CN110346215A - 一种铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统 - Google Patents

一种铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110346215A
CN110346215A CN201810325279.9A CN201810325279A CN110346215A CN 110346215 A CN110346215 A CN 110346215A CN 201810325279 A CN201810325279 A CN 201810325279A CN 110346215 A CN110346215 A CN 110346215A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydraulic cylinder
product
bracket
drill pipe
full
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810325279.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110346215B (zh
Inventor
李镇宇
王立臣
李宝
张玉芬
孟宪春
耿世成
陈成
郭明阳
王刚
袁媛
张丽莉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin Qixing Aluminum Industry Co Ltd
Original Assignee
Jilin Qixing Aluminum Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin Qixing Aluminum Industry Co Ltd filed Critical Jilin Qixing Aluminum Industry Co Ltd
Priority to CN201810325279.9A priority Critical patent/CN110346215B/zh
Publication of CN110346215A publication Critical patent/CN110346215A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110346215B publication Critical patent/CN110346215B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D3/00Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014Type of force applied
    • G01N2203/0016Tensile or compressive
    • G01N2203/0017Tensile
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/003Generation of the force
    • G01N2203/0042Pneumatic or hydraulic means
    • G01N2203/0048Hydraulic means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/026Specifications of the specimen
    • G01N2203/0262Shape of the specimen
    • G01N2203/0274Tubular or ring-shaped specimens
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0676Force, weight, load, energy, speed or acceleration
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0682Spatial dimension, e.g. length, area, angle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

