绕丝中心管内壁铁屑清理机的研制

2022-09-10

一、现状调研

孤东油田地层出砂严重, 防砂工作一直是作业和采油的重点工作。目前孤东油田采用不锈钢绕丝管防砂, 不锈钢绕丝管防砂是一种较好的防砂技术。准备大队负责Φ62×1.3m、Φ62×2.3m、Φ62×4.3m三种规格绕丝中心管的加工任务。中心管钻孔后, 需要将中心管内壁铁屑清理干净, 以防在使用过程中铁屑落入井中, 造成卡泵和划伤柱塞等问题, 从而影响作业施工质量。

在实际生产中, 由于油管材料硬度比较高, 而且钻削面为曲面, 由于钻头角度等问题, 钻孔后铁屑会翻转粘结在中心管内壁, 不易清理。另外油管腐蚀、油污、钻孔后摩擦产生磁性以及油管内径尺寸不统一, 完全靠人工很难将管内铁削清理干净。中心管使用量大, 且每件中心管打孔数量多, 工人们对每根中心管逐一清理, 工人劳动强度大, 工作效率较低。而且很难将铁屑完全清理干净, 影响正常的作业生产保障和作业施工质量。

目前准备大队现有数控钻床一台, 普通钻床两台, 主要负责为中心管打孔。绕丝中心管内壁铁削清理干净与否, 直接影响着影响孤东作业井的施工质量。因此, 根据生产中的实际情况, 设计研制绕丝中心管专用铁屑清理机, 以解决生产工作中遇到的实际问题。

二、绕丝中心管铁屑清理机的设计方案

本设计的目的解决绕丝中心管内壁钻孔铁屑清理难题, 设计一种投资小、清理效果好且效率高的中心管内壁铁屑清理机。

其技术方案是:主要由导轨、刀头、导杆、夹紧装置、动力机构组成, 所述的导轨的横向主体上安设滚轮、虎钳及导杆扶正装置, 导轨的一端设有进退电机, 另一端设有铁屑回收槽, 所述的进退电机连接导杆的一端, 导杆的另一端安设刀头, 通过刀头伸入待清理的中心管, 刀头转动前行, 清理中心管。所述的刀头设计为可调节式, 所述的导轨的横向主体上设有行程开关。

(一) 清理机主要部件组成

1. 导轨

长度9米左右。用于安装进给小车和固定中心管, 以及滚轮、控制线路等附属设备。可用槽钢或工字钢自行焊制。

2. 夹紧装置

用于固定中心管, 可自行加工滚轮, 并使用虎钳固定。

3. 导杆

用于连接刀头和旋转电机。可用无缝钢管加工制作, 并在两端设计加工连接刀头和电机轴的部件, 实现其旋转运动。

4. 刀头

硬质合金刀头设计为可调节式, 用以解决刀具磨损及管壁腐蚀造成的尺寸误差。

5. 动力机构

由进给机构和旋转机构组成, 进给机构动力由0.37千瓦的三相异步电动机提供, 通过自带减速机构通过链轮链条传动与进给小车轮轴连接, 实现小车的前进与后退;旋转机构由0.37千瓦三相异步电动机通过自带减速机构并与导杆连接组成, 电机带动刀具可实现旋转切削。

6. 电气组成

一组是通过三个按钮、两个行程开关、两个交流接触器以及一个热继电器构成的进给控制电路, 实现小车的前进、后退以及到达位置自动停止。另一组有两个按钮, 一个交流接触器及一个热继电器构成的旋转控制线路, 可实现旋转电机的运转与停止。通过行程开关、按钮、交流接触器、热继电器等元件组成控制电路, 实现小车的前进、后退以及导杆的旋转与停止。

(二) 清理机的工作原理

首先将中心管放到滚轮架上, 并使用虎钳夹紧;然后调整刀具尺寸至合适尺

寸, 启动旋转和进给电机, 导杆旋转开始工作, 导杆高速转动, 进退电机前进, 开始磨削清理。清理结束后, 由行程开关控制进退电机停止运转, 导杆停止转动, 由机体带动导杆退出, 使用回退按钮使小车回退到指定位置, 由行程开关控制自动停止, 开始下一根清理工作。

三、中心管铁削清理机的技术特点

中心管铁削清理机使用安全可靠, 结构紧凑, 调整方便, 具有以下技术特点:

1.夹具采用虎钳定位装夹保证位置精度及夹紧牢固。

2.刀头部分采用YT15硬质合金, 具有很高的硬度及耐磨性, 延长刀具使用寿命, 不易损坏, 使用时间长久。刀头部分采用可调试刀具, 控制油管内径尺寸误差, 解决油管内径尺寸由于磨损, 腐蚀等原因造成的内径尺寸不统一, 难清理的问题。

3.采用磨床和镗床相结合的加工方式, 可实现中心管内壁的有效清理。

4.采用普通电机工作方式, 安全可靠, 便于维护, 实现了自动进给, 操作人员省时省力。

5.制作简单, 只需购买电机和必要的电气元件, 导轨、小车、滚轮等部件, 本单位能自己加工焊制, 其投资小、占地空间不大, 而且清洗效果好、效率大幅度提高。

四、解决的问题

中心管铁屑清理机, 解决了在中心管的加工过程中钻床钻孔后铁屑难清理等问题, 以Φ62×4.3m中心管计算, 钻孔后的内壁清理工作平均需要20min, 而使用清理机后, 可平均缩短10-15min, 确保了中心管的加工质量和加工效率, 同时大大减轻了人工的劳动强度。

五、效益分析

清理机的设计制作, 从保护职工的身体健康出发, 解决了中心管加工过程中内壁清理困难的问题, 将极大地降低工人劳动强度, 经济效益和社会效益巨大。

(一) 经济效益

直接经济效益:平均每天可以多加工12米 (价格为110元/米) ,

全年增值:240米/月×12月×110元/米=31.68万元

(二) 社会效益

清理机的设计制作, 使用安全可靠, 结构紧凑, 调整方便, 特别适用于各种管材的内壁铁销的全面清理。清理机的研制, 确保了准备大队中心管加工项目的规模化开展, 开辟了新的效益增长点。

六、结束语

在清理机研制的过程中, 操作人员提供了一些与该课题相关的重要信息, 在很大程度上促进了该专用工具顺利研制。清理机结构简单, 自动化程度高, 操作方便。在清理过程中, 噪音小, 通过设计不同刀头可广泛应用于各种管材、管径的内壁除锈、清理, 不受钢管壁厚和材料的限制, 通用性好, 具有极大的使用推广价值。

摘要：针对Φ62×4.3米中心管钻孔后铁屑难清理的问题, 本人结合准备大队生产实际需求和工作经验, 设计研制绕丝中心管铁屑清理机, 主要解决了中心管钻孔后管内铁屑难清理, 人工清理费时费力等实际问题。

关键词：清理机,设计,制作,使用