专利名称：管锯机回转式更换切割机具机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种管道切割器械，具体地说是复合管道切割作业辅助机构。
背景技术：
海底输油管道一般有单层管和双层管两种，单层管主要结构是单层钢管外面覆盖一层钢筋混凝土，双层管主要结构是在两层钢管中间添加有保温层，这两种管道统称复合管道。水下管锯机是一种采用锯割方式进行复合管道切割的设备，按切割工具不同主要有金刚石锯绳与硬质合金高强度锯条两种，前者称为金刚石绳锯机，后者则称闸刀式管锯机。金刚石绳锯机适合切割非金属材料，切割金属材料效率低，而闸刀式管锯机则相反，即切割金属时效率高，切割非金属材料效率低。通过查阅国内外有关金刚石绳锯机与闸刀式管锯机文献，其中具有代表性对比文献[1-3]如下:对比文献1:弓海霞，赵杰，张岚，李芄.液压闸刀式切管机设计.机床与液压.2009(03)，介绍了美国E.H.wachs公司生产的闸刀式管锯机，其针对水平或垂直水下管道进行切割，能切割不同的材料、厚度的海底管道。该闸刀式管锯机可以对Φ50-610πιπι的管道进行切割。该管锯机利用V型块进行对中定位，再用链条进行夹紧，能实现精确地切害I]，切口表面光滑，作业效率高。该管锯机可以更换多种锯条，以适应钢管，混凝土和塑料等的切割。对比文献2:孟庆鑫，曹立文，王立权，张忠林.水下金刚石绳锯机切割技术的研究.哈尔滨工程大学学报.2006(03)，提出了水下金刚石绳锯机切割技术，介绍了水下金刚石绳锯机的组成和工作原理，分析了绳锯机主要部件的工作过程，计算和确定了绳锯机液压系统的动力参数。最后，对海底石油管道进行了切割试验，得到了绳锯机的切削工艺参数之间的关系，通过测试和监控系统可以测量出绳锯机串珠绳的张力和径向切割位移，根据测量的数据调整切割参数和控制整个切割过程。对比专利3:王立权，张波等.一种水下绳锯切割机(专利号ZL200810209831.4)公开了一种水下绳锯切割机，它包括进给机构，安装在进给机构下部的夹持机构，安装在进给机构上的切削机构。此发明的绳锯切割机与目前存在的各种绳锯切割机相比，其区别就是利用了三角形固定的进给机构加强了工作的稳定性、能够测量合力的张紧机构、能够在水下改变浮力的浮筒、能够采用变速方式切除破损海底管道、可以适应各种管道的需求，使绳锯切割机具有更强的通用型、操作性，同时，由于采用了力传感器的张紧装置，对张紧力可以调节，不会出现锯绳过度张紧的情况，其安全性也得到了保证。由对比文献可得出:文献[I]闸刀式管锯机在水下切割时，人工更换锯条十分困难，因此，通常水下切割管道作业时不能更换锯条，只用钢锯切割，故在切割金属材料时效率高，而切割非金属材料时效率低，水下综合切割效率不高。同样，文献[2-3]只用金刚石绳锯进行切割，在切割非金属材料时效率高，而切割金属时效率低，同样，水下综合切割效率也不高。
发明内容
本发明的目的在于提供能够综合金刚石绳锯机与闸刀式管锯机作业优势的管锯机回转式更换切割机具机构。本发明的目的是这样实现的:本发明管锯机回转式更换切割机具机构，其特征是:包括转动支架、回转平台 ’转动支架包括前支撑架、后支撑架、中心回转轴、辅助支撑结构，回转平台包括上端盖、支承座、摆动油缸，上端盖通过转动衬垫与支撑座镶嵌配合，在上端盖与支撑座间还镶有推力轴承，支承座下方固定有支承座固定板，摆动油缸固定在支承座固定板上，中心回转轴通过摆动油缸输出轴连接摆动油缸，前支撑架、后支撑架设置在中心回转轴两侧对称位置且均安装在上端盖上，前支撑架和中心回转轴之间、后支撑架和中心回转轴之间分别相连，辅助支撑结构包括辅助支撑前杆、辅助支撑后杆，辅助支撑前杆、辅助支撑后杆通过设置在上端盖上的辅助支撑转轴相连，辅助支撑后杆上镶有梯形凸槽，前支撑支架、后支撑支架上开有梯形凹槽，凸槽与凹槽相配合使得辅助支撑后杆可沿前支撑支架或后支撑支架上下移动。