【文章內(nèi)容簡介】 引入器，引水槽 改良引入器，引水槽 研發(fā)地點(diǎn) 杭州市八丈 井 杭州市鐵路 電機(jī)廠 杭州市鐵路 電機(jī)廠 江蘇宿遷 江蘇南京 山東滕州 研發(fā)時(shí)間 1997 年 4 月 20xx 年 4 月 20xx 年 7 月 20xx 年 9 月 20xx 年 1 月 20xx 年 9 月 浙江水利水電專科學(xué)校畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 167。 LF7 型雙金屬復(fù)合管生產(chǎn)主機(jī)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 167。 復(fù)合部件總成設(shè)計(jì)要點(diǎn) 167。 復(fù)合動(dòng)作分解： 根據(jù)復(fù)合管的原理及其過程，我們把復(fù)合動(dòng)作分解為 5 個(gè)階段： ①內(nèi)管彈性階段：表現(xiàn)為內(nèi)管直徑擴(kuò)張，未與外管接觸； ②內(nèi)管塑性階段：表現(xiàn)同①階段，但已經(jīng)進(jìn)入塑性變形，受力不同； ③接觸復(fù)合階段：內(nèi)管與外管接 觸，開始傳遞壓力； ④外管彈性階段：外管受力，由內(nèi)壁道外壁逐步開始彈性變形 。 ⑤卸載階段 :在外管開始塑性變形前卸除壓力，變?yōu)橥夤艿膹椥曰貜?fù)力對(duì)內(nèi)管施 壓。 167。 冷滾壓法復(fù)合機(jī)械動(dòng)作分析： 冷滾壓法減少了整體受力面積，并且比冷拔法更加均勻細(xì)致。為了復(fù)合過程更加平穩(wěn)，我們將滾珠與主軸成一定角度進(jìn)行滾壓。滾珠與內(nèi)壁接觸部分按照復(fù)合過程分三個(gè)受力區(qū)域，如圖： ①內(nèi)管彈性變形區(qū)； ②內(nèi)管塑性變形區(qū)； ③外管彈性變形區(qū)； ④外管彈性恢復(fù)區(qū)。 其中，②與③之間的復(fù)合受力過程屬于微觀過程，不列入?yún)^(qū)域，③之后的 彈性恢復(fù)階段不屬于受力過程。 由于滾壓過程滾珠要旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，因此滾珠與主軸還要有一個(gè)螺旋角度。我們選用固定架的方式，在固定架加工出用于滾珠定位的復(fù)合螺旋角度的定位鍵槽。 根據(jù)滾珠機(jī)械運(yùn)動(dòng)的軌跡與受力方向，根據(jù)受力分析，滾珠與主軸之間有三個(gè)力： （ 1）滾珠旋轉(zhuǎn)的滾動(dòng)摩擦力； （ 2）克服滾珠軸向移動(dòng)的滑動(dòng)摩擦力； （ 3）克服管材形變的反作用力。 因此我們選用錐形軸作為模具主軸，以滿足力的要求。 167。 復(fù)合力數(shù)字分析： 我們看到隨著管材直徑的提升，所需的復(fù)合力大幅提升 ,一臺(tái)主機(jī)顯然不能滿足所有規(guī)格的復(fù)合管 ，需要分類。 內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管 按通徑分為： ①小通徑（ DN10~ DN25）、 ②中通徑 1（ DN32~DN80）、 ③中通徑 2（ DN32~DN150）、 ④大通徑 1（ DN200~DN450）、 ⑤大通徑 2（ DN500~DN850）。 因此，將復(fù)合主機(jī)分為五類，電機(jī)功率根據(jù)加工的復(fù)合管通徑提升。 浙江水利水電?？茖W(xué)校畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14 167。 固定和穩(wěn)定要點(diǎn) 167。 主機(jī)支架： 主機(jī)支架的固定可以保證一個(gè)合適的工作平臺(tái)，并能經(jīng)受得住復(fù)合時(shí)巨大的反作用力。 主機(jī)支架由鑄件、焊接件和鍛壓件組成。 167。 行走架： 行走架是承載主 軸電機(jī)與行走電機(jī)的部件，行走架的穩(wěn)定與否影響著復(fù)合時(shí)的質(zhì)量、效率與主機(jī)的壽命。 為了保證行走的穩(wěn)定性與連續(xù)性，我們選擇從動(dòng)走輪與行走齒輪配合，并在 7 型中，首次在行走齒輪上安裝離合器，進(jìn)一步提升復(fù)合質(zhì)量。 167。 夾緊： 由于復(fù)合時(shí)的會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的作用力，因此管材需要很有力的夾緊裝置來保證復(fù)和過程正常進(jìn)行。