螺紋接口型壓力儀器電動(dòng)裝卸裝置研究

張濤 詹東霖

摘? 要：文章介紹了一種針對(duì)螺紋接口型壓力儀表電動(dòng)裝卸裝置的設(shè)計(jì)研究，主要設(shè)計(jì)思路是將伺服電機(jī)的外部動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)螺紋口的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，取代傳統(tǒng)的手動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝卸儀表工作，通過(guò)對(duì)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)控制從而實(shí)現(xiàn)螺紋型壓力儀表的裝配和拆卸，同時(shí)能夠極大的縮短裝拆時(shí)間，減輕作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，消除手動(dòng)裝卸過(guò)程中劃傷的安全隱患，能夠在大批量的儀表拆卸過(guò)程中能夠有效的提高工作效率，減輕工作負(fù)擔(dān)，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，滿足現(xiàn)代化，高效的工業(yè)計(jì)量工作需求。

關(guān)鍵詞：壓力儀器;電動(dòng);裝卸

中圖分類號(hào)：TH131.3? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）17-0095-02

Abstract： This paper introduces the design and research of an electric loading and unloading device for thread interface pressure instrument. The main design idea is to convert the external power of the servo motor into the rotation action of the standard thread port through the transmission mechanism. Instead of the traditional manual rotating loading and unloading instrument， through the forward rotation and reverse control of the motor to realize the assembly and disassembly of the threaded pressure instrument; at the same time， it can greatly shorten the assembly and disassembly time and reduce the labor intensity of the operator， eliminate the hidden dangers of scratches in the process of manual loading and unloading can effectively improve work efficiency， reduce work burden， reduce safety risks， and meet the needs of modern and efficient industrial metering work in the process of mass instrument disassembly.

Keywords： pressure instrument; electric; loading and unloading

引言

壓力儀器作為重要的指示控制儀表，是現(xiàn)代化的工作過(guò)程控制和技術(shù)測(cè)量過(guò)程中不可獲取的組成部分。因?yàn)樗哂兄鴻C(jī)械強(qiáng)度高、生產(chǎn)簡(jiǎn)單、安裝便捷、讀數(shù)直觀方便等特點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用在各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶等方面，應(yīng)用范圍廣，儀表數(shù)量基數(shù)大。

1 研究背景

為保證壓力儀器在使用過(guò)程中的可靠性，我們需要定期對(duì)壓力儀表進(jìn)行計(jì)量檢定工作以確定其工作性能是否可靠，螺紋接口作為壓力表最為主要的連接方式，因?yàn)槠淇煽啃院桶惭b方便等特點(diǎn)，絕大多數(shù)的壓力儀表都采用螺紋接口進(jìn)行連接。在對(duì)螺紋接口壓力儀器在計(jì)量檢定的過(guò)程中，需要在標(biāo)準(zhǔn)螺紋接口上進(jìn)行裝卸，對(duì)于如此大批量，同規(guī)格的螺紋接口儀器，僅僅只是儀器的裝卸就需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，而且頻繁的手動(dòng)裝卸勢(shì)必造成檢定人員的疲憊，導(dǎo)致工作效率的低下，同時(shí)在手動(dòng)的裝卸過(guò)程中，需要人手與機(jī)械零件配合會(huì)形成相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，存在著劃傷的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 技術(shù)方案

在工業(yè)化計(jì)量工作中，自動(dòng)或半自動(dòng)化生產(chǎn)已經(jīng)成為趨勢(shì)，為了加快儀表裝拆的速度，減輕檢定人員的工作負(fù)擔(dān)，降低員工疲勞度，提高工作效率，保證檢定工作質(zhì)量。根據(jù)多年的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)大量書籍文獻(xiàn)的翻閱，考慮可以將手動(dòng)旋轉(zhuǎn)儀器的體力工作轉(zhuǎn)化為電機(jī)帶動(dòng)檢定口螺紋的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作[2]，讓電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)檢定口螺紋自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，為保證傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的有效性和可靠性等方面因素，我們選取齒輪傳動(dòng)作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種可以滿足螺紋接口壓力儀表裝卸的電動(dòng)裝置，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。

