可調(diào)節(jié)雙割槍式管件火焰自動切割裝置設(shè)計

王蒙云 吳俊杰 洑祎浩 程浩宇 朱征宇

摘要：火焰切割在管件切割下料作業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，但是傳統(tǒng)的單割槍火焰切割割槍在切割管件時存在效率不高的問題。為此，設(shè)計了一種可調(diào)節(jié)式雙割嘴管件火焰切割裝置，闡述了裝置工作原理和調(diào)節(jié)方法。該裝置能同時讓兩把割槍對鋼管進行加熱切割，極大地提高了切割效率，且裝置能自由調(diào)節(jié)割槍和管件的角度以及割槍和管件之間的距離，能滿足不同管件的切割工藝需要。

關(guān)鍵詞：可調(diào)節(jié);雙割槍;管件;火焰切割

1 概述

管件切割目前已經(jīng)成為船舶制造等領(lǐng)域中不可或缺的一項生產(chǎn)工藝，其切割效率和切割質(zhì)量直接關(guān)系到生產(chǎn)周期和成本。有數(shù)據(jù)表明，僅2012年一年我國船舶管件年消耗量達到450 t，約44萬根。一艘30萬t級的超大型油船管材用量可達數(shù)十公里，僅鋼管用量（包括不銹鋼管）就有1 500 t左右。這么多的管材制造量勢必給高速自動化圓管切割帶來了巨大市場。其中，火焰切割由于設(shè)備簡單、切割成本低且易于切割大厚板管等工件，在板管等工件切割領(lǐng)域中仍有著極其廣泛的應(yīng)用。

傳統(tǒng)的自動火焰管件切割裝置往往都是利用單把割槍切割，利用機械裝置帶動割槍轉(zhuǎn)動，工件不動或者帶動工件轉(zhuǎn)動、割槍不動的方法，但是該方法只有一個火焰對圓管進行加熱和氧化燃燒，因此存在效率不高的問題。因此，在保證切割質(zhì)量的前提下，提高圓管切割效率就變得十分有意義?；诖耍疚脑O(shè)計了一種可調(diào)節(jié)式管件火焰自動切割裝置，通過采用兩把割槍同時對管件進行切割，實現(xiàn)提高切割效率的目的，且割槍和管件的角度以及割槍到工件表面的距離也可方便調(diào)節(jié)，能滿足不同管件切割工藝需求。

2 裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 ? ?切割裝置整體設(shè)計

切割裝置整體設(shè)計如圖1所示。

該裝置主要由一對可調(diào)節(jié)距離和角度的割槍、一個用來儲存氧氣的氧氣瓶、一個用來儲存乙炔的乙炔瓶、一個用來固定并使管件旋轉(zhuǎn)的三爪卡盤、一個帶動卡盤轉(zhuǎn)動的220 V交流電機、一個帶動割槍移動的小車組成。其工作原理是交流電機帶動三爪卡盤轉(zhuǎn)動，進而帶動管件轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)管件的自動火焰切割過程。三爪卡盤和交流電機放置在工作臺上，雙割槍安裝在割槍裝夾具上，當(dāng)管件切割掉一段后，小車在管件長度方向上行走，進而可以切割下一段管件。

該裝置還可通過兩把割槍上的氧氣調(diào)節(jié)閥與乙炔調(diào)節(jié)閥，分別控制兩把割槍的氧氣流量及乙炔流量，實現(xiàn)兩把割槍在不同位置上切割能量的相互配合。

2.2 ? ?雙割槍裝夾設(shè)計

雙割槍裝夾設(shè)計如圖2所示，其工作原理為割槍由割槍裝夾具上的轉(zhuǎn)動夾持件固定，轉(zhuǎn)動夾持件由壁厚為2 mm的？準(zhǔn)20 mm圓鋼管加熱彎制成半圓形。為了能將割槍調(diào)整到和管件保持90°的位置，以便兩個割槍獲得相同的切割能量，因此在轉(zhuǎn)動夾持件上設(shè)計了第一卡箍，松開轉(zhuǎn)動夾持件的第一卡箍，兩把割槍在第一卡箍內(nèi)通過手工方式轉(zhuǎn)動，能夠?qū)崿F(xiàn)割槍割嘴角度的調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)動夾持件的尾部由橫向夾持件固定，松開橫向夾持件的第二卡箍，轉(zhuǎn)動夾持件可在橫向方向上移動，由此可以改變割槍離開管件的距離，即根據(jù)切割工藝需要，可以方便調(diào)整割槍的高度。橫向夾持件利用第三卡箍固定在套管上，松開第三卡箍，橫向夾持件可在套管上滑動，從而改變割槍在圓管周向上的位置，以便摸索割槍在不同位置的切割工藝和效果。套管通過焊接方式連接有一個壁厚為2 mm的？準(zhǔn)16 mm的橫杠，橫杠末端套有一個銅質(zhì)螺帽，通過小車上的螺桿配合來連接小車，以便割槍能跟隨小車運動，螺帽采用M4×1.5內(nèi)螺紋設(shè)計，長約50 mm，內(nèi)徑為21.2 mm。割槍的裝夾和拆卸非常簡單，將雙割槍割嘴從割槍上拆卸后，即可將第一卡箍套入割槍中，緊固后即完成割槍的安裝;反之，拆卸割槍時也需要先將割嘴從割槍上拆下，再把割槍從第一卡箍中取出。

3 結(jié)語

（1）本文設(shè)計的可調(diào)節(jié)雙割槍式管件火焰自動切割裝置結(jié)構(gòu)美觀，操作方便，能極大地提高船舶管件的切割效率。（2）本文設(shè)計的可調(diào)節(jié)雙割槍式管件火焰自動切割裝置能方便調(diào)節(jié)割槍和管件的角度以及割槍到工件表面的距離，以滿足不同管件切割工藝需求。（3）本文設(shè)計的可調(diào)節(jié)雙割槍式管件火焰自動切割裝置可以用在船舶管件等切割作業(yè)中，值得大力推廣使用。

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收稿日期：2020-05-08

作者簡介：王蒙云（1990—），女，江蘇宜興人，碩士研究生，助教，研究方向：船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物設(shè)計制造。