《螺旋缝焊管截面在线测量系统的机构设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《螺旋缝焊管截面在线测量系统的机构设计（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、! “ “ # $ % % % 0 年 第( 卷 第?期 * % % =A B C ( = #A C ?$ , + $ + ( * C % JJ :? $ H目前=中国钢管生产企业中以及有关钢管生产技术规范中都是采用测径卷尺对外径进行人工测量? $ H这种方法存在测量精度和测量效率低等问题H为提高测量精度A效率以及企业自动化和信息化程度=有必要开发一套钢管生产过程中钢管截面形状尺寸在线检测系统H本文着重介绍该测量系统机构设计方面的有关研究H,测量原理及机构设计要求钢管截面测量原理如图$所示H图中位移传感器在高精度圆周轨道上作圆周运动=若已知传感器原点运动的轨迹半径B和钢管表面CD- D E$
2、= * = + = F=GFG为测量点的个数.点到传感器的径向距离HD以 及该点所对应的圆心角ID=那么CD点的坐标为DJDE - B= HD. : A 1 ID= KDE - B= HD. 1 2 3 IDLMNC- $ .$ O传感器零点轨迹F* O位移传感器F+ O圆周运动小 车F( O标准圆轨道F O钢管截面 图,钢管截面测量原理当已知一系列钢管表面点!“的坐标# $“% ?传动方案的选择在小车运动设计过程中需要考虑两方面因素6) 传动机构体积尽可能小7* 满足测量要求的运 动轨迹精度和速度2) 镶嵌同步带的轨道7* 标准圆轨道7+ 滑块7; 小同步带70 小同步带轮74 电动机7A
3、支撑轮图=圆周运动传动原理机构的传动原理如图*所示2运动系统中采用了同心安装的两个圆形轨道%分别用于传感器的运动轨迹精度控制和动力传递2标准圆形轨道为传感器的圆周运动提供了高的轨迹精度%该轨道运动误差要求高%传感器固结在与该轨道精密配合的滑块上%在轨道上作圆周运动2另外一轨道的外侧镶嵌同步齿形带%仅为传感器提供运动%故对该轨道圆度要求不高2电机带动小同步带轮转动%并通过与小同步带与轨道外端同步带啮合%进而实现传感器沿整个轨道的公转2传感器与电机在径向方向通过弹簧连接%这样可避免由于内外两条轨道的半径差造成机构运动的故障2采用上述传动方案的主要优点是6) 弹性的齿形带传动可使得运动平稳7* 采用
4、轨道外镶嵌齿形带的方法降低了大轮加工成本2= =运动轨迹精度设计及控制传感器运动轨迹精度直接影响钢管半径8的测量精度98%根据误差传递与合成原理/ 4 1有98(9* BC 9D* E%# * 式中69B为传感器运动的轨迹精度%9E为传感器测 量精度2根据系统对98(* 3 3 : 5的要求以及等误差分 配原则%在设计中要求传感器运动轨迹精度9B() ; 3 : 52考虑装配误差等因素%系统要求标准圆周轨 道的圆度误差小于) 3 3 : 52最终%采用了F GH公司的GB I * 0系列圆弧导轨及其相应的滑块机构2导轨安装后经百分表测量%主要参数如表)所示2表?运动轨迹主要参数55轨道中心 半
5、径滑块径 向间隙轨道 平面度轨道 圆度滑块运动 轨迹圆度A 0 33 3 )3 3 *3 3 J3 3 A= K传动机构设计本文采用了如图+所示的传动方案2图中;为小同步带轮% +为光轮%不传递运动%只起到压紧和张紧作用2传动机构的设计原则和基本思想包括6) 尽可能小的机构尺寸7* 按照同步带传动设计 方法/ A 1进行小同步带选型和小带轮设计并确定小带轮的啮合齿数L5)7+ 考虑两段同步带啮合会使可 靠性降低%设计要求保证小同步带与大同步带啮合齿数L5*满足关系式 L5*M ) 0 L5)# + 该机构的各个参数设计如下2) 同步带选型及小带轮设计 首先确定同步带的设计功率!N( OP!%#
6、 ; 其中6!为传递的功率7OP为工况系数2其次%根据!N和小带轮的转速Q)%选定同步带 的型号为R S型2对于R S型的同步带轮%可选的最4;+)清 华 大 学 学 报#自 然 科 学 版* 3 3 4 % ; 4 # J ! “大同步带#$ “小同步带#% “支撑轮#34为基准宽度该型号带的许用工作拉力)6 为基准宽度该型号带单位长度的质量-最后)确定小同步带的带宽为?*01)2 , 8式中; / 式中.3为轨道直径#5为钢管外径#9为单个连杆滑块的宽度#,为短连杆的长度!设计过程中长连杆长度取短连杆的&倍!?系统实现及实验螺旋缝焊管截面测量系统的机构实物照片如图所示!机构高“ 7 A “
