超聲波探傷系統(tǒng)車體行走導(dǎo)向裝置的改進(jìn)

吳培龍，吳來友

（山東勝利鋼管有限公司，山東 淄博 255082）

超聲波探傷系統(tǒng)車體行走導(dǎo)向裝置的改進(jìn)

吳培龍，吳來友

（山東勝利鋼管有限公司，山東 淄博 255082）

為了解決現(xiàn)有超聲波探傷系統(tǒng)中導(dǎo)向裝置滑塊和導(dǎo)軌磨損導(dǎo)致的系統(tǒng)穩(wěn)定性下降的問題，分析了超聲波探傷系統(tǒng)、行走導(dǎo)向裝置的組成以及導(dǎo)向裝置導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)，找出了滑塊損壞和導(dǎo)軌磨損的原因。根據(jù)分析結(jié)果提出了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的改進(jìn)方案，設(shè)計(jì)了一套導(dǎo)向承重裝置，并進(jìn)行了安裝調(diào)試和試用。實(shí)際使用結(jié)果表明，新設(shè)計(jì)的導(dǎo)向承重裝置能有效改善滑塊的負(fù)載，大幅度降低了滑塊損壞及圓柱導(dǎo)軌的磨損，保證了超聲波探傷系統(tǒng)檢測(cè)的穩(wěn)定性。

檢測(cè)；超聲波探傷系統(tǒng)；導(dǎo)向裝置；導(dǎo)軌磨損；導(dǎo)向承重裝置

Abstract:In order to solve the problems of system stability reduce in ultrasonic flaw detection system,which caused by guide device block and guide rail abrasion,it analyzed the constitute of ultrasonic flaw detection system,the walking guide device and guide rail,found the causes of the sliding block damage and guide rail abrasion.An economic and practical improved scheme was proposed based on the analysis result,designed a set of guide bearing device,and conducted installation and debugging.The actual use results showed that the new designed guide bearing device can effectively improve the slider load,greatly reduced the slider damage and cylindrical guide rail abrasion,and guaranteed the stability of the ultrasonic flaw detection system.

Key words:detection;ultrasonic flaw detection system;guiding device;guide rail abrasion;guiding bearing device

螺旋焊管超聲波探傷系統(tǒng)需要在檢測(cè)過程中具有較高的穩(wěn)定性，目前國(guó)內(nèi)的探傷系統(tǒng)選用優(yōu)質(zhì)的探頭架元器件，采用精密機(jī)械加工技術(shù)以及圓形軌道導(dǎo)向等手段，保證了檢測(cè)過程中的穩(wěn)定。但在實(shí)際使用過程中，超聲波探傷系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)滑塊損壞、導(dǎo)軌磨損等故障，影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過分析超聲波探傷系統(tǒng)、行走導(dǎo)向裝置的組成以及現(xiàn)用導(dǎo)向裝置導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)，找出了滑塊損壞和導(dǎo)軌磨損的原因，提出了導(dǎo)向裝置的改進(jìn)方案，設(shè)計(jì)了一套導(dǎo)向承重裝置。

1 超聲波探傷系統(tǒng)及導(dǎo)向裝置

超聲波探傷系統(tǒng)由機(jī)械裝置、超聲波儀器、工控機(jī)等組成。目前國(guó)內(nèi)超聲波探傷系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)大體相似，主要由龍門架、車體、動(dòng)力裝置、探頭升降裝置、探頭安裝裝置、導(dǎo)向裝置和探頭等組成，如圖1所示。

圖1 超聲波探傷系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖

超聲波探頭架位于焊縫的正上方，通過鋼管旋轉(zhuǎn)速度和車體直線行走速度相擬合以及采用工控機(jī)、激光跟蹤裝置等來實(shí)現(xiàn)焊縫的自動(dòng)跟蹤。車體導(dǎo)向裝置用于保證車體平穩(wěn)行走，從而保證超聲波探傷系統(tǒng)檢測(cè)的穩(wěn)定性。

導(dǎo)向裝置采用直線滑動(dòng)單元，由圓柱導(dǎo)軌、滑塊及鋁托組成，如圖2所示。由圖1可以看出，8組滑塊通過螺栓連接于車體上，導(dǎo)軌通過螺栓連接于龍門架。通過滑塊與圓柱導(dǎo)軌的相對(duì)精度來保證導(dǎo)向系統(tǒng)的精度，從而保證行走的穩(wěn)定性。

圖2 直線滑動(dòng)單元示意圖

2 導(dǎo)向裝置存在的問題及改進(jìn)方案

2.1 導(dǎo)向裝置存在問題

導(dǎo)向裝置采用多組滑塊運(yùn)行，理論上來說，各滑塊承載力均勻，可以滿足檢測(cè)系統(tǒng)的承載要求。但由于設(shè)備加工及安裝精度等原因，造成個(gè)別滑塊的負(fù)載相對(duì)其他滑塊大一些，負(fù)載較大的滑塊相對(duì)較容易磨損，如果磨損的滑塊沒有及時(shí)更換，就會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)軌的磨損，即便這時(shí)再更換新滑塊，導(dǎo)向裝置的精度也會(huì)大幅度降低，從而影響車體行走的穩(wěn)定性。

