CN116275848A - 一种大型压力钢管卧式自动组圆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型压力钢管卧式自动组圆装置，包括固定机架、移动机架和设置于移动机架和固定机架上对称布置的两个翻转架；固定机架固定于地面，移动机架设置行走装置可沿轨道移动与固定机架组合，机架均包括并列设置的两个翻转架支座和用于固定支撑液压油缸的油缸支座；两翻转架均为半圆结构的钢结构桁架，半圆形钢结构桁架的内弧面为钢管瓦片的承载面，半圆形钢结构桁架两侧边各等间隔设置六套用于固定钢管瓦片的钢板卡机构；本发明装置具有：自动化程度高，施工效率高，组圆精度高，节省人力，安全风险低等优点；本发明组圆装置用于大直径、由两块瓦片组拼而成的压力钢管组圆及纵缝控制技术施工，能够解决瓦片组圆时圆度超标技术问题。

Description

一种大型压力钢管卧式自动组圆装置

技术领域

本发明属于机械加工装备设计技术领域，尤其属于钢结构加工机械装备设计技术领域，涉及一种大型压力钢管卧式自动组圆装置。

背景技术

在目前国内水电站建设过程中，洞内大直径压力钢管大多数采用两块瓦片组圆的制作技术，其纵缝处钢管圆度和焊缝质量控制是制作的关键技术。现阶段，水电站项目压力钢管制作时，瓦片组圆多数采用立式组圆再翻身焊接纵缝的制作方式，这种制作方式主要存在以下缺点：组圆精度不高，采用立式组圆时，在无辅助设备支撑下，瓦片弧度会产生回弹，组圆时纵缝对接处圆度难以控制，导致瓦片组圆质量降低。安全风险高，立式组圆时瓦片容易发生倾倒，翻身、吊运时容易发生脱钩等风险，危及施工人员安全。施工速度慢，立式组圆的方式因钢管圆度不能一次性合格，需要通过千斤顶等设备反复调整，且大部分存在返工情况，因此施工速度慢，影响施工工期。作业人员多，立式组圆调整管节圆度时，两条纵缝上下处需同时进行调整，需要至少四个操作工才能进行施工，对操作人员和设备需求较大。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种大型压力钢管卧式自动组圆装置。本发明要解决的问题就是针对上述立式组圆的不足设计的一种采用卧式组圆方式的辅助机构。

本发明通过以下技术方案实现：

一种大型压力钢管卧式自动组圆装置，其特征在于：包括固定机架、移动机架和设置于移动机架和固定机架上对称布置的两个翻转架；

固定机架为钢结构桁架、固定于地面，包括并列设置的两个翻转架支座和用于固定支撑液压油缸的油缸支座，固定机架纵向设置可转动的翻转架；

移动机架为钢结构桁架，桁架底部承重钢梁上设置有四组行走装置，各行走装置的滚轮沿纵向平行布置的两根轨道移动实现移动机架整体与固定机架的组合和分离；移动机架上包括并列设置的两个翻转架支座和用于固定支撑液压油缸的油缸支座，移动机架纵向设置可转动的翻转架；

设置于固定机架和移动机架的翻转架结构相同、对称布置；两翻转架均为半圆结构的钢结构桁架，半圆形钢结构桁架的内弧面为钢管瓦片的承载面，半圆形钢结构桁架两侧边各等间隔设置六套用于固定钢管瓦片的钢板卡机构；两翻转架半圆形边的中点通过转动轴与固定机架或移动机架的翻转架支座铰接实现相互对称90度翻转，翻转架底面两侧并列设置两驱动支座，驱动支座与液压油缸的活塞铰接实现翻转架的翻转驱动。

进一步所述钢板卡机构包括固定钢板卡、活动钢板卡和联接螺栓；固定钢板卡焊接固定于翻转架侧面，卡平面设置两螺栓孔；活动钢板卡为一平面钢板，设置有用于嵌入钢管瓦片侧边实现限位固定的卡槽、和与固定钢板卡对应匹配的两螺栓孔；联接螺栓通过螺栓孔将嵌入钢管瓦片的活动钢板卡与固定钢板卡连接固定。

