無縫鋼管超聲波無損檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 縫鋼管超聲波無損檢測(cè)裝置設(shè)計(jì) 摘要： 為了無縫鋼管的檢測(cè)，無縫鋼管的應(yīng)用涉及到的范圍很大而大多數(shù)的企業(yè)沒有很高的自動(dòng)化技術(shù)，本文主要用的是超聲波探傷的檢測(cè)方法，設(shè)計(jì)出了檢測(cè)的機(jī)械部分，實(shí)現(xiàn)了圓形鋼管的自動(dòng)檢測(cè)，整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)部分具有很方便的操作和實(shí)用性很強(qiáng)。 第二章主要介紹了超聲波監(jiān)測(cè)的原理，論述了無縫鋼管無損監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)和原理。介紹了超聲無損監(jiān)測(cè)技術(shù)在無縫鋼管監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中的典型應(yīng)用，并對(duì)超聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)機(jī)械結(jié)構(gòu)部分就行了了分析和對(duì)比，確定了本次設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容和方向。 結(jié)合現(xiàn)在所能應(yīng)用的超聲波檢測(cè) 裝置，針對(duì)現(xiàn)有的檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)所遇到的局部性，本次設(shè)計(jì)為了系統(tǒng)的簡(jiǎn)單化，并且采用的是水浸探傷的方法，所以要用到噴頭，把探頭和噴頭放在一起，正對(duì)鋼管的軸線上方，鋼管浸在水中，探頭不動(dòng)，鋼管旋轉(zhuǎn)向前運(yùn)動(dòng)，其中探頭的位置和方向是可調(diào)的。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 is of is of of of of of in of in of to of is of in of of a so to a of is in is 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 錄 摘要 目錄 1 緒論 1 題介紹 1 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 縫鋼管超聲檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù) 3 2 超聲檢測(cè)原理 4 測(cè)對(duì)象 4 縫鋼管主要缺陷類型 4 縫鋼管檢測(cè)方案的選擇設(shè)計(jì) 5 透法 5 沖反射法 5 觸法與水浸法 6 測(cè)探頭的選擇 7 頭類型的確定 7 查方式選擇 7 頭進(jìn)給速度 9 管的旋轉(zhuǎn)速度 9 統(tǒng)工作原理 9 械部分 10 道 10 聲探頭 10 循環(huán)模塊 11 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 動(dòng)部分設(shè)計(jì) 12 測(cè)部分設(shè)計(jì) 14 管運(yùn)動(dòng)原理 14 面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 15 定傳動(dòng)主要尺寸 17 根彎曲疲勞計(jì)算 17 機(jī)架設(shè)計(jì) 18 測(cè)機(jī)構(gòu) 18 頭機(jī)構(gòu) 19 位機(jī)構(gòu) 20 4 結(jié)論 22 參考文獻(xiàn) 23 致謝 25 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 1 緒論 題介紹 在現(xiàn)代的工業(yè)中，無縫鋼管主要在化工、石油、船只、汽車、建筑、地質(zhì)勘查、軍工以及核工業(yè)等行業(yè)，涉及面很廣。