自反馈内衬不锈钢管复合系统的制作方法

本发明涉及钢管加工制造技术领域，特别涉及一种自反馈内衬不锈钢管复合系统。

背景技术：

复合钢管含碳量高、耐冲击、热膨胀率低、耐压、耐高温，安装成熟、规格齐全；已有不少厂家生产的双金属复合管广泛应用于油田、化工、电力等工业领域，其适用范围越来越广泛，带来的经济、环境、社会效益也更加明显。现有的钢管复合设备是采用磨头对内层钢管施加扩张力，使内层钢管和外层钢管复合在一起。现有的钢管复合设备，全程无信号反馈，采用恒定的磨头转速和进给速度完成整个钢管的复合。由于内层钢管和外层钢管不可避免的出现钢管内径、直线度等尺寸不规则等问题，内层钢管和外层钢管在不同位置的结合度不同，有的地方接触紧密，所产生的应力较大，如果磨头采用恒定的旋转速度及进给速度，会造成钢管损伤，影响复合钢管的质量。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的采用恒定的旋转速度及进给速度复合钢管，会造成钢管损伤，影响复合钢管的质量的技术问题，提供了一种自反馈内衬不锈钢管复合系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种自反馈内衬不锈钢管复合系统，包括：驱动设备、支撑架、滚针、滚针径向调节机构、压力传感器及控制设备；

多个所述滚针套设于所述支撑架上，所述滚针相对于所述支撑架具有径向活动量；所述滚针径向调节机构设置在所述支撑架内侧，所述滚针径向调节机构与所述滚针抵接；所述压力传感器设置在所述滚针径向调节机构上，所述压力传感器与所述控制设备电性连接，所述压力传感器用于探测所述滚针径向调节系统的径向压力；所述驱动设备与所述支撑架连接，所述驱动设备用于驱动所述支撑架轴向进给以及径向旋转；所述控制设备与所述驱动设备电性连接。

进一步的，所述滚针径向调节机构包括：第一锥芯、第二锥芯、第一轴承、第二轴承、第一连接套、第二连接套、油缸、第一支撑轴、第二支撑轴、第一弹簧及第二弹簧；

所述第一支撑轴的一端穿过所述支撑架的一侧并与所述油缸的一端连接，所述第二支撑轴的一端穿过所述支撑架的另一侧并与所述油缸的另一端连接；所述第一支撑轴和第二支撑轴的轴线重合；

所述第一连接套固定在所述第一支撑轴外侧，所述第一轴承固定在所述第一支撑轴的外侧；所述第一轴承的外侧设置有所述第一锥芯，所述第一锥芯的内侧与所述第一轴承的外侧抵接，所述第一锥芯的外侧与所述滚针的外侧抵接，所述滚针外侧设置为中间高、两端低的楔形形状，所述第一锥芯的外侧设置为与所述滚针外侧相配合的楔形形状；所述第一锥芯卡接于所述第一连接套内侧，所述第一连接套带动所述第一锥芯同步轴向直线运动；所述第一弹簧套设于所述第一支撑轴上，所述第一弹簧的一端与所述第一连接套抵接，另一端与所述支撑架抵接；

所述第二连接套固定在所述第二支撑轴外侧，所述第二轴承固定在所述第二支撑轴的外侧；所述第二轴承的外侧设置有所述第二锥芯，所述第二锥芯的内侧与所述第二轴承的外侧抵接，所述第二锥芯的外侧与所述滚针的外侧抵接，所述滚针外侧设置为中间高、两端低的楔形形状，所述第一锥芯的外侧设置为与所述滚针外侧相配合的楔形形状；所述第二锥芯卡接于所述第二连接套内侧，所述第二连接套带动所述第二锥芯同步轴向直线运动；所述第二弹簧套设于所述第二支撑轴上，所述第二弹簧的一端与所述第二连接套抵接，另一端与所述支撑架抵接；所述第一锥芯与所述第二锥芯可活动地连接；

所述油缸内置所述压力传感器，用于探测所述油缸的油压。

进一步的，所述第一轴承及第二轴承分别为两个。

进一步的，还包括：连接销；

所述第一锥芯通过所述连接销与所述第二锥芯可活动地连接。

进一步的，所述控制设备包括：

采集单元，用于从所述压力传感器采集油缸的实时压力并转换成压力信号进行传输；

处理单元，从所述采集单元获取油缸的实时压力信号，并解析所述实时压力信号得到油缸的实时压力值；从所述处理单元得到所述油缸的实时压力值，比较所述油缸的实时压力值与设定的标准压力值的大小；

