（河北省地礦局第一地質(zhì)大隊，河北 邯鄲 056001）

1 短管端部加厚設(shè)備國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

國外的管端端部加厚設(shè)備主要適用于石油鉆桿，不適合短管的端部加厚。且重量普遍較重，同軸度差，價格昂貴。國內(nèi)在管端加厚工藝和管端加厚設(shè)備的研究較少，目前專業(yè)生產(chǎn)制造管端加厚設(shè)備的廠家較少，大多廠家采用四柱壓力機結(jié)構(gòu)加頂鍛的結(jié)構(gòu)方式，也沒有解決同心度不好的問題，且體積較大，價格也很高，對短管管端加厚也有不足之處。

2 短管端部加厚設(shè)備市場需求前景廣闊

（1）煤鉆桿加工需要短管管端加厚設(shè)備，本單位已具備生產(chǎn)YDG200型、YDG300型、YDG600型端部加厚設(shè)備的能力，但設(shè)備僅適用于長度在3米以上鉆桿的管端加厚，隨著業(yè)務(wù)的不斷拓展，1～2m的鉆桿在市場上有很大的需求，尤其是煤礦用圓鉆桿、三棱鉆桿大都在2m以下且大部分采用端部加厚加摩擦焊接技術(shù)，根據(jù)市場需求經(jīng)市場調(diào)研認為鐓鍛力為300噸的短管端部加厚設(shè)備市場需求前景廣闊。

（2）二氧化碳致裂儲液管加工需要短管加厚設(shè)備，二氧化碳儲液管大部分規(guī)格長度小于2m,用現(xiàn)有端部加厚設(shè)備加工非常困難。

隨著二氧化碳致裂技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，二氧化碳致裂器產(chǎn)品市場需求量大幅增加，我隊自2016年年底積極開發(fā)二氧化碳致裂器產(chǎn)品，取得了較好經(jīng)濟效益和社會效益。儲液管是其中的關(guān)鍵部件，儲液管選用高強度合金結(jié)構(gòu)鋼管材，分為51、95、108、114、127、133等幾種規(guī)格，根據(jù)規(guī)格不同長度一般為900～2000mm，儲液管兩端需進行加厚處理來安裝發(fā)熱裝置和定壓片，并保證螺紋連接處有足夠的強度。普通鉆桿加厚設(shè)備由于夾持部位長無法對其進行端部加厚，200噸的鐓鍛力也不能滿足大直徑儲液管（108以上規(guī)格）端部加厚要求，市場上也沒有儲液管專用的短管端部加厚設(shè)備，為滿足市場需求，急需開發(fā)一種鐓鍛力300噸的短管端部加厚設(shè)備。

3 300噸短管端部加厚設(shè)備技術(shù)方案

經(jīng)過多次的探討確定此設(shè)備技術(shù)方案為：在原有的YDG300液壓鐓管機的基礎(chǔ)上進行改造。改造的關(guān)鍵問題是如何實現(xiàn)小于兩米的短管的夾持，且保證鉆桿加厚部位與鉆桿體的同心度較高。為了實現(xiàn)目標(biāo)，此設(shè)備在夾緊方式上進行大膽創(chuàng)新，將模具夾具合二為一，模具油缸與夾緊油缸在徑向位置上重合，零件數(shù)量大幅減少，延續(xù)錐面徑向自定心夾緊方式，極大地節(jié)省了夾緊空間，滿足了300噸短管端部加厚設(shè)備設(shè)計需求。具體方案如下：

3．1 300噸短管端部加厚設(shè)備技術(shù)指標(biāo)如下

鐓鍛缸：Φ420×Φ240—550

最大鐓鍛力：3000kN

夾緊缸：Φ500×Φ420×Φ340—110

最大通徑：135mm

最大系統(tǒng)壓力：31.5MPa

最大工作壓力：26MPa

液壓泵電機 型號：Y250M-4

功率：55kW

轉(zhuǎn)速：1480r/min

液壓柱塞泵型號： HY140Y-RP

3．2 300噸短管端部加厚設(shè)備采用設(shè)計方案

（1）液壓系統(tǒng)采用兩臺高壓柱塞泵合流，以保證足夠的鐓鍛力和合理的鐓鍛速度，采用二通插裝閥組為液壓控制單元，實現(xiàn)差動夾緊、差動頂鍛、后退、松開、前進待命的動作步驟，完成一個工作循環(huán)。

