專利名稱：管鋸機回轉式更換切割機具機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種管道切割器械，具體地說是復合管道切割作業輔助機構。
背景技術：
海底輸油管道一般有單層管和雙層管兩種，單層管主要結構是單層鋼管外面覆蓋一層鋼筋混凝土，雙層管主要結構是在兩層鋼管中間添加有保溫層，這兩種管道統稱復合管道。水下管鋸機是一種采用鋸割方式進行復合管道切割的設備，按切割工具不同主要有金剛石鋸繩與硬質合金高強度鋸條兩種，前者稱為金剛石繩鋸機，后者則稱閘刀式管鋸機。金剛石繩鋸機適合切割非金屬材料，切割金屬材料效率低，而閘刀式管鋸機則相反，即切割金屬時效率高，切割非金屬材料效率低。通過查閱國內外有關金剛石繩鋸機與閘刀式管鋸機文獻，其中具有代表性對比文獻[1-3]如下:對比文獻1:弓海霞，趙杰，張嵐，李芄.液壓閘刀式切管機設計.機床與液壓.2009(03)，介紹了美國E.H.wachs公司生產的閘刀式管鋸機，其針對水平或垂直水下管道進行切割，能切割不同的材料、厚度的海底管道。該閘刀式管鋸機可以對Φ50-610πιπι的管道進行切割。該管鋸機利用V型塊進行對中定位，再用鏈條進行夾緊，能實現精確地切害I]，切口表面光滑，作業效率高。該管鋸機可以更換多種鋸條，以適應鋼管，混凝土和塑料等的切割。對比文獻2:孟慶鑫，曹立文，王立權，張忠林.水下金剛石繩鋸機切割技術的研究.哈爾濱工程大學學報.2006(03)，提出了水下金剛石繩鋸機切割技術，介紹了水下金剛石繩鋸機的組成和工作原理，分析了繩鋸機主要部件的工作過程，計算和確定了繩鋸機液壓系統的動力參數。最后，對海底石油管道進行了切割試驗，得到了繩鋸機的切削工藝參數之間的關系，通過測試和監控系統可以測量出繩鋸機串珠繩的張力和徑向切割位移，根據測量的數據調整切割參數和控制整個切割過程。對比專利3:王立權，張波等.一種水下繩鋸切割機(專利號ZL200810209831.4)公開了一種水下繩鋸切割機，它包括進給機構，安裝在進給機構下部的夾持機構，安裝在進給機構上的切削機構。此發明的繩鋸切割機與目前存在的各種繩鋸切割機相比，其區別就是利用了三角形固定的進給機構加強了工作的穩定性、能夠測量合力的張緊機構、能夠在水下改變浮力的浮筒、能夠采用變速方式切除破損海底管道、可以適應各種管道的需求，使繩鋸切割機具有更強的通用型、操作性，同時，由于采用了力傳感器的張緊裝置，對張緊力可以調節，不會出現鋸繩過度張緊的情況，其安全性也得到了保證。由對比文獻可得出:文獻[I]閘刀式管鋸機在水下切割時，人工更換鋸條十分困難，因此，通常水下切割管道作業時不能更換鋸條，只用鋼鋸切割，故在切割金屬材料時效率高，而切割非金屬材料時效率低，水下綜合切割效率不高。同樣，文獻[2-3]只用金剛石繩鋸進行切割，在切割非金屬材料時效率高，而切割金屬時效率低，同樣，水下綜合切割效率也不高。
發明內容
本發明的目的在于提供能夠綜合金剛石繩鋸機與閘刀式管鋸機作業優勢的管鋸機回轉式更換切割機具機構。本發明的目的是這樣實現的:本發明管鋸機回轉式更換切割機具機構，其特征是:包括轉動支架、回轉平臺 ’轉動支架包括前支撐架、后支撐架、中心回轉軸、輔助支撐結構，回轉平臺包括上端蓋、支承座、擺動油缸，上端蓋通過轉動襯墊與支撐座鑲嵌配合，在上端蓋與支撐座間還鑲有推力軸承，支承座下方固定有支承座固定板，擺動油缸固定在支承座固定板上，中心回轉軸通過擺動油缸輸出軸連接擺動油缸，前支撐架、后支撐架設置在中心回轉軸兩側對稱位置且均安裝在上端蓋上，前支撐架和中心回轉軸之間、后支撐架和中心回轉軸之間分別相連，輔助支撐結構包括輔助支撐前桿、輔助支撐后桿，輔助支撐前桿、輔助支撐后桿通過設置在上端蓋上的輔助支撐轉軸相連，輔助支撐后桿上鑲有梯形凸槽，前支撐支架、后支撐支架上開有梯形凹槽，凸槽與凹槽相配合使得輔助支撐后桿可沿前支撐支架或后支撐支架上下移動。