本发明属于借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料技术领域,公开了一种铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统,根据设备的位移差来测量拉伸率,在无拉伸力的条件下记录主动钳口位置,逐渐增加液压缸压力,钳口移动后位置与原始位置的差再除以两钳口距离,得拉伸率;最大负载通过管体断裂时液压缸的最大压力计算。减少了矫直时两端添加支撑块的步骤及材料,也减少了因钳口夹持损坏的管体,节省管体材料29.71%,废料占比由40%降低至14%,省去了更换设备配件时间1.5小时,节约设备成本765.8万元,使原有的4人操作减少到1人,节约人工成本75%。

Description

一种铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统
技术领域
本发明属于借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料技术领域.,尤其涉及一种铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统。
背景技术
目前,业内常用的现有技术是这样的:目前,石油及勘探行业使用的铝合金钻杆基本上是从俄罗斯、美国、日本等国家购买,国内对于铝合金钻杆的研制还处于初始阶段,管体在线处理及检测设备的研制更是刚刚起步。由于铝合金钻杆使用条件复杂、环境恶劣、稳定性要求高,因此对管体尺寸、性能、装配后产品的全尺寸检测要求非常严格,在生产时需要对管体进行拉伸矫直,在装配后需要对管体进行最大负载检测,现有额定负载500吨的拉伸机价格约为1019万元。
为保证铝合金钻杆的尺寸及高强度,需要在线拉伸矫直后离线淬火,淬火之后再次拉伸矫直,每次拉伸矫直时,由于现有通用拉伸机压板与管体均为线接触,接触面少,管体在拉伸矫直时容易脱离钳口,需要反复多次拉伸,而管体在多次夹持后容易变形、断裂,变形区域在淬火及锯切定尺前需要切掉,这就增加了管体的生产成本。以直径为168mm,长度为5.8m的标准外加厚钻杆为例,其壁厚为11mm,内径为146mm,外加厚直径为185mm,每次拉伸钳口夹持的长度为500mm,变形区长度至少100mm,因此每次拉伸后需要切掉1.2m,在锯切定尺前需要切掉2.4m,为保证有足够的锯切长度,5.8m的标准钻杆,其坯料长度至少要5.8m+2.4m=8.2m,每根坯料的重量为170.66kg,切掉的重量为(185*185-146*146)*3.14/4*2.4*0.00278=67.61kg,即废料占比为67.61/170.66*100%≈40%。
为保证装配后钻杆的整体强度,每批需要对一根装配后的全尺寸钻杆进行最大负载检测,即夹持两端钢接头进行反向拉伸,直至管体断裂,而现有拉伸机不能直接夹持钢接头,需要制作辅助工装,由于负载较大,辅助工装的重量相对较重,需要四个人配合装配,装配及拆卸时间至少要1.5小时,人工成本高,耗时长。
综上所述,现有技术存在的问题是:
(1)铝合金钻杆没有专用的拉伸、检测设备,只能使用通用的拉伸机,而现有通用拉伸机价格约为1019万元,并且不适合铝合金钻杆的生产及检测,需要制作辅助工装,辅助工装的装配、拆卸需要四个人进行配合操作,拆卸时间至少要1.5小时,设备成本、人工成本高,耗时长;
(2)现有设备在生产时造成的材料浪费比较高,废料占总材料的40%,增加了生产成本。
解决上述技术问题的难度和意义:
由于铝合金钻杆在线处理及检测设备的研制刚刚起步,目前还没有成熟的制造方案,只能根据检验要求来设计,并且需要在实际的应用下进行改进,以达到方便、实用、高效的目的,而目前国内批量生产铝合金钻杆的企业只有一家,具有实际使用经验的就更少,这无疑增加了检测设备设计、制造、改进的难度。
本系统与现有通用的拉伸设备相比,在设备造价上可减少75.1%的资金投入,而且减少了矫直时两端添加支撑块的步骤及材料,也减少了因钳口夹持损坏的管体,节省管体材料29.71%,废料占比由40%降低至14%,省去了更换设备配件时间1.5小时,使原有的4人操作减少到1人,节约人工成本75%,在提高生产效率、成品率的同时,降低了生产成本,从而进一步降低了产品的综合成本。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统。
本发明是这样实现的,一种铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测方法,所述铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测方法在无拉伸力的条件下记录主动钳口位置,增加液压缸压力,钳口移动后位置与原始位置的距离差再除以两钳口距离,所得的数值为拉伸率;最大负载是通过管体断裂时液压缸的最大压力计算的,首先计算出柱塞的有效受力面积,再用计算的受力面积乘以最大压力,所得数值即为管体断裂时的最大负载。
进一步,所述铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测方法通过设备的位移差来测量拉伸率,主动钳口在原始位置时,两钳口间的距离为L1,到达移动位置后,两钳口之间的距离为L2,设距离差为L3,则L3=L2-L1,拉伸率δ=L3/L1=(L2-L1)/L1;