因此無縫鋼管在現(xiàn)代化工業(yè)中已經(jīng)占有很重要的位置。無 縫鋼管也經(jīng)歷了很長(zhǎng)時(shí)間了，也發(fā)展了幾十年了，我國(guó)在鋼管的需要量上也很大、成為了最大的消費(fèi)和出口的國(guó)家，但我國(guó)的鋼管生產(chǎn)技術(shù)還很不完善 ;自動(dòng)檢測(cè)裝置都是從歐美的國(guó)家引進(jìn)的，創(chuàng)新能力不足。生產(chǎn)裝備國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程緩慢。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前，我國(guó)大型的鋼管生產(chǎn)所用的檢測(cè)設(shè)備主要依賴于進(jìn)口。如上海寶鋼使用的是德國(guó)的 司設(shè)計(jì)的超聲自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，天津鋼管有限責(zé)任公司的則使用了德國(guó) 國(guó) 本三菱等公司設(shè)計(jì)的超聲檢測(cè)設(shè)備；武鋼則引進(jìn)了德國(guó)本特勒公司的檢測(cè)設(shè)備。縱觀整 條生產(chǎn)線裝備，“多國(guó)化”已形成基本局面。產(chǎn)品質(zhì)量是產(chǎn)品立足于國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的基石。國(guó)內(nèi)無縫鋼管行業(yè)無損檢測(cè)的技術(shù)應(yīng)該更加成熟起來。一方面，受國(guó)際原材料和運(yùn)輸費(fèi)用的繼續(xù)上揚(yáng)、人民幣持續(xù)升值等因素的影響，國(guó)內(nèi)無縫鋼管的生產(chǎn)成本在不斷提升2008年鐵礦石基準(zhǔn)價(jià)上漲 65%，人民幣至少升值 8%一 10%。我國(guó)先進(jìn)的自動(dòng)無損檢測(cè)設(shè)備一般都是來自于美國(guó)，從國(guó)外買的設(shè)備一般費(fèi)用高使我國(guó)的中小企業(yè)利潤(rùn)低 ;另一方面，國(guó)外無縫鋼管的產(chǎn)量和產(chǎn)能也在不斷提高，能源和材料都在加快生產(chǎn)。而在國(guó)外的一些國(guó)家，大部分都擁有先進(jìn)的自主研發(fā)的技術(shù)裝備 ，生產(chǎn)調(diào)度靈活，設(shè)備淘汰更新較快。在這樣的比對(duì)下，我國(guó)的設(shè)備更新代價(jià)昂貴，消化吸收慢，國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程緩慢，先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)還是被美國(guó)這些國(guó)家所掌控。隨著現(xiàn)在的國(guó)際形勢(shì)來看，我國(guó)無縫鋼管產(chǎn)品的質(zhì)量要想在國(guó)際市場(chǎng)上立足并且邁上鋼管生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)的道路，必須加快無損檢測(cè)的技術(shù)研發(fā)設(shè)備研制，以便于能夠降低生產(chǎn)成本。 在近幾十年中，國(guó)外在超聲波檢測(cè)的技術(shù)方面有了較大的發(fā)展，在無縫鋼管的檢測(cè)領(lǐng)域大量的采用了超聲波檢測(cè)設(shè)備。其中，國(guó)外較為成功的超聲波檢測(cè)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 方法主要有兩種：探頭靜止鋼管螺旋前進(jìn)式、鋼管直線進(jìn)給探頭旋轉(zhuǎn)式。 探頭靜止、鋼 管螺旋前進(jìn)式 這種檢測(cè)方式比較簡(jiǎn)易，一般在設(shè)備上布置多個(gè)探頭，用水做耦合劑，鋼管螺旋親近經(jīng)過探頭進(jìn)行探傷。英國(guó) 司采用的超聲波大型鋼管檢測(cè)設(shè)備 其應(yīng)用方式即為這種檢測(cè)方式。 用了模塊化相控振電子檢測(cè)裝置 采用的是部分液浸探傷技術(shù)以及螺旋式傳送方式，并配備小尺寸檢測(cè)機(jī)械裝置用于高速螺旋式鋼管傳送。