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螺旋焊管

更新时间 2021-06-06 09:29 阅读

目前,我国的能源消费结构正在发生改变,石油和天然气在我国的能源消费结构中呈上升趋势。这两种能源由于分布不均,需要长途运输,而油气长途运输主要采用管道输送。

油气管道多使用螺旋焊管,并在化工、电力、热力、给排水、蒸汽供热、水电站用压力钢管、火力发电、水源等长距离输送管线及打桩、疏浚、桥梁、钢结构等工程领域也广泛使用。铣边机是螺旋焊管生产过程中对带钢边缘加工的设备,用于对带钢的两侧切削加工出能满足焊接工艺的坡口形状。

铣边机切削后的坡口形状一致性好,角度准确,光洁度高,利于成型、焊接,对于厚度大的带钢可以加工出X型坡口,是理想的焊接坡口加工设备。加工后的带钢宽度误差小,单边切削量少,能有效降低带钢消耗,节约生产成本,为厂家增加经济效益。

因此,开展铣边机研究对螺旋焊管行业有着非常重要的价值和意义。本文主要对螺旋焊管生产设备用铣边机进行结构设计和仿真、优化。论文主要工作包括:首先,从铣边机对螺旋焊管生产的重要意义出发,分析国内外关于铣边机的研究现状,设计了铣边机的整体方案,分析了主要部件的结构组成及工作原理;对主要零部件进行了设计计算和强度校核;同时,对动力装置、宽度调整螺杆、底座等主要零部件进行了有限元分析,验证了最大变形量和最大等效应力均满足强度和刚度要求。

其次,通过对动力装置和底座进行模态分析,发现设备的固有频率远离电机(振源)的工作频率,不易引发共振,且模态主要集中在230Hz以内,模态振型表现为电机和箱体连接处的弯曲变形。根据模态振型,提出了将动力装置中电机和箱体结合处的刚度适当加强的结构改进措施。再次,对底座、动力装置箱体进行了拓扑优化设计,对底座斜撑板、面板、立板、箱体上顶板、下底板、两侧立板的尺寸优化减薄,并对优化后的结果检验校核,均满足强度、刚度要求。

最后,针对现场使用出现的问题,提出了可行的结构改进方案。论文设计了螺旋焊管机组铣边机的主机结构,采用经典校核方法和有限元法进行强度校核,采用拓扑优化进行优化设计,采用有限元法研究系统的动力学性能,考虑了电机回转振动对系统可能的影响,对动力装置进行了模态分析,所设计的螺旋焊管机组铣边机能够满足工程实际需求,且设计方法对类似机械的设计具有一定的参考意义。