最大负载是通过管体断裂时液压缸的最大压力计算的,液压缸内腔直径为D1,柱塞杆直径为D2,有效受力面积为S,管体断裂瞬间压力为P,则S=π×(D12-D22)/4,最大负载F=P×S=P×π×(D12-D22)/4。
本发明的另一目的在于提供一种所述铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测方法的铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统,所述铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统包括:横向滑道分总成、纵向滚动分总成、夹紧牵引分总成、主液压系统、操作台、监控系统、底座。
进一步,所述横向滑道分总成由送料滑道组件、出料滑道组件组成;
送料滑道组件、出料滑道组件分别由四个独立的单元组成,每个单元有单独的伺服电机、液压缸及滑道,伺服电机为滑道提供旋转动力,液压缸使滑道在Y轴方向移动,滑道主要用于将产品运送至预定的区域并调整产品与设备的相对位置;送料滑道组件同时作为产品的预上料机构,实现连续性生产,出料滑道组件用于将产品送出生产、检测区域,同时作为产品的临时存储机构。
进一步,所述纵向滚动分总成由支架组件及液压缸构成;
支架组件主要为支架及滚轮,支架通过下端长轴安装在底座上,上端安装滚轮,液压缸安装在底座上,通过长轴驱动支架,产品运送至滚轮区域后,通过液压缸使支架组件向上升起,并将滑道上的产品向上顶起,使产品中心轴线与仿形压板轴线处在同一高度。
进一步,所述夹紧牵引分总成由主动钳口组件及被动钳口组件构成;
主动钳口组件由仿形压板、内部支撑组件、主动钳口支架及限位组件构成;主动钳口组件用于夹持产品及调整产品位置,使被动钳口的仿形压板可以夹持产品另一端,主动钳口与主液压系统通过缓冲器连接,在矫直及最大负载检测时对产品施加主动牵引力;
仿形压板内部有反向凸台,在拉伸时用于夹紧、固定产品;仿形压板后半部有仿形凹槽,用于检测最大负载时安装钢接头,仿形压板安装在主动钳口两侧的大直径液压缸上,大直径液压缸为仿形压板提供压紧力;
内部支撑组件由仿形支撑杆及液压缸组成,仿形支撑杆安装在液压缸柱塞上,液压缸通过螺栓连接在主动钳口支架上,仿形支撑杆带有锥度,压紧前伸入产品内腔里,防止产品受压变形、碎裂,拉伸完成后从产品内腔中退出;
限位组件用于产品在移动过程中的位置限定,主动钳口、被动钳口均安装有限位组件,限位组件主要包括限位挡板及液压缸,限位挡板装在液压缸柱塞上,液压缸通过螺栓连接在主动钳口支架上;
主动钳口支架用于安装仿形压板、内部支撑组件及限位组件,并在钳口移动过程中起到导向作用,在矫直及负载检测时承载主动牵引力,主动钳口支架下部安装在底座上,上部与缓冲器连接;
被动钳口组件由仿形压板、内部支撑组件、被动钳口支架、限位组件及定位导向组件构成,被动钳口用于夹持及固定产品;
定位导向组件由定位结构件及导向结构件组成,导向结构件包括电机及导向板,电机及导向板通过螺栓安装在被动钳口支架下部,电机为被动钳口移动提供动力,导向板起限位、导向作用,定位结构件包括空心轴及液压缸,空心轴安装在液压缸上,液压缸通过螺栓安装在被动钳口支架上,定位导向组件将被动钳口支架与底座连接并固定,在矫直及最大负载检测时承受被动牵引力。
进一步,所述主液压系统由缓冲器、主液压缸、固定支架组成;
缓冲器由外壳及弹簧组成,外壳与主动钳口支架及主液压缸柱塞链接,弹簧安装在外壳内部,在负载检测时承受管体断裂瞬间产生的反向冲击力,对主液压缸起到缓冲保护作用;
固定支架通过螺栓与主液压缸连接,用于固定主液压缸,与底座通过焊接相连,使主液压缸与底座保持相对位置固定。
进一步,所述所述操作台用于对设备各个系统的集中控制,所有分总成的控制系统均集成在操作台中,操作台焊接在主动钳口支架侧面。
进一步,所述监控系统用于对设备的运转进行目视监控,监控系统将横向滑道分总成、纵向滚动分总成、夹紧牵引分总成的每一个动作传输到操作台,监控系统焊接在主动钳口支架及被动钳口支架上方。
进一步,所述底座用于其他分总成、部件的安装,包括导轨、传动部件及支撑组件,并承受产品及设备的重量,在产品矫直及负载检测时承受被动牵引力。
综上所述,本发明的优点及积极效果为:本发明提供了新的矫直、检测方法及设备,它适用于目前标准中规定的所有规格及加厚形式的钻杆。本发明根据设备的位移差来测量拉伸率,首先在无拉伸力的条件下记录主动钳口位置,之后逐渐增加液压缸压力,钳口移动后位置与原始位置的差再除以两钳口距离,所得的数值即为拉伸率;最大负载是通过管体断裂时液压缸的最大压力计算的,首先计算出柱塞的有效受力面积,再用计算的受力面积乘以最大压力,即为管体断裂时的最大负载。此系统不仅减少了矫直时两端添加支撑块的步骤及材料,还可减少因钳口夹持损坏的管体,可节省管体材料29.71%,废料占比由40%降低至14%,省去了更换设备配件时间1.5小时,节约设备成本765.8万元,使原有的4人操作减少到1人,节约人工成本75%。