本发明翻转架一端设置作业平台。

本发明行走装置设置于移动机架底部的承重钢梁底面平行布置，其中，前部两行走机构或后部两行走机构为具有驱动装置的主动行走机构。

本发明固定机架通过固定螺钉将机架支撑脚固定于预制混凝土固结体的固定基脚上。

本发明组圆装置用于大直径、由两块瓦片组拼而成的压力钢管组圆及纵缝控制技术施工，能够解决瓦片组圆时圆度超标技术问题。本发明经可移动机架和固定机架制作与受力验算、弧形翻转架制作、弧形翻转架上油缸支撑点选取、钢板卡机构制作与连接固定、液压系统设计、行走装置选型、整体机构静止和安装瓦片后强度验算、安装瓦片后后弧形翻转架翻转时稳定性分析与验算后设计制造。施工时，通过起重设备将瓦片分别吊至固定机架弧形翻转架和可移动机架弧形翻转架上，使用钢板卡机构扣将瓦片固定，然后利用液压油缸将弧形翻转架翻转90度，驱动行走装置，带动可移动机架缓慢向固定机构靠拢，至结合位置，使用焊机将纵缝对接部位加固后，吊离施工平台。

相对于现有钢管组圆机，本发明钢管组圆装置具有如下优点：

自动化程度高。本发明施工机构组圆流程为：吊装瓦片→固定瓦片→翻转瓦片→移动机架→瓦片组圆→纵缝加固→吊离管节。施工过程操作人员只需协助起重设备将瓦片吊装至弧形翻转架，再利用钢板卡扣将瓦片固定，其余瓦片翻转、机构移动等只需专业人员通过遥控设备进行控制，即可完成组圆工作。

施工效率高。本发明装置施工时只需通过起重设备将瓦片吊装至弧形翻转架，再通过液压油缸带动弧形翻转架翻转，驱动行走装置带动可移动施工机构向固定施工机构靠拢，至合适位置，焊缝加固后即可将管节吊离施工机构，整个施工过程基本不受其余因素限制，施工效率约为立式组圆的两至三倍。

组圆精度高。施工时，瓦片固定在跟其弧度相同的翻转架上，使得瓦片弧度保持不变，翻转对拼后，纵缝对接处钢管圆度基本满足技术要求，若圆度超出技术要求，只需通过千斤顶进行微调。

节省人力。本发明装置施工时只需2～3名经过培训的专业操作人员，配合瓦片与管节吊装及其他工序，相对于立式组圆，节省约一半人力。

安全风险低。施工时，瓦片吊运采用卧式吊装方式，减少脱钩风险；相对于立式组圆，无瓦片倾倒风险；每张瓦片通过12个钢板卡扣和高强螺栓固定在弧形翻转架上，降低旋转过程中瓦片掉落和滑动风险，钢板卡安装固定、拆卸方便、安全可靠；瓦片组圆一次成型，减少使用千斤顶等辅助设备施工时带来的其他安全风险。

附图说明

图1是本发明卧式自动组圆机正视结构示意图；

图2是本发明卧式自动组圆机轴侧视示意图；

图3是本发明卧式自动组圆机弧形翻转架正视结构示意图；

图4是本发明卧式自动组圆机弧形翻转架轴侧视示意图；

图5是本发明卧式自动组圆机组合前状态示意图；

图6是本发明卧式自动组圆机结合后载体示意图；

图7是本发明支座结构示意图；

图8是本发明活动钢板卡扣示意图；

图9是本发明钢管瓦片与翻转架固定结构示意图。

图中，1是移动机架，2是固定机架，3是翻转架，4是翻转架支座，5是行走轨道，6是固定基脚，7是油缸支座，8是行走装置，9是液压油缸；31是弧形支撑架，32是转动轴，33是驱动支座，34是固定钢板卡，35是作业平台，36是活动钢板卡，361是卡槽，362是螺栓孔，37是联接螺栓，G是瓦片。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。

