CN107030214B - 一种制作大口径钢管承插口的设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制作大口径钢管承插口的设备，通过偏心圆周运动来调节制作承插口的半径的大小，用于直径在1米以上的钢管管口部分的加工，其特征在于，包括圆盘、主轴和模具，其中，所述圆盘同轴设置且固定连接主轴套筒，主轴穿过主轴套筒，且在所述主轴和机架之间安装驱动系统，在主轴上安装偏转承口圆组件，若干所述偏转承口圆组件的弧形模板组成形成一个整圆，且所述整圆的圆心与主轴同心设置。本发明每动作一次完成一次扩口或者缩口，通过丝杠来控制设备的平移，通过齿轮传动来实现设备的旋转，以使制作的承插口更为平滑，更方便进行承插连接。本发明具有结构简单、操作方便且可大规模制作等优点，可给工厂带来巨大的效益。

Description

一种制作大口径钢管承插口的设备

技术领域

该发明涉及一种设备，具体的说是一种制作大口径钢管承插口的设备。

背景技术

对于大口径钢管的连接方式，大多采用焊接、法兰连接和承插连接，用焊接方式连接大口径钢管(管径1米以上)，易出现漏水等问题，且维修不便、成本高。用法兰连接的方式连接大口径钢管，需要在钢管的连接处设置法兰，设置法兰工序繁琐且不便；所以考虑采用承插连接的方式连接大口径钢管，承插连接的关键是在于制作承插连接的承插口，在承口处还需设置沟槽，可用密封圈进行密封，以保证其连接的密封性。针对现有技术的不足，急需提供一种可以方便且可以大规模制作大口径钢管承插口的设备，并且可以调节制作承插口的半径，以满足不同直径的大口径钢管的需求。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种制作大口径钢管承插口的设备，首要解决的技术问题是，使用焊接方式连接大口径钢管易出现漏水问题，维修不便，次要技术问题是，不同口径的钢管制作不便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

本发明的一种制作大口径钢管承插口的设备，

包括机架、主机外壳、直线导轨、电机、圆盘和偏转承口圆组件。

主机外壳为矩形的壳体结构，罩在机架的外表面。在机架四个角上安装有滑块；在机架四个角上安装有吊耳，吊耳安装在主机外壳上是用来方便将其提升与安装。在主机外壳的内部安装有驱动电机和传动机构。

直线导轨有两条，与设备安装基础配合，直线导轨与滑块配合，通过直线滑动实现设备的整体进给。

动力部分包括三部分，三个电机和三个传动机构，其中，一路用来提供驱动设备沿直线导轨往复滑动，另一路通过联轴器与链条传动将动力传递给圆盘，使圆盘转动，来完成承口的制作。第三路穿过圆盘与偏转承口圆组件连接，主轴的旋转可带动偏转承口圆组件的旋转，使改变偏转承口圆组件中承口的半径的大小。

圆盘为一圆形的盘状结构，在圆盘的中心处，设置有一个通孔，通孔可通过轴承与主轴配合。在圆盘的表面，非等角度的分布着五对双排的圆孔，用来安装固定轴套，使偏转承口圆组件中的弧形模板沿预定直线导轨移动。圆盘可进行往复的转动，圆盘的转动由安装在主机外壳内的齿轮组带动，将承口制作设备放置在待加工的钢管口并开始进行加工时，因为偏转承口圆组件是由五部分组成，且五部分之间均留有空隙，所以需要将偏转承口圆组件的弧形模板进行一定角度的旋转，以保证制作的承口的圆度以及精度。偏转承口圆组件的弧形模板通过固定轴套固定安装在圆盘上，通过圆盘的往复转动，使弧形模板可在需加工的钢管内壁中转动，从而更好的制作加工承口。