其探頭液浸器在鋼管上其導(dǎo)向作用。該設(shè)備不僅能夠用來檢測(cè)縱向和橫向缺陷、測(cè)量管壁厚度以及分層缺陷，還可以用來檢測(cè)斜向缺陷。 這樣能夠有效的降低其切換次數(shù)，還能用來對(duì)關(guān)閉變形以及超聲耦合進(jìn)行檢驗(yàn)。 （ 1） 探頭旋轉(zhuǎn)、鋼管直線進(jìn)給式 探頭旋轉(zhuǎn)式檢測(cè)設(shè)備對(duì)無縫鋼管的傳動(dòng)裝置的要求較低，能夠比較好的避免因鋼管旋轉(zhuǎn)而造成的震動(dòng)對(duì)其超聲信號(hào)的影響，從而大大提高其檢測(cè)速度。代表著在線超聲波無損檢測(cè)系統(tǒng)的最高水平 ,在這一方面，國(guó)內(nèi)相差甚遠(yuǎn)。 （ 2） 鋼管不旋轉(zhuǎn)直行，探頭靜止不動(dòng)式 鋼管不旋轉(zhuǎn)直行，探頭靜止不動(dòng)的工藝是目前國(guó)際上使用較少，僅限于直徑在 50下的工藝，其工作原理是儀器發(fā)射高平電脈沖，直接傳遞到探頭連接線上，觸發(fā)探頭壓電晶片產(chǎn)生超 聲波，向鋼管中發(fā)射超聲波，超聲波遇界面返回到壓電晶片，通過壓電晶片產(chǎn)生高平電脈沖，直接將信號(hào)傳回處理器。 （ 3） 鋼管原地旋轉(zhuǎn)、探頭沿軸線移動(dòng)式 鋼管原地旋轉(zhuǎn)、探頭沿軸線移動(dòng)式的工藝是在早期檢測(cè)試驗(yàn)時(shí)使用較多的工藝，其工作原理是通過儀器發(fā)射高頻電脈沖，并將其直接傳遞到探頭連接線上，使其觸發(fā)探頭的壓電晶片，從而產(chǎn)生超聲波，超聲波遇到界面返回到壓電晶片，并通過壓電晶片產(chǎn)生高頻電脈沖，直接傳回信號(hào)處理器。通過鋼管繞自身軸線旋轉(zhuǎn)且通過托輥帶動(dòng)鋼管直線運(yùn)動(dòng)，鋼管的復(fù)合運(yùn)動(dòng)為 頭均勻掃查鋼管體。 我國(guó)對(duì)于超聲檢測(cè)方面的研究比較晚，從 1973年以來，我們國(guó)家才開始大量的進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)完善，并且取得了很大的成果。主要代表是冶金鋼鐵研究院總院張廣純教授等，在經(jīng)過 30多年的深入研究與不斷完善，他們通過發(fā)射機(jī)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 發(fā)射出大功率脈沖信號(hào)，在壁厚 18鋼板中產(chǎn)生 檢測(cè)缺陷。從理論研究領(lǐng)域看，我國(guó)的研究水平與國(guó)際基本同步，但在實(shí)際應(yīng)用方面，我國(guó)與國(guó)外尚存在一定差距。 縫鋼管超聲檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù) 無損檢測(cè)的磁粉檢測(cè)（ 超聲檢測(cè)（ 及渦流檢測(cè)（ 方法，各有其優(yōu)缺點(diǎn) 11。目前超聲檢測(cè)技 術(shù)主要有三種： 1) 電磁超聲檢測(cè) 電流在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力作用，金屬在交變應(yīng)力作用下就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力波，當(dāng)頻率超過 20形成了超聲波。從電磁超聲產(chǎn)生的機(jī)理可以看出，該種檢測(cè)方法也是一種非接觸式超聲檢測(cè)。由于橫波聲速較縱波聲速小，可用于測(cè)量厚度較薄 13的金屬試件，且精度更高。在工業(yè)實(shí)際中，電磁超聲探傷在無縫鋼管的缺陷檢測(cè)中運(yùn)用極廣。 2) 空氣耦合的超聲檢測(cè) 一般情況下，在鋼管實(shí)際檢測(cè)中，藕和劑尤其是水盡可能不出現(xiàn)在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)。但是近年來逐漸得到重視，尤其是在材料無損檢測(cè) 14領(lǐng)域 。