本發明還可以包括:1、所述的輔助支撐結構包括兩組，分別與前支撐支架和后支撐支架通過各自的凸槽和凹槽相配合。2、還包括底部支座、定位導軌，底部支座包括主支座、兩側支板、定位導桿，定位導軌包括前導軌、后導軌，主支座與兩側支板固定連接，定位導桿安裝在兩側支板之間，前導軌、后導軌采取反向對稱安裝方式分別連接兩側支板。3、上端蓋上設置推力軸承密封蓋，推力軸承密封蓋與中心回轉軸連接實現中心回轉軸軸向上定位，支撐座里擺動油缸輸出軸旁設置主軸鎖緊螺母，主軸鎖緊螺母實現中心回轉軸軸向下定位，中心回轉軸與支承座之間設置上徑向軸承和下徑向軸承，進一步實現中心回轉軸軸向定位。本發明的優勢在于:本發明能夠綜合金剛石繩鋸機與閘刀式管鋸機作業優勢，即在切割管道外層非金屬材料時用金剛石繩鋸進行磨削切割，然后在切割里層金屬材料時，用此回轉式更換機具機構進行閘刀式管鋸機快速轉換，以閘刀式管鋸機完成鋼管的切割，這樣就可以結合二者的優勢完成輸油復合管道的切割，能夠提高切割效率。
圖1為本發明的結構示意圖；圖2為本發明的側視圖；圖3為本發明的俯視圖；圖4為圖1的局部放大
圖5為本發明實施的水下可更換切割機具管鋸機結構正視圖；圖6為本發明實施的水下可更換切割機具管鋸機結構側視圖；圖7為本發明實施的水下可更換切割機具管鋸機結構背視圖。
具體實施例方式下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述:結合圖1 7，更換機具機構由轉動支架1、回轉平臺2、底部支座3、定位導軌4組件組成。轉動支架I由前支撐支架1-1、中心回轉軸1-2、支架聯接螺栓1-3、螺母1-4、后支撐支架1-5、輔助聯接螺栓1-6、輔助支撐前桿1-7、輔助支撐轉軸1-8、輔助支撐后桿1-9、輔助聯接螺栓1-10等零件組成。回轉平臺2由上端蓋2-1、轉動襯墊2-2、支撐座2-3、推力軸承2-4、上徑向軸承2-5、上定位套2-6、主軸鎖緊螺母2-7、擺動油缸固定螺母2-8、擺動油缸固定螺栓2-9、擺動油缸2-10、推力軸承密封蓋2-11、上密封蓋固定螺栓2-12、下徑向軸承2-13、下定位套2-14、下密封蓋固定螺栓2-15、下密封蓋2_16、支撐座固定螺母2_17、支撐座固定螺栓2-18、支撐座固定板2-19、聯接鍵2-20、擺動油缸輸出軸2_21等零件組成。底部支座3由兩側支板3-1、鎖緊套3-2、定位導桿3-3、主支座3-4等零件組成。定位導軌4由前導軌4-1、連接螺栓4-2、直角連接固定板4-3、支撐筋板4-4、支座連接螺栓4-5、后導軌4-6等零件組成。管鋸機回轉式更換切割機具機構由轉動支架1、回轉平臺2、底部支座3、定位導軌4組件組成。所述轉動支架I可固定不同切割機具繞回轉平臺180°旋轉實現切割機具更換作業。所述回轉平臺2與定位導軌4分別固定在底部支座3上，回轉平臺2實現轉動支架I的旋轉運動，定位導軌4則約束切割機具的進給運動方向。所述轉動支架I組件包括前支撐支架1-1、中心回轉軸1-2、支架聯接螺栓1-3、螺母1-4、后支撐支架1-5、輔助聯接螺栓1-6、輔助支撐前桿1-7、輔助支撐轉軸1-8、輔助支撐后桿1-9、輔助聯接螺栓1-10等零件。所述前、后支撐支架通過支架聯接螺栓1-3分別固定在中心回轉軸1-2兩側對稱位置上，支撐支架的下端面與回轉平臺2的上端蓋2-1相接觸，即由回轉平臺2的上端蓋2-1支撐承受轉動支架I的重量。所述輔助支撐后桿1-9上鑲有梯形凸槽，與前、后支撐支架上開有的梯形凹槽相配合，輔助支撐后桿1-9 一方面可沿前、后支撐支架上下移動，另一方面，凸凹槽配合束縛了輔助支撐后桿1-9的其它方向自由度。所述輔助支撐后桿1-9通過輔助支撐轉軸1-8與輔助支撐前桿1-7剛性連接，輔助支撐前桿1-7通過聯接螺栓與切割機具進行固定連接，約束所連接的切割機具只能上下運動。