试验工装（精选三篇）
试验工装 篇1
我司曾为某公司制造五台部分冷凝器,如图1,该容器要求较高,需经多次压力试验。压力试验采用卧试方式(以下提及压力均为卧试压力)要求如下:换热管以10MPa进行水压试验;在壳程以3.7MPa压力对换热管接头进行检漏试验;在管程以7.86MPa压力对换热管接头进行强度试验;在壳程对换热管接头进行氨检漏试验;以7.86MPa压力进行管程液压试验;以6.43MPa压力进行壳程液压试验,管程必须补压,保证任何情况下壳程压力不得高于管程压力1.0MPa;以5.6MPa压力进行管程气密性试验。
2 试压工装的设计
部分冷凝器在试压时需要配套的工装进行密封以便完成试验。以下介绍其中两个主要的工装。
2.1 换热管试压工装设计
该容器要求每根换热管进行水压试验,因此需设计换热管试压工装安装在换热管两端使换热管密封。试压工装的设计如图2,试压管夹校焊时须用一换热管模拟定位中心位置,组焊时下管夹与两侧板焊牢,上管夹不与两侧板相焊,组焊下管夹要留1~2mm的空隙以便上管夹能上下滑动。上管夹的卡吊制造完成后开边,装配后与上管夹点焊牢固,转动螺栓时可使上管夹能上下滑动。每根换热管试压时需使用两套试压管夹,压力表座只需使用一个。换热管试压前,将换热管装入试压管夹,旋转螺栓,通过与压板上的螺纹配合使上管夹向下滑动压紧换热管,再调整索母,使压盖压紧换热管口,一端通过压盖上的螺纹连接试压泵向管内注水压,另一端安装压力表,便可进行指定压力的压力试验。对于不同管径换热管的试压只需换上相应的上下管夹。
1.下管夹2.上管夹3.侧板4.压板5.螺栓6.卡吊7.垫片8.螺母板9.索母10.压盖11.压力表座
2.2 换热管与管板连接接头试压工装设计
根据换热器压力试验要求,换热管与管板焊接或胀接后需对接头进行试压,将壳程密封,待壳程充压后检查接头泄漏情况[1]。密封用工装填料座如图3所示,主要由座板、座环、压盖、紧固件等组成。由于该容器结构的特殊性,座环为一次性使用。座环要求在法兰与加强管焊接前套入加强管中,否则座环将无法安装,待所有试压完成后将其割除。座环套入前,加强管外表面作为密封面需先进行机加工。而压盖则采用分块设计,因此时法兰已焊上,压盖分块设计便于安装。为什么不采用座板与座环连成一体、压盖不分块设计,在法兰未与加强管焊接前套入加强管中的方案?经强度计算,该填料座所需厚度较大,预装将严重妨碍容器后续工序的制造,况且该容器共制造五台,填料座若只能一次性使用必然造成材料浪费。经上述优化设计,座板及压盖均可重复使用,大大节省制造成本。填料座的设计在保证强度满足试压要求的同时还需考虑:座板必须能穿过法兰装入;螺栓装拆不受阻碍;尽量减少座板与压盖的厚度,使座板与法兰间有足够空间装配压盖。
1.压盖2.螺柱3.螺母4.填料5.座环6.垫片7.座板
3 压力试验
3.1压力试验基本要求
参与试验工作的操作人员及监检人员在试验进行前应明确图纸、工艺文件及相关标准的具体要求。
试验使用场地应有可靠的安全防护设施,要有划出试验场地的安全区域。并用标识带将试验场地围圈标志,明确告示正在进行试验工作。试验过程中不得在试验场地区域进行与试验无关的工作。试验过程中由具体操作人员及相关的监检人员负责现场的试验工作,无关人员一律不得在试验现场停留。
液压试验一般采用水作为试验介质,并在常温下进行。由于该容器主体材料采用复合板,应控制水中氯离子含量不超过25mg/L。
