带压开孔机进给齿轮箱设计.docx

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带压开孔机进给齿轮箱设计

摘要

大口径油气管线不停输带压封堵是当前世界管道运输行业共同面对的重大工程技术课题。

管道开孔机作为管道封堵作业中重要的设备按作业管线是否存在压强分为带压开孔机和非带压开孔机两类，带压开孔机按驱动方式又可分为带压手动开孔机，带压液动开孔机和带压电动开孔机三类。

本文阐述了管道开孔机工作原理及工艺过程，规划管道开孔机的总体设计方案，进行管道开孔机进给齿轮箱结构设计，包括变速机构及差动显示机构设计，进行必要的计算校核。

运用Solidworks软件，对开孔机进给齿轮箱进行建模，装配。

绘制装配图，零部件图。

最后对管道开孔机应用进行了总结与展望。

关键词：

管道开孔机，带压，计算校核，Solidworks

TappingMachinefeedgearboxdesign

Abstract

Constantinputoflargediameteroilandgaspipelineswithapressureclosureiscurrentlytheworld'spipelineindustryfacesignificantengineeringandtechnicalissues. PipeTappingMachineoperationasanimportantpipelinesealingdeviceaccordingtotheexistenceofpressurepipelineoperationsaredividedintohottapmachineandtwonon-TappingMachine,TappingMachinecanbeclassifiedaccordingtodrivingmodewithpressure ManualTappingMachine,HydraulicTappingMachinePressureandPressureElectricTappingMachinecategories.

Inthispaper,perforatedpipeworkprincipleandprocess,planningpipelineopeningmachinedesignprogram,forthefeedpipeopeningmachinegearboxstructuredesign,includingspeedchangemechanismandthedifferentialdisplaymechanismdesign,thecalculationofthenecessaryschool nuclear.

TheuseofCADsoftware,drawingintoagearboxdrivesystemdiagram,assemblydrawingandpartsmechanicaldrawing.

Finally,theapplicationofpipeopeningmachine,thefutureresearch.

KeyWords：

TappingMachine，Pressure，Checkcalculation，Solidworks

摘要i

Abstractii

第一章绪论-1-

1.1引言-1-

1.2章节安排-2-

第二章带压开孔机简介与应用-3-

2.1用途-3-

2.2特点-3-

2.3工作原理-3-

2.4配套设备-3-

2.5操作规程-4-

2.6本章小结-6-

第三章传动校核-7-

3.1传动方案的拟定及说明：

-7-

3.1.1传动方案的分析：

-7-

3.1.2传动链的传动路线-7-

3.2液压站-7-

3.3传动件的设计计算-8-

3.3.1轴的强度校核-8-

3.3.2齿轮强度校核-12-

3.4设计小结-16-

第四章Solidowrks建模及绘制工程图-17-

4.1Solidworks软件简介-17-

4.2Solidworks软件特点-18-

4.3建模部分-18-

第五章总结与展望-23-

5.1总结-23-

5.2展望-23-

参考文献-24-

致谢-25-

第一章绪论

1.1引言

在管线不停止输送介质、不降低压力，保证管线的正常运行的情况下，对管线进行维修、抢修、加接旁路、更换或加设阀门、更换管段、和管线局部改道和处理管线内部故障等。

改变了传统的停输、降压、放散、动用明火的作业方式，减少了经济损失和对环境的不良影响，并可避开夜间作业，减少了人力、物力的投入，提高工效、降低劳动强度和消耗，避免作业风险，提高安全性。

管路不停输开孔、封堵系列设备是由主机和辅机二种系列组成，其中主机系列是由开孔机、封堵器、液压站和下堵塞器四种不同作用、不同型号和规格的设备互相对应配套组成；辅机是由连箱系列（旁通开孔连箱、封堵开孔连箱、封堵连箱、下堵连箱）、开孔刀系列（旁通开孔刀、封堵开孔刀）、夹板阀系列、封堵筒系列与相对应的管径组成，它是根据不同的作业方式（开旁通孔或封堵孔）和作业管径而匹配不同的主辅机。

大口径油气管线不停输带压封堵是当前世界管道运输行业共同面临的重大工程技术课题。

目前，随着我国新建管线规模的迅速增长、管线压力、口径的不断增大，亟需在大口径管线带压开孔封堵领域提高自身技术创新能力，打破国际技术垄断，研制适合我国国情和工程需要的技术设备。

西气东输，西气东输工程是将新疆塔里木盆地的天然气，通过长输管道输送到上海及长江三角洲等东部地区的系统工程，包括上游气田开发、输气管道建设和下游天然气利用项目的建设。

西气东输管道起于新疆塔里木气田，途径新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏、浙江、上海10个省区市66个县，干线全长4000公里。