附图说明
图1是本发明实施例提供的铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统结构示意图;
图2是本发明实施例提供的铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测方法流程图;
图3是本发明实施例提供的铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统通过设备的位移差来测量拉伸率设备示意图;
图4是本发明实施例提供的铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统最大负载计算示意图;
图中:1、送料滑道组件;2、仿形压板(带液压缸);3、操作台;4、主液压缸;5、缓冲器;6、监控系统;7、内部支撑组件;8、主动钳口支架;9、限位组件;10、纵向滚动分总成;11、出料滑道组件;12、被动钳口支架;13、定位导向组件;14、底座。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明为克服现有矫直、检测设备成本高、耗时长、出材率低等不足,本发明使用新的测量方法,并设计了检测设备,该设备使用差值法确定拉伸率,使用压力检测确定最大负载,在一台设备上可以同时进行生产及实验检测。
如图1所示,本发明实施例提供的铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统包括:横向滑道分总成、纵向滚动分总成、夹紧牵引分总成、主液压系统、操作台、监控系统、底座。
横向滑道分总成由送料滑道组件1、出料滑道组件11组成。送料滑道组件1、出料滑道组件11分别由四个独立的单元组成,每个单元有单独的伺服电机、液压缸及滑道,伺服电机为滑道提供旋转动力,液压缸使滑道在Y轴方向移动,滑道主要用于将产品运送至预定的区域并调整产品与设备的相对位置;送料滑道组件1同时作为产品的预上料机构,实现连续性生产,出料滑道组件11用于将产品送出生产、检测区域,同时作为产品的临时存储机构,根据产品长度的不同,参与工作的独立单元将自动区分,避免滑道与夹紧机构发生干涉。
纵向滚动分总成10由支架组件及液压缸构成;支架组件主要为支架及滚轮,支架通过下端长轴安装在底座14上,上端安装滚轮,液压缸安装在底座14上,通过长轴驱动支架,产品运送至滚轮区域后,通过液压缸使支架组件向上升起,并将滑道上的产品向上顶起,使产品中心轴线与仿形压板2的轴线处在同一高度,同时产品在滚轮上进行纵向移动,便于对产品两端进行夹持。
夹紧牵引分总成由主动钳口组件及被动钳口组件构成。主动钳口组件由仿形压板(带液压缸)2、内部支撑组件7、主动钳口支架8及限位组件9构成,主动钳口组件用于夹持产品及调整产品位置,使被动钳口的仿形压板2可以夹持产品另一端,主动钳口与主液压系统通过缓冲器5连接,在矫直及最大负载检测时对产品施加主动牵引力。
仿形压板2根据产品的尺寸进行配做,内部有反向凸台,型材在拉伸时用于夹紧、固定产品,防止因拉伸力过大导致产品脱落,压板后半部有仿形凹槽,用于检测最大负载时安装钢接头,仿形压板2安装在主动钳口两侧的大直径液压缸上,大直径液压缸为仿形压板提供压紧力。
内部支撑组件7由仿形支撑杆及液压缸组成,仿形支撑杆根据产品内腔尺寸配做,仿形支撑杆带有锥度,压紧前伸入产品内腔里,防止产品受压变形、碎裂,拉伸完成后从产品内腔中退出,仿形支撑杆安装在液压缸柱塞上,液压缸通过螺栓连接在主动钳口支架8上。
限位组件9用于产品在移动过程中的位置限定,主动钳口、被动钳口均安装有限位组件9,其主要包括限位挡板及液压缸,限位挡板装在液压缸柱塞上,液压缸通过螺栓连接在主动钳口支架8上,产品移动至限位组件9后自动停止,此时钳口压板与产品轴线对应,无需人工调整产品位置。
主动钳口支架8主要用于安装仿形压板2、内部支撑组件7及限位组件9,并在钳口移动过程中起到导向作用,在矫直及负载检测时承载主动牵引力,主动钳口支架8下部安装在底座14上,上部与缓冲器5连接。
被动钳口组件由仿形压板(带液压缸)2、内部支撑组件7、被动钳口支架12、限位组件9及定位导向组件13构成,被动钳口主要用于夹持及固定产品。
定位导向组件13由定位结构件及导向结构件组成,导向结构件包括电机及导向板,电机及导向板通过螺栓安装在被动钳口支架12下部,电机为被动钳口移动提供动力,以便适应不同长度产品的使用要求,导向板起限位、导向作用,定位结构件包括空心轴及液压缸,空心轴安装在液压缸上,液压缸通过螺栓安装在被动钳口支架12上,定位导向组件13将被动钳口支架12与底座14连接并固定,在矫直及最大负载检测时承受被动牵引力。