结合附图。

如图所示，本发明大型压力钢管卧式自动组圆装置包括：一个可移动机架1、一个固定机架2、两个弧形翻转架3、以及支撑座4、组合钢板卡扣、油缸支座7、行走装置8、液压油缸9、行走轨道5和固定基脚6。固定机架2和可移动机架1均通过旋转支撑座4与弧形翻转架3相连接，在弧形翻转架1/4处设置两组油缸驱动支座33用来铰接液压油缸9活塞杆段，液压油缸9另一端与固定机构或可移动机构上油缸支座7相连接；每个弧形翻转架3两侧均匀布置十二组组合钢板卡机构；固定机架2和可移动机架1两侧均设置有操作人员施工用的爬梯和安全护栏。每组组合钢板卡机构由等间隔固定设置于弧形翻转架3两侧边的固定钢板卡34、用于限位固定钢管瓦片G侧边的活动钢板卡36和联接螺栓37组成。

施工时，先利用起重设备将需要组圆的两块钢管瓦片G逐一吊至固定机架2的弧形翻转架3和移动机架1的弧形翻转架3；再使用两侧组合钢板卡扣将瓦片G固定在弧形翻转架3上，如图9所示；启动液压泵站，驱动液压油缸活塞9杆伸出，带动弧形翻转架3绕翻转架支撑座4翻转，左侧可移动机架1的弧形翻转架3顺时针翻转90度，右侧固定机架2的弧形翻转架3逆时针翻转90度，如图7所示；翻转到位后，操作行走装置，带动可移动机构向固定机架1缓慢靠拢，至两块瓦片G纵缝处相对接，如图8所示，然后检查瓦片G对接错边量及纵缝处管节圆度，合格后，使用焊接设备在纵缝处进行加固；若对接错边量和纵缝处管节圆度不满足技术要求，可使用千斤顶在上下纵缝处进行微调，至此，瓦片G的组圆工作完成，然后再使用起重设备将组圆后的管节吊至带载后，松开组合钢板卡扣，将管节吊离组圆机构，再使各部位恢复初始位置，进行下次组圆施工。

Claims (5)

1.一种大型压力钢管卧式自动组圆装置，其特征在于：包括固定机架、移动机架和设置于移动机架和固定机架上对称布置的两个翻转架；

固定机架为钢结构桁架、固定于地面，包括并列设置的两个翻转架支座和用于固定支撑液压油缸的油缸支座，固定机架纵向设置可转动的翻转架；

移动机架为钢结构桁架，桁架底部承重钢梁上设置有四组行走装置，各行走装置的滚轮沿纵向平行布置的两根轨道移动实现移动机架整体与固定机架的组合和分离；移动机架上包括并列设置的两个翻转架支座和用于固定支撑液压油缸的油缸支座，移动机架纵向设置可转动的翻转架；

设置于固定机架和移动机架的翻转架结构相同、对称布置；两翻转架均为半圆结构的钢结构桁架，半圆形钢结构桁架的内弧面为钢管瓦片的承载面，半圆形钢结构桁架两侧边各等间隔设置六套用于固定钢管瓦片的钢板卡机构；两翻转架半圆形边的中点通过转动轴与固定机架或移动机架的翻转架支座铰接实现相互对称90度翻转，翻转架底面两侧并列设置两驱动支座，驱动支座与液压油缸的活塞铰接实现翻转架的翻转驱动。

2.根据权利要求1所述的大型压力钢管卧式自动组圆装置，其特征在于：所述钢板卡机构包括固定钢板卡、活动钢板卡和联接螺栓；固定钢板卡焊接固定于翻转架侧面，卡平面设置两螺栓孔；活动钢板卡为一平面钢板，设置有用于嵌入钢管瓦片侧边实现限位固定的卡槽、和与固定钢板卡对应匹配的两螺栓孔；联接螺栓通过螺栓孔将嵌入钢管瓦片的活动钢板卡与固定钢板卡连接固定。

3.根据权利要求2所述的大型压力钢管卧式自动组圆装置，其特征在于：所述翻转架一端设置作业平台。

4.根据权利要求2所述的大型压力钢管卧式自动组圆装置，其特征在于：所述行走装置设置于移动机架底部的承重钢梁底面平行布置，其中，前部两行走机构或后部两行走机构为具有驱动装置的主动行走机构。

5.根据权利要求2所述的大型压力钢管卧式自动组圆装置，其特征在于：所述固定机架通过固定螺钉将机架支撑脚固定于预制混凝土固结体的固定基脚上。

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