本发明还可以包括:1、所述的辅助支撑结构包括两组，分别与前支撑支架和后支撑支架通过各自的凸槽和凹槽相配合。2、还包括底部支座、定位导轨，底部支座包括主支座、两侧支板、定位导杆，定位导轨包括前导轨、后导轨，主支座与两侧支板固定连接，定位导杆安装在两侧支板之间，前导轨、后导轨采取反向对称安装方式分别连接两侧支板。3、上端盖上设置推力轴承密封盖，推力轴承密封盖与中心回转轴连接实现中心回转轴轴向上定位，支撑座里摆动油缸输出轴旁设置主轴锁紧螺母，主轴锁紧螺母实现中心回转轴轴向下定位，中心回转轴与支承座之间设置上径向轴承和下径向轴承，进一步实现中心回转轴轴向定位。本发明的优势在于:本发明能够综合金刚石绳锯机与闸刀式管锯机作业优势，即在切割管道外层非金属材料时用金刚石绳锯进行磨削切割，然后在切割里层金属材料时，用此回转式更换机具机构进行闸刀式管锯机快速转换，以闸刀式管锯机完成钢管的切割，这样就可以结合二者的优势完成输油复合管道的切割，能够提高切割效率。
图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的侧视图；图3为本发明的俯视图；图4为图1的局部放大
图5为本发明实施的水下可更换切割机具管锯机结构正视图；图6为本发明实施的水下可更换切割机具管锯机结构侧视图；图7为本发明实施的水下可更换切割机具管锯机结构背视图。
具体实施例方式下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:结合图1 7，更换机具机构由转动支架1、回转平台2、底部支座3、定位导轨4组件组成。转动支架I由前支撑支架1-1、中心回转轴1-2、支架联接螺栓1-3、螺母1-4、后支撑支架1-5、辅助联接螺栓1-6、辅助支撑前杆1-7、辅助支撑转轴1-8、辅助支撑后杆1-9、辅助联接螺栓1-10等零件组成。回转平台2由上端盖2-1、转动衬垫2-2、支撑座2-3、推力轴承2-4、上径向轴承2-5、上定位套2-6、主轴锁紧螺母2-7、摆动油缸固定螺母2-8、摆动油缸固定螺栓2-9、摆动油缸2-10、推力轴承密封盖2-11、上密封盖固定螺栓2-12、下径向轴承2-13、下定位套2-14、下密封盖固定螺栓2-15、下密封盖2_16、支撑座固定螺母2_17、支撑座固定螺栓2-18、支撑座固定板2-19、联接键2-20、摆动油缸输出轴2_21等零件组成。底部支座3由两侧支板3-1、锁紧套3-2、定位导杆3-3、主支座3-4等零件组成。定位导轨4由前导轨4-1、连接螺栓4-2、直角连接固定板4-3、支撑筋板4-4、支座连接螺栓4-5、后导轨4-6等零件组成。管锯机回转式更换切割机具机构由转动支架1、回转平台2、底部支座3、定位导轨4组件组成。所述转动支架I可固定不同切割机具绕回转平台180°旋转实现切割机具更换作业。所述回转平台2与定位导轨4分别固定在底部支座3上，回转平台2实现转动支架I的旋转运动，定位导轨4则约束切割机具的进给运动方向。所述转动支架I组件包括前支撑支架1-1、中心回转轴1-2、支架联接螺栓1-3、螺母1-4、后支撑支架1-5、辅助联接螺栓1-6、辅助支撑前杆1-7、辅助支撑转轴1-8、辅助支撑后杆1-9、辅助联接螺栓1-10等零件。所述前、后支撑支架通过支架联接螺栓1-3分别固定在中心回转轴1-2两侧对称位置上，支撑支架的下端面与回转平台2的上端盖2-1相接触，即由回转平台2的上端盖2-1支撑承受转动支架I的重量。所述辅助支撑后杆1-9上镶有梯形凸槽，与前、后支撑支架上开有的梯形凹槽相配合，辅助支撑后杆1-9 一方面可沿前、后支撑支架上下移动，另一方面，凸凹槽配合束缚了辅助支撑后杆1-9的其它方向自由度。