油缸内置型超大楔块内胎芯的制作方法

本发明属于管道施工设备，特别是一种油缸内置型超大楔块内胎芯。

背景技术：

“十三五”规划末我国长输油气管道总里程将超过16万公里，天然气将成为能源消费由高碳向低碳转变的重要桥梁。目前在建和即将在建的长输天然气管线有中俄管线、西气东输四线等，它们的主干线管径都是1422mm或1219mm，而我国目前使用的内胎芯大多用于弯制管径为1016mm以下的较小钢管，因此，设计、制造弯制大型钢管的内胎芯随着大型管线的铺设而迫在眉睫，市场非常可观，有着非常重要的战略意义。

目前，设计研发弯制大型钢管的内胎芯的难点主要在于：弯制大型钢管的弯管机它的弯管顶升力达到1200多吨，弯管时内胎芯要涨起将钢管撑紧，它也要承受相同的弯曲力。如果强度不够内胎芯易手散架，而弹性不好又易产生永久变形，这是目前必须要解决的难题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提供一种解决上述难题的油缸内置型超大楔块内胎芯，内胎芯它的作用是防止弯管机弯管时钢管失圆、起皱，它本身参与弯管因此必须具有足够的结构强度和抗弯曲变形能力，该内胎芯使用寿命长，维修方便。

本发明的技术方案是：

一种油缸内置型超大楔块内胎芯，包括前、后行走机构、设于前、后行走机构之间的涨起机构、平动机构和平动定位组合机构，其特征在于：

所述涨起机构包括两块位于同一平面且平行布置的上涨板、两块分别布置于上涨板正下方的下涨板、立设于上涨板上表面并将两块上涨板连接为一体的多个弓形上支撑架、立设于下涨板下表面并将两块下涨板连接为一体的多个弓形下支撑架、沿上涨板长度方向设于两块上涨板下表面的多个上涨滑块、对应上涨滑块的位置设于两块下涨板上表面的多个下涨滑块、设于两块上涨板和相对应的下涨板前、后边侧的四对涨回复板；两块上涨板上的上涨滑块、两块下涨板上的下涨滑块的数量相等，所述上涨滑块和下涨滑块形状、角度相同，位置对称；每对涨回复板由上涨回复板和与其对应的下涨回复板组成，所述上涨回复板和下涨回复板端面分别设有相同的回复角度；

所述平动机构包括布置于上、下涨板之间的两块动板、连接于两块动板前、后两端的连接板和限位板、布置于两块动板之间的油缸、固定于连接板内端的连接轴头、一端与油缸的缸杆连接、另一端利用连接轴与连接轴头铰接的油缸头、设于限位板内端与油缸的底座之间的限位座、插设于限位座与限位板之间的限位垫片、沿动板长度方向设于动板上的对应上、下涨滑块的多对动滑块、设于动板前、后边侧的四个动回复板；所述油缸的底座两侧分别设有一对支撑滚轮，两对支撑滚轮分别将对应侧的动板夹持其中，所述油缸的底座的上、下两面分别设有连接螺纹孔；每对动滑块由对称设于动板上、下表面的上动滑块和下动滑块组成，所述上动滑块、下动滑块、上涨滑块和下涨滑块的数量相等，所述上动滑块和下动滑块的形状对称且分别具有与水平面呈相同夹角的斜面、所述上、下动滑块的顶面和过渡面的角度与上、下涨滑块的顶面和过渡面的角度相反，所述上、下动滑块与上、下涨滑块相配合实现涨起机构的涨起和回缩；每个所述动回复板对应一对涨回复板，所述动回复板分别设有与上、下涨回复板的导向回复面平行的收紧面；所述限位座呈L型，所述限位板上设有利用螺栓与限位座连接的方形孔；

所述平动定位组合机构由对称设置于油缸底座上、下方的两个平动定位机构组成，所述平动定位机构由固定于两块上涨板和两块下涨板上的两个定位座、铰接于两个定位座之间的支撑轴、与支撑轴垂直且铰接于支撑轴中部的导向轴组成，所述导向轴的一端设有限位挡片，另一端拧入对应端的油缸底座的连接螺纹孔中。

上述的油缸内置型超大楔块内胎芯，所述前行走机构包括与上涨板连接固定的行走机体、固定于行走机体上的行走轮组、液压马达及传动机构；所述行走机体由上板、与上板连接的下板、与下板连接的支座组成，所述上板上设有定位套和位于定位套一侧的定位块，所述下板上表面设有与定位套相配合的定位轴和与定位块相配合的调节块，所述上板设有供调节块露出的方形孔，所述定位块和调节块之间利用螺栓连接并利用螺母锁紧定位；所述传动机构由与液压马达输出轴连接的小链轮、支撑于支座上的传动轴、设于传动轴上的与小链轮利用链条相连的大链轮、设于传动轴两端的小锥齿轮、设于行走轮组的行走轮轴上的与小锥齿轮啮合的大锥齿轮组成。