超聲波在空氣中的衰減厲害，早期缺乏合適的換能器，主要進(jìn)行低頻超聲和導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)，現(xiàn)在美國(guó) 3) 組合式檢測(cè)使無損檢測(cè) 任何一種無損檢測(cè)技術(shù)都只能檢測(cè)材料中某些特定的缺陷。對(duì)于鋼管中的各類型缺陷，其檢測(cè)種類多，形式各樣，檢測(cè)難度大。一般需采用組合式檢測(cè)方法來檢測(cè)鋼管的內(nèi)部缺陷。例如在油管檢測(cè)過程中，典型的組合是漏磁和超聲組合，實(shí)現(xiàn)縱、橫缺陷檢測(cè)及測(cè)厚功能，對(duì)于高壓輸送管道、某些化工用管一般采用渦流、超聲組合。 基于以上方法的比較與分析，本文以無縫鋼管 的出廠質(zhì)量檢測(cè)為研究對(duì)象，可確定本文的研究方法為基于水介質(zhì)超聲波檢測(cè)法。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 2 超聲檢測(cè)原理 測(cè)對(duì)象 本系統(tǒng)的檢測(cè)對(duì)象為無縫鋼管。無縫鋼管是一種管狀工件。在實(shí)際生產(chǎn)中，無縫鋼管的缺陷主要是形式是：外折、凹坑、壁厚不均勻以及鋼管裂紋等 17。根據(jù)其缺陷的方向，又可以分為軸向缺陷、徑向缺陷和折疊缺陷三種。三種缺陷的特點(diǎn)不同，其有效檢測(cè)方式也不同。根據(jù)實(shí)際要求，本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)能夠檢測(cè)的規(guī)格范圍如下： 1) 材質(zhì)：低碳合金鋼： 2) 鋼管直徑： 140 200 3) 鋼管壁厚： 4) 管長(zhǎng)： 480, 5) 彎曲度： 2m； 6) 表面特性：矯直，輥軋。 實(shí)際檢測(cè)中，為了使得監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的達(dá)到要求，采用兩中極端狀態(tài)參數(shù)的鋼管，其規(guī)格參數(shù)如下。 徑 140厚 8長(zhǎng) 480 2號(hào)鋼管：外徑 200厚 14長(zhǎng) 785 法鋼管主要缺陷類型 經(jīng)過人們的總結(jié) ,無縫鋼管缺陷大致分為以下幾種 : 1) 內(nèi)折。鋼管生產(chǎn)過程中中心疏松、芯部縮孔以及柱狀晶在鑄坯內(nèi)的存在很容易造成內(nèi)折缺陷的產(chǎn)生。這是由于管坯中心疏松在穿孔的探入階段會(huì)造成芯部開裂并在后續(xù)的穿孔、輾壓過程中形成內(nèi)折；管壁中的縮孔受熱時(shí)內(nèi)表面氧化 ,穿孔時(shí)又不能被焊合，同時(shí)在縱向剖開鑄坯時(shí)發(fā)現(xiàn)縮孔在鑄坯內(nèi)是不連續(xù)的；縮孔的這一系列性質(zhì)，導(dǎo)致鋼管內(nèi)折缺陷的形成。 2) 外折。外折是指在無縫鋼管的外表面上與鋼管軸線形成一定角度的折疊。 3) 扎折。扎折是指鋼管表面凹陷皺褶狀的缺陷。在連軋過程中機(jī)架之間的金屬秒流量不等是 ,特別容易造成扎折缺陷的產(chǎn)生。 4)壁厚不均勻。壁厚不均勻是指鋼管壁厚的跳動(dòng)誤差超出了國(guó)標(biāo)定義 的最大壁厚公差值的。造成壁厚不均勻的因素比較多 ,使連軋孔型形狀改變而增加金屬橫向?qū)捳够蚩仔桶l(fā)送歪斜以及增買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 大軋制過程中金屬的流動(dòng)不均勻都會(huì)影響鋼管的壁厚精度。其中連軋管機(jī)組在穿孔過程中與軋制中心線不夠吻合是造成壁厚不均勻的最主要原因。 除了上述四種缺陷外無縫鋼管的缺陷還包括結(jié)疤、內(nèi)麻坑、內(nèi)直道、發(fā)紋、 劃傷、青線等。但是超聲檢測(cè)一般只能對(duì)上述缺陷中屬于裂紋、折疊以及壁厚不均勻這樣的缺陷才具有檢出能力 ,而對(duì)包括鋼管表面劃傷等缺陷卻無能為力 ,所以以下討論的缺陷也以裂紋、折疊以及壁厚不均勻缺陷的檢出為主。 縫鋼管檢測(cè)方案的選擇設(shè)計(jì) 下面針對(duì)鋼管具體檢測(cè)實(shí)際，查閱現(xiàn)有的常用的檢測(cè)手段，并根據(jù)無縫鋼管的具體情況以及本設(shè)計(jì)所要達(dá)到的設(shè)計(jì)要求，選擇設(shè)計(jì)出本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的機(jī)械部分。 