（2）主機采用四柱軸向預(yù)緊方案，可保證頂鍛油缸與夾緊油缸的同軸度，在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上進行了以下幾個方面的改造和優(yōu)化。

①原有設(shè)備鐓鍛和夾緊由兩個油缸控制且模具與夾具是相互獨立的(如圖1)。這種結(jié)構(gòu)使主機的軸向尺寸比較長，相應(yīng)地要求鐓鍛的鉆桿要有足夠的長度，才能夠被夾緊。為了解決壓縮主機軸向長度這一問題，將此結(jié)構(gòu)改造為鐓鍛和夾緊由一個油缸來控制。我們首先提出把模具與夾具合二為一的想法，通過把鐓鍛油缸與夾緊油缸由以前的軸向上的兩個獨立部件合二為一成為一個油缸（如圖2），這樣就很好地達到了使主機軸向尺寸縮小的目的，也就達到了鐓鍛短管的基本要求。改造后軸向尺寸縮短1米，由改造前最短鐓鍛長度2米縮小到1米左右。

圖1 模套和夾具套

②同時，對原有設(shè)備的模具體的結(jié)構(gòu)也進行了改進，原有設(shè)備模具體由四半組成，四半間是通過植入的彈簧使四塊緊緊的貼在活塞桿的內(nèi)錐面上，改為四半通過T形塊掛在活塞桿的內(nèi)錐面上的梯形槽內(nèi)，以達到與活塞桿的聯(lián)接實現(xiàn)模具的開合。這樣的改進使得裝配變的簡便，原有結(jié)構(gòu)安裝困難并且有一定的危險性，再有彈簧是易損件，用一段時間后需要拆換，費時費力。而改進后的結(jié)構(gòu)牢固可靠，裝配簡單，不需要經(jīng)常拆卸，省時省力。

③主機的四軸向預(yù)緊方案是通過拉桿把四個支座串在一起，再通過兩端的螺母把所有零件裝配在一起并施加一定的預(yù)緊力。這次的設(shè)計引入了超級螺栓多頂推預(yù)緊器的原理使用了超級螺母取代一端的六角螺母。在裝配時先將一端的螺母與拉桿裝配好后再將超級螺母的硬質(zhì)墊圈和螺母主體手動安裝到拉桿上，通過擰緊環(huán)繞在螺母主體一圈的頂推螺釘，產(chǎn)生強大的頂推力（軸向）。

這個頂推力直接作用在硬質(zhì)墊圈上。多個頂推螺釘?shù)模ㄝS向）頂推力和拉桿的反向作用力一起在支座上產(chǎn)生了一個強大的預(yù)緊力，使所有零件緊固的聯(lián)接在一起。頂推螺釘摩擦直徑小，因此，可以用相對小的扭矩來實現(xiàn)高的頂推力。這種結(jié)構(gòu)只需手動工具即可安裝和拆卸任何尺寸的預(yù)緊器。安全、準(zhǔn)確、經(jīng)濟。采用錐面增力徑向夾緊自定心夾緊機構(gòu)。電氣控制采用PLC柔性可調(diào)編程方案，便于不同規(guī)格管端加厚參數(shù)設(shè)置。冷卻系統(tǒng)由噴淋冷卻升級為噴霧冷卻，可大幅提高模具的使用壽命。

4 結(jié)語

此次研制的300噸短管加厚設(shè)備在原來YDG300液壓鐓管機的基礎(chǔ)上進行了改造和改進，傳承YDG300的結(jié)構(gòu)緊湊布局合理，頂鍛速度快，同心度高，價格低廉，操作方便的優(yōu)點。在主機的結(jié)構(gòu)上進行了改造，使軸向尺寸大大縮減滿足了短管端部加厚的需要，同時又對部分其他結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，使設(shè)備的裝配和使用性能有了進一步的提高，而且體積小、性價比高，達到了預(yù)期的設(shè)計效果。