主液压系统由缓冲器5、主液压缸4、固定支架组成。缓冲器5由外壳及弹簧组成,外壳与主动钳口支架8及主液压缸柱塞链接,用于连接主液压缸4及主动钳口,弹簧安装在外壳内部,在负载检测时承受管体断裂瞬间产生的反向冲击力,防止产品断裂后主动钳口反向冲击主液压缸4,对主液压缸4起到缓冲保护作用;固定支架通过螺栓与主液压缸4连接,用于固定主液压缸4,与底座14通过焊接相连,使主液压缸4与底座14保持相对位置固定。
操作台3用于对设备各个系统的集中控制,所有分总成的控制系统均集成在操作台3上,操作人员在矫直及检测的全过程中不需要去其他位置进行操作,操作台3焊接在主动钳口支架8侧面。
监控系统6用于对设备运行的目视监控,监控系统将横向滑道分总成、纵向滚动分总成10、夹紧牵引分总成的每一个动作传输到操作台3,便于操作人员对设备所有动作的控制,监控系统6焊接在主动钳口支架8及被动钳口支架12上方。
底座14用于其他分总成、部件的安装,包括导轨、传动部件及支撑组件,并承受产品及设备的重量,在产品矫直及负载检测时承受被动牵引力。
在进行拉伸矫直时,在3上设置拉伸率,然后将管体放在1上面,通过1的动力设备及移动设备将管体移动至钳口位置,直至管体与9接触,此时收起9并升起10,将管体提升至与钳口2的高度相同,启动4,通过5驱动8,使8向前移动,当2预夹紧管体时,启动7,然后增加2的夹紧力;根据管体的实际长度,移动12在14上的位置,然后用13将12与14固定在一起,此时再次向前移动8,直至被动钳口的2可以夹紧管体的另一端,当被动钳口的2预夹紧管体时,启动7,然后增加2的夹紧力;收起10及1,向后移动8,直至3显示达到预设的拉伸率,此时卸掉4的压力,让8自由向前移动,升起10直至与管体接触,同时收回两钳口的7并打开被动钳口的2,8向后移动,直至管体的一端离开12,然后打开主动钳口的2并向后移动8,直至管体的另一端离开8,启动11并收回10,用11将管体运出工作区,然后收回11并进行下一个产品的矫直,所有过程均通过6进行监控。
在进行装配后的全尺寸负载检测时,将管体放在1上面,通过1的动力设备及移动设备将管体移动至钳口位置,直至管体与9接触,此时收起9并升起10,将管体提升至与钳口2的高度相同,启动4,通过5驱动8,使8向前移动,当钢接头到达2的凹槽区时夹紧2,使钢接头与2固定;根据装配后管体的实际长度,移动12在14上的位置,然后用13将12与14固定在一起,此时再次向前移动8,直至被动钳口的2可以夹紧管体另一端的钢接头;收起10及1,向后移动8,直至管体断裂,此时卸掉4的压力,升起10直至与管体接触,打开主动钳口及被动钳口的2,8、12向后移动,直至钢接头离开8、12,启动11并收回10,用11将管体运出工作区,然后收回11并进行下一个产品的检测,所有过程均通过6进行监控;管体断裂瞬间,3会记录断裂时4的最大压力,根据4的有效受力面积自动计算最大负载。
如图2所示,本发明实施例提供的全尺寸铝合金钻杆矫直及检测方法,通过位移差来测量拉伸率,通过管体断裂时液压缸的最大压力计算负载,具体包括:
S101:通过位移差来测量拉伸率,首先在操作台设定拉伸率,再将铝合金钻杆放在横向滑道分总成上,通过横向滑道分总成、纵向滚动分总成将管体运至工作区域,在无拉伸力的条件下记录主动钳口位置,之后逐渐增加液压缸压力,钳口移动后位置与原始位置的差再除以两钳口距离,所得的数值即为拉伸率;
S102:最大负载是通过管体断裂时液压缸的最大压力计算的,首先计算出柱塞的有效受力面积,再根据操作台记录的管体断裂瞬间的最大压力值,用计算的受力面积乘以最大压力,即为管体断裂时的最大负载。
本发明根据设备的位移差来测量拉伸率,通过管体断裂时液压缸的最大压力计算最大负载。此系统不仅减少了矫直时两端添加支撑块的步骤及材料,还可减少因钳口夹持损坏的管体,可节省管体材料29.71%,废料占比由40%降低至14%,省去了更换设备配件时间1.5小时,节约设备成本765.8万元,使原有的4人操作减少到1人,节约人工成本75%。
本发明实施例提供的铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统通过设备的位移差来测量拉伸率,如图3所示,主动钳口在原始位置时,两钳口间的距离为L1,到达移动位置后两钳口之间的距离为L2,设距离差为L3,则L3=L2-L1,拉伸率δ=L3/L1=(L2-L1)/L1。
最大负载是通过管体断裂时液压缸的最大压力计算的,如图4所示,液压缸内腔直径为D1,柱塞杆直径为D2,有效受力面积为S,管体断裂瞬间压力为P,则S=π×(D12-D22)/4,最大负载F=P×S=P×π×(D12-D22)/4。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测方法,其特征在于,所述铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测方法在无拉伸力的条件下记录主动钳口位置,增加液压缸压力,钳口移动后位置与原始位置的距离差再除以两钳口距离,所得的数值为拉伸率;最大负载是通过管体断裂时液压缸的最大压力计算的,首先计算出柱塞的有效受力面积,再用计算的受力面积乘以最大压力,所得数值即为管体断裂时的最大负载。