透法 如圖 透法是利用電磁波激發(fā)設(shè)備和接收設(shè)備來監(jiān)測(cè)無縫鋼管內(nèi)部缺陷的，電磁激發(fā)設(shè)備發(fā)射的電磁波以波的形式穿過鋼管體，當(dāng)電磁波穿過有缺陷的鋼管截面時(shí)，波的傳播形式會(huì)發(fā)生改變，一部分波會(huì)被反射回來，利用這個(gè)波的傳播特性來監(jiān)測(cè)鋼管內(nèi)部缺陷。 圖 脈沖反射法 如圖 射法是將脈沖超聲波入 射至被檢測(cè)件后，傳播到有缺陷的截面時(shí)，產(chǎn)生反射聲波，波在被檢測(cè)件的反射狀況就會(huì)以一定形式放映，根據(jù)反射的時(shí)間及形狀來判斷被檢測(cè)件內(nèi)部缺陷及材料性質(zhì)的方法。反射法既可以采用發(fā)射和接收兩個(gè)獨(dú)立的探頭進(jìn)行檢測(cè)，也可以使用一個(gè)集發(fā)射和接收功能于一體的探買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 頭 18。 圖 上述對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于反射法而言，穿透法具有如下缺點(diǎn)： 1) 兩探頭位置必須相互對(duì)準(zhǔn)以保證接收正常，探頭定位相對(duì)困難； 2) 探頭與試樣的接觸狀態(tài)會(huì)影響檢測(cè)波的狀態(tài)； 3) 當(dāng)兩探頭之間波的共振容易而影響測(cè)量結(jié)果。 在超聲檢測(cè)發(fā) 展的最初階段，穿透法是種較為有效的監(jiān)測(cè)手段；同時(shí)針于無縫鋼管來說，在管壁內(nèi)外各安裝一個(gè)探頭也是不現(xiàn)實(shí)的。既不能滿足自動(dòng)化檢測(cè)的要求，也加大了安裝難度，從而使檢測(cè)精度難以控制。因此，本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)選用脈沖反射法。 觸法與水浸法 根據(jù)超聲探頭與被檢測(cè)件之間的耦合方式的不同，超聲檢測(cè)法又可以分為接觸法和水浸法兩種，下面分別進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹并選擇出本系統(tǒng)使用的方法。 1. 接觸法 如圖 觸法是指探頭與被檢測(cè)件表面之間經(jīng)一層很薄的耦合劑或不用任何耦合直接接觸進(jìn)行檢測(cè)的方法 (其中耦合劑主要起 傳遞超聲波能量作用 )。這種方法操作簡(jiǎn)單，但是要求探頭與鋼管表面直接接觸且需保證二者之間的間隙不超過某一值，因此對(duì)與鋼管的表面粗糙度精度等級(jí)要求比較高。 圖 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 2. 水浸法 如圖 指將超聲波探頭與被檢測(cè)的無縫鋼管全部浸入液體，或探頭與被檢測(cè)件之間局部充滿液體進(jìn)行檢測(cè)的一種方法。其中作為耦合液一般用水，因此通常又稱為水浸法。 圖 據(jù)兩種方法的原理可知，水浸法與接觸法相比較，有如下優(yōu)點(diǎn)： 1) 超聲波探頭與被檢測(cè)鋼管表面不直接接觸，超聲波的發(fā)射與接收信號(hào)較為穩(wěn) 定，被檢測(cè)件表面粗糙度對(duì)檢測(cè)效果的影響不大； 2) 探頭發(fā)射的超聲波束相對(duì)于被檢測(cè)件受檢面的取向是可以自由改變的，可以比較容易的實(shí)現(xiàn)斜入射檢測(cè)。 3) 由于被檢測(cè)件的界面回波寬度比發(fā)射脈沖寬度窄，可以縮小盲區(qū)，從而使檢測(cè)較薄的被檢測(cè)件成為可能： 4) 由于探頭不直接接觸被檢測(cè)件，對(duì)探頭和晶體電路損壞的可能性小，從而可以采用工作頻率較高的薄晶片，從而提高檢測(cè)的分辨率。 正是因?yàn)樯鲜鎏攸c(diǎn)，由于本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是基于工業(yè)自動(dòng)化檢測(cè)方向的，因此選用水浸法能夠得到更好的效果。 