偏转承口组件由五部分组成，五部分非等角度布置，分别与圆盘上的双排圆孔平行。五部分的结构中，除了与弧形模板连接的连杆的长度和切线角不同外，其他部分均相同。

偏转承口组件由弧形模板、连杆、旋转块、偏心块、连接杆和固定轴套组成。弧形模板为圆弧形状的模板，模板采用模具钢制作，五个弧形模板可组成一个整圆，用来加工承口，五个弧形模板组成的整圆与圆盘为同心圆，因弧形模板的外表面与待加工圆管的内表面贴合，所以在弧形模板的内表面处设置有加强筋。在需要加工比五个弧形模板组成的整圆的半径小的钢管口时，可通过转动旋转块和偏心块，使五部分弧形模板向外扩张，此时五部分弧形模板之间留有空隙。连杆为五根，且不等长，根据偏心的位置来安放每根连杆的位置，连杆穿过固定轴套，连杆一端与弧形模板固定连接，另一端通过销轴与连接杆连接，使连杆和连接杆可以发生相对的转动。连接杆为短小的圆柱块状结构，连接杆的两端分别设置有圆孔，且装有轴承一端通过销轴与连杆连接，另一端通过铰接的方式安装在偏心块上，使得偏心块的转动可以带动连接杆以及连杆的往复运动，该往复运动包括五个弧形模板共同缩和共同扩两个动作。偏心块为一圆形的块状结构，在偏心块的上表面设置有五个销轴，通过销轴与连接杆连接，偏心块与旋转块为不同心的圆，偏心块安装在旋转块距离圆心一定的距离处，因五根连杆的长度不同，所以通过偏心块的旋转，可以实现整圆的半径的变化。旋转块为圆形的块状结构，与圆盘为同心圆，安装在偏心块的下方，与主轴相连，使得主轴的旋转可以带动旋转块的旋转，从而实现承口半径的变化。固定轴套为一棱柱体，在棱柱体的上部为一个圆孔，与连杆配合，可使连杆从孔中穿过，并为连杆提供运动的直线导轨；在棱柱体的下端为一个底座，底座上设置有孔，将底座上的孔与圆盘上的双排孔对应后，可通过螺栓将固定轴套固定在圆盘上，并可根据需要将固定轴套固定在圆盘上的不同的位置处。

本发明的有益效果是：

本发明是一种制作大口径钢管承插口的设备，通过偏心圆周运动来调节制作承插口的半径的大小，每动作一次完成一次扩口或者缩口，通过丝杠来控制设备的平移，通过齿轮传动来实现设备的旋转，以使制作的承插口更为平滑，更方便进行承插连接。本发明具有结构简单、操作方便且可大规模制作等优点，可给工厂带来巨大的效益。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的承口制作设备的立体结构示意图之一。

图3为本发明的承口制作设备的立体结构示意图之二。

图4为本发明的承口制作设备的主视图。

图5为图4的剖视图。

图6为本发明的承口制作设备的圆盘和偏转承口圆组件的立体结构示意图。

图7为图6的剖视图。

图8为本发明的承口制作设备的弧形模板和连杆的立体结构示意图。

图9为本发明的插口制作设备的弧形模板和连杆的立体结构示意图。

图10为偏转承口圆组件的立体图。

图11为图10的主视图。

图12为旋转块与偏心块的立体图。

图13为偏转承口圆组件的原理图。

图中：100-承口制作设备，110-主机外壳，111-滑块，112-吊耳，120-直线导轨，131-第一电机，132-减速器，133-第二电机，134-第三电机，141-主轴，142-丝杠，143-链轮，150-圆盘，151-圆孔，152主轴套筒，161-弧形模板，162-连杆，163-旋转块，164-偏心块，165-连接杆，166-固定轴套；

200-插口制作设备，261-插口弧形模板；

300-直线导轨架。

具体实施方式

本发明是一种制作大口径钢管承插口的设备，其基本原理是，通过一套偏心机构来调节制作承插口的半径的大小，通过电机驱动丝杠来控制设备整体的平移，通过链条传动来实现模具整体的旋转，以使制作的承插口更为平滑，更方便进行承插连接。本发明具有结构简单、操作方便且可大规模制作等优点。