压力试验时必须采用两个量程相同并经检定合格的压力表,压力表的量程为试验压力2倍左右,但不应低于1.5倍和高于3倍的试验压力值。压力表的精度不得低于1.6级,表盘直径不得小于100mm。
保压期间不得采用连续加压来维持试验压力不变,压力试验过程中不得带压拧紧紧固件或者向受压元件施加外力。
3.2 压力试验程序
3.2.1 换热管水压试验
在换热管两端装上专用的试压管夹,一端连接试压泵,一端连接压力表,按图纸要求以10MPa进行水压试验。
3.2.2 换热管接头压力试验
当部分冷凝器的壳体、管束、管箱等各部件制造完成后,彻底清除容器里面的飞溅、焊渣等,然后将管束用枕木垫托底部以及两侧,用起重专用的尼龙带吊起管束装入部分冷凝器的壳体中,此时上部壳体与管箱暂不安装,装上换热管接头专用的密封填料座及试验压环,并在壳程各法兰装上试压盲板。在壳程加以3.7MPa水压对换热管接头进行检漏试验。对有出现渗漏的地方进行标记,卸压后按原换热管接头焊接工艺进行补焊处理。补焊后,壳程重新以3.7MPa水压进行检漏,检查换热管接头无渗漏现象出现为之合格。换热管接头检漏合格后,壳程彻底排干液体,安装管箱并在管程各法兰装上试压盲板,管程以7.86MPa水压进行换热管接头强度试验。待其合格后,壳程按HG/T20584-2011附录A中B法对换热管接头进行氨检漏试验。
3.2.3 管壳程水压试验
换热管接头压力试验合格后,拆除专用填料座,装上上部壳体及膨胀节部件。各部件组装完毕后,按照图纸要求管程以7.86MPa压力进行水压试验。管程水压试验合格后,壳程以6.43MPa压力进行水压试验。特别要注意的是进行壳程水压试验时严格按照图纸技术要求,必须同时在管程补压≥5.43MPa以保证管程在任何情况下承受的负压≤1MPa,包括升压和卸压过程。升压时,管程先升压,卸压时,壳程先卸压。
水压试验充水时容器顶部应设有排气口,充水时应将容器内的空气排尽。容器卧试时管程侧上管箱有部分空气难以排出,充水前用小胶管一端扎一块泡沫塑料放在上管箱内,另一端从容器上封头处法兰口引出,以便将上管箱内空气完全排出。试验过程中应保持容器外表面的干燥。
水压试验时压力应缓慢上升,达到设计压力时,检查确认无泄漏后继续升压至试验压力,保压不小于30分钟,然后将压力降至设计压力,保压足够的时间以对所有焊接接头和连接部位进行检查。检查期间压力应保持不变。
水压试验合格后,操作人员在放水前应首先打开排气口,然后排干容器里的水,容器卧放时上管箱有部分水不能自然排出,应用人工将上管箱内的水排尽吸干。
3.2.4 管程气密性试验
管程和壳程的水压试验合格后,将容器里面的水彻底排放干净后,按图纸技术要求,管程以5.6MPa干燥洁净的空气进行气密性试验。当容器所有试验全部完成后,用通过干燥器的压缩空气进行干燥处理。
4 结束语
压力试验是检验压力容器整体质量的传统试验方法。为了避免制造过程中产生严重问题,容器制造后应经压力试验。本文针对部分冷凝器的结构及试压要求,设计了试压工装。实践证明,工装很好解决了压力试验中的两大难点,结合试压程序及注意事项,使压力试验得以顺利完成,确保产品的质量。
参考文献
极简工装主义 篇2
1 大口袋
大口袋是工装中运用得最多的设计元素，从而成为了工装的标志。曾为实用而生的大口袋不再满满地塞着维修工具，却成了一向寡味的男士服装最好的装饰，挺括的面料给工装外套增添了一份活力。
2 卷裤边