上述的油缸内置型超大楔块内胎芯，所述后行走机构包括与上涨板连接固定的行走机体、固定于行走机体上的行走轮组；所述行走机体由上板、与上板连接的下板、与下板连接的支座组成，所述上板上设有定位套和位于定位套一侧的定位块，所述下板上表面设有与定位套相配合的定位轴和与定位块相配合的调节块，所述上板设有供调节块穿出的方形孔，所述定位块和调节块之间利用螺栓连接并利用螺母锁紧定位，所述下板上的与上板的固定螺栓孔为方形孔。

上述的油缸内置型超大楔块内胎芯，所述涨起机构的上、下支撑架的外周面上分别间隔铺设多条长条底板，所述长条底板的顶面均匀铺设涨块并利用螺栓将涨块通过底板拧固在上、下支撑架上，所述上支撑架的涨块的顶面上设有连续铺设的涨条。

上述的油缸内置型超大楔块内胎芯，所述上涨滑块和下涨滑块的顶面与水平面呈8°夹角，过渡面与水平面呈36°夹角；所述上动滑块和下动滑块的顶面与水平面呈8°夹角，过渡面与水平面呈36°夹角。

本发明的有益效果是：采用涨起机构、平动机构和平动定位组合机构形成对钢管的支撑结构，结构紧凑、收放自如，使弯管机弯管时防止了钢管失圆、起皱，具有足够的结构强度和抗弯曲变形能力，安全可靠，保证了弯管工艺的顺利进行，极大的改善了弯管质量，适用于我国最大管径(1422mm)的弯管作业，使用寿命长，维修方便。调整限位垫片可调节油缸行程，长条底板可调整高度，改善薄壁管弯曲的不圆度，调整行走组合的调节块可校正内胎芯行走方向，涨条、上下涨块、行走轮组等易损件更换方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的涨起机构的结构示意图；

图3是本发明的涨起机构的涨滑块的结构示意图；

图4是本发明的平动机构的结构示意图；

图5是本发明的平动定位组合机构的结构示意图；

图6是本发明的前行走机构的结构示意图；

图7是本发明的后行走机构的结构示意图；

图8是本发明的轴向剖面图；

图9是图1中A-A向剖面图。

图中：1.牵引架、2.后行走机构、3.涨起机构、4.平动机构、5.平动定位组合机构、6.前行走机构、7.吊耳、8.底板、9.涨块、10.螺栓、11.涨条；

2001.行走轮组、2002.上板、2003.定位轴、2004.定位套、2005.调节块、2006.螺栓、2007.螺母、2008.定位块、2009.下板、2010.支座、2011.方形孔；

3001.上涨板、3002.下支撑架、3003.下涨板、3004.下涨回复板、3004a.导向回复面、3005.下涨滑块、3005a.顶面、3005b.过渡面、3006.上支撑架、3007.上涨滑块、3007a.顶面、3007b.过渡面、3008.上涨回复板、3008a.导向回复面；

4001.动板、4002.上动滑块、4003.下动滑块、4004.动回复板、4004a.收紧面、4004b.收紧面、4005.连接板、4006.连接轴、4007.连接轴头、4008.油缸头、4009.油缸、4009a.连接螺纹孔、4010.限位座、4011.限位垫片、4012.限位板、4013.支撑滚轮；

5001.定位座、5002.支撑轴、5003.导向轴、5004.限位挡片；

6001.行走轮组、6002.大锥齿轮、6003.小锥齿轮、6004.支座、6005.下板、6006.上板、6007.调节块、6008.定位块、6009.定位套、6010.定位轴、6011.传动轴、6012.液压马达、6013.小链轮、6014.链条、6015.大链轮、6016.螺栓、6017.螺母、6018.方形孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图8、图9所示，该油缸内置型超大楔块内胎芯，包括前、后行走机构6、2、设于前、后行走机构6、2之间的涨起机构3、平动机构4和平动定位组合机构5、连接于后行走机构2后端的牵引架1。