而考慮到復(fù)合時(shí)，外管會(huì)有局部形變膨脹，夾緊裝置必須留有一定的活動(dòng)空間。 為了滿足以上的需求，我們在設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，選取聚氨酯作為夾口材料。裝置是專門設(shè)計(jì)的氣動(dòng)支桿式夾緊。 167。 控制和制動(dòng)要 點(diǎn) 167。 主機(jī)動(dòng)作的手動(dòng)控制： 為方便主機(jī)的調(diào)試與控制，在編輯 PLC 的時(shí)候加入手動(dòng)控制功能，能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)動(dòng)、中斷及還原等操作。 167。 主機(jī)動(dòng)作的自動(dòng)控制： 要實(shí)現(xiàn)復(fù)合管的批量生產(chǎn)及工業(yè)化生產(chǎn)，必然要有自動(dòng)工作程序，按照“回零→夾緊→校驗(yàn)位置→開動(dòng)電機(jī)→復(fù)合過程監(jiān)控→停止→倒車→停止→松開夾緊→回零”的順序進(jìn)行工作。 167。 主機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)： 不論在調(diào)試中還是在工業(yè)生產(chǎn)中，都要保證主機(jī)工作的安全以及能夠應(yīng)對(duì)各種突發(fā)狀況，主機(jī)必須設(shè)置制動(dòng)裝置。制動(dòng)裝置需要能夠在最短時(shí)間內(nèi)停止的前提下， 盡量降低制動(dòng)對(duì)主機(jī)造成的損害。我們設(shè)計(jì)在以下情況下能夠啟動(dòng)制動(dòng)： （ 1）按下制動(dòng)按鈕； （ 2）主機(jī)上設(shè)置的限位開關(guān)觸發(fā)； （ 3）過載保護(hù)及過熱保護(hù)啟動(dòng)。 167。 LF7 型雙金屬復(fù)合管生產(chǎn)主機(jī)發(fā)展趨向 167。 復(fù)合方法的發(fā)展 167。 復(fù)合理論的完善： 機(jī)械復(fù)合、擴(kuò)散復(fù)合、冶金復(fù)合。 （ 1） 機(jī)械復(fù)合 1）定義：根據(jù)復(fù)合理論，通過機(jī)械力，使復(fù)合管材的內(nèi)管塑性變形外管彈性回復(fù)， 從而達(dá)到復(fù)合的過程，稱之為機(jī)械復(fù)合。 2）特性： 復(fù)合管之間存有復(fù)合界面，沒有固相擴(kuò)散，更沒有金相結(jié)合，微觀上存在 間隙； 導(dǎo)電沒有界面影響；導(dǎo)聲過量、過盈復(fù)合不受界面影響，適量復(fù)合受界面 影響；導(dǎo)熱受界面影響，有折點(diǎn)；導(dǎo)磁受界面影響，有折點(diǎn)。 3）分類：機(jī)械復(fù)合過程中主要考慮復(fù)合材料 縫隙腐蝕問題 。 根據(jù)縫隙腐蝕形成理論， 提出內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管 按復(fù)合力分為 ① 適量復(fù)合：執(zhí)行 CJ/T19220xx《內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管》城鄉(xiāng)建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)； 浙江水利水電?？茖W(xué)校畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 ② 過盈復(fù)合：執(zhí)行 SY/T662320xx《內(nèi)覆或襯里耐腐蝕合金復(fù)合鋼管規(guī)范》石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)； ③ 過量復(fù)合：執(zhí)行 QB/T2558— 20xx《爆炸脹接不銹鋼復(fù)合鋼管》輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 。 4）用途： ①用于飲用水、熱水、蒸氣、牛奶、釀造、飲料、消防、暖通空調(diào)水及輸流管道，使用 適量復(fù)合 類； ②用于煤礦單體液壓支柱缸體、塑料擠壓機(jī)缸體的雙金屬復(fù)合管，使用過盈復(fù)合類；③用于機(jī)械設(shè)備零件，如雙金屬軸承、 250℃以下的造紙機(jī)械換熱器、海水淡化設(shè)備等，使用過量復(fù)合類。 （ 2） 擴(kuò)散復(fù)合 1）定義：雙金屬表面經(jīng)處理后，在壓力的作用下，加熱至擴(kuò)散溫度，雙金屬的原子相互擴(kuò)散形成復(fù)合界面的過程，稱之為擴(kuò)散復(fù)合。 