測(cè)探頭的選擇 頭類型的確定 超聲波由于其波長(zhǎng)的不同，其在水中和鋼管中的傳播速度、傳播方式都有差異，對(duì)于不同的缺陷類型，根據(jù)缺陷情況的差異其波的波動(dòng)變化是不用的。對(duì)這種差異進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和歸類，不同的缺陷情況下檢測(cè)結(jié)果也不一樣。因此針對(duì)不同的缺陷類型，要選用不同類型的超聲探頭及檢測(cè)波型。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 由 縫鋼管中存在的缺陷主要分為軸向缺陷、徑向缺陷和折疊缺陷三種。對(duì)于徑向探頭，探頭超聲波信號(hào)發(fā)送器置于鋼管上方，徑向方向布置方式，其發(fā)射的超聲波信號(hào)經(jīng)水介質(zhì)折射到鋼管，其折射角為 ，在經(jīng)鋼管內(nèi)部反射，通過信號(hào)收集器采集數(shù)據(jù)，若鋼管徑向存在內(nèi)部缺陷，其采集的超聲波信號(hào)會(huì)發(fā)生異常變化，根據(jù)變化特征來識(shí)別缺陷類型；對(duì)于軸線探頭，其布置方式為圖（ b),探頭置于鋼管上方，其發(fā)射的超聲波信號(hào)經(jīng)水介質(zhì)折射到鋼管，其折射角為 ，在經(jīng)鋼管內(nèi)部反射，通過信號(hào)收集器采集數(shù)據(jù)，若鋼管徑向存在內(nèi)部缺陷，其采集的超聲波信號(hào)會(huì)發(fā)生異常變化，根據(jù)變化特征來識(shí)別缺陷類型；對(duì)于直探頭，其發(fā)射的超聲波信號(hào)經(jīng)水介質(zhì)折射 到鋼管，其入射角為 090 ，在經(jīng)鋼管內(nèi)部反射，通過信號(hào)收集器采集數(shù)據(jù)，若鋼管徑向存在內(nèi)部缺陷，其采集的超聲波信號(hào)會(huì)發(fā)生異常變化，同樣根據(jù)變化特征來識(shí)別缺陷類型；三種探頭的檢測(cè)過程以及原理如下圖（ a）、（ b）、（ c）所示。 . 查方式選擇 掃查方式就是指，超聲探頭和被檢測(cè)鋼管之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式。掃查方式是進(jìn)行無縫鋼管檢測(cè)的關(guān)鍵，良好的掃查方式能夠準(zhǔn)確、全面的能夠的完成對(duì)整個(gè)鋼管檢測(cè)單元的掃查，其漏查率和準(zhǔn)確度亦可得到極大的提高 。針對(duì)無縫鋼管這一特殊構(gòu)建，查閱大量資料以及借鑒國(guó)外先進(jìn)設(shè)計(jì)思路，選定超聲探頭和鋼管之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式為螺旋式，理論上已經(jīng)證明螺旋式掃查方式能保證在相對(duì)短的買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 時(shí)間內(nèi)掃查整個(gè)鋼管的外表面掃查效率極高。而不本設(shè)計(jì)考慮到探頭若做選擇運(yùn)動(dòng)的話，其附加的動(dòng)力部分，機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的增加，無疑會(huì)造成生產(chǎn)成本的提高，運(yùn)動(dòng)構(gòu)建的復(fù)雜，實(shí)際是不必要的，通過研究這個(gè)掃描原理可知道，實(shí)現(xiàn)螺旋試的掃描，可以讓探頭靜止不懂，鋼管不經(jīng)繞自身旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，利用同一套動(dòng)力系統(tǒng)可以讓鋼管保持較為穩(wěn)定的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。這樣不僅有利于探頭布置，減少了機(jī)械結(jié) 構(gòu)，利用同一套動(dòng)力系統(tǒng)，節(jié)能環(huán)保。 頭進(jìn)給速度 從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作的情況看，工廠的標(biāo)準(zhǔn)一般是要求鋼管的檢測(cè)速度達(dá)到 0 1加 0 4m s。