2.如权利要求1所述的铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测方法,其特征在于,所述铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测方法通过设备的位移差来测量拉伸率,主动钳口在原始位置时,两钳口间的距离为L1,到达移动位置后,两钳口之间的距离为L2,设距离差为L3,则L3=L2-L1,拉伸率δ=L3/L1=(L2-L1)/L1;
最大负载是通过管体断裂时液压缸的最大压力计算的,液压缸内腔直径为D1,柱塞杆直径为D2,有效受力面积为S,管体断裂瞬间压力为P,则S=π×(D12-D22)/4,最大负载F=P×S=P×π×(D12-D22)/4。
3.一种如权利要求1所述铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测方法的铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统,其特征在于,所述铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统包括:横向滑道分总成、纵向滚动分总成、夹紧牵引分总成、主液压系统、操作台、监控系统、底座。
4.如权利要求3所述的的铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统,其特征在于,所述横向滑道分总成由送料滑道组件、出料滑道组件组成;
送料滑道组件、出料滑道组件分别由四个独立的单元组成,每个单元有单独的伺服电机、液压缸及滑道,伺服电机为滑道提供旋转动力,液压缸使滑道在Y轴方向移动,滑道主要用于将产品运送至预定的区域并调整产品与设备的相对位置;送料滑道组件同时作为产品的预上料机构,实现连续性生产,出料滑道组件用于将产品送出生产、检测区域,同时作为产品的临时存储机构。
5.如权利要求3所述的的铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统,其特征在于,所述纵向滚动分总成由支架组件及液压缸构成;
支架组件主要为支架及滚轮,支架通过下端长轴安装在底座上,上端安装滚轮,液压缸安装在底座上,通过长轴驱动支架,产品运送至滚轮区域后,通过液压缸使支架组件向上升起,并将滑道上的产品向上顶起,使产品中心轴线与仿形压板轴线处在同一高度。
6.如权利要求3所述的的铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统,其特征在于,所述夹紧牵引分总成由主动钳口组件及被动钳口组件构成;
主动钳口组件由仿形压板、内部支撑组件、主动钳口支架及限位组件构成;主动钳口组件用于夹持产品及调整产品位置,使被动钳口的仿形压板可以夹持产品另一端,主动钳口与主液压系统通过缓冲器连接,在矫直及最大负载检测时对产品施加主动牵引力;
仿形压板内部有反向凸台,在拉伸时用于夹紧、固定产品;仿形压板后半部有仿形凹槽,用于检测最大负载时安装钢接头,仿形压板安装在主动钳口两侧的大直径液压缸上,大直径液压缸为仿形压板提供压紧力;
内部支撑组件由仿形支撑杆及液压缸组成,仿形支撑杆安装在液压缸柱塞上,液压缸通过螺栓连接在主动钳口支架上,仿形支撑杆带有锥度,压紧前伸入产品内腔里,防止产品受压变形、碎裂,拉伸完成后从产品内腔中退出;
限位组件用于产品在移动过程中的位置限定,主动钳口、被动钳口均安装有限位组件,限位组件包括限位挡板及液压缸,限位挡板装在液压缸柱塞上,液压缸通过螺栓连接在主动钳口支架上;
主动钳口支架用于安装仿形压板、内部支撑组件及限位组件,并在钳口移动过程中起到导向作用,在矫直及负载检测时承载主动牵引力,主动钳口支架下部安装在底座上,上部与缓冲器连接;
被动钳口组件由仿形压板、内部支撑组件、被动钳口支架、限位组件及定位导向组件构成,被动钳口用于夹持及固定产品;
定位导向组件由定位结构件及导向结构件组成,导向结构件包括电机及导向板,电机及导向板通过螺栓安装在被动钳口支架下部,电机为被动钳口移动提供动力,导向板起限位、导向作用,定位结构件包括空心轴及液压缸,空心轴安装在液压缸上,液压缸通过螺栓安装在被动钳口支架上,定位导向组件将被动钳口支架与底座连接并固定,在矫直及最大负载检测时承受被动牵引力。
7.如权利要求3所述的的铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统,其特征在于,所述主液压系统由缓冲器、主液压缸、固定支架组成;