如图2、图3所示，所述涨起机构3包括两块位于同一平面且平行布置的上涨板3001、两块分别布置于上涨板3001正下方的下涨板3003、立设于上涨板3001上表面并将两块上涨板3001连接为一体的多个弓形上支撑架3006、立设于下涨板3003下表面并将两块下涨板3003连接为一体的多个弓形下支撑架3002、沿上涨板3001长度方向设于两块上涨板3001下表面的多个上涨滑块3007、对应上涨滑块3007的位置设于两块下涨板3003上表面的多个下涨滑块3005、设于两块上涨板3001和相对应的下涨板3003前、后边侧的四对涨回复板。每对涨回复板由上涨回复板3008和与之对应的下涨回复板3004组成，两块上涨板3001上的上涨滑块3007的数量相等，两块下涨板3003上的下涨滑块3005的数量相等，所述上涨滑块3007和下涨滑块3005形状对称，分别具有相互对应的与水平面呈8°夹角的顶面3007a、3005a、由顶面向底面延伸的与水平面呈36°夹角的过渡面3007b、3005b(参见图3)。所述上涨回复板3008和下涨回复板3004的相背面分别设有相对应的斜度一致的导向回复面3008a、3004a。

如图4所示，所述平动机构4包括布置于上、下涨板3001、3003之间的两块动板4001、连接于两块动板4001前、后两端的连接板4005和限位板4012、布置于两块动板4001之间的油缸4009、固定于连接板4005内端的连接轴头4007、一端与油缸4009的缸杆连接、另一端利用连接轴4006与连接轴头4007铰接的油缸头4008、设于限位板4012内端与油缸4009的底座之间的限位座4010、插设于限位座4010与限位板4012之间的限位垫片4011、沿动板4001长度方向设于动板4001上的对应上、下涨滑块3007、3005的多对动滑块、设于动板4001前、后边侧的四个动回复板4004。所述油缸4009的底座两侧分别设有一对支撑滚轮4013，两对支撑滚轮4013分别将对应侧的动板4001夹持其中，动板4001在4个支撑滚轮4013的定位下前后平行移动，所述油缸4009的底座的上、下两面分别设有连接螺纹孔4009a。每对动滑块由对称设于动板4001上、下表面的上动滑块4002和下动滑块4003组成，所述上动滑块002、下动滑块4003、上涨滑块3007和下涨滑块3005的数量相等，所述上动滑块4002和下动滑块4003的形状对称且分别具有与水平面呈8°夹角的顶面、由顶面向底面延伸的与水平面呈36°夹角的过渡面(参见图3中的涨滑块结构)，所述上、下动滑块4002、4003的顶面和过渡面的走向与上、下涨滑块3007、3005的顶面和过渡面的走向相反，所述上、下动滑块4002、4003与上、下涨滑块3007、3005相配合实现涨起机构3的涨起和回缩。每个所述动回复板4004对应一对涨回复板，所述动回复板4004分别设有与上、下涨回复板的导向回复面3008a、3004a平行的收紧面4004a、4004b。所述限位座4010呈L型，所述限位板4012上设有利用螺栓与限位座4010连接的方形孔，限位座4010的数量为两个，限位座4010上可插置不同数量的限位垫片4011用以限制油缸4009行程，保证平动定位组合机构5的安全定位。

如图5所示，所述平动定位组合机构5由对称布置于油缸4009底座上、下方的两个平动定位机构组成，所述平动定位机构由固定于两块上涨板3001或两块下涨板3003上的两个定位座5001、铰接于两个定位座5001之间的支撑轴5002、与支撑轴5002垂直且铰接于支撑轴5002中部的导向轴5003组成，所述导向轴5003的一端设有限位挡片5004，另一端伸入对应侧的油缸4009底座的连接螺纹孔4009a中并连接固定。平动定位组合机构5的导向轴5003将油缸4009定位在上、下涨板3001、3003之间。

如图6所示，该前行走机构6包括与上涨板3001连接固定的行走机体、固定于行走机体上的行走轮组6001、液压马达6012及传动机构。所述行走机体由上板6006、与上板6006连接的下板6005、与下板6005连接的支座6004组成，所述上板6006顶面设有定位套6009和位于定位套6009一侧的定位块6008，所述下板6005上表面设有与定位套6009相配合的定位轴6010和与定位块6008相配合的调节块6007，所述上板6006设有供调节块6007穿出的方形孔6018，所述定位块6008和调节块6007之间利用螺栓6016连接并利用螺母6017锁紧定位。所述传动机构由与液压马达6012输出轴连接的小链轮6013、支撑于支座6004上的传动轴6011、设于传动轴6011上的与小链轮6013利用链条6014相连的大链轮6015、设于传动轴6011两端的小锥齿轮6003、设于行走轮组6001的行走轮轴上的与小锥齿轮6003啮合的大锥齿轮6002组成。所述行走轮组6001由两个行走轮组成。调节连接定位块6008与调节块6007的螺栓6016上的螺母6017的位置可使下板6005以定位套6009为中心转动，从而调节内胎芯的行走方向。

