趙宏平 趙祥文 陳艷軍
摘要:針對燃氣管網(wǎng)中調(diào)壓器結(jié)構(gòu)均為曲面,維修過程中無法放置穩(wěn)當(dāng)問題,設(shè)計出一種燃氣調(diào)壓器維修的專用裝置,該裝置能用于多種型號的燃氣調(diào)壓閥維護,攜帶方便,高度可調(diào),易于放置維護工具。
關(guān)鍵詞:燃氣調(diào)壓器;專用裝置;維修
0? 引言
隨著環(huán)保壓力和技術(shù)進步,天然氣大量投入使用,天然氣管網(wǎng)也如同蜘蛛網(wǎng)一樣在全國各地迅速蔓延,把燃氣傳送到千家萬戶以及商家和企業(yè)。所以保證管網(wǎng)的正常工作關(guān)系是燃氣公司工作的重中之重,每年燃氣公司需要花費大量的人力物力對管網(wǎng)進行檢修和維護。而管網(wǎng)中燃氣調(diào)壓閥也叫燃氣調(diào)壓器,如圖1所示,能自動改變調(diào)節(jié)的燃氣流量,使出口燃氣保持規(guī)定壓力。所以燃氣調(diào)壓閥的維護是管網(wǎng)維護的重心,其維護的質(zhì)量直接關(guān)系到千家萬戶的安全。
然而目前市面上還沒有相關(guān)的維護輔助設(shè)備,調(diào)壓閥的維護狀況是,維護人員拆下調(diào)壓閥放置在地上,在復(fù)雜的環(huán)境下,蹲在地上進行清洗檢查等維護工作,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,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)千萬條,調(diào)壓閥眾多,維護工作人員工作量大,只能蹲在地上不停地艱難地拆卸檢修,不正常的工作姿勢給維護人員的身體帶來很多勞損。
針對上述各種問題,設(shè)計了一種燃氣調(diào)壓器維修的專用裝置,共有以下結(jié)構(gòu):裝置萬能支撐結(jié)構(gòu),能支撐不同大小型號的圓弧調(diào)壓閥體,能保護閥體表面;設(shè)計裝置支撐回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),能在維護過程中轉(zhuǎn)動閥體,方便拆卸閥體整圈螺栓;設(shè)計裝置可調(diào)節(jié)高度的支撐腿結(jié)構(gòu),能靈活調(diào)節(jié)到維護工人舒服的工作高度。
1? 初步方案設(shè)計
初步設(shè)計出輔助裝置,由多個分散并且安裝了高彈性聚合物的萬能支架、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。
通過再次調(diào)研燃氣調(diào)壓閥的維護情況,對輔助裝置進行三維建模,模擬維護燃氣調(diào)壓閥,發(fā)現(xiàn)初步方案中萬能支架支撐的調(diào)壓閥型號有限,需要改進支架結(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,無法支撐≥15kg的調(diào)壓閥;需要改進支撐腳的結(jié)構(gòu),提高強度,所以再次優(yōu)化設(shè)計。
2? 優(yōu)化設(shè)計
優(yōu)化改進設(shè)計后的維護燃氣調(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)計的支撐機構(gòu)組件,其包括固定在上底板上的電機和實現(xiàn)支撐件往返運動的傳動組件,其中傳動組件包括安裝絲杠、聯(lián)軸器、軸承座、電機底座、滑動螺母、支架、支撐板和柔性橡膠塊。
按設(shè)計要求在三維軟件上選取支撐機構(gòu)組件的支架、支架與支撐板鉸鏈連接的鉚釘、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的上底盤和支架機構(gòu)的防滑腳墊進行受力分析,這些零部件均是各個結(jié)構(gòu)受力比較重要的結(jié)構(gòu)。受力分析見圖6、圖7、圖8、圖9各個零件的形變量完全滿足燃氣調(diào)壓器維護的輔助裝置的維護使用要求。
4? 強度校核
按設(shè)計要求對主要承受力的支撐結(jié)構(gòu)進行受力分析,進行強度校核。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,分別對兩種銷軸進行強度校核。
4.1 校核支撐組件的銷軸強度
燃氣公司常用調(diào)壓閥極限重30kg,取g=10N/kg,取調(diào)壓閥最大重量計算:
計算扭矩,畫出扭矩圖。如圖14所示,得出最大扭矩Tmax=10N*m。
強度校核:
查表可知銷軸允許抗剪強度應(yīng)為178MPa,148.56MPa<178MPa
因此銷軸強度足夠。
4.2 校核支撐腿組件銷軸強度
已知G′=33kg,g=10N/kg,查表可知μ=0.25
計算外力偶矩:
計算扭矩,得出最大扭矩Tmax=10.9N*m。
查表可知允許抗剪強度應(yīng)為178MPa,161.93MPa<178MPa
因此銷軸強度足夠。
5? 總結(jié)
輔助裝置的樣機研制出來后,打破燃氣調(diào)壓閥缺少維護裝置的困境,解決不同型號調(diào)壓閥維護過程中放置不穩(wěn)的問題,解決工人長期蹲著維護的問題,解決維護過程中不停地轉(zhuǎn)動調(diào)壓閥的問題,并能保護閥體表面,減少燃氣調(diào)壓閥維護人員的勞動強度,提高企業(yè)維護燃氣調(diào)壓閥的工作效率,而且結(jié)構(gòu)緊湊便于攜帶,并且經(jīng)濟實惠。
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