但是在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用中，為了提高檢測(cè)速度，一般會(huì)采用四組或者四組以上同類型的探頭同時(shí)工作，因此首先可以確定探頭進(jìn)給速度為 25100s，這一參數(shù)是不隨檢測(cè)對(duì)象的改變而改變的。 管的旋轉(zhuǎn)速度 同樣從實(shí)際檢測(cè)和理論基礎(chǔ)上，鋼管繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)速度越快，其掃查覆蓋率越大，檢測(cè)精度也越高；但對(duì)探頭靈敏度的要求也會(huì)提高，因此須權(quán)衡考慮使的整個(gè)系統(tǒng)的配合。在滿足掃查全面覆蓋的前提下，其決定因素有兩個(gè)：一是探頭的直線進(jìn)給速度，這個(gè)參數(shù)已經(jīng)確定；二是探頭超聲波發(fā)射面積，所選探頭的發(fā)射面積為 86了保證檢測(cè)的有效性，還必須對(duì)掃查面積保有余量，因此可以根據(jù)式計(jì)算得出鋼管旋轉(zhuǎn)速度為 300 1200一參數(shù)同樣也不隨檢測(cè)對(duì)象的改變而改變。 統(tǒng)工作原理 該系統(tǒng)采用橫波脈沖反射法對(duì)鋼管進(jìn)行探傷 ,其探傷原理：圖 F 為探頭焦距 ;尹為鋼管內(nèi)半徑 ;R 為鋼管外半徑 ;D 為鋼管直徑 ,D= 為鋼管壁厚 ;離鋼管中心的距離。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 圖 保證超聲波聲束入射角差別最小 ,識(shí)別能力強(qiáng)，對(duì)于探頭入射角度有較高要求，不同入射角度對(duì)于超聲波接受的型號(hào)有一定的差別，對(duì)于收集到數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)識(shí)別，包括發(fā)射波、界面波。缺陷波以及二次界面波的識(shí)別，準(zhǔn)確識(shí)別，避免誤判是數(shù)據(jù)處理的核心。 械部分 整個(gè)無縫鋼管在線檢測(cè)系統(tǒng)的機(jī)械部分主要包括輸送輥道、擺動(dòng)輥道、水循環(huán)模塊、探傷機(jī)架、探頭架組、噴頭單元等。這些機(jī)械子系統(tǒng)構(gòu)成了探傷系統(tǒng)的 整體。 道 本系統(tǒng)是作為無縫鋼管軋制流水線上的一套設(shè)備 ,根據(jù)鋼管的產(chǎn)能按一定的速度一根接一根的生產(chǎn)出來通過鋼管廠的傳送設(shè)備傳送到無縫鋼管在線檢測(cè)設(shè)備前面 ,所以該設(shè)備也必須設(shè)計(jì)一套輥道用來把到位的鋼管以一定的速度平穩(wěn)傳送到探傷本體內(nèi)進(jìn)行探傷。更具需求我們?cè)O(shè)計(jì)了兩套輥道 ,每套輥道由若干個(gè)輥道單元組成 ,分為傳輸輥道和擺動(dòng)輥道 ,兩套輥道間隔安裝。傳輸輥道只負(fù)責(zé)將鋼管向前傳送 ,鋼管在前進(jìn)的過程中并無旋轉(zhuǎn) ,所以傳輸輥道上的輥?zhàn)又恍柽x用 是因?yàn)殇摴艿轿灰院箅x探傷本體還有一定的距離 ,在這段距離的傳輸并不需鋼管的旋轉(zhuǎn)。 聲探頭 超聲探頭必須成 組的安裝在探頭架上。橫向缺陷、縱向缺陷、壁厚缺陷三個(gè)檢測(cè)單元各占一個(gè)探頭架組。三個(gè)探頭架組依次安裝在探傷本體上 ,待檢測(cè)鋼管買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 從輥道上螺旋傳輸過來的時(shí)候三個(gè)探頭架組依次由氣缸從下面頂上來貼在鋼管上進(jìn)行橫向缺陷、縱向缺陷、壁厚缺陷的檢測(cè)。 循環(huán)模塊 本系統(tǒng)采用的超聲禍合劑是水 ,在超聲檢測(cè)的過程中要不斷往超聲檢測(cè)單元中注入水 ,使得鋼管始終浸泡在水中?？紤]到中國(guó)是個(gè)缺水的國(guó)家 ,水資源并不豐富 ,所以如果不斷注水 ,然后用過的水直接排放掉則會(huì)造成的水資源的浪費(fèi) ,不符合我國(guó)現(xiàn)在實(shí)行的節(jié)能減排的政策。所以有 必要設(shè)計(jì)一套水循環(huán)裝置 ,收集從超聲檢測(cè)單元溢出來的水 ,過濾后重新導(dǎo)入檢測(cè)單元二次使用。 