一種用于PE管道管口清理的新型旋轉刮刀

李萬里，陳文源

（中山職業技術學院，廣東 中山 528400）

一種用于PE管道管口清理的新型旋轉刮刀

李萬里，陳文源

（中山職業技術學院，廣東 中山 528400）

本產品的研發源于城市管網施工PE管道對接需要，運用了簡單直觀機械螺旋傳動原理巧妙構思，將更方便快捷高效的功能體現出來。新型刀具材料及刀具角度的合理設計，結構的優化，保證了加工質量，延長了刀具的使用壽命，特別是四分之一螺母、塔簧以及T型絲桿的配合和控制，實現了刀具卡位的快速定位及加工時的螺旋刮削之間相互切換，使施工變得便捷、高效、省力。本產品已推向市場，在實際管道施工中取得了較為廣泛的使用，受到施工單位的一致好評。

機械螺旋傳動；四分之一螺母；新型刀具材料

1 產品應用背景

在城市管網施工中，常需要將兩個相同型號的PE管進行對接，對接的方法常采用焊接加熱連接，在相互焊接連接前必須要對焊接面進行清理，具體的要求是：測量電熔管材的長度或者中心線，在焊接的管材表面上劃線標識，將大于劃線區域約5mm內的焊接面刮削約0.2mm厚，以去除氧化層。傳統的施工方法常用手動刮刀進行刮削，有的甚至用普通刀片或玻璃進行，這種施工方法工作效率低下，勞動強度大，人工刮削刮削層厚度不一，無法達到焊接的要求。而且操作時間長，嚴重影響整體施工進度和效果。文章巧妙的利用螺旋傳動原理和新型刀具材料有效的解決了以上問題，使施工變得高效、快捷。

2 工作原理

本產品由支撐體和刀架兩部分組成，支持架采用內撐方式，利用四分之一螺母，使其快速張開，再通過螺紋傳動，穩定的固定在PE管內壁上，刀具固定在刀架上，同樣采用四分之一螺母，實現快速定位，通過手動旋轉刀架，使刀片對PE管外表面進行有效切削，切削出光滑的圓柱面，切削深度通過定位零件進行控制，保證切屑厚度為0.2mm。

圖1 新型旋轉刮刀結構原理圖

3 產品的工作過程

如圖1所示新型旋轉刮刀結構原理圖所示，使用時先壓下支架筒9上的四分之一螺母14，使其與青銅T型絲桿13的螺紋接觸部分松開，拉出青銅T型絲桿13，帶動十字架滑塊12向內收縮，促使支架11將4個支撐架10支撐在PE管1內壁處，在松開四分之一螺母14，使其與青銅T型絲桿13的螺紋接觸部分嚙合，轉動大絲桿座15，帶動青銅T型絲桿13與四分之一螺母14之間的螺紋傳遞力矩到支撐架10上，增加支撐架10支撐在PE管1內壁上的支撐力。調節不銹鋼T型絲桿7上的四分之一螺母14與不銹鋼T型絲桿7之間的距離，使刀具2在軸向方向上與PE管1的管口齊平，通過星型螺母5和小絲桿座6調節刀架3在徑向方向上的距離，使刀具接觸到PE管1表面上，搖動手搖手柄4，使刀具繞著PE管外圓進行切削。

4 本產品的創新點

（1）采用內撐結構，使支撐架固定在PE管內壁上，找到支撐力，控制住刀片工作時的自由度。保證切削的穩定性，由于刀架的力臂較長，從而使切削省力，方便操作者應用，勞動強度大大降低。

（2）采用四分之一螺母、塔簧與T型螺桿的巧妙配合，實現了支撐架和刀架的快速定位與螺旋刮削之間相互切換，縮短了裝夾時間，大大提高了工作效率。主要技術指標：切削范圍：PE管外徑，100～380mm的管道。

（3）采用新型刀片材料和合理的刀具角度的合理設計，保證了刮削效果，延長了刀片的使用壽命，保證施工質量。

（4）刀架傳動螺桿的螺距必須小于刀片修光刃的長度，使殘留面積為零，這樣切削出的工件是圓柱面，而不會成為螺紋。

（5）由于在野外施工，必須考慮防潮防銹等工作環境問題，以及工程施工中，PE管外壁上會粘有沙粒的硬物會對刀片造成一定的影響，因此，在刀具結構設計時，設計了相應的保護措施，使得刀具不粘沙減少受損，提高了刀具的使用壽命。

5 本產品與傳統產品的性能對比及優勢

如圖2所示，該產品利用簡單直觀的機械傳動原理將更完美的功能體現出來。經過實踐證明，與傳統手動刮刀相比較，具有明顯優勢。

本產品現場試用過程及結果與評價如下：

（1）地點：中山市東區景觀路施工現場。

（2）過程：用新型旋轉刮刀對兩根PE管刮削，測量其切削層厚度、刮削后PE管圓柱度及表面粗糙度能否到達焊接要求。

（3）測試結果：切削層厚度：0.021mm，圓柱度＜0.05mm，表面粗糙度Ra＜3.2。

（4）測試結論：符合達焊接要求。

（5）使用評價：文章通過現場切削測試，使用效果良好，各項指標均能到達焊接要求，與以往施工工具相比較，施工時間縮短60%以上，工人勞動強度大為降低，切削質量有明顯提高如表1所示。

圖2 傳統手動刮刀及新型旋轉刮刀外觀對比圖

表1 產品性能對比一覽表

綜上所述，本產品單件使用成本不足傳統刮刀的四分之一，不僅在成本上比手動刮刀便宜很多，并且使用效率、施工質量、刀具壽命、工人勞動強度方面比傳統方式都有顯著提高，目前，本產品現已成功推向市場，并與中山市海訊管道科技有限公司簽訂了生產合同，并順利通過廠家的現場檢測檢驗，得到了施工企業的一致好評。

A new Rotary Scraper used for PE Pipe-end Cleaning

LI Wan-li,CHEN Wen-yuan
(Zhongshan Vocational and Technical College,Zhongshan,Guangdong 528400,China)

the research and development of the productis resulted from the demand of urban pipeline network construction on butting of PE pipe.Its more convenient,quick and efficient functions are manifested based on the application of the conception of the simple and intuitive mechanical screw drive.The reasonable design of new cutter materials and the angle of cutting tools,the optimization od structure,ensure the quality of processing,prolong the service life of cutting tools,the coordination and control of the quarter nuts,spring and T screw rod,achieve rapid positioning for the cutter and the switching between spiral scraping when processing,which makes the construction more convenient,efficient,energy-saving.This product has been put into market and it is widely applied in practicalpipeline construction and is consistently appreciated by the contractors.

mechanical screw drive;quarter nut;new cutter material

TH122

A

2095-980X（2015）04-0030-02

2015-02-15

本論文得到廣東省高職教育信息技術類專業教學指導委員會課題（XXJS-2013-1065），廣東省教育技術中心課題(yjjy12C013，yjjy13A010)，中山市教育科研課題 (D14052),中山職業技術學院科研項目(2014KQ19)等課題支持。

李萬里（1985-），男，湖南岳陽人，大學本科，高級技師，主要研究方向：機械制造。