新型钢管气动通径机的研发

寇永乐，雷 刚，徐能惠，隋 健，李培力

（中国重型机械研究院股份公司，陕西 西安 710032）

0 引言

国内外常用的钢管通径机主要有两种结构形式：①以压缩空气为动力的气动通径机；②以传统电机驱动为主的机械通径机。由于钢管气动通径机设备投资小，见效快，得到用户的青睐。近年来，中国重型机械研究院股份公司对钢管气动通径机进行了较为深入的研究，并为国内众多钢管企业装备了钢管通径机。文献［1］～［3］分别对钢管气动通径机的结构与控制进行了较为详细的论述，这为设计气动通径机提供了理论依据与思路，但是根据钢管厂使用反馈意见，此类钢管气动通径机工装种类繁多，更换工装工序复杂，并且对钢管中心定位要求精确，因此在使用上存在一些缺陷。钢管机械通径机虽然克服了气动通径机的一些缺陷，但是由于其投资较大，因此为了满足市场需求，需要开发出一种新型通径机，基于此，本文研发了新型钢管气动通径机。

1 新型钢管气动通径机工作原理

新型钢管气动通径机主要以压缩空气为动力源，将符合API要求的通径规由钢管的一端吹到另一端，实现钢管的全长通径，以检测钢管的通径是否符合相关标准的要求，其工作原理示意图如图1 所示。

图1 新型气动通径机工作原理示意图

新型气动通径机主要由通径规自动装入装置、通径规集收装置、通径规自动输送装置等组成。其工艺流程为：钢管送至通径工位—钢管压紧—通径规自动装入装置升起—通径规推入钢管内—通径规自动装入装置落下—吹气—通径规落入通径规集收料仓—通径规自动输送装置启动—通径规返回并运送至通径规自动装置—通径结束。

2 通径规自动装入装置

通径规自动装入装置是新型气动通径机研发的关键技术之一。该装置主要由通径规提升装置、通径规推入装置、吹气装置3大部分组成，如图2 所示。

图2 通径规自动装入装置

为方便通径规能顺利滑落至通径规提升装置，通径规自动装入装置初始位置为倾斜放置，倾斜角度可通过调节装置4进行调整。该设计可确保通径规通过自动输送装置后完全落入通径规提升装置，且在该装置上设计有检测开关，从而通过自动控制检测，为下一工序提供信号源。另外由于该装置可以绕旋转轴转动，当提升装置升高到一定高度后，通径规将水平升高，为下一步通径规送入钢管提供便利条件。

由于钢管壁厚的变化以及钢管规格的变化，为了保证通径规能进入钢管，该提升装置的高度可进行调整，进而满足了不同规格钢管以及不同壁厚钢管的通径要求，也避免了繁琐的更换通径工装的麻烦。因此当钢管的规格发生变化时，不需要更换偏心套筒以及内套筒来满足钢管通径要求，因此大大简化了生产，降低了投资成本，减小了工人的劳动强度，大幅度提高了设备的生产效率。

当通径规提升到位后，需要由通径规推入装置将通径规送入钢管。推入装置由油缸和伸缩管组成，伸缩管不仅起导向作用，并且可以作为压缩空气的通道，为下一步通径吹气提供条件，在油缸的作用下，通径规被推入钢管。设计通径规推入装置时必须要满足最长通径规可以推入钢管的要求，并且为保证通径的成功，必须确保该装置与钢管端口紧密接触，因此通径规推入装置最前端零件的材料选择为聚氨酯材料，确保了钢管与推入装置之间的密封性。

当通径规推入钢管后之后，气阀打开，压缩空气进入伸缩管，通径规在压缩空气的作用下由钢管一端运动到另一端，通径规落入通径规收集装置。该吹气装置设计有减压阀和球阀，从而可以对压缩空气气源进行压力和流量的调节，以满足不同规格钢管的通径要求。一般原则是钢管直径越大，由于通径规自身重量大，因此需要将气源的气量以及压力调大，反之则调小。

3 通径规集收装置

通径规集收装置主要由收集料仓、通径料仓行走装置以及锁紧装置组成，如图3 所示。当通径规从钢管一端被吹到钢管另一端后，通径规将落入通径规收集料仓里，收集料仓一方面是为了保护通径规自动输送装置输送皮带不被通径规破坏，另一方面为防止通径规掉落到其他设备上或伤害到现场工人，从而保护了操作工以及其他设备安全。

图3 通径规集收装置

由于钢管的长度是变化的，因此通径规收集料仓必须能够行走，因此本装置设计有行走装置，为实现自动控制，该装置安装有位置检测编码器，可实现该装置根据钢管长度自动行走及停止功能，为了确保该装置定位准确，该装置还设计有锁紧装置。

4 通径规自动输送装置

通径规自动输送装置主要由皮带装置和皮带驱动装置组成，如图4 所示。当通径规落入收集料仓装置后，通径规自动输送装置启动，在皮带驱动装置作用下，依靠与通径规的摩擦力将通径规脱离收集料仓装置，并输送到通径机自动装入装置，在通径规自动输送装置上设计有通径规检测装置，可以自动检测通径规是否输送到位。

该装置驱动电机设计有变频器，可以实现通径规的慢速启动、快速输送、慢速落入通径规提升装置等功能，一方面提高设备的工作效率，另一方面保护设备不会因为较大震动而损坏。

图4 通径规自动输送装置

5 总结

本文设计的新型钢管气动通径机解决了传统气动通径机需要频繁更换工装的问题，工艺生产无需加工制造工装，节省了投资成本。由于生产节奏快，自动化程度高，该新型钢管气动通径机得到用户的一致好评，为用户创造了巨大的经济效益。

［1］隋健.气动钢管通径机的设计与应用［J］.液压与气动，2007（3）：36-38.

［2］卫凌云.钢管通径机探讨［J］.工程建设与设计，2006（4）：95-96.

［3］高尚辉.一种新型气动通径机［J］.液压与气动，2010（7）：57-58.