2）特性： 導(dǎo)熱、導(dǎo)聲、導(dǎo)電、導(dǎo)磁都沒有界面，有折點(diǎn)。固相擴(kuò)散復(fù)合過程大致可以分為三個(gè)階段 : ① 第一階段，是 物理接觸的形成階段，也就是被復(fù)合材料的原子依靠塑性變形，在整個(gè)界面上相互接近到能夠引起物理作用的距離．這時(shí)，位錯(cuò)消失而使塑性材料的接觸表面激活，形成弱化學(xué)鍵的條件； ② 第二階段，使接觸表面激活，形成激活中心，然后在界面兩側(cè)之間產(chǎn)生物理和化學(xué)的相互作用，最后形成化學(xué)鍵，所以也稱化學(xué)相互作用階段．已經(jīng)使物理接觸面實(shí)現(xiàn)化學(xué)結(jié)合后； ③ 第三階段：金屬材料通過結(jié)合面向四周擴(kuò)散，在國外文獻(xiàn)中，通常也稱為“體”的相互作用階段．在這一階段，既要在接觸面上形成牢固的化學(xué)鍵 (結(jié)合 )，又要從接觸的“面”發(fā)展到“體”，并最終實(shí)現(xiàn)牢固的冶金結(jié)合。 3） 分類： ①無助劑擴(kuò)散復(fù)合：兩金屬直接復(fù)合； ②有助劑擴(kuò)散復(fù)合：兩金屬中有低熔點(diǎn)過渡金屬的復(fù)合； ③過渡液相擴(kuò)散復(fù)合：一相是固相，一相是液相的復(fù)合； ④相變超塑性擴(kuò)散復(fù)合：有一金屬屬于相變超塑性狀態(tài)的復(fù)合； 4）用途： 650℃ ~850℃的 發(fā)動(dòng)機(jī)組的臨界傳熱管、海水淡化傳熱管、高檔的發(fā)動(dòng)機(jī)組復(fù)合缸體。 （ 3）冶金復(fù)合 1）定義：雙金屬復(fù)合過程當(dāng)中，復(fù)合界面形成一個(gè)單獨(dú)金屬相的復(fù)合。 2）特性：復(fù)合界面寬；導(dǎo)熱、導(dǎo)聲、導(dǎo)電、導(dǎo)磁都沒有界面，沒有折點(diǎn)。 3）分類：根據(jù)復(fù)合方式 ①爆炸復(fù)合 :利用炸 藥爆炸釋放的能量，使兩種金屬高速碰撞，在界面達(dá)到冶金復(fù)合的一種復(fù)合過程。由于爆炸的獨(dú)特性，復(fù)合界面的微觀組織有其獨(dú)特的特點(diǎn)。 ②液固澆注復(fù)合：低熔點(diǎn)的合金加熱至熔融狀態(tài)，使其熔澆在高熔點(diǎn)的合金上的過程。 ③雙液澆注復(fù)合：也叫雙澆工藝，將低熔點(diǎn)的合金澆注在特定將凝固的合金上的過程。 浙江水利水電?？茖W(xué)校畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16 ④熱軋復(fù)合（擴(kuò)散復(fù)合升級(jí)）：在軋機(jī)的壓力條件下，伴以熱作用，使復(fù)合體表面氧化皮破碎，并在整個(gè)金屬界面內(nèi)產(chǎn)生塑性變形，在破碎后露出新的金屬表面處形成復(fù)合層的原子鍵合和互相滲壓嵌合。 4）用途： ① 石油、天然氣管材：主要做油井管及集輸管?？梢蚤_發(fā)的品種有：碳合結(jié)與耐腐蝕不銹鋼或合金的復(fù)合管；如 CrMo鋼與 13Cr、超級(jí) 13Cr、G 825和 C028等的復(fù)合管道。 ②化工管材：主要用于內(nèi)層為強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，而外層則有強(qiáng)度要求的各種使用環(huán)境。如碳鋼與耐蝕不銹鋼 30 316L等的復(fù)合。 ③內(nèi)覆耐磨金屬材料：用于電廠粉煤、礦山礦粉和尾礦漿輸送等高磨損工作環(huán)境。 ④離心鑄態(tài)成品鋼管：高溫爐管、高溫?zé)挓藜肮┖笃诩庸さ蔫T態(tài)鋼管 。 167。 復(fù)合模具的改進(jìn) （ 1）第一代復(fù)合模具：利用其他領(lǐng)域的相似工具替代的 。 （ 2）第二代復(fù)合模具：根據(jù)復(fù)合理論，在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良設(shè)計(jì)而成。 （ 3）第三代復(fù)合模具：根據(jù)復(fù)合分類，設(shè)計(jì)各種針對(duì)不同類型復(fù)合管的專用復(fù)合模具，復(fù)合力可控，復(fù)合尺寸可控。 167。 復(fù)合材料的擴(kuò)展 （ 1）開發(fā)期。外管：鍍鋅管、焊接管、無縫管；內(nèi)管：不銹鋼管、銅管。 （ 2）成熟期。外管：鍍鋅管、焊接管、無縫管、不銹鋼管、銅管、鈦管；內(nèi)管：鈦管、銅管、不銹鋼管。 167。 