趙宏平 趙祥文 陳艷軍
摘要:針對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)中調(diào)壓器結(jié)構(gòu)均為曲面,維修過(guò)程中無(wú)法放置穩(wěn)當(dāng)問(wèn)題,設(shè)計(jì)出一種燃?xì)庹{(diào)壓器維修的專用裝置,該裝置能用于多種型號(hào)的燃?xì)庹{(diào)壓閥維護(hù),攜帶方便,高度可調(diào),易于放置維護(hù)工具。
關(guān)鍵詞:燃?xì)庹{(diào)壓器;專用裝置;維修
0? 引言
隨著環(huán)保壓力和技術(shù)進(jìn)步,天然氣大量投入使用,天然氣管網(wǎng)也如同蜘蛛網(wǎng)一樣在全國(guó)各地迅速蔓延,把燃?xì)鈧魉偷角Ъ胰f(wàn)戶以及商家和企業(yè)。所以保證管網(wǎng)的正常工作關(guān)系是燃?xì)夤竟ぷ鞯闹刂兄兀磕耆細(xì)夤拘枰ㄙM(fèi)大量的人力物力對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行檢修和維護(hù)。而管網(wǎng)中燃?xì)庹{(diào)壓閥也叫燃?xì)庹{(diào)壓器,如圖1所示,能自動(dòng)改變調(diào)節(jié)的燃?xì)饬髁浚钩隹谌細(xì)獗3忠?guī)定壓力。所以燃?xì)庹{(diào)壓閥的維護(hù)是管網(wǎng)維護(hù)的重心,其維護(hù)的質(zhì)量直接關(guān)系到千家萬(wàn)戶的安全。
然而目前市面上還沒(méi)有相關(guān)的維護(hù)輔助設(shè)備,調(diào)壓閥的維護(hù)狀況是,維護(hù)人員拆下調(diào)壓閥放置在地上,在復(fù)雜的環(huán)境下,蹲在地上進(jìn)行清洗檢查等維護(hù)工作,如圖2所示。由于調(diào)壓閥品種較多,閥蓋、閥體結(jié)構(gòu)呈弧形并伴有各種凸臺(tái),所以放置不穩(wěn);而且閥蓋的表面容易劃傷,調(diào)壓閥螺栓數(shù)量較多且銹蝕難拆卸,如圖3所示,增加作業(yè)難度;并且管網(wǎng)千萬(wàn)條,調(diào)壓閥眾多,維護(hù)工作人員工作量大,只能蹲在地上不停地艱難地拆卸檢修,不正常的工作姿勢(shì)給維護(hù)人員的身體帶來(lái)很多勞損。
針對(duì)上述各種問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種燃?xì)庹{(diào)壓器維修的專用裝置,共有以下結(jié)構(gòu):裝置萬(wàn)能支撐結(jié)構(gòu),能支撐不同大小型號(hào)的圓弧調(diào)壓閥體,能保護(hù)閥體表面;設(shè)計(jì)裝置支撐回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),能在維護(hù)過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)閥體,方便拆卸閥體整圈螺栓;設(shè)計(jì)裝置可調(diào)節(jié)高度的支撐腿結(jié)構(gòu),能靈活調(diào)節(jié)到維護(hù)工人舒服的工作高度。
1? 初步方案設(shè)計(jì)
初步設(shè)計(jì)出輔助裝置,由多個(gè)分散并且安裝了高彈性聚合物的萬(wàn)能支架、推力球軸承的可旋轉(zhuǎn)支座和可拆卸可調(diào)節(jié)的支撐腳三部分組成,如圖4所示。
通過(guò)再次調(diào)研燃?xì)庹{(diào)壓閥的維護(hù)情況,對(duì)輔助裝置進(jìn)行三維建模,模擬維護(hù)燃?xì)庹{(diào)壓閥,發(fā)現(xiàn)初步方案中萬(wàn)能支架支撐的調(diào)壓閥型號(hào)有限,需要改進(jìn)支架結(jié)構(gòu),增加能調(diào)節(jié)徑向位置的結(jié)構(gòu);支撐腳承受的壓力有限,無(wú)法支撐≥15kg的調(diào)壓閥;需要改進(jìn)支撐腳的結(jié)構(gòu),提高強(qiáng)度,所以再次優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2? 優(yōu)化設(shè)計(jì)
優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)后的維護(hù)燃?xì)庹{(diào)壓閥的輔助裝置的結(jié)構(gòu)如圖5所示。
3? 部分組件應(yīng)力分析
設(shè)計(jì)的支撐機(jī)構(gòu)組件,其包括固定在上底板上的電機(jī)和實(shí)現(xiàn)支撐件往返運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)組件,其中傳動(dòng)組件包括安裝絲杠、聯(lián)軸器、軸承座、電機(jī)底座、滑動(dòng)螺母、支架、支撐板和柔性橡膠塊。
按設(shè)計(jì)要求在三維軟件上選取支撐機(jī)構(gòu)組件的支架、支架與支撐板鉸鏈連接的鉚釘、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的上底盤(pán)和支架機(jī)構(gòu)的防滑腳墊進(jìn)行受力分析,這些零部件均是各個(gè)結(jié)構(gòu)受力比較重要的結(jié)構(gòu)。受力分析見(jiàn)圖6、圖7、圖8、圖9各個(gè)零件的形變量完全滿足燃?xì)庹{(diào)壓器維護(hù)的輔助裝置的維護(hù)使用要求。
4? 強(qiáng)度校核
按設(shè)計(jì)要求對(duì)主要承受力的支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析,進(jìn)行強(qiáng)度校核。如圖10所示為支撐組件受力分析,如圖11所示為伸縮支撐腿組件受力分析。
發(fā)現(xiàn)兩組件的聯(lián)接銷軸受力易斷裂,分別對(duì)兩種銷軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。
4.1 校核支撐組件的銷軸強(qiáng)度
燃?xì)夤境S谜{(diào)壓閥極限重30kg,取g=10N/kg,取調(diào)壓閥最大重量計(jì)算:
計(jì)算扭矩,畫(huà)出扭矩圖。如圖14所示,得出最大扭矩Tmax=10N*m。
強(qiáng)度校核:
查表可知銷軸允許抗剪強(qiáng)度應(yīng)為178MPa,148.56MPa<178MPa
因此銷軸強(qiáng)度足夠。
4.2 校核支撐腿組件銷軸強(qiáng)度
已知G′=33kg,g=10N/kg,查表可知μ=0.25
計(jì)算外力偶矩:
計(jì)算扭矩,得出最大扭矩Tmax=10.9N*m。
查表可知允許抗剪強(qiáng)度應(yīng)為178MPa,161.93MPa<178MPa
因此銷軸強(qiáng)度足夠。
5? 總結(jié)
輔助裝置的樣機(jī)研制出來(lái)后,打破燃?xì)庹{(diào)壓閥缺少維護(hù)裝置的困境,解決不同型號(hào)調(diào)壓閥維護(hù)過(guò)程中放置不穩(wěn)的問(wèn)題,解決工人長(zhǎng)期蹲著維護(hù)的問(wèn)題,解決維護(hù)過(guò)程中不停地轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)壓閥的問(wèn)題,并能保護(hù)閥體表面,減少燃?xì)庹{(diào)壓閥維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高企業(yè)維護(hù)燃?xì)庹{(diào)壓閥的工作效率,而且結(jié)構(gòu)緊湊便于攜帶,并且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。
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