如图7所示，所述后行走机构2包括与上涨板3001连接固定的行走机体、固定于行走机体上的行走轮组2001；所述行走机体由上板2002、与上板2002连接的下板2009、与下板2009连接的支座2010组成，所述上板2002顶面设有定位套2004和位于定位套2004一侧的定位块2008，所述下板2009上表面设有与定位套2004相配合的定位轴2003和与定位块2008相配合的调节块2005，所述上板2002设有供调节块2005穿出的方形孔2011，所述定位块2008和调节块2005之间利用螺栓2006连接并利用螺母2007锁紧定位，所述下板2009上的与上板2002的固定螺栓孔为方形孔，调节连接定位块2008与调节块2005的螺栓2006上的螺母2007的位置可使下板2009以定位套2004为中心转动，从而调节内胎芯的行走方向，保证走直线不走偏。所述前、后行走机构6、2的上板与涨起机构3前、后两端的上支撑架3006之间设有吊耳7。

如图8、图9所示，所述涨起机构3的上、下支撑架3006、3002的外周面上分别间隔铺设多条长条底板8，所述长条底板8的顶面均匀铺设涨块9并利用螺栓10将涨块9通过底板8拧固在上、下支撑架3006、3002上，所述上支撑架3006的涨块9的顶面上设有连续铺设的涨条11。由于长条底板8与支撑架、涨板连接在一起形成了一个封闭的框架结构，增加了涨板强度，而涨条防止了弯管时上支撑架3006上的涨块9贴在钢管内壁附着变形而被拉裂，使弯曲的管内壁与涨条11间会产生相对的滑动，避免了附着变形。

内胎芯撑管时的涨起、收缩是依靠动板4001、上、下动滑块4002、4003通过油缸4009的缸杆往复运动推动上、下涨板3001、3003、上、下涨滑块3007、3005的升起、回落来实现的，动滑块和涨滑块的相对位置决定了内胎芯的涨起、回落。具体是，内胎芯的涨起机构3在前、后行走机构6、2的带动下行至钢管的待弯曲位置，平动机构4的油缸4009的缸杆推动连接板4005、进而推动动板4001产生轴向位移，动板4001上的上、下动滑块4002、4003分别推动上、下涨滑块3007、3005，从而撑起上、下涨板3001、3003，使上、下支撑架3006、3002上的涨块9涨起撑紧钢管，此时，动滑块和涨滑块的接触面为各自的与水平面呈8°夹角的顶面，参见图1；弯管作业完成后，平动机构4的油缸4009的缸杆反向运动，从而带动动板4001反向运动，动板4001上的动回复板4004使上、下涨回复板3008、3004收缩回落，进而拉回上、下涨板3001、3003，解除涨块9撑紧钢管的动作，此时，动滑块和涨滑块的接触面为各自的与水平面呈36°夹角的过渡面，而动回复板4004的收紧面4004a、4004b分别与上、下涨回复板3008、3004的导向回复面3008a、3004a接触。上、下涨板3001、3003回落到最低位置后，前、后行走机构6、2可自由行走。

本实施例中，两块动板4001上表面对称安装10个上动滑块4002，下表面对称安装10个下动滑块4003，4个动回复板4004分别固定在平动机构4前、后部的上、下动滑块4002、4003侧面。两块上涨板3001的下表面对称安装10个上涨滑块3007，两块下涨板3003的上表面对称安装10个下涨滑块3005，上涨回复板3008固定于上涨滑块3007侧面，下涨回复板3004固定于下涨滑块3005侧面。本实施例中，前行走机构6通过链轮、齿轮的减速使内胎芯行走速度控制在0.7m/s左右。

本发明中主要承力件如：上、下支撑架3006、3002、定位座5001、支撑轴5002、限位板4012等都采用高强度的合金钢30CrMnSiA制作。受变形弯曲的弹力件如：上涨板3001、下涨板3003、动板4001、长条底板8等都采用弹簧钢板65Mn制作，做淬火处理。受力的涨起机构形成了封闭的受力构件，增加了结构强度。承受压力、承受滑动摩擦的上、下涨滑块3007、3005、上、下动滑块4002、4003采用耐磨的合金钢制作，表面粗糙度滑块表面涂钙基润滑脂，减小了滑块摩擦系数，增加了涨紧力。另外适当加大受力件的结构尺寸，增大了强度安全系数。3、上、下动滑块4002、4003和上、下涨滑块3007、3005的8°斜面(顶面)保持一定长度适应不同壁厚的钢管，防止弯管时油缸行程回缩，影响弯管质量。经实地测试弯管完全符合“输油输气管道线路工程施工及验收规范”(SY0401-980)中关于冷弯管道的规定：钢管材质X90、管道曲率≥40D、弯管椭圆度≤2％、无褶皱裂纹。测试弯管曲率达20D，内胎芯仍无永久变形。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。