接箍預(yù)擰機在套管生產(chǎn)線的應(yīng)用

劉建東 馬德亭 李俊勇

（1.煙臺寶鋼鋼管有限責(zé)任公司，山東 煙臺 265500；2.斗山工程機械〈中國〉有限公司，山東 煙臺 264006）

0 前言

近年石油工業(yè)的不斷發(fā)展，帶動了管道運輸業(yè)和鋼管工業(yè)的繁榮。同時，鋼管產(chǎn)品的質(zhì)量和使用的安全可靠性日益成為人們關(guān)注的焦點，市場對對套管生產(chǎn)要求也越來越嚴格，擰套管是一道重要工序，接箍預(yù)擰的效果直接影響到鋼管管端的連接效果和加工質(zhì)量。

CST-13 接箍預(yù)擰機是將潤滑過的管箍擰接到車絲鋼管要求的位置，產(chǎn)品尺寸范圍177.8mm～339.7mm，最大扭矩400Nm。在進行預(yù)擰接之前，給管接頭嚙合的螺紋和部分密封面處涂潤滑脂(API 螺紋絲扣油)；預(yù)擰機夾緊卡爪由液壓驅(qū)動夾緊接箍；液壓馬達驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，由底部軸向進給油缸水平推動，預(yù)擰機沿導(dǎo)軌前進，管箍軸向旋轉(zhuǎn)進給，完成管箍預(yù)擰緊。擰接過程中，鋼管是固定的，接箍旋轉(zhuǎn)前進，接箍的夾緊主軸中心具有一定的浮動量，浮動量的大小滿足API 管料的管端直度要求。現(xiàn)對預(yù)擰機的結(jié)構(gòu)、浮動原理，以及常見故障排查做進一步說明。

1 結(jié)構(gòu)分析及浮動原理

1.1 結(jié)構(gòu)分析

1.1.1 卡爪

預(yù)擰卡爪安裝在預(yù)擰卡盤上，總共有三個，并且上面標有刻度，操作人員可以根據(jù)接箍口徑進行調(diào)整。預(yù)擰卡爪由預(yù)擰主軸尾部的旋轉(zhuǎn)油缸來驅(qū)動杠桿機構(gòu)實現(xiàn)夾緊與放松。

1.1.2 機身

預(yù)擰床身底座通過兩側(cè)線性導(dǎo)軌實現(xiàn)軸向進給，整個機架由四個滑行軸承坐落在底座導(dǎo)軌上，該軸承使得擰接過程中整個機架可左右滑動，側(cè)面的微調(diào)油缸用于初始調(diào)節(jié)機架中心與輥道的中心。機架通過三個鉸點與可浮動框架連接，擰接過程中浮動框架可相對機架做平面內(nèi)的浮動功能，浮動框架內(nèi)設(shè)有滑軌，用于安裝主軸傳動裝置。

1.1.3 主軸

預(yù)擰主軸由四個凸輪隨動軸承安裝在預(yù)擰床滑軌上，并在前側(cè)有四個可壓縮彈簧調(diào)整主軸前后位置，主軸傳動裝置可相對于床身做前后相對運動，并由傳感器檢測相對運動距離。主軸傳動裝置主要由旋轉(zhuǎn)主軸、主軸鎖定油缸、主軸軸承、接箍卡爪夾緊油缸等組成，主軸驅(qū)動液壓馬達為雙速級，低速用于定位，高速用于擰接，通過齒輪嚙合驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，主軸尾部設(shè)計有卡爪夾緊油缸，用于實現(xiàn)卡盤的夾緊（如圖1）。

圖1 預(yù)擰機結(jié)構(gòu)

1.2 浮動原理

接箍預(yù)擰是管擰工序的起始環(huán)節(jié)，它將接箍準確的套到管端，并預(yù)擰到指定位置，為動擰做好準備。預(yù)擰過程中因為管子和接箍存在偏心，有很大的偏心力，且該偏心力在不斷的變化；接箍在軸向前進過程中，軸向阻力也在不斷變化。因此，預(yù)擰機采取了平面浮動和軸向浮動，該模式可實現(xiàn)空間任何位置的浮動，能很好的適應(yīng)在預(yù)擰過程中偏心載荷和軸向進給載荷的變化，保證預(yù)擰的質(zhì)量。

