三點式合縫系統的製作方法

2023-05-17 18:05:11

專利名稱：三點式合縫系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及鋼管合縫系統技術，特別是一種只要在三個位置對管胚施 加作用力就能使管胚合縫的三點式合縫系統。
背景技術：
隨著石油工業的快速發展及油氣管網的迅猛鋪設，輸送油氣管網的鋼管生 產行業在我國蓬勃興起，又由於鋼管在建築行業的明顯優勢，結構鋼管的發展
勢頭在我國也相當迅猛。在2000年之前，我國石油工業部所屬的幾個制管廠生 產的大直徑(4)406 4> 1422mm)鋼管全部為螺旋焊縫鋼管，由於大壁厚、高材 質的螺旋鋼管很難成型，加上焊縫相對直縫鋼管生產安全性偏低，直縫鋼管與 螺旋鋼管相比有明顯的優勢，直縫鋼管生產線在我國一條接一條地建設。
在大直徑直縫鋼管生產線中，國內鋼管的成型方法目前只有兩種 一種 為UOE成型法，該方法是用在大型壓力機上用模具將鋼板沿全長首先一次壓成 "U"形，再壓一次製成"0"形，雖然在壓力機上已經壓成了 "0"形，但由於 管坯有彈性，模具鬆開後管坯仍然有開口；另一種為JCOE成型法，該方法是在 壓力機上從鋼板的一邊開始多次壓製成"J"形，然後從鋼板的另一邊再經幾次 壓制把鋼板壓製成"C"形，在"J"和"C"成型過中要求管坯的管徑要達到成 品鋼管管徑的尺寸要求，但由於模具的影響，最後一次也是鋼板最中間的一次 是不能壓到量的(否則管坯夾緊在模具上是很難取出的)，因此管胚仍然有開口。 無論哪一種成型方法，成型後的鋼管管坯都有開縫，因此合縫機是鋼管生產線 中的必備設備之一。
我國2000年先後建設的大直縫埋弧焊管生產線配置的預焊機是從國外引進 圖紙，國內製造的設備。它的主機結構是一個沿立柱可升降移動的環形架，環 型架四周布置了9組鋼管合攏輥梁，壓在管坯表面上.使管坯合攏。每一輥梁的 兩端各有一蝸輪升降機構，該機構驅動輥梁同步沿鋼管的徑向移動，驅動每一 輥梁的兩個蝸輪升降機構布置在環形架同一位置的兩側，並可沿環形架上的環 形導軌同步擺動一個角度，9#輥梁是固定輥梁，永遠位於時鐘12點的位置， 正對管坯開口。每一輥梁上安裝有數量不等的滾輪。對於合攏直徑較大的鋼管時，9根輥梁上的所有滾輪形成的合攏空間剛好等於成品鋼管的外徑，然後鋼管
在推力的作用下強行進入合攏空間，在出口處進行連續預焊；對於較小的鋼管，
使用的輥梁減少，並適當改變輥梁的角度，使輥梁分布均勻。環形架的升降用
來適應大、小鋼管的來料高度。該合縫機的結構形式，對於用U0E方法成型的 管坯，其彈性變形是沿管壁處處湘等的，用這樣的機器應該是正確的。但對於 用JCOE方法成型的管坯雖然也可用來合縫，卻不能說是合理的結構。因為JC0E 方法成型的管坯除最後的一次壓制不到位之外其它部分的曲率半徑已經達到了 成品管的半徑，有些輥梁對合縫的作用不大，更主要原因在於環形架的加工、 運輸相當困難；9組輥梁及其驅動的18套蝸輪升降同步裝置非常複雜，造價昂 貴，根據可合縫鋼管的壁厚和材質不同造價高達一千多萬到三千萬元人民幣不
等

實用新型內容
本實用新型為了要解決以往合縫系統加工困難，運輸困難，設備複雜，造 價昂貴等問題，僅僅用三個位置解決了管胚的合縫問題，大大簡化系統結構， 提供一種三點式合縫系統
本實用新型的技術問題採用下述技術方案解決
一種三點式合縫系統，包括支架、升降滑架及滑座，所述支架由兩根立柱 和一橫梁連接組成，固定在床身上，立柱上裝一升降滑架，升降滑架下端正中 設一組主壓頭，主壓頭的兩側各設一組輔助壓頭，所述主壓頭的正下方兩側各 設一組支撐輥，支撐輥固定在滑座上，所述滑座活動安裝在床身上，滑座可以 沿導軌在床身上左右移動，兩滑座之間正中設一下託輥，下託輥固定在床身上。
所述支撐輥與主壓頭在同一平面上，兩組支撐輥形成開口向上的正V形兩 斜面。
所述主壓頭和支撐輥組成三點結構，夾角為a =17. 5° 。
本實用新型應用了理論力學中的尖劈理論，僅僅用三個位置解決了管胚的 合縫問題，用兩組支撐輥布置成有夾角的、開口向上的正V形空間，用一組液 壓驅動的主壓頭壓住鋼管的開口處，用主壓頭的壓力和V形角A組合，使V形 斜面產生的反作用力P對A處鋼管管壁產生的彎矩足以使管壁材料發生流動， 合縫問題得到解決，輔助壓頭的設計使鋼管預焊過程中，當管胚離開主壓頭後，輔助壓頭代替主壓頭工作，保證了管尾能夠完全預焊。大大簡化了系統結構，解 決了以往合縫系統加工困難，運輸困難，設備複雜，造價昂貴等問題。