缓冲器由外壳及弹簧组成,外壳与主动钳口支架及主液压缸柱塞链接,弹簧安装在外壳内部,在负载检测时承受管体断裂瞬间产生的反向冲击力,对主液压缸起到缓冲保护作用;
固定支架通过螺栓与主液压缸连接,用于固定主液压缸,与底座通过焊接相连,使主液压缸与底座保持相对位置固定。
8.如权利要求3所述的的铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统,其特征在于,所述所述操作台用于对设备各个系统的集中控制,所有分总成的控制系统均集成在操作台中,操作台焊接在主动钳口支架侧面。
9.如权利要求3所述的的铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统,其特征在于,所述监控系统用于对设备的运转进行目视监控,监控系统将横向滑道分总成、纵向滚动分总成、夹紧牵引分总成的每一个动作传输到操作台,监控系统焊接在主动钳口支架及被动钳口支架上方。
10.如权利要求3所述的的铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统,其特征在于,所述底座用于其他分总成、部件的安装,包括导轨、传动部件及支撑组件,并承受产品及设备的重量,在产品矫直及负载检测时承受被动牵引力。
CN201810325279.9A 2018-04-08 2018-04-08 一种铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统 Active CN110346215B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810325279.9A CN110346215B (zh) 2018-04-08 2018-04-08 一种铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810325279.9A CN110346215B (zh) 2018-04-08 2018-04-08 一种铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110346215A true CN110346215A (zh) 2019-10-18
CN110346215B CN110346215B (zh) 2024-08-27

Family

ID=68173301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810325279.9A Active CN110346215B (zh) 2018-04-08 2018-04-08 一种铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110346215B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3533257A (en) * 1967-06-09 1970-10-13 Redman Tools Holding Ltd Machines for straightening bars or tubes
JPH08300042A (ja) * 1995-05-08 1996-11-19 Hitachi Ltd 曲り矯正荷重算出方法
CN102728664A (zh) * 2012-07-03 2012-10-17 辽宁忠旺集团有限公司 液压拉伸矫直机
CN103302142A (zh) * 2012-03-09 2013-09-18 苏州铭德铝业有限公司 一种自动化挤压矫直机系统及矫直方法
CN103817173A (zh) * 2013-12-31 2014-05-28 马钢(集团)控股有限公司 一种提高钢矫直机矫直能力的矫直系统及其控制方法
CN104399783A (zh) * 2014-12-26 2015-03-11 辽宁忠旺机械设备制造有限公司 一种拉伸矫直机及拉伸矫直方法
CN104942049A (zh) * 2015-06-11 2015-09-30 辽宁忠旺机械设备制造有限公司 一种自动定比例拉伸矫直机及方法
CN205183387U (zh) * 2015-11-26 2016-04-27 南昌市雄一铝业有限公司 铝型材矫直装置
CN206747305U (zh) * 2017-03-22 2017-12-15 佛山市通润热能科技有限公司 一种型材拉伸机
CN208476684U (zh) * 2018-04-08 2019-02-05 吉林麦达斯铝业有限公司 一种铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3533257A (en) * 1967-06-09 1970-10-13 Redman Tools Holding Ltd Machines for straightening bars or tubes
