机械5

功率：20kW 主轴转速：0～15r/mi
n 切削进给速度：0～0.1mm/r 快速进给速度：48～300mm/mi
n 采用分级调速 熟悉掌握管道开孔机的工作原理及工艺过程，规划管道开孔机的总体设计方案，进行管道开孔机进给齿轮箱结构设计，包括变速机构及差动显示机构设计，进行必要的计算校核。绘制进给变速齿轮箱的传动系统图、总装配图及零部件机械图。 大口径油气管线不停输带压封堵是当前世界管道运输行业共同面对的重大工程技术课题。管道开孔机作为管道封堵作业中重要的设备按作业管线是否存在压强分为带压开孔机和非带压开孔机两类，带压开孔机按驱动方式又可分为带压手动开孔机，带压液动开孔机和带压电动开孔机三类。 本文阐述了管道开孔机工作原理及工艺过程，规划管道开孔机的总体设计方案，进行管道开孔机进给齿轮箱结构设计，包括变速机构及差动显示机构设计，进行必要的计算校核。 运用Solidworks软件，对开孔机进给齿轮箱进行建模，装配。绘制装配图，零部件图。 最后对管道开孔机应用进行了总结与展望。 2.1用途 管道不停输带压开孔、封堵技术适用于石油、石化输送管道、城市燃气输配管线管网和供水、供热管道的开孔封堵施工作业。在保证管道正常运行情况下，对管道进行加接旁路、更换或加接阀门、更换管段等施工作业，避免因施工作业而停输所造成的经济损失和对社会生产生活所造成的不良影响，消除了传统带压作业的安全隐患。 2.2特点 管道不停输带压开孔、封堵技术解决了管道在线施工中存在的停输、降压、放散、动用明火等传统的作业方式，避免作业风险，提高安全性，使维修既迅速又经济可靠。 2.3工作原理 本机由外力通过方头直接驱动钻杆进行工作，采用机壳上的螺纹与花纹套经手动调节作进刀，在机壳上带有刻度，开孔时直接指示工作进尺。机器下部装有轴封填料，使机器在带压工作的情况下不致渗漏。 机器上部的螺母压盖与主轴之间有一销孔，当销子插入后，可使钻杆与螺母套连成一体，实现快速进、退，以便于安装和提取法兰堵塞中的堵头 2.4配套设备 (1)开孔刀 开孔刀是用来对金属管道直接开孔的刀具。 （2）连箱 对每种开孔规格直径均应配置相应规格的连箱，以便连接开孔机与夹板阀；同时为开孔刀具提供一个存放空间。 （3）法兰堵塞 是给开孔机在所开孔的管路上提供的一个基座，开孔时必须选用一个与开孔直径相适应的法兰堵塞。在封堵作业完成后，用堵头封住以便取下夹板阀。 （4）夹板阀 夹板阀连接连箱与法兰堵塞，在开孔及更换刀具与进行封堵作业时起隔断压力介质的作用。 2.5操作规程 (1).在将要维修或更新管段两端,分别带压焊接管件和作平衡压力孔的法兰堵塞。 图2.5.1 (2).在焊好的管件和法兰堵塞上,安装夹板阀和连箱以及开孔机,分别进行断管开孔和平衡开孔 图2.5.2 (3).卸下开孔机,安装封堵连箱和封堵器连接临时旁通,连接压力平衡管,操纵管段两端封堵器,将膨胀筒实行封堵。再清管,断管。 图2.5.3 （4）.恢复管段,作压力平衡,收回膨胀筒，关闭夹板阀,撤除平衡管和临时旁通,撤除封堵器,安装堵塞。撤除夹板阀，在管件和法兰堵塞上分别加盖盲板，作业结束。 图2.5.4 2.6本章小结 带压不停输开孔装置是在不停产情况下进行开孔接点,适用于除氧气以外的任何介质以及不同直径的各类管道。开孔机在开孔过程中是在完全封闭的空腔内进行的,刀具切削过程与空气隔绝,无着火、爆炸的可能性。由于封闭开孔、无泄漏,有毒有害介质不能排放到大气中,因此对环境无污染。 油气田油气工艺系统、化工装置系统、供水系统等若能实现不停产工况下的工艺流程改线、分接、旁通,将解决生产运行中存在的停产、置换、试压等诸多问题。不停输带压开孔技术由此产生并逐渐被广泛应用。 第三章传动校核 3.1传动方案的拟定及说明： 3.1.1传动方案的分析： 在分析传动方案时应注意的常用机械传动的特点及在布局上的要求： （1）带传动平稳性好，能缓冲吸震，但承载能力小，宜布置在高速级； （2）链传动平稳性差，且有冲击、振动，宜布置在低速级； （3）蜗杆传动放在高速级时涡轮材料应选择锡青铜，否则可选择吕铁青铜； （4）开始齿轮传动的润滑条件差，磨损严重，宜布置在低速级； （5）锥齿轮、斜齿轮宜放在高速级。 3.1.2传动链的传动路线 主轴ⅩⅢ齿轮29锥齿轮32（差速计数机构） 进给马达(Ⅰ)ⅡⅢⅨⅩⅪⅫⅣ(径给杠) 进给马达(Ⅰ)Ⅳ（进给丝杠）（离合器左移） 径给丝杠(Ⅳ)ⅤⅥⅦ形成差速 3.2液压站 由于作业的特殊性，开孔机一般使用防爆电机。YYZ型液压站就是专供开孔机提供动力源的设备。下表简要介绍液压站的技术参数。 防爆电 机型号电动机功率、转速电流电压和频率最高工作压力最大输出流量油箱容量 YYZ150 YB112M-4 N=4KW 1430r/mi
n 380V 50HZ 12.5Mpa 0-10L/mi
n 100L YYZ300 YB160M-4 N=11KW 1460r/mi
n 380V 50HZ 15Mpa 63L/mi
n 300L YYZ500 YB180M-4W N=18.5KW 1470r/mi
n 380V 50HZ 21MPa 90L/mi
n 350L 表3.2 3.3传动件的设计计算 传动轴除应满足强度要求之外，还应满足刚度要求，强度要求保证轴在反复载荷和扭载荷作用下不发生疲劳强度破坏。主传动系统精度要求较高，不允许有较大变形。因此疲劳强度一般不失为主矛盾。刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。因此必须保证传动轴有足够的刚度。 3.3.1轴的强度校核 轴径调用公式 其中：P电动机额定功率 K键槽系数 A系数 从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积 该传动轴的计算转速 计算转速是传动件能传递全部功率的最低转速。各传动件的计算转速可以从转速图上，按主轴的计算转速和相应的传动关系确定。 查《机械制造装备设计》表3-8取K=1.05，A=100。