圖1為本實用新型結構示意圖； 圖2為本實用新型側視圖； 圖3為本實用新型受力分析圖。
具體實施方式

一種三點式合縫系統，包括支架、升降滑架及滑座。支架由兩根立柱9和 一橫梁10連接組成，固定在床身7上，立柱9上裝一升降滑架1，可沿兩根立 柱上下移動。升降滑架1下端正中裝一組四個縱向排列的主壓頭2，主壓頭2的 兩側各裝一組六個縱向排列的輔助壓頭3，輔助壓頭與主壓頭端頭呈45。夾角。 主壓頭2和輔助壓頭3由液壓控制，可升縮。主壓頭2的正下方兩側各裝有一 組六個支撐輥4，支撐輥4固定在滑座6上。支撐輥4與主壓頭2在同一平面上， 他們的夾角如圖3所示a為17. 5° 、兩組支撐輥4形成開口向上的正V形兩斜 面。滑座6活動安裝在床身7上，滑座可以沿導軌在床身上左右移動，支撐輥 可通過滑座的左右移動實現移動。兩滑座6之間正中設一下託輥5，下託輥5固 定在床身7上不可移動。
根據理論力學的尖劈理論，如果把鋼管當作尖劈，用兩組支撐輥4布置成 有夾角的、開口向上的正V形空間，用一組液壓驅動的主壓頭2壓住鋼管的開 口處，向V形空間施加一擠壓力F， V形的兩斜面將對鋼管產生兩個反作用力P， 大小相等，方向對稱，隨著V形角度的變小，反作用力P將變大，該V形為正V形， 兩V形面產生的反作用力P大、小相等，方向對稱，兩反作用力P的垂直分力T 之和與F平衡，兩反作用力P對鋼管的A點管壁產生彎矩。用一主壓頭的壓力F 和V形角A組合，使V形斜面產生的反作用力P對A處鋼管管壁產生的彎矩足 以使管壁材料發生流動，合縫問題也就得到解決。
在鋼管預焊過程中，當管胚離開主壓頭2後，輔助壓頭3代替主壓頭工作， 保證了管尾能夠完全預焊。由於鋼管管坯在合縫機的三個位置作用下可以實現 全長合縫，而焊頭在主壓頭2的出口以外進行焊接，當鋼管管頭離開主壓頭2後， 壓頭到焊頭之間的合攏管縫由於失去了合縫力的作用將會重新張開，焊頭也將沒法焊接。而輔助壓頭3則觖決了這一問題，輔助壓頭3代替主壓頭2工作， 保證管尾能夠完全預焊。輔助壓頭3位於主壓頭2的兩側，與主壓頭2呈45° 夾角，對鋼管的作用點比主壓頭的作用靠後，這樣可防止小管徑合縫時壓輥梁的 幹涉。
本實用新型管胚由輸送輥送入本系統，經對中、舉起、旋轉開口至上方位置 後再落到輸送輥上，然後由鏈條驅動的送料車強行推入，合縫系統的主壓頭2、 兩輔助壓頭3及兩支承輥4形成一個標準的圓型空間。主壓頭2給管胚施加一 個擠壓力F，兩V形合攏輥將產生比擠壓力大得多的合縫力，該合縫力使管口合 攏。滑塊的上下移動及主、副壓頭的伸縮移動可以滿足不同管徑的要求。主、 副壓頭的行程有擋鐵限位防止對鋼管過壓。兩被動的支撐輥隨滑座的左右滑動， 可以相對移動並沿斜面高低移動以適應不同的鋼管規格。當機器調整好以後， 鋼管可以直接向主、副壓頭、支撐輥形成的空間裡鑽，也可以抬起壓頭，待鋼 管進入後再加壓合攏。管胚在該系統壓頭壓力的作用下合攏後，就可進行焊接。
權利要求1、一種三點式合縫系統，包括支架、升降滑架及滑座，其特徵在於所述支架由兩根立柱(9)和一橫梁(10)連接組成，固定在床身(7)上，立柱(9)上裝一升降滑架(1)，升降滑架(1)下端正中設一組主壓頭(2)，主壓頭(2)的兩側各設一組輔助壓頭(3)，所述主壓頭(2)的正下方兩側各設一組支撐輥(4)，支撐輥(4)固定在滑座(6)上，所述滑座(6)活動安裝在床身(7)上，滑座可以沿導軌在床身上左右移動，兩滑座(6)之間正中設一下託輥(5)，下託輥(5)固定在床身(7)上。
2、 根據權利要求1所述的三點式合縫系統，其特徵在於所述支撐輥(4) 與主壓頭(2)在同一平面上，兩組支撐輥(4)形成開口向上的正V形兩斜面。
3、 根據權利要求1所述的三點式合縫系統，其特徵在於所述主壓頭和支撐 輥組成三點結構，夾角為a=17. 5° 。
專利摘要本實用新型公開了一種三點式合縫系統，屬於鋼管合縫技術領域，包括支架、升降滑架及滑座，所述支架由兩根立柱和一橫梁連接組成，固定在床身上，立柱上裝一升降滑架，升降滑架下端正中設一組主壓頭，主壓頭的兩側各設一組輔助壓頭，所述主壓頭的正下方兩側各設一組支撐輥，支撐輥固定在滑座上，所述滑座活動安裝在床身上，滑座可以沿導軌在床身上左右移動，兩滑座之間正中設一下託輥，下託輥固定在床身上。所述支撐輥與主壓頭在同一平面上，兩組支撐輥形成開口向上的正V形兩斜面。本實用新型僅僅用三個位置解決了管胚的合縫問題，簡化了系統結構，解決了以往合縫系統加工困難，運輸困難，設備複雜，造價昂貴等問題。
文檔編號B23K37/00GK201342439SQ20082023007
公開日2009年11月11日 申請日期2008年12月14日 優先權日2008年12月14日
發明者劉文革, 孫奎遠, 嶽中智, 張懷德, 張旭東 申請人:天水鍛壓工具機有限公司