2.2 改進(jìn)方案

方案一：增加滑塊數(shù)量，減輕單個(gè)滑塊的負(fù)載。增加滑塊數(shù)量，理論上可以提高整套導(dǎo)向裝置的承重能力。但隨著滑塊數(shù)量的增加，整套裝置的故障點(diǎn)也會(huì)增多，整體的精度反而會(huì)變差。另外，增加滑塊還需要加大車體長(zhǎng)度，以保證新增滑塊的安裝位置。

方案二：更換直線滑動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)。將現(xiàn)有圓柱式直線滑動(dòng)單元更換為承載能力更大的方形滾珠直線導(dǎo)軌，這種方案只需較少滑塊即可滿足裝置的承載能力要求，且方形滾珠直線導(dǎo)軌精度更高。但由于方形滾珠直線導(dǎo)軌與圓柱式直線滑動(dòng)單元的安裝距以及對(duì)基準(zhǔn)面的要求精度不同，需要重新加工龍門架和車體，成本較高，加工及安裝難度較大。

方案三：設(shè)計(jì)一種導(dǎo)向承重裝置，減輕滑塊的負(fù)載。設(shè)計(jì)一套可以適應(yīng)圓柱導(dǎo)軌的導(dǎo)向承載裝置，使導(dǎo)向承載裝置主要用于承載，減輕滑塊負(fù)載，減少滑塊摩擦。該方案對(duì)探傷系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的改動(dòng)較小，實(shí)施起來相對(duì)簡(jiǎn)單。

在選定導(dǎo)向裝置改進(jìn)方案時(shí)，從滿足設(shè)備原有的精度、加工及安裝難度、所需費(fèi)用、后期維護(hù)等多個(gè)方面綜合考慮，方案三最為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

3 導(dǎo)向承重裝置的設(shè)計(jì)及安裝調(diào)整

3.1 導(dǎo)向承重裝置的設(shè)計(jì)

導(dǎo)向承重裝置主要用于承載超聲波系統(tǒng)車體及探頭架等設(shè)備的重力，為了調(diào)整方便，導(dǎo)向承載裝置還要有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。新設(shè)計(jì)的導(dǎo)向承重裝置由連接板、悶蓋、軸承座、轉(zhuǎn)軸、滾輪座、滾輪、滾輪軸及連接螺栓等組成，如圖3所示。軸承選用推力軸承可以承受較大軸向負(fù)載；滾輪選用LFR系列哥特式圓弧滾輪軸承，可以通過轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)在平面上自由轉(zhuǎn)動(dòng)；連接板用于安裝軸承座，導(dǎo)向承重裝置通過連接板可焊接于車體上；軸承座與連接板的安裝孔采用長(zhǎng)條孔，以方便上下調(diào)整，進(jìn)而調(diào)整裝置的預(yù)置力。

圖3 導(dǎo)向承重裝置結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 導(dǎo)向承重裝置的安裝調(diào)整

每套導(dǎo)向裝置需配置兩套導(dǎo)向承重裝置，安裝于前后兩端。導(dǎo)向承重裝置安裝示意如圖4所示。從圖4可看出，導(dǎo)向承重裝置及頂絲板焊接于車體上。安裝焊接前需將連接板緊貼于車體及滾輪緊貼圓柱導(dǎo)軌，頂絲板焊接時(shí)要盡量保持平直。所有配件焊接好后，通過適當(dāng)調(diào)整頂緊螺栓給導(dǎo)向承重裝置一定的預(yù)置力，改善滑塊的受力情況。

圖4 導(dǎo)向承重裝置安裝示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)導(dǎo)向裝置的提高，在原有導(dǎo)向裝置上安裝兩套導(dǎo)向承重裝置后，滑塊的負(fù)載得到了較大的改善。改進(jìn)后的導(dǎo)向裝置使用了一年半，未再出現(xiàn)滑塊損壞及圓柱導(dǎo)軌磨損的情況。

隨著國(guó)內(nèi)機(jī)械精加工水平的提高，在新上超聲波系統(tǒng)時(shí)可以考慮采用承載能力更高的方形滾珠直線導(dǎo)軌，其在承載能力、導(dǎo)向精度及使用壽命上都遠(yuǎn)優(yōu)于圓柱導(dǎo)軌。

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Improvement of Vehicle Walking Guide Device for Ultrasonic Flaw Detection System

WU Peilong,WU Laiyou
（Shandong Shengli Steel Pipe Co.,Ltd.,Zibo 255082,Shandong,China）

TG115.285

B

10.19291/j.cnki.1001-3938.2017.02.007

2016-12-08

編輯：謝淑霞

吳培龍（1984—），男，工程師，主要從事埋弧焊鋼管生產(chǎn)設(shè)備的管理、設(shè)計(jì)與研究工作。