JPH08300042A (ja) * 1995-05-08 1996-11-19 Hitachi Ltd 曲り矯正荷重算出方法
CN103302142A (zh) * 2012-03-09 2013-09-18 苏州铭德铝业有限公司 一种自动化挤压矫直机系统及矫直方法
CN102728664A (zh) * 2012-07-03 2012-10-17 辽宁忠旺集团有限公司 液压拉伸矫直机
CN103817173A (zh) * 2013-12-31 2014-05-28 马钢(集团)控股有限公司 一种提高钢矫直机矫直能力的矫直系统及其控制方法
CN104399783A (zh) * 2014-12-26 2015-03-11 辽宁忠旺机械设备制造有限公司 一种拉伸矫直机及拉伸矫直方法
CN104942049A (zh) * 2015-06-11 2015-09-30 辽宁忠旺机械设备制造有限公司 一种自动定比例拉伸矫直机及方法
CN205183387U (zh) * 2015-11-26 2016-04-27 南昌市雄一铝业有限公司 铝型材矫直装置
CN206747305U (zh) * 2017-03-22 2017-12-15 佛山市通润热能科技有限公司 一种型材拉伸机
CN208476684U (zh) * 2018-04-08 2019-02-05 吉林麦达斯铝业有限公司 一种铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
廖健 等: "铝合金挤压材生产与应用", 31 March 2018, 冶金工业出版社, pages: 347 - 350 *
李丽;李志强;贾娟娟;张娟娟;张海庆;: "仿形专用拉伸钳口在型材拉伸矫直中的应用", 有色冶金节能, no. 05, 20 October 2017 (2017-10-20), pages 29 - 31 *
石永军;白立剑;王维旭;: "新型石油钻杆液压矫直机结构分析", 石油矿场机械, no. 04, 25 April 2013 (2013-04-25), pages 57 - 60 *
隋永丰;: "铝型材矫直机的设计要点", 装备制造技术, no. 02, 15 February 2017 (2017-02-15), pages 133 - 134 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110346215B (zh) 2024-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN208476684U (zh) 一种铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统
CN108526241A (zh) 一种半挂车护栏用异型钢管成型工艺及模具更换装置
CN110346215A (zh) 一种铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统
CN218297864U (zh) 一种冲压设备用的横梁生产强度测试装置
CN100496788C (zh) 钢管扩径时的校直方法
CN202687565U (zh) 自动对中开卷机
CN113188734B (zh) 一种金属管材气密性检测工装夹具及其检测方法
CN214022642U (zh) 一种高精度全自动三线冷拔机
CN110172563B (zh) 一种硅钢连续退火机组先穿带试运行后烘炉的调试方法
CN102861767B (zh) 双向圆管坯热定心机
CN219914268U (zh) 一种汽车空调花键盘孔径检测装置
CN213165008U (zh) 一种汽车检具用工装夹具
CN110976538A (zh) 一种蒙皮拉伸装置和蒙皮拉伸设备
CN216001511U (zh) 一种高精密部件检测装置
CN220560076U (zh) 一种分卷线板形控制系统
CN215543932U (zh) 一种钢管加工用的高精度冷轧机构
CN214703106U (zh) 工件压力检测仪
CN218885660U (zh) 一种连接线数据分析用测试装置
CN211276264U (zh) 一种钢管封口机的夹紧系统
CN221037340U (zh) 一种面检测的深度销
CN215415390U (zh) 一种用于螺旋钢管焊缝检验装置
CN218710648U (zh) 一种垫片压紧机
CN216771320U (zh) 一种立式拉压试验机
CN107639873A (zh) 压机移动平台系统
CN221650641U (zh) 一种用于钢管加工的漏焊检测仪

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant