。论文在综述钢管组对机国内外研究概况的基础上,并根据钢管生产车间的实际需要提出了钢管组对机的总体方案。该方案是通过对管口夹紧实现对整组钢管的调直及校圆。根据在组对工序中主要完成的工作,将组对机分为压紧加载机构、周向旋转机构、红外预热装置及直线度检测系统等四大模块,并分别进行详细的研究设计。论文运用ANSYS有限元软件对压紧模块圆心角和压紧加载机构推力等关键参数进行详细分析。并且利用莫尔定理对组对校圆所需压紧加载机构提供的最大推力进行验证计算,从而保证了钢管组对机工作的可靠性。论文采用红外辐射加热技术对管口预热,并对预热装置进行设计,对钢管组对需要预热的温度和利用红外预热时所需要的时间进行详细分析。针对钢管组对工序中直线度检测的特殊需求,在对钢管的各种直线度检测及圆度检测方法进行分析的基础上,提出一种适合钢管组对工序应用的固定位置检测直线度的方法,并建立其数学模型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 钢管组对机相关技术现状
• 1.2.1 内对口器
• 1.2.2 外对口器
• 1.3 课题的来源、背景及意义
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 课题背景
• 1.3.3 课题研究的目的和意义
• 1.4 论文完成的主要工作
• 第2章 钢管组对机的设计
• 2.1 引言
• 2.2 钢管组对机课题要求
• 2.2.1 钢管组对机设计接口参数
• 2.2.2 钢管组对机研制内容和目标
• 2.3 钢管组对机总体方案设计
• 2.3.1 钢管组对机的总体方案
• 2.3.2 钢管组对机的组对原理
• 2.4 钢管组对机主要机构设计
• 2.4.1 压紧加载机构设计
• 2.4.2 输送滚轮架设计
• 2.4.3 周向旋转机构设计
• 2.4.4 红外预热装置
• 2.4.5 直线度检测系统
• 2.5 钢管组对机组对操作流程
• 2.6 本章小结
• 第3章 钢管组对机关键参数分析
• 3.1 引言
• 3.2 压紧模块圆心角的分析
• 3.2.1 压紧模块设计原则
• 3.2.2 压紧模块圆心角确定
• 3.3 压紧加载机构液压缸推力的分析
• 3.3.1 加载液压缸推力的确定方法
• 3.3.2 校圆所需最大压紧力分析
• 3.3.3 模型等效简化常系数K的确定
• 3.3.4 简化模型校圆所需压紧力的理论计算
• 3.4 本章小结
• 第4章 钢管组对预热方法分析
• 4.1 引言
• 4.2 钢管组对机管口预热方法
• 4.2.1 钢管生产车间预热方式分析
• 4.2.2 钢管组对机红外预热原理
• 4.3 钢管组对管口预热时间分析
• 4.3.1 管口预热温度计算
• 4.3.2 管口预热时间计算
• 4.4 钢管组对机预热效率分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 钢管组对直线度检测方法研究
• 5.1 引言
• 5.2 钢管形状误差检测方法分析
• 5.2.1 钢管圆柱度检测方法
• 5.2.2 钢管直线度检测方法
• 5.3 钢管组对机直线度检测方法分析
• 5.3.1 钢管组对直线度误差分析
• 5.3.2 钢管组对直线度检测方法
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