控制单元，从所述处理单元获取所述油缸的实时压力值与设定的标准压力值的比较结果；若所述油缸的实时压力值大于标准压力值，则发出第一控制信号给所述驱动设备，以降低所述驱动设备的轴向进给速度以及径向旋转速度；若所述油缸的实时压力值小于标准压力值，则发出第二控制信号给所述驱动设备，以增加所述驱动设备的轴向进给速度以及径向旋转速度。

进一步的，所述控制设备为plc控制器。

本发明提供的自反馈内衬不锈钢管复合系统至少具备以下有益效果或优点：

本发明提供的自反馈内衬不锈钢管复合系统，滚针套设于支撑架上，滚针相对于支撑架具有径向活动量；滚针径向调节机构设置在支撑架内侧，滚针径向调节机构与滚针抵接；压力传感器设置在滚针径向调节机构上，压力传感器与控制设备电性连接，压力传感器用于探测滚针径向调节系统的径向压力；驱动设备与支撑架连接，驱动设备用于驱动支撑架轴向进给以及径向旋转；控制设备与驱动设备电性连接。本发明提供的自反馈内衬不锈钢管复合系统，通过压力传感器实时探测并反馈滚针径向调节系统的径向压力，通过滚针径向调节系统的径向压力间接反映内层钢管和外层钢管在不同位置的间隙结合度，控制设备实时调节驱动设备的轴向进给速度以及径向旋转速度，避免钢管损伤，影响复合钢管的质量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的自反馈内衬不锈钢管复合系统剖视图；

图2为本发明实施例提供的自反馈内衬不锈钢管复合系统外部视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-支撑架，2-滚针，31-第一锥芯，32-第二锥芯，41-第一轴承，42-第二轴承，51-第一连接套，52-第二连接套，61-第一弹簧，62-第二弹簧，71-第一支撑轴，72-第二支撑轴，8-油缸，9-连接销。

具体实施方式

本发明针对现有技术中存在的采用恒定的旋转速度及进给速度复合钢管，会造成钢管损伤，影响复合钢管的质量的技术问题，提供了一种自反馈内衬不锈钢管复合系统。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

参见图1及图2，本发明实施例提供了一种自反馈内衬不锈钢管复合系统，包括：驱动设备、支撑架1、滚针2、滚针径向调节机构【图中未示出】、压力传感器【图中未示出】及控制设备【图中未示出】。其中：

多个滚针2套设于支撑架1上，具体的，支撑架1设置为圆柱状结构，支撑架1外侧圆周上设置有多个平行分布的支撑杆，滚针2一一对应的套设于支撑杆上，且多个滚针2均匀分布，在支撑架1上设置压片防止滚针2脱出。滚针2相对于支撑架1具有一定的径向活动量，滚针2可在安装架上自由转动。

滚针径向调节机构设置在支撑架1内侧，滚针径向调节机构与滚针2抵接，滚针径向调节机构用于在径向上向滚针2施加作用力，将内层钢管和外层钢管复合在一起。

压力传感器设置在滚针径向调节机构上，压力传感器与控制设备电性连接，压力传感器用于探测滚针径向调节系统的径向压力，通过该径向压力间接反映内层钢管和外层钢管在不同位置的间隙结合度。

驱动设备与支撑架1连接，驱动设备用于驱动支撑架1轴向进给以及径向旋转；控制设备与驱动设备电性连接，控制设备用于控制驱动设备的轴向进给速度以及径向旋转速度。

本发明实施例中，参见图1，滚针径向调节机构包括：第一锥芯31、第二锥芯32、连接销9、第一轴承41、第二轴承42、第一连接套51、第二连接套52、油缸8、第一支撑轴71、第二支撑轴72、第一弹簧61及第二弹簧62。其中：

第一支撑轴71的一端穿过支撑架1的一侧并与油缸8的一端连接，第二支撑轴72的一端穿过支撑架1的另一侧并与油缸8的另一端连接。第一支撑轴71和第二支撑轴72与的轴线重合。为使油缸8供油回油管路不出现因旋转而打结，在第一支撑轴71的中心打孔，直通主轴中心孔方便油管通过。

第一连接套51固定在第一支撑轴71外侧，第一轴承41固定在第一支撑轴71的外侧，第一轴承41并列设置为两个；第一轴承41的外侧设置有第一锥芯31，第一锥芯31的内侧与第一轴承41的外侧抵接，第一锥芯31的外侧与滚针2的外侧抵接，滚针2外侧设置为中间高两端低的楔形形状，第一锥芯31的外侧设置为与滚针外侧相配合的楔形形状。第一锥芯31卡接于第一连接套51内侧，第一连接套51带动第一锥芯31同步直线运动；第一弹簧61套设于第一支撑轴71上，第一弹簧61的一端与第一连接套51抵接，另一端与支撑架1抵接。

