一種燃?xì)庹{(diào)壓器維修的專(zhuān)用裝置設(shè)計(jì)

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(zhuān)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(zhuān)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(hù)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(hù)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(zhuān)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(mǎn)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(xiāo)軸受力易斷裂，分別對(duì)兩種銷(xiāo)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。

4.1 校核支撐組件的銷(xiāo)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(xiāo)軸允許抗剪強(qiáng)度應(yīng)為178MPa，148.56MPa<178MPa

因此銷(xiāo)軸強(qiáng)度足夠。

4.2 校核支撐腿組件銷(xiāo)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(xiāo)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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