本发明的一种制作大口径钢管承插口的设备，具备如下动作：

第一电机通过丝杠驱动设备整体运动，设备的机架为焊接的框架结构,整体可沿着管道的轴向进行直线往复移动。

第二电机驱动承插口模具部分扩大或者缩小，对管道的端口进行扩缩。

第三电机驱动圆盘部分缓慢转动。

通过承插口设备可以组建生产线，参考图1，对管道的两端同时进行扩口和缩口。

生产线包括承口制作设备100、插口制作设备200和直线导轨架300。其中，承口制作设备100、插口制作设备200主体结构相同，不同之处在于模具部分。

承口制作设备100和插口制作设备200沿直线导轨架300相对安置在直线导轨架300的两端，可将需要制作的大口径钢管固定在直线导轨架300上，固定通过专用装夹装置固定，然后在大口径钢管的两端分别制作承口和插口，其中承口制作在于扩口，插口制作在于整圆。

承口制作设备100和插口制作设备200结构相同，只是承口制作部分和插口制作部分的弧形模板不同。承口制作部分的弧形模板161是将弧形模板的外表面与需要加工的钢管的内表面贴合，所以在承口弧形模板的内表面会有加强筋；而插口制作部分的插口弧形模板261是将弧形模板的内表面与需要加工的钢管的外表面贴合，所以插口弧形模板的内表面光滑，在外表面设置有加强筋。下面以承口制作设备为例介绍其结构与功能，插口制作设备则不做赘述。

承口制作设备包括机架、主机外壳110、直线导轨120、动力部分、传动部分、圆盘150和偏转承口圆组件，参考图2至图13。

主机外壳110为喷塑金属板，覆盖在方形的机架上，机架由方钢管焊接形成，主机外壳用来保护内部的结构，也是一种防护结构。

上述的主机外壳110的四个侧面上，可以根据需要设置可以开启的窗口或者门体，方便检查和维修。

在机架的底部的四个角上安装有滑块111，通过滑块与直线导轨120配合并沿直线导轨滑动，驱动力来自于第一电机，第一电机安装在机架底部，在安装基础中央位置安装有一个丝杠座，丝杠座中安装丝杠，丝杠的一端端部通过联轴器与第一电机的动力输出轴进行连接，第一电机工作时，驱动机架整体前进或者后退，实现轴向上的进给。

在需要将承口制作设备100移至待加工的钢管口处时，或是需要调节承口制作设备100与插口制作设备200之间的距离时，只需要使机架沿直线导轨120进行滑动即可，即，第一电机驱动机架整体沿着钢管方向前进或者后退。

在主机外壳110顶部的四个角上安装有吊耳112，吊耳112安装在主机外壳110上是用来方便将其提升。

在主机外壳110的内部安装有动力部分和传动部分，将动力部分和传动部分安装在机架上。

在主机外壳110的内部，将内部空间分为上下两个部分，在上部安装有控制承插口半径大小的第二电机及其传动部分；在下部安装有驱动偏转承口圆组件旋转的第三电机及其传动部分。

直线导轨120有两条，设置在安装基础上，分别与主机外壳110左右两侧的滑块配合，可使滑块111沿着直线导轨120滑动，为滑块111提供导向作用。

第一电机131和减速器132，安装在主机外壳内的上部，用来提供调节承口半径大小的动力，通过联轴器和主轴141相连，并将动力传递到模具部分。

第二电机133通过联轴器与丝杠142连接，驱动整体前进或者后退。第三电机134为一个小型电机，安装在主机外壳内的下部，通过联轴器与链轮143连接，通过链轮143和链传动将动力传递给圆盘150，使圆盘150缓慢转动，来配合完成承口的制作。

主轴141、丝杠142和链条传动。主轴141通过联轴器和减速机与第二电机连接，在第二电机的驱动下主轴转动，主轴另一端穿过圆盘150与偏转承口圆组件连接。主轴与圆盘之间通过轴承或者轴套配合。

主轴141的旋转可带动偏转承口圆组件的旋转，偏转承口圆组件的特殊结构，使得偏转承口圆组件中承口的半径的大小得到有效控制。

圆盘150为一圆形的盘状结构，在圆盘150的中心处，设置有一个通孔，通孔可通过轴承与主轴141配合，即主轴141的转动不会带动圆盘150的转动。在圆盘150的表面，分布着五对双排的圆孔151，参考图13，其中四个关于中间的一个对称布置，五对双排圆孔151等间距地分布至圆的边缘，用来安装固定轴套166。