所述辅助支撑后杆1-9通过辅助支撑转轴1-8与辅助支撑前杆1-7刚性连接，辅助支撑前杆1-7通过联接螺栓与切割机具进行固定连接，约束所连接的切割机具只能上下运动。所述回转平台包括上端盖2-1、转动衬垫2-2、支撑座2-3、推力轴承2-4、上径向轴承2-5、上定位套2-6、主轴锁紧螺母2-7、摆动油缸固定螺母2-8、摆动油缸固定螺栓2_9、摆动油缸2-10、推力轴承密封盖2-11、上密封盖固定螺栓2-12、下径向轴承2-13、下定位套2-14、下密封盖固定螺栓2-15、下密封盖2-16、支撑座固定螺母2_17、支撑座固定螺栓2-18、支撑座固定板2-19、联接键2-20、摆动油缸输出轴2_21等零件组成。所述上端盖2_1通过转动衬垫2-2与支撑座2-3镶嵌配合，在上端盖2-1与支撑座2-3间还镶有推力轴承2-4，这样，上端盖2-1可沿支撑座2-3绕中心回转轴1-2转动，即支撑转动支架I实现转动。所述中心回转轴1-2由上、下径向轴承固定,下端部与摆动油缸输出轴2-21通过联接键2-20连接实现转动。所述推力轴承密封盖2-11通过固定螺栓2-12固定在上端盖上实现中心回转轴1-2的轴向上定位，而轴向下定位由主轴锁紧螺母2-7实现，下径向轴承由下密封盖2-16定位，下密封盖2-16由固定螺栓固定在支撑座内孔上。所述底部支座包括两侧支板3-1、锁紧套3-2、定位导杆3-3、主支座3_4等零件。所述主支座3-4与两侧支板3-1焊接成一体，由四个定位导杆3-3进行两侧支板3-1的定位，由锁紧套3-2实现定位的锁紧。所述回转平台2通过底座固定螺栓固定在主支座上。所述定位导轨包括前导轨4-1、连接螺栓4-2、直角连接固定板4-3、支撑筋板4-4、支座连接螺栓4-5、后导轨4-6等零件。所述前、后导轨由连接螺栓4-2固定在直角连接固定板4-3上，直角连接固定板4-3又由联接螺栓固定在底部支座侧板3-1上，后导轨4-6起到工作切割机具移动导向作用，前导轨4-1则起非工作切割机具固定作用，前、后导轨采取反向对称安装方式。可更换机具的水下管锯机由本发明更换机具机构、闸刀锯切割机具5、金刚石绳锯切割机具6、夹紧机构7组成。在闸刀锯切割机具5中液压马达5-1带动齿轮5-2沿固定在前支撑支架1-1上齿条5-3上下移动，辅助支撑后杆1-9通过辅助支撑转轴1-8与辅助支撑前杆1-7刚性连接，辅助支撑前杆1-7通过联接螺栓1-10与闸刀锯框架5-5连接，当闸刀锯框架5-5上下运动时，辅助支撑后杆1-9梯形凸槽沿前支撑支架1-1上凹槽跟随运动，即约束闸刀锯切割机具其它方向运动自由度。同理，当更换机具后，金刚石绳锯切割机具6中液压马达6-1带动齿轮6-2沿固定在后支撑支架1-5上齿条6-3上下移动，辅助支撑后杆1-9通过辅助支撑转轴1-8与辅助支撑前杆1-7刚性连接，辅助支撑前杆1-7通过联接螺栓1-10与绳锯机框架6-5连接，当绳锯框架6-5上下运动时，辅助支撑后杆1-9梯形凸槽沿后支撑支架1-5上凹槽跟随运动，同样，凸凹槽配合约束绳锯机构其它方向运动自由度。在闸刀锯框架5-5、绳锯框架6-5上安装有凸形块5-4、6-4，可分别沿前、后导轨4-1、4-6上下移动。夹紧机构7固定在底部支座3中，实现管道夹紧的作用。本发明工作原理:当水下管锯机开始切割复合输油管时，首先接触管道外层的材料为非金属材料，此时采用金刚石绳锯切割机具6进行切割；当切透非金属层接触到里层金属材料时，需要用闸刀锯切割机具5进行切割，将进行转换切割机具的动作，具体是:绳锯机切割机具6中液压马达6-2反转，绳锯框架6-5向上移动，同时，闸刀锯切割机具5中液压马达5-1也带动齿轮5-2反转，闸刀锯框架5-5也向上移动；当凸形块6-4、5-4移动出后导轨4_6、4_1后，摆动油缸2-10进油通过限位使得摆动油缸输出轴2-21顺时针旋转180°，输出轴2-21通过键2-20带动中心回转轴1-2旋转180°，中心回转轴1-2由支架联接螺栓1_3带动前、后支撑支架1-1、1-5旋转180°，这样，绳锯机切割机具6与闸刀锯切割机具5顺时针旋转180°对称调换位置，之后，凸形块6-4、5-4分别对准导轨4-6、4-1，绳锯机切割机具6中液压马达6-2正转，绳锯框架6-5向下移动，凸形块6-4进入到导轨4-1中后限位停止固定，同时，闸刀锯切割机具5液压马达5-2也正转，闸刀锯框架5-5向下移动，凸形块5-4进入导轨4-6中引导闸刀锯框架5-5向下运动到管道切割处进行金属材料的切割。