所经地区地形复杂多样，包括戈壁、沙漠、高原、山区、平原、水网以及大江、大河等。

管线年设计输气量120亿立方米，管径1016毫米，管材钢级X70，输送压力为10兆帕。

由此可见，管道带压开孔机将在整个工程中起着不可忽视的作用。

1.2章节安排

第一章绪论，介绍了管道开孔机的一些概念，以及我国管道开孔机的现状。

并且介绍了管道开孔机在西气东输中的作用。

第二章开孔机简介，主要内容是开孔机用途、特点、适用范围，以及工作原理，工作步骤。

第三章带压开孔机进给齿轮箱设计，主要内容有传动设计，校核，以及Solidworks三维建模，生成工程图等。

第四章总结和展望。

第二章带压开孔机简介与应用

2.1用途

管道不停输带压开孔、封堵技术适用于石油、石化输送管道、城市燃气输配管线管网和供水、供热管道的开孔封堵施工作业。

在保证管道正常运行情况下，对管道进行加接旁路、更换或加接阀门、更换管段等施工作业，避免因施工作业而停输所造成的经济损失和对社会生产生活所造成的不良影响，消除了传统带压作业的安全隐患。

2.2特点

管道不停输带压开孔、封堵技术解决了管道在线施工中存在的停输、降压、放散、动用明火等传统的作业方式，避免作业风险，提高安全性，使维修既迅速又经济可靠。

2.3工作原理

本机由外力通过方头直接驱动钻杆进行工作，采用机壳上的螺纹与花纹套经手动调节作进刀，在机壳上带有刻度，开孔时直接指示工作进尺。

机器下部装有轴封填料，使机器在带压工作的情况下不致渗漏。

机器上部的螺母压盖与主轴之间有一销孔，当销子插入后，可使钻杆与螺母套连成一体，实现快速进、退，以便于安装和提取法兰堵塞中的堵头

2.4配套设备

（1）开孔刀

开孔刀是用来对金属管道直接开孔的刀具。

（2）连箱

对每种开孔规格直径均应配置相应规格的连箱，以便连接开孔机与夹板阀；同时为开孔刀具提供一个存放空间。

（3）法兰堵塞

是给开孔机在所开孔的管路上提供的一个基座，开孔时必须选用一个与开孔直径相适应的法兰堵塞。

在封堵作业完成后，用堵头封住以便取下夹板阀。

（4）夹板阀

夹板阀连接连箱与法兰堵塞，在开孔及更换刀具与进行封堵作业时起隔断压力介质的作用。

2.5操作规程

（1）.在将要维修或更新管段两端,分别带压焊接管件和作平衡压力孔的法兰堵塞。

图2.5.1

（2）.在焊好的管件和法兰堵塞上,安装夹板阀和连箱以及开孔机,分别进行断管开孔和平衡开孔

图2.5.2

（3）.卸下开孔机,安装封堵连箱和封堵器连接临时旁通,连接压力平衡管,操纵管段两端封堵器,将膨胀筒实行封堵。

再清管,断管。

图2.5.3

（4）.恢复管段,作压力平衡,收回膨胀筒，关闭夹板阀,撤除平衡管和临时旁通,撤除封堵器,安装堵塞。

撤除夹板阀，在管件和法兰堵塞上分别加盖盲板，作业结束。

图2.5.4

2.6本章小结

带压不停输开孔装置是在不停产情况下进行开孔接点,适用于除氧气以外的任何介质以及不同直径的各类管道。

开孔机在开孔过程中是在完全封闭的空腔内进行的,刀具切削过程与空气隔绝,无着火、爆炸的可能性。

由于封闭开孔、无泄漏,有毒有害介质不能排放到大气中,因此对环境无污染。

油气田油气工艺系统、化工装置系统、供水系统等若能实现不停产工况下的工艺流程改线、分接、旁通,将解决生产运行中存在的停产、置换、试压等诸多问题。

不停输带压开孔技术由此产生并逐渐被广泛应用。

第三章传动校核

3.1传动方案的拟定及说明：

3.1.1传动方案的分析：

在分析传动方案时应注意的常用机械传动的特点及在布局上的要求：

（1）带传动平稳性好，能缓冲吸震，但承载能力小，宜布置在高速级；

（2）链传动平稳性差，且有冲击、振动，宜布置在低速级；

（3）蜗杆传动放在高速级时涡轮材料应选择锡青铜，否则可选择吕铁青铜；

（4）开始齿轮传动的润滑条件差，磨损严重，宜布置在低速级；

（5）锥齿轮、斜齿轮宜放在高速级。

3.1.2传动链的传动路线

主轴—ⅩⅢ—齿轮29—锥齿轮32（差速计数机构）

进给马达（Ⅰ）—Ⅱ—Ⅲ—Ⅸ—Ⅹ—Ⅺ—Ⅻ—Ⅳ（径给杠）

进给马达（Ⅰ）—Ⅳ（进给丝杠）（离合器左移）

径给丝杠（Ⅳ）—Ⅴ—Ⅵ—Ⅶ—形成差速

3.2液压站

由于作业的特殊性，开孔机一般使用防爆电机。

YYZ型液压站就是专供开孔机提供动力源的设备。

下表简要介绍液压站的技术参数。

防爆电

机型号

电动机功率、转速

电流电压和频率

最高工作压力

最大输出流量

油箱容量

YYZ150

YB112M-4

N=4KW

1430r/min

380V

50HZ

12.5Mpa

0-10L/min

100L

YYZ300

YB160M-4

N=11KW

1460r/min

380V

50HZ

15Mpa

63L/min

300L

YYZ500

YB180M-4W

N=18.5KW

1470r/min

380V

50HZ

21MPa

90L/min

350L

表3.2

3.3传动件的设计计算

传动轴除应满足强度要求之外，还

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