復(fù)合質(zhì)量的發(fā)展 167。 復(fù)合管標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展： （ 1） 20xx 年 城鄉(xiāng)建筑行業(yè) 頒布的 《內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管》 ； （ 2） 20xx 年 石油天然氣行業(yè) 頒布的 《內(nèi)覆或襯里耐腐蝕合金復(fù)合鋼管規(guī)范》 ； （ 3） 20xx 年 中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)頒布的《給水內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管管道工程技術(shù)規(guī)程》。 167。 復(fù)合管檢驗(yàn)手段的發(fā)展： （ 1）聲學(xué)波和音學(xué)波檢驗(yàn)手段的建立 :聲發(fā)射技術(shù)是一種新興的動(dòng)態(tài)無損檢測技術(shù) ,通過評(píng)定聲發(fā)射源的特性來對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測。材料在應(yīng)力作用下的變形與裂紋擴(kuò)展 , 是結(jié)構(gòu)失效的重要機(jī)制。這種直接與變形和斷裂有關(guān)的彈性波源 , 通常稱為典型聲發(fā)射源。 （注：引自《蜂窩結(jié)構(gòu)的超聲和聲無損檢測技術(shù)》） （ 2）相控陣檢測技術(shù)：通過相控 陣列和延時(shí)電子裝置、超聲波束可以按要求準(zhǔn)確地進(jìn)行定焦和導(dǎo)入、即聲束能夠回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 （ 3）無損探傷技術(shù)： ①射線探傷：在各種成像技術(shù)中，射線實(shí)時(shí)（數(shù)字）成像技術(shù)的影響是最深遠(yuǎn)的，而由于現(xiàn)在射線成像板和線陣列接收器性能的大幅提高，以及微焦點(diǎn)射線源的完善和數(shù)字成像技術(shù)的進(jìn)步，使得射線實(shí)時(shí)成像浙江水利水電專科學(xué)校畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 17 技術(shù)有了長足發(fā)展。 ②磁性探傷：當(dāng)被此話的鐵磁性材料表面或近表面存在缺陷（或組織狀態(tài)的變化）從而導(dǎo)致該處的磁阻有足夠的變大時(shí)，在材料表面空間可形成漏磁場，通過各種輔助手段或儀器，檢測出漏磁場，既為磁性探傷。 167。 2 LF7 型雙 金屬復(fù)合管生產(chǎn)主機(jī)設(shè)計(jì)內(nèi)容 167。 生產(chǎn)主機(jī)的動(dòng)作分解、機(jī)構(gòu)保證、組合分類及任務(wù) 167。 復(fù)合動(dòng)作主線： 167。 夾緊功能 （ 1）動(dòng)作范圍：復(fù)合管材就位開始，到回零完畢。 （ 2）動(dòng)作內(nèi)容：夾緊并固定復(fù)合管材，阻止管材在復(fù)合過程中轉(zhuǎn)動(dòng)及移動(dòng) （ 3）夾緊裝置：根據(jù)杠桿定理，采用氣動(dòng)裝置作為動(dòng)力，夾口根據(jù)管材直徑進(jìn)行調(diào)整；夾口采用聚氨酯作為緩沖。包括夾緊、氣動(dòng)系統(tǒng)。 167。 復(fù)合功能 （ 1）動(dòng)作范圍：管材夾緊完畢開始，到復(fù)合完畢。 （ 2）動(dòng)作內(nèi)容：轉(zhuǎn)動(dòng)并推進(jìn)模具，是復(fù)合的主要?jiǎng)幼?，現(xiàn)在的 復(fù)合模具與動(dòng)力部分已經(jīng)可以達(dá)到速度可控。 （ 3）復(fù)合裝置：專門設(shè)計(jì)針對(duì)不同型號(hào)管道的模具和動(dòng)力部分。 ①模具：模具軸及螺帽、滾珠、保持架、扭矩傳感器； ②動(dòng)力部分：動(dòng)力行走架、走輪及走輪軸、行走電機(jī)、行走齒輪及單向離合器、主軸電機(jī)、主軸軸承座、主軸。 167。 冷卻功能 （ 1）動(dòng)作范圍：復(fù)合前開始，到復(fù)合后。 （ 2）動(dòng)作內(nèi)容：始終保持循環(huán)冷卻，保證復(fù)合過程中帶走摩擦所產(chǎn)生的熱量，避免溫度過高導(dǎo)致的復(fù)合失敗或金屬相變化。 （ 3）冷卻裝置：針對(duì)管道冷卻，輸送冷卻液裝置采用模頭模尾