接箍預擰機在套管生產線的應用

劉建東 馬德亭 李俊勇

（1.煙臺寶鋼鋼管有限責任公司，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

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

CST-13 接箍預擰機是將潤滑過的管箍擰接到車絲鋼管要求的位置，產品尺寸范圍177.8mm～339.7mm，最大扭矩400Nm。在進行預擰接之前，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)；預擰機夾緊卡爪由液壓驅動夾緊接箍；液壓馬達驅動主軸旋轉，由底部軸向進給油缸水平推動，預擰機沿導軌前進，管箍軸向旋轉進給，完成管箍預擰緊。擰接過程中，鋼管是固定的，接箍旋轉前進，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。現對預擰機的結構、浮動原理，以及常見故障排查做進一步說明。

1 結構分析及浮動原理

1.1 結構分析

1.1.1 卡爪

預擰卡爪安裝在預擰卡盤上，總共有三個，并且上面標有刻度，操作人員可以根據接箍口徑進行調整。預擰卡爪由預擰主軸尾部的旋轉油缸來驅動杠桿機構實現夾緊與放松。

1.1.2 機身

預擰床身底座通過兩側線性導軌實現軸向進給，整個機架由四個滑行軸承坐落在底座導軌上，該軸承使得擰接過程中整個機架可左右滑動，側面的微調油缸用于初始調節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的浮動功能，浮動框架內設有滑軌，用于安裝主軸傳動裝置。

1.1.3 主軸

預擰主軸由四個凸輪隨動軸承安裝在預擰床滑軌上，并在前側有四個可壓縮彈簧調整主軸前后位置，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，通過齒輪嚙合驅動主軸旋轉，主軸尾部設計有卡爪夾緊油缸，用于實現卡盤的夾緊（如圖1）。

圖1 預擰機結構

1.2 浮動原理

接箍預擰是管擰工序的起始環節，它將接箍準確的套到管端，并預擰到指定位置，為動擰做好準備。預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，預擰機采取了平面浮動和軸向浮動，該模式可實現空間任何位置的浮動，能很好的適應在預擰過程中偏心載荷和軸向進給載荷的變化，保證預擰的質量。

平面浮動：三個浮動絞點可在平面360 度浮動，它們協同作用，使整個預擰中心隨著外載荷變化實現不斷調整。頂部的復位彈簧限制其垂直方向的浮動量，側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生過大擠壓力，進而影響管擰質量的問題。主軸軸向的浮動由一個液壓缸驅動的止推杠桿控制，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，要求卡爪準確旋轉到確定位置時，前進對接箍進行夾緊，在生產中會出現卡爪定位不準，導致接箍無法加緊，針對此故障排查步驟：①檢查主軸旋轉速度是否過快；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

由于接箍的重量導致卡爪夾緊接箍后出現向下傾斜，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；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及時更換修復液壓缸及相應的控制液壓閥；③更換凸輪隨動軸承損壞。

2.3 運行中浮動量不足

卡爪夾緊接箍旋轉前進過程中出現因浮動量不足導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預擰小車橫向未在中心；⑥復位彈簧調整不當；⑦主軸浮動鎖緊油缸未打開。對應解決辦法為：①重新涂抹絲扣油；②鋼管高度調整到抱鉗中心；③更換修復浮動鎖緊油缸及控制閥件；④接箍未處在卡爪中心；⑤預擰小車橫向調整到中心位置；⑥復位彈簧調整到機架橫梁水平；⑦調整主軸浮動鎖緊油缸擰接時處在打開狀態。

3 結束語

接箍預擰機是套管生產線中的關鍵設備，影響著接箍擰接質量和產線節奏，一旦出現故障會造成較大經濟損失。筆者通過介紹PMC CST-13 預擰機結構及工作原理，并結合多年使用和維護經驗，介紹了日常使用中易產生的故障及相應的排查方法，進而有效提高機床加工質量和生產效率。

［1］王海文.管擰機浮動抱鉗液壓控制系統的研究[D].東北大學，2005.

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