圆盘150的端部通过法兰结构连接一个主轴套筒152，主轴套筒套置在主轴上，主轴套筒上安装链轮，通过链传动与第三电机建立传动连接。在第三电机的驱动下，圆盘150可进行转动，圆盘150的转动由第三电机驱动。

在将承口制作设备100放置在待加工的钢管口并开始进行加工时，因为偏转承口圆组件是由五部分组成，且五部分之间均留有空隙，所以需要将偏转承口圆组件进行一定角度的旋转，以保证制作的承口的圆度以及精度。偏转承口圆组件的连杆通过固定轴套166固定安装在圆盘150上，通过圆盘150的转动，使弧形模板可在需加工的钢管内壁中转动，从而更好的制作加工承口。

偏转承口组件由五部分组成，五部之间不等分分布。五部分的结构中，五个连杆的长度和切线角不同，其他部分均相同。

偏转承口圆组件由弧形模板161、连杆162、连接杆165和固定轴套166组成。

下面详细描述，弧形模板161为圆弧形状的模板，采用模具钢制作，从整体上看，五部分的弧形模板161可组成一个整圆，利用五个弧形模板的外表面来加工承口，五部分弧形模板161组成的整圆与圆盘为同心圆，因弧形模板161的外表面与待加工圆管的内表面贴合，所以在弧形模板161的内表面处设置有加强筋。

五组偏转承口圆组件标记为第一至第五偏转承口圆组件。第二和第四偏转承口圆组件关于第一偏转承口圆组件对称，第三、第五偏转承口圆组件关于第一偏转承口圆组件对称。

五个连杆，长度不等，其中，中间的连杆长度最短，为第一连杆，第一连杆与对应的弧形模板的切线位置是垂直的。第二连杆与对应的弧形模板的切线位置是具有一个小于90度的夹角。

在需要加工比五部分弧形模板组成的整圆的半径小的钢管口时，可通过转动旋转块163和偏心块164，使五部分弧形模板按一定的顺序顺次向外扩张，此时五部分弧形模板之间留有空隙。连杆162为五根，且不等长，根据偏心的位置来安放每根连杆162的位置，连杆162穿过固定轴套166，一端与弧形模板161固定连接，另一端通过销轴与连接杆165连接，使连杆162和连接杆165可以发生相对的转动。图13为极限位置时各个弧形模板的位置，在此位置下，弧形模板处于最大角度位置，主轴旋转带动偏心块运动，偏心块带动连接杆和连杆运动，进而实现弧形模板所组成的圆的运动。

在运动的过程，偏心块绕旋转块公转。

在设备的制造时，可将弧形模板161与连杆162固定在一起，其中，弧形模板161和连杆162是一个可更换的部件，通过销轴与对应的连接杆进行连接。在需要制作不同口径的钢管承口时，只需将弧形模板161与连杆162换为对应口径的即可，即弧形模板和连杆是可更换的。连接杆165为短小的圆柱杆状结构，且五个连杆相等，连接杆165的两端分别设置有圆孔，圆孔内安装轴承，连接杆一端通过销轴与连杆162连接，另一端通过铰接的方式安装在偏心块164上，使得偏心块164的转动可以带动连接杆165以及连杆162的往复运动。偏心块164为一圆形的块状结构，在偏心块164的上表面设置有五个轴孔，轴孔内安装销轴，销轴上套装轴承，轴承用来与连接杆165连接，偏心块164与旋转块163为不同心的圆，偏心块164安装在旋转块163距离圆心一定的距离处，即构成一定的偏心距。因五根连杆162的长度不同，所以通过偏心块164的旋转，可以实现整圆的半径的变化。旋转块163为圆形的块状结构，与圆盘150为同心圆，安装在偏心块164的下方，与主轴141相连，使得主轴141的旋转可以带动旋转块163的旋转，旋转块的转动带动连杆的运动，连杆的运动带动弧形模板的运动，从而实现承口半径的变化。固定轴套166为一棱柱体，在棱柱体的上部为一个圆孔，与连杆162配合，可使连杆162从孔中穿过，并为连杆162提供运动的直线导轨；在棱柱体的下端为一个底座，底座上设置有孔，将底座上的孔与圆盘150上的双排孔对应后，可通过螺栓将固定轴套166固定在圆盘150上，并可根据需要将固定轴套166固定在圆盘150上的不同的位置处。