当金属材料切割后再次接触非金属材料时，将再次进行绳锯机切割机具6与闸刀锯切割机具5的转换，进行非金属材料的切割，这样，结合二者的优势进行输油复合管道的切割，能够提高切割效率。
权利要求
1.管锯机回转式更换切割机具机构，其特征是:包括转动支架、回转平台；转动支架包括前支撑架、后支撑架、中心回转轴、辅助支撑结构，回转平台包括上端盖、支承座、摆动油缸，上端盖通过转动衬垫与支撑座镶嵌配合，在上端盖与支撑座间还镶有推力轴承，支承座下方固定有支承座固定板，摆动油缸固定在支承座固定板上，中心回转轴通过摆动油缸输出轴连接摆动油缸，前支撑架、后支撑架设置在中心回转轴两侧对称位置且均安装在上端盖上，前支撑架和中心回转轴之间、后支撑架和中心回转轴之间分别相连，辅助支撑结构包括辅助支撑前杆、辅助支撑后杆，辅助支撑前杆、辅助支撑后杆通过设置在上端盖上的辅助支撑转轴相连，辅助支撑后杆上镶有梯形凸槽，前支撑支架、后支撑支架上开有梯形凹槽，凸槽与凹槽相配合使得辅助支撑后杆可沿前支撑支架或后支撑支架上下移动。
2.根据权利要求1所述的管锯机回转式更换切割机具机构，其特征是:所述的辅助支撑结构包括两组，分别与前支撑支架和后支撑支架通过各自的凸槽和凹槽相配合。
3.根据权利要求1或2所述的管锯机回转式更换切割机具机构，其特征是:还包括底部支座、定位导轨，底部支座包括主支座、两侧支板、定位导杆，定位导轨包括前导轨、后导轨，主支座与两侧支板固定连接，定位导杆安装在两侧支板之间，前导轨、后导轨采取反向对称安装方式分别连接两侧支板。
4.根据权利要求1或2所述的管锯机回转式更换切割机具机构，其特征是:上端盖上设置推力轴承密封盖，推力轴承密封盖与中心回转轴连接实现中心回转轴轴向上定位，支撑座里摆动油缸输出轴旁设置主轴锁紧螺母，主轴锁紧螺母实现中心回转轴轴向下定位，中心回转轴与支承座之间设置上径向轴承和下径向轴承，进一步实现中心回转轴轴向定位。
5.根据权利要求3所述的管锯机回转式更换切割机具机构，其特征是:上端盖上设置推力轴承密封盖，推力轴承密封盖与中心回转轴连接实现中心回转轴轴向上定位，支撑座里摆动油缸输出轴旁设置主轴锁紧螺母，主轴锁紧螺母实现中心回转轴轴向下定位，中心回转轴与支承座之间设置上径向轴承和下径向轴承，进一步实现中心回转轴轴向定位。
全文摘要
本发明的目的在于提供管锯机回转式更换切割机具机构，包括转动支架、回转平台、底部支座、定位导轨，转动支架可固定不同切割机具绕回转平台180°旋转实现切割机具更换作业，回转平台与定位导轨分别固定在底部支座上，回转平台实现转动支架的旋转运动，定位导轨则约束切割机具的进给运动方向。本发明能够综合金刚石绳锯机与闸刀式管锯机作业优势，即在切割管道外层非金属材料时用金刚石绳锯进行磨削切割，然后在切割里层金属材料时，用此回转式更换机具机构进行闸刀式管锯机快速转换，以闸刀式管锯机完成钢管的切割，这样就可以结合二者的优势完成输油复合管道的切割，能够提高切割效率。
文档编号B24B27/06GK103101117SQ201310013600
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者王茁, 张波, 李艳杰, 刘风坤, 张毅治, 田忠锋, 张真, 郭石宇 申请人:哈尔滨工程大学