男人穿工装是一种态度，讲究的是一种不经意间流露的时尚，将裤脚微微上卷，除了能突显层次感外，还能让人看起来更真实、自由、随性。工装裤大多以卡其色和大地色系以及军绿色等经典色为主。搭配简单而挺括的外套，非常随性简约。
3 牛仔裤
粗犷的棒针、水洗牛仔裤以及水牛皮靴，无疑都是最为阳刚的工装元素。其中最普及的工装就是牛仔裤了。在如今工装时装化后，牛仔裤收窄、提臀，改良了着装比例，让男人看起来更加性感有味道。
4 卡其裤
简单的格纹衬衫加上深蓝色马甲，搭配上一条棕色牛皮腰带，复古的绅士风格中带着点粗犷的气质、一条耐磨的修身卡其裤打破了美式“古着，工装的乏味，加上一顶卡其色的开酱帽，和厚重的黑色帆布大包，随性之余更适用于工作场合。
滚珠丝杠副静刚度试验台工装设计 篇3
关键词：滚珠丝杠,静刚度,试验,工装,位移算法
0 引言
目前, 机床的高精度、高效率及大型化要求机床具有高刚度, 促使滚珠丝杠进给系统也朝着大刚度方向发展[1]。滚珠丝杠副作为数控机床中刚度最薄弱的环节, 其性能尤其是刚度直接影响系统的稳定性和定位精度, 限制了机床进给速度、加速度的提高[2,3]。因此滚珠丝杠副轴向静刚度的研究具有重要的理论和现实意义。现采用伺服电动机加减速机带动同步带轮, 驱动双丝杠的加载机构制造出的滚珠丝杠副轴向静刚度试验台, 具有加载平稳、无级可调、易于控制、成本低廉、并且加载载荷可沿滚珠丝杠副轴向等优点[4]。
1 试验装置总体介绍
滚珠丝杠副轴向静刚度试验台加载装置如图1 所示, 加载电动机通过行星轮减速器和带轮减速器减速, 带动加载丝杠转动, 进而带动横梁及与之相连的力传感器的上、下移动, 完成对固定在试验台面上的滚珠丝杠副的加载。位移传感器装夹在位移传感器工装上, 笔式位移传感器的笔头与丝杠轴端安装的测量环相接触, 通过检测测量环上、下移动的距离来测量丝杠的变形。由加载力和变形得出丝杠的刚度值。
2 试验工装的设计
2.1 防转结构设计
对丝杠进行轴向加载时将滚珠螺母通过螺栓使丝杠垂直固定在试验台上, 因丝杠不能自锁, 为保证变形测量的准确, 必须使丝杠在受轴向载荷时不发生逆传动, 特设计了一套防转工装, 如图2 所示。
1—螺母工装;2—被测螺母;3—被测丝杠;4—测量环;5—丝杠工装;6—防转件下部;7—防转件上部;8—压盘;9—压力传感器;10—位移传感器;11—磁性表座
防转结构由防转件上、下部, 丝杠、螺母工装等组成。防转结构与被测滚珠丝杠副的安装关系为: 螺母工装放置在试验台台面的槽中, 被测螺母通过螺栓直接固定到螺母工装上; 被测丝杠端部额外加工出键形突出部, 用于插入丝杠工装对应的孔中与键进行配合; 丝杠工装与防转件下部的下表面固连, 防转件下部安装有3 个钢球; 防转件上部上表面与压盘相连, 压盘表面安装有压盘辅助防转件, 其通过螺栓与力传感器连接, 下表面沿周向均布3 个防转柱, 防转柱为一圆柱体, 头部加工出锥度, 起导向作用。试验时, 随移动横梁的下降, 防转件上部的防转柱插入防转件下部对应的孔中并将钢球压紧。因压盘通过压盘辅助防转件与试验台相连, 整个工装包括丝杠和螺母是不可转动的, 所以与之固连的防转件上部即可实现防转功能。针对不同型号的被测滚珠丝杠副设计有相应的丝杠、螺母工装, 不同试验时只需更换工装即可。
2.2 位移传感器工装的设计
丝杠测量的加载力范围在丝杠额定动载荷的1% ~30%, 公称直径为40 mm的丝杠的最大试验力为15 k N左右, 对应的最大位移量在70 um左右。而位移传感器是通过磁性表座固定在台面板上的, 因磁性表座关节很多, 通过各个关节的变动可以绕任意方向移动和转动, 难以保证在试验过程中它能沿垂直方向保持不动, 而且在试验前初始调零时很难微调。