本发明的工作过程：

将待加工的大口径钢管固定放置在直线导轨架300上，通过承口制作设备100和插口制作设备200进给，使丝杠142推动主机外壳110沿直线导轨120滑动，使承口制作设备100和插口制作设备200移至待加工大口径钢管的两个端口处。

根据待加工大口径钢管口的直径选择合适的弧形模板161和连杆162，将固定轴套166固定安装在合适的位置，并将偏转承口组件安装在圆盘150上。

通过控制第二电机，并使主轴141顺时针旋转一定角度，从而使旋转块163和偏心块164旋转，来调节五块弧形模板161所形成的整圆的半径大小，使弧形模板161的内表面或是外表面与待加工钢管口的外表面或是内表面贴合，完成一次扩口动作，上述扩口的幅度控制在20毫米以内，高频率进行上述动作即可完成扩口。

通过控制第三电机驱动圆盘150的往复转动，圆盘150的转动可使固定在圆盘上的偏转承口组件转动，往复的转动可使加工的承插口更为圆滑，精度更高。该圆盘的转动与上述的主轴动作是间隔发生的，即在扩口的动作过程中，圆盘是静止的，当扩口完成一次动作后，圆盘转动一定角度，对未撑开部分继续撑开作业，相互配合，如此循环数次即可。

本实施例中偏转承口组件为五组，本发明在理解相关技术要领的情况下，上述的偏转承口组件可以为三组，且最少为三组，也可以为四组、六组、七组、八组等，最多为十五组。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种制作大口径钢管承插口的设备,用于直径在1米以上的钢管管口部分的加工，其特征在于，包括

提供安装支撑的机架，

提供防护功能的主机外壳，所述主机外壳覆盖于机架的外侧，

位于机架和安装基础之间的第一驱动系统，第一驱动系统驱动机架沿着直线方向运动；

圆盘，所述圆盘固定连接主轴套筒且与主轴套筒同轴设置，所述主轴套筒安装在所述机架上，且在所述主轴套筒和机架之间安装第三驱动系统；

主轴，所述主轴穿过主轴套筒，且在所述主轴和机架之间安装第二驱动系统，在靠近圆盘一侧的所述主轴端部固定旋转块，所述旋转块上通过偏心设置的销轴活动连接偏心块，所述偏心块上以销轴为中心均匀设有至少三个铰接孔，且每一铰接孔活动连接一组偏转承口圆组件，若干所述偏转承口圆组件的弧形模板组成形成一个整圆，且所述整圆的圆心与主轴同心设置。

2.根据权利 要求1所述的一种制作大口径钢管承插口的设备，其特征在于，所述偏转承口圆组件数量为3组至15组。

3.根据权利 要求2所述的一种制作大口径钢管承插口的设备，其特征在于，所述偏转承口圆组件由弧形模板、连杆、连接杆和固定轴套组成，所述连接杆两端分别与偏心块和连杆铰接连接，所述连杆中部滑动的穿过固定轴套，且在连杆端部固定连接弧形模板，所述固定轴套与圆盘固定连接。

4.根据权利 要求1所述的一种制作大口径钢管承插口的设备，其特征在于，在所述圆盘上设置有多组安装固定轴套的通孔或者螺纹孔。

5.根据权利 要求3所述的一种制作大口径钢管承插口的设备，其特征在于，所述连接杆长度相等。

6.根据权利 要求5所述的一种制作大口径钢管承插口的设备，其特征在于，至少有一个连杆长度最短，且最短的连杆与对应的弧形模板的切线位置是垂直的，剩余连杆关于最短的连杆对称设置。

7.根据权利 要求1所述的一种制作大口径钢管承插口的设备，其特征在于，所述弧形模板的外表面与需要加工的钢管的内表面贴合，用于制作承口。

8.根据权利 要求1所述的一种制作大口径钢管承插口的设备，其特征在于，所述弧形模板的内表面与需要加工的钢管的外表面贴合，用于插口制作。

9.根据权利 要求1所述的一种制作大口径钢管承插口的设备，其特征在于，第一、第二、第三驱动系统为电动驱动或液压驱动。