7、 BB#宽“ A ( BB#厚& ( C BB! 通过对该机构进行长时间连续运行实验#结果证明机构在整个运行过程中平稳可靠!经测试#机构运动一周的实际平均时间为 = C D #可满足螺旋焊管实际生产过程中钢管截面在线测量的需要!“ $运动小车%& $标准圆轨道% $镶嵌同步 带 轨 道% ( $钢管%) $手控盒%* $收放电缆机构 图E螺旋缝焊管截面在线测量机构F结论设计了一套用于螺旋缝焊管生产过程的钢管截面在线测量机构!提出了一种独特的同步带传动方式#实现了传感器的高速G高轨迹精度G平稳的圆周运动!设计了连杆折叠式电缆收放机构#实现在拖缆小车高速圆周运动的情况下电缆的可靠收放!实际系统运行
8、实验结果证明该套机构可满足螺旋缝焊管截面在线测量的要求!参考文献6 H I J I K I L M I N /O “ P QR S TU Q“ ( V & C C & =西气东输工程用螺旋缝埋弧焊管技术条件O S P =北京.中国石油天然气股份有限公司#& C C & =QR S TU Q“ ( V & C C & = W X Y Z 8 S X 8 _ Z aX 8 S b : BX c d X e V 8 c fX e X e g Z X h X cfX D _ V X 8 D _h X Z Xh c i X _O S P =j X i Z d .h X _ c k Y Z 8k B 8
9、Z lg B _ X e #& C C & =6 Zk Y Z X D X /O & P m c D _ X Zk #h 8 en =oX c 8 _ Z c B _ X c 8 Z X D 8 c _ p.k l Z e c _ l8 Z eD _ c 8 d Y _ Z X D D 8BX e 8 Z Z XO q P =r s t u v w v x -y - z v - t t s v - z #“ A A ) # E 6 & / .“ “ “ ( =O P | Y 8 Z d T#U b U h =W Y XBX 8 D b c X BX Z _8 Z e Z _ c e 8 BX
10、_ X c Z 8 c d X V D 8 X 8 c _ c X D D Z d O q P = x ! s - “ ,x #$“ % t s v “ , w r s x u t w w v - z & t u - x , x z ( # & C C & # ) * 6 “ / .* ) * ) =O ( P g +| 8 Z d #k ,+k Y 8 Z d 8 #k a- . X Z D Y X Z d =k B 8 c D Z d X Z X _ 8 d c _ Y B: 8 D X e X / 8 b 8 _ Z c b Z e Z X D D 0 _ YX / 8 b 8 _ Z
11、c b Z e Z X D D: 8 D X e Z X 8 D _D 1 b 8 c X eBX _ Y eO q P =2 3 % v u w “ - 4r s t u v w v x -y - z v - t t s v - z #& C C # 6 / .& ) * & * “ =O ) P熊有伦=精密测量的数学方法O 5P =北京.中国计量出版社#“ A 7 A =U + 67T b b Z =58 _ Y X B8 _ 5X _ Y e h c X D Z5X 8 D b c X BX Z _O 5P =j X i Z d .k Y Z 85X _ c d lh c X D D #
12、“ A 7 A =6 Zk Y Z X D X /O * P王武义=误差原理与数据处理O 5P =哈尔滨.哈尔滨工业大学出版社#& C C “ =f87 fb l =- c c ch c Z X8 Z e9 8 _ 8h c X D D Z dO 5P =a8 c : Z . a8 c : Z + Z D _ _ b _ X W X Y Z d l h c X D D # & C C “ =6 Zk Y Z X D X /O P徐灏=机械设计手册6第二版/第(卷O 5P =北京.机械工业出版社#& C C C =U , a8 =58 Y Z X9 X D d Za8 Z e : :6 & Z eX e _ Z /o = (O 5P =j X i Z d .k Y Z 858 Y Z Xh c X D D #& C C C =6 Zk Y Z X D X /7(“清 华 大 学 学 报6自 然 科 学 版/& C C * # ( * 6 7 /