第二连接套52固定在第二支撑轴72外侧，第二轴承42固定在第二支撑轴72的外侧，第二轴承42并别设置为两个；第二轴承42的外侧设置有第二锥芯32，第二锥芯32的内侧与第二轴承42的外侧抵接，第二锥芯32的外侧与滚针2的外侧抵接；第二锥芯32的外侧设置为与滚针2外侧相配合的楔形形状。第二锥芯32卡接于第二连接套52内侧，第二连接套52带动第二锥芯32同步直线运动；第二弹簧62套设于第二支撑轴72上，第二弹簧62的一端与第二连接套52抵接，另一端与支撑架1抵接。第一锥芯31通过连接销9与第二锥芯32可活动地连接，连接销9将第一锥芯31和第二锥芯32连接实现可以同时旋转，但二者在轴向方向上可有一定距离移动。油缸8内置压力传感器，压力传感器用于探测油缸8的油压，并通过电信号上传至控制设备。

本发明实施例中，参见图1，控制设备为plc控制器，控制设备包括：采集单元、处理单元及控制单元。采集单元用于从压力传感器采集油缸8的实时压力并转换成压力信号进行传输。处理单元用于从采集单元获取油缸8的实时压力信号，并解析实时压力信号得到油缸8的实时压力值；从处理单元得到油缸8的实时压力值，比较油缸8的实时压力值与设定的标准压力值的大小。控制单元用于从处理单元获取油缸8的实时压力值与设定的标准压力值的比较结果；若油缸8的实时压力值大于标准压力值，则发出第一控制信号给驱动设备，以降低驱动设备的轴向进给速度以及径向旋转速度；若油缸8的实时压力值小于标准压力值，则发出第二控制信号给驱动设备，以增加驱动设备的轴向进给速度以及径向旋转速度。

本发明实施例提供的自反馈内衬不锈钢管复合系统，驱动设备具有轴向进给与径向旋转动力，驱动设备驱动支撑架1实现整个复合系统的旋转与进给，进而带动滚针2旋转与进给。

本发明实施例提供的自反馈内衬不锈钢管复合系统，复合过程中滚针受压，滚针转动会带动第一锥芯31在第一轴承41外侧转动，以及带动第二锥芯32在第二轴承42上外侧转动。通过滚针的径向压力间接反映内层钢管和外层钢管在不同位置的间隙结合度，其中滚针的径向压力变化可有油缸8内的油压变化情况直接反映；油缸8内的油压越大，滚针的径向压力越大，滚针所对应位置的内层钢管和外层钢管间隙相对较大，且产生的应力相对较大，此时需要降低进给速度和旋转速度；油缸8内的油压越小，滚针的径向压力越小，滚针所对应位置的内层钢管和外层钢管间隙相对较小，且产生的应力相对较小，此时需要提高进给速度和旋转速度。

本实施例中，已知不锈钢管内径为d1，内衬不锈钢管壁厚为1.5mm，内衬不锈钢管与外层碳钢管最大间隙为3mm，则需要将内衬不锈钢管撑到d2＝d1+(1+3)×2；磨头初始状态时，油缸8推力与弹簧预紧力平衡，此是磨头外圆直径为d，此时油缸8推力与弹簧预紧力存在公式：f0＝k*x0＝p0*s，其中，x0为弹簧初始压缩量，p0油缸8初始油压，k为弹簧刚度，s为油缸8无肝腔面积；现要将磨头外圆直径d撑到≥d2，则要增大调整油缸8无杆腔压力，当压力调整到p1时，弹簧压缩量为x1，(弹簧压缩量的变化与磨头外径的变化量可以用公式推导)；设备主轴提供进给动力的电机轴上设置回转编码器，通过记数电机轴转动圈数来推算磨头轴向位移，同时通过油缸8压力反馈至控制设备，达到控制设备控制进给与旋转速度的目的。

参见图1及图2，本发明实施例提供的自反馈内衬不锈钢管复合系统至少具备以下有益效果或优点：

本发明实施例提供的自反馈内衬不锈钢管复合系统，滚针套设于支撑架1上，滚针相对于支撑架1具有径向活动量；滚针径向调节机构设置在支撑架1内侧，滚针径向调节机构与滚针抵接；压力传感器设置在滚针径向调节机构上，压力传感器与控制设备电性连接，压力传感器用于探测滚针径向调节系统的径向压力；驱动设备与支撑架1连接，驱动设备用于驱动支撑架1轴向进给以及径向旋转；控制设备与驱动设备电性连接。本发明实施例提供的自反馈内衬不锈钢管复合系统，通过压力传感器实时探测并反馈滚针径向调节系统的径向压力，通过滚针径向调节系统的径向压力间接反映内层钢管和外层钢管在不同位置的间隙结合度，控制设备实时调节驱动设备的轴向进给速度以及径向旋转速度，避免钢管损伤，影响复合钢管的质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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。