本裝置主要由基座，電機(jī)，主動(dòng)齒輪，從動(dòng)齒輪，可旋轉(zhuǎn)螺紋接口，壓力轉(zhuǎn)接口等部件組成，其中電機(jī)和主動(dòng)齒輪通過(guò)鍵緊密配合在一起，并固定于基座上，從動(dòng)齒輪和標(biāo)準(zhǔn)螺紋接口緊密配合在一起并與轉(zhuǎn)接頭一同固定在基座上，螺紋接口通過(guò)轉(zhuǎn)接頭與標(biāo)準(zhǔn)壓力源相通，電機(jī)通過(guò)外部電路進(jìn)行正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)和停止等動(dòng)作的控制。其工作原理是，當(dāng)需要在螺紋接口上裝配壓力儀表時(shí)，通過(guò)控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，利用齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)螺紋接口旋轉(zhuǎn)，人手只需扶住儀表，儀表便可以通過(guò)齒輪帶動(dòng)的旋轉(zhuǎn)螺紋接口旋入并裝緊，反之，當(dāng)需要在螺紋接口上拆卸壓力儀表時(shí)，通過(guò)控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，利用齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)螺紋接口旋轉(zhuǎn)，人手只需扶住儀表，儀表便可以通過(guò)自動(dòng)反轉(zhuǎn)的螺紋接口旋出。

3 技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計(jì)選型

為保證電動(dòng)裝卸裝置可以達(dá)到手動(dòng)裝拆效果，我們通過(guò)扭矩扳手對(duì)平時(shí)工作中手動(dòng)旋緊壓力儀表的扭矩指進(jìn)行多次測(cè)量，其旋緊值在6Nm左右，同時(shí)為了保證裝拆的效率，我們對(duì)螺紋接口的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進(jìn)行定義，設(shè)計(jì)其旋轉(zhuǎn)速度不低于120r/min，以一個(gè)壓力儀表上4圈為例，2秒即可以完成一次壓力儀表的安裝。

電機(jī)的選取，確定好裝置的各項(xiàng)參數(shù)以后[3]，考慮齒輪傳動(dòng)效率0.97，兩個(gè)軸鍵傳動(dòng)效率0.98，總效率η=0.97×0.98×0.98=0.93，依據(jù)功率P=T*n/9550，可以計(jì)算出螺紋接口所需要的功率P1=75w左右，則所選取的電機(jī)功率P2=P1/η=80w，為增加整個(gè)裝置的便攜性和野外工作的適應(yīng)性，宜通過(guò)配備24V電源的方式提供能量，電機(jī)也應(yīng)選取80w左右的直流電機(jī)。

齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇，考慮到本裝置荷載比較小，且為平行軸傳動(dòng)，應(yīng)該優(yōu)先選擇采用成型法加工的直齒圓柱齒輪較為方便，同時(shí)，直齒圓柱齒輪傳動(dòng)比起其他齒輪傳動(dòng)（如斜齒輪傳動(dòng)，錐齒輪傳動(dòng)）不會(huì)產(chǎn)生軸向力，不需要加裝額外抵消軸向力裝置，不會(huì)對(duì)軸向結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，使得整體結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單緊湊，可靠和便攜。

在實(shí)際實(shí)用過(guò)程中，我們也考慮到在儀表安裝到位時(shí)，電機(jī)會(huì)堵轉(zhuǎn)，若長(zhǎng)時(shí)間堵轉(zhuǎn)，會(huì)極大的降低電機(jī)的實(shí)用性能和壽命，因此我們添加了一種用于電機(jī)正反轉(zhuǎn)速度自保的控制電路。[4]其大致的工作過(guò)程為：電路上設(shè)有B1正轉(zhuǎn)開關(guān)，B2反轉(zhuǎn)開關(guān)，B3停止開關(guān)，按一下B1，電機(jī)正轉(zhuǎn)，按一下B3或電機(jī)堵轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)限位開關(guān)觸發(fā)電機(jī)才停止;按一下B2，電機(jī)反轉(zhuǎn)，按一下B3或電機(jī)堵轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)限位開關(guān)觸發(fā)電機(jī)才停止。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，無(wú)論電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，均可通過(guò)按下強(qiáng)行停止按鍵B3使電機(jī)停轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝卸過(guò)程中緊急情況的控制。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)此螺紋接口型壓力儀表電動(dòng)裝卸裝置的設(shè)計(jì)研究，我們能有效的解決現(xiàn)實(shí)螺紋接口壓力儀表計(jì)量檢定中存在的裝卸問(wèn)題，可以極大的提高工作效率，減輕工作負(fù)擔(dān)，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。整個(gè)裝置的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單有效，選型合理，解決的技術(shù)問(wèn)題可以在實(shí)際的壓力儀表計(jì)量檢定中進(jìn)行推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙菲.熱工儀器儀表計(jì)量校準(zhǔn)及自動(dòng)化[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（02）.

[2]王曉雄.高速旋轉(zhuǎn)零件上螺紋旋向安全設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2009，37（11）.

[3]孫桓，陳作模.機(jī)械原理[M].高等教育出版社，2001.

[4]劉玲.低壓電機(jī)的保護(hù)與控制[J].電工技術(shù)，2013（05）.