所述回轉平臺包括上端蓋2-1、轉動襯墊2-2、支撐座2-3、推力軸承2-4、上徑向軸承2-5、上定位套2-6、主軸鎖緊螺母2-7、擺動油缸固定螺母2-8、擺動油缸固定螺栓2_9、擺動油缸2-10、推力軸承密封蓋2-11、上密封蓋固定螺栓2-12、下徑向軸承2-13、下定位套2-14、下密封蓋固定螺栓2-15、下密封蓋2-16、支撐座固定螺母2_17、支撐座固定螺栓2-18、支撐座固定板2-19、聯接鍵2-20、擺動油缸輸出軸2_21等零件組成。所述上端蓋2_1通過轉動襯墊2-2與支撐座2-3鑲嵌配合，在上端蓋2-1與支撐座2-3間還鑲有推力軸承2-4，這樣，上端蓋2-1可沿支撐座2-3繞中心回轉軸1-2轉動，即支撐轉動支架I實現轉動。所述中心回轉軸1-2由上、下徑向軸承固定,下端部與擺動油缸輸出軸2-21通過聯接鍵2-20連接實現轉動。所述推力軸承密封蓋2-11通過固定螺栓2-12固定在上端蓋上實現中心回轉軸1-2的軸向上定位，而軸向下定位由主軸鎖緊螺母2-7實現，下徑向軸承由下密封蓋2-16定位，下密封蓋2-16由固定螺栓固定在支撐座內孔上。所述底部支座包括兩側支板3-1、鎖緊套3-2、定位導桿3-3、主支座3_4等零件。所述主支座3-4與兩側支板3-1焊接成一體，由四個定位導桿3-3進行兩側支板3-1的定位，由鎖緊套3-2實現定位的鎖緊。所述回轉平臺2通過底座固定螺栓固定在主支座上。所述定位導軌包括前導軌4-1、連接螺栓4-2、直角連接固定板4-3、支撐筋板4-4、支座連接螺栓4-5、后導軌4-6等零件。所述前、后導軌由連接螺栓4-2固定在直角連接固定板4-3上，直角連接固定板4-3又由聯接螺栓固定在底部支座側板3-1上，后導軌4-6起到工作切割機具移動導向作用，前導軌4-1則起非工作切割機具固定作用，前、后導軌采取反向對稱安裝方式。可更換機具的水下管鋸機由本發明更換機具機構、閘刀鋸切割機具5、金剛石繩鋸切割機具6、夾緊機構7組成。在閘刀鋸切割機具5中液壓馬達5-1帶動齒輪5-2沿固定在前支撐支架1-1上齒條5-3上下移動，輔助支撐后桿1-9通過輔助支撐轉軸1-8與輔助支撐前桿1-7剛性連接，輔助支撐前桿1-7通過聯接螺栓1-10與閘刀鋸框架5-5連接，當閘刀鋸框架5-5上下運動時，輔助支撐后桿1-9梯形凸槽沿前支撐支架1-1上凹槽跟隨運動，即約束閘刀鋸切割機具其它方向運動自由度。同理，當更換機具后，金剛石繩鋸切割機具6中液壓馬達6-1帶動齒輪6-2沿固定在后支撐支架1-5上齒條6-3上下移動，輔助支撐后桿1-9通過輔助支撐轉軸1-8與輔助支撐前桿1-7剛性連接，輔助支撐前桿1-7通過聯接螺栓1-10與繩鋸機框架6-5連接，當繩鋸框架6-5上下運動時，輔助支撐后桿1-9梯形凸槽沿后支撐支架1-5上凹槽跟隨運動，同樣，凸凹槽配合約束繩鋸機構其它方向運動自由度。在閘刀鋸框架5-5、繩鋸框架6-5上安裝有凸形塊5-4、6-4，可分別沿前、后導軌4-1、4-6上下移動。夾緊機構7固定在底部支座3中，實現管道夾緊的作用。本發明工作原理:當水下管鋸機開始切割復合輸油管時，首先接觸管道外層的材料為非金屬材料，此時采用金剛石繩鋸切割機具6進行切割；當切透非金屬層接觸到里層金屬材料時，需要用閘刀鋸切割機具5進行切割，將進行轉換切割機具的動作，具體是:繩鋸機切割機具6中液壓馬達6-2反轉，繩鋸框架6-5向上移動，同時，閘刀鋸切割機具5中液壓馬達5-1也帶動齒輪5-2反轉，閘刀鋸框架5-5也向上移動；當凸形塊6-4、5-4移動出后導軌4_6、4_1后，擺動油缸2-10進油通過限位使得擺動油缸輸出軸2-21順時針旋轉180°，輸出軸2-21通過鍵2-20帶動中心回轉軸1-2旋轉180°，中心回轉軸1-2由支架聯接螺栓1_3帶動前、后支撐支架1-1、1-5旋轉180°，這樣，繩鋸機切割機具6與閘刀鋸切割機具5順時針旋轉180°對稱調換位置，之后，凸形塊6-4、5-4分別對準導軌4-6、4-1，繩鋸機切割機具6中液壓馬達6-2正轉，繩鋸框架6-5向下移動，凸形塊6-4進入到導軌4-1中后限位停止固定，同時，閘刀鋸切割機具5液壓馬達5-2也正轉，閘刀鋸框架5-5向下移動，凸形塊5-4進入導軌4-6中引導閘刀鋸框架5-5向下運動到管道切割處進行金屬材料的切割。