平面浮動：三個浮動絞點可在平面360 度浮動，它們協(xié)同作用，使整個預(yù)擰中心隨著外載荷變化實現(xiàn)不斷調(diào)整。頂部的復(fù)位彈簧限制其垂直方向的浮動量，側(cè)面液壓缸限制其水平方向的浮動量。三個鉸點中的一個帶有浮動鎖定油缸，如果油缸伸出，則鎖住浮動；反之，則啟動浮動模式。

軸向浮動：軸向浮動帶有主軸浮動鎖定油缸，如果油缸伸出，則鎖住浮動；反之，則啟動浮動模式。軸向浮動靠四個彈簧實現(xiàn)主軸進給浮動：當彈簧的壓縮過大時，軸向進給液壓缸停止；當彈簧的伸長量過大時，軸向進給液壓缸啟動。這樣很好的避免了接箍螺紋和管子螺紋間產(chǎn)生過大擠壓力，進而影響管擰質(zhì)量的問題。主軸軸向的浮動由一個液壓缸驅(qū)動的止推杠桿控制，當油缸伸出，杠桿端部的輪子頂住主軸，限制其軸向移動；反之，主軸則可軸向前后浮動。

2 預(yù)擰機常見故障及排查

2.1 卡爪夾起定位不準

接箍提升到位，要求卡爪準確旋轉(zhuǎn)到確定位置時，前進對接箍進行夾緊，在生產(chǎn)中會出現(xiàn)卡爪定位不準，導(dǎo)致接箍無法加緊，針對此故障排查步驟：①檢查主軸旋轉(zhuǎn)速度是否過快；②主軸定位鎖緊油缸是否伸出并且鎖緊銷軸進入定位孔。

2.2 卡爪夾起接箍后向下傾斜

由于接箍的重量導(dǎo)致卡爪夾緊接箍后出現(xiàn)向下傾斜，主要原因：①卡盤固定螺栓松動或斷裂；②主軸浮動鎖緊油缸未處在鎖緊狀態(tài)；③凸輪隨動軸承損壞。針對原因解決的辦法分別為：①更換緊固卡盤固定螺栓；②鎖緊軸磨損嚴重時及時更換，主軸浮動鎖緊油缸無動作應(yīng)及時更換修復(fù)液壓缸及相應(yīng)的控制液壓閥；③更換凸輪隨動軸承損壞。

2.3 運行中浮動量不足

卡爪夾緊接箍旋轉(zhuǎn)前進過程中出現(xiàn)因浮動量不足導(dǎo)致接箍擰接亂扣報警，引起此故障主要原因：①絲扣油涂抹不均與；②鋼管高度調(diào)整不當；③浮動鎖緊油缸未打開；④接箍未處在卡爪中心；⑤預(yù)擰小車橫向未在中心；⑥復(fù)位彈簧調(diào)整不當；⑦主軸浮動鎖緊油缸未打開。對應(yīng)解決辦法為：①重新涂抹絲扣油；②鋼管高度調(diào)整到抱鉗中心；③更換修復(fù)浮動鎖緊油缸及控制閥件；④接箍未處在卡爪中心；⑤預(yù)擰小車橫向調(diào)整到中心位置；⑥復(fù)位彈簧調(diào)整到機架橫梁水平；⑦調(diào)整主軸浮動鎖緊油缸擰接時處在打開狀態(tài)。

3 結(jié)束語

接箍預(yù)擰機是套管生產(chǎn)線中的關(guān)鍵設(shè)備，影響著接箍擰接質(zhì)量和產(chǎn)線節(jié)奏，一旦出現(xiàn)故障會造成較大經(jīng)濟損失。筆者通過介紹PMC CST-13 預(yù)擰機結(jié)構(gòu)及工作原理，并結(jié)合多年使用和維護經(jīng)驗，介紹了日常使用中易產(chǎn)生的故障及相應(yīng)的排查方法，進而有效提高機床加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

［1］王海文.管擰機浮動抱鉗液壓控制系統(tǒng)的研究[D].東北大學(xué)，2005.

［2］李長穆，等.PMC 管加工設(shè)備與技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1993.

［3］盧長耿，李金良.液壓控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1991.