为解决上述问题, 减小位移测量时工装的影响, 设计了一套位移传感器工装, 装配图如图3 所示, 底盘放在台面板上, 且沿底盘圆心均匀分布了6 个螺纹孔, 立柱和底盘之间通过螺纹连接, 立柱靠近地盘的部分铣有平面, 方便用扳手拧紧, 保证立柱竖直且牢靠。立柱与连接件1 之间通过定位螺钉锁紧, 连接件2 与1 之间、2 和3 之间是两个套筒装置, 且在3 表面分别铣有键槽, 这样一方面可以调节伸出长度方便拆卸, 另一方面又可以防止连接件3 的转动。
位移传感器夹具4 与连接件3 通过螺栓固定在一起, 其上面有2 个定位螺钉, 1 个用来固定位移传感器1 个用来微调。
3 位移示值的处理算法
通过传感器工装可以将3 个位移传感器沿中心轴对称安装, 以测量环的中心为原点建立直角坐标系, 将滑块整体视作一个刚体, 由3 个传感器对应的3 个点可确定一个平面P ( 如图4 所示) 。设沿坐标轴正方向看去逆时针方向为旋转正方向, 两位移传感器之间的距离为L, 3 个位移传感器的示数x1x2x3, 由于传感器2、3 相对于y轴对称布置, 则由图4 和图5 可看出沿y轴的转角 θy为:
在图6 四边形1'1"4"4'中,
整理得:
因为4、5点的位置关于x轴对称 (由图4和图6可看出) , 所以沿x轴的转角θx为:
因为沿z轴的转动对垂直位移没有影响, 故不予考虑。
所以沿z轴的垂直距离为: OO' =O'O" ×cosθx×cosθy
4 试验论证
为验证工装和算法改进的可行性, 现通过试验台对型号为FYND-4010-6 的内循环双螺母滚珠丝杠副进行刚度试验。具体参数为公称直径40 mm, 导程10 mm, 有效滚珠圈数6 圈, 螺旋升角4.33°。试验的试验力范围是滚珠丝杠副额定动载荷的1% ~30%。
因丝杠静刚度的测量在弹性变形阶段, 所以力与变形应为线性。图7 为力与位移变形曲线图, 图中直线为刚度拟合直线, 其斜率即为丝杠刚度值[5]。其中卸载时滚珠丝杠轴向静刚度为3.4 k N/μm, 加载时轴向静刚度为3.2 k N/μm。由于变形恢复有些延迟, 所以卸载时比加载时刚度略高, 但总体可以看出加载和卸载时静刚度的重复度很高, 线性度很好。由试验可得出防转机构和位移传感器工装装夹牢靠稳定, 位移示值稳定, 示值转换算法可行。
5 结语
基于丝杠没有自锁能力设计的防转机构, 有效地遏止了对其施压时导致的丝杠转动。并通过牢靠稳定的工装对位移传感器进行装夹, 减小由于外部影响导致的位移示数变化, 并利用算法将3 个位移传感器的变化量转换为中心点位置的位移变化量, 提高位移示数的精度, 进而提高最终刚度值的准确性。最后通过试验验证, 证明了夹具和算法可用、有效。
参考文献
[1]许向荣, 宋现春, 姜洪奎, 等.单螺母滚珠丝杠副轴向刚度的分析研究[J].武汉理工大学学报, 2009 (24) :5-57.
[2]吴长宏.滚珠丝杠副轴向接触刚度的研究[D].长春:吉林大学, 2008.
[3]宋现春, 刘剑, 王兆坦, 等.高速滚珠丝杠副综合性能试验台的研制开发[J].工具技术, 2005, 39 (3) :34-36.
[4]徐凤翔, 王禹林, 冯虎田, 等.滚珠丝杠副轴向静刚度立卧检测方案对比分析[J].制造技术与机床, 2013 (9) :115-118.