當金屬材料切割后再次接觸非金屬材料時，將再次進行繩鋸機切割機具6與閘刀鋸切割機具5的轉換，進行非金屬材料的切割，這樣，結合二者的優勢進行輸油復合管道的切割，能夠提高切割效率。
權利要求
1.管鋸機回轉式更換切割機具機構，其特征是:包括轉動支架、回轉平臺；轉動支架包括前支撐架、后支撐架、中心回轉軸、輔助支撐結構，回轉平臺包括上端蓋、支承座、擺動油缸，上端蓋通過轉動襯墊與支撐座鑲嵌配合，在上端蓋與支撐座間還鑲有推力軸承，支承座下方固定有支承座固定板，擺動油缸固定在支承座固定板上，中心回轉軸通過擺動油缸輸出軸連接擺動油缸，前支撐架、后支撐架設置在中心回轉軸兩側對稱位置且均安裝在上端蓋上，前支撐架和中心回轉軸之間、后支撐架和中心回轉軸之間分別相連，輔助支撐結構包括輔助支撐前桿、輔助支撐后桿，輔助支撐前桿、輔助支撐后桿通過設置在上端蓋上的輔助支撐轉軸相連，輔助支撐后桿上鑲有梯形凸槽，前支撐支架、后支撐支架上開有梯形凹槽，凸槽與凹槽相配合使得輔助支撐后桿可沿前支撐支架或后支撐支架上下移動。
2.根據權利要求1所述的管鋸機回轉式更換切割機具機構，其特征是:所述的輔助支撐結構包括兩組，分別與前支撐支架和后支撐支架通過各自的凸槽和凹槽相配合。
3.根據權利要求1或2所述的管鋸機回轉式更換切割機具機構，其特征是:還包括底部支座、定位導軌，底部支座包括主支座、兩側支板、定位導桿，定位導軌包括前導軌、后導軌，主支座與兩側支板固定連接，定位導桿安裝在兩側支板之間，前導軌、后導軌采取反向對稱安裝方式分別連接兩側支板。
4.根據權利要求1或2所述的管鋸機回轉式更換切割機具機構，其特征是:上端蓋上設置推力軸承密封蓋，推力軸承密封蓋與中心回轉軸連接實現中心回轉軸軸向上定位，支撐座里擺動油缸輸出軸旁設置主軸鎖緊螺母，主軸鎖緊螺母實現中心回轉軸軸向下定位，中心回轉軸與支承座之間設置上徑向軸承和下徑向軸承，進一步實現中心回轉軸軸向定位。
5.根據權利要求3所述的管鋸機回轉式更換切割機具機構，其特征是:上端蓋上設置推力軸承密封蓋，推力軸承密封蓋與中心回轉軸連接實現中心回轉軸軸向上定位，支撐座里擺動油缸輸出軸旁設置主軸鎖緊螺母，主軸鎖緊螺母實現中心回轉軸軸向下定位，中心回轉軸與支承座之間設置上徑向軸承和下徑向軸承，進一步實現中心回轉軸軸向定位。
全文摘要
本發明的目的在于提供管鋸機回轉式更換切割機具機構，包括轉動支架、回轉平臺、底部支座、定位導軌，轉動支架可固定不同切割機具繞回轉平臺180°旋轉實現切割機具更換作業，回轉平臺與定位導軌分別固定在底部支座上，回轉平臺實現轉動支架的旋轉運動，定位導軌則約束切割機具的進給運動方向。本發明能夠綜合金剛石繩鋸機與閘刀式管鋸機作業優勢，即在切割管道外層非金屬材料時用金剛石繩鋸進行磨削切割，然后在切割里層金屬材料時，用此回轉式更換機具機構進行閘刀式管鋸機快速轉換，以閘刀式管鋸機完成鋼管的切割，這樣就可以結合二者的優勢完成輸油復合管道的切割，能夠提高切割效率。
文檔編號B24B27/06GK103101117SQ201310013600
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月15日 優先權日2013年1月15日
發明者王茁, 張波, 李艷杰, 劉風坤, 張毅治, 田忠鋒, 張真, 郭石宇 申請人:哈爾濱工程大學