圖 每個(gè)超聲檢測(cè)單元的側(cè)壁都開有進(jìn)水口 ,水管由進(jìn)水口插入。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) ,如果水直接由水管注入 ,則在注入時(shí)會(huì)造成大量的氣泡 ,而氣泡在檢測(cè)過程中是要嚴(yán)格控制的 ,一旦出現(xiàn)氣泡 ,則會(huì)導(dǎo)致鋼管檢測(cè)的勿報(bào)警 ,增大系統(tǒng)的勿報(bào)率。所以在水管口安裝一個(gè)擋板 ,擋板的作用是擠壓水泡 ,水管注水時(shí)產(chǎn)生的水泡可由擋板擠壓破裂 ,這樣就避免了檢測(cè)過程中檢測(cè)單元內(nèi)的水泡問題。如圖所示 ,檢測(cè)單元中溢出的水由 水槽流入水循環(huán)模塊 ,系統(tǒng)使用濾網(wǎng)和濾紙雙重過濾掉水中的顆粒物雜質(zhì) (直徑比較大的顆粒物雜質(zhì)會(huì)對(duì)檢測(cè)產(chǎn)生影響 ,細(xì)小的雜質(zhì)則不影響檢測(cè) )。過濾后的水由水泵抽入檢測(cè)單元再次利用。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 3 超聲檢測(cè)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 動(dòng)部分設(shè)計(jì) 圖 機(jī)械部分設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)要求可知，如圖 鋼管運(yùn)動(dòng)方式為旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)，在個(gè)別敏感區(qū)域需要特別仔細(xì)檢查的時(shí)候，需要人工手動(dòng)進(jìn)行反復(fù)監(jiān)測(cè)缺陷，所以本次設(shè)計(jì)采用電機(jī)作為動(dòng)力源，電機(jī)軸要求可以正反轉(zhuǎn)，電機(jī)的控制就應(yīng)該有連續(xù)正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)正反轉(zhuǎn)以及啟動(dòng)、急停等幾個(gè)操作。電機(jī)與 減速器之間用聯(lián)軸器連接，減速器和鋼管的兩托輥軸用錐齒輪進(jìn)行動(dòng)力傳動(dòng)。鋼件的檢測(cè)長(zhǎng)度一般在 2以只靠四個(gè)相互錯(cuò)開的橡膠滾輪帶動(dòng)是不夠的，其鋼管行走的直線度不能保證，需要對(duì)其進(jìn)行輔助定位，保證在鋼管監(jiān)測(cè)是其工作位置不會(huì)因?yàn)楣芗^程而出現(xiàn)擺動(dòng)。其定位夾持件有 桿組成，鋼管在滾輪上可以自由滾動(dòng)，管件上方為一個(gè)類似于 與鋼管有一定的間隙，可以阻止鋼管出現(xiàn)較大的擺動(dòng)。 位和擰緊有螺栓來保證，所以該設(shè)計(jì)可以對(duì)不同直徑的管件進(jìn)行檢查，松開螺母，適當(dāng)調(diào)整 位置便可。 1） 電機(jī)的選擇 按照工作要求和條件 選擇普通的三項(xiàng)異 步電機(jī) 2） 功率 工作所需功率為： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 109550 9550T 實(shí)際式 （ 式中 160 ， 0 電機(jī)工作效率 ； 5 0 501 6 0 實(shí)際P 式 （ 電機(jī)所需的輸出功率為： 總實(shí)際電 P為電機(jī)至工作臺(tái)主動(dòng)軸之間的總效率。齒輪： ；軸承： 蝸桿； 。因此 3321 總式（ 實(shí)際電 一般電機(jī)的額定功率 電PP m 式 （ 考慮電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩軸聯(lián)動(dòng)工作，故考慮將電機(jī)功率取大一些， 取電機(jī)額定功率為： 。 3） 轉(zhuǎn)矩 由后面齒輪的轉(zhuǎn)矩可得： T m 6 0 6m i n 式 （ T m 2 0 6m a x 4） 確定電機(jī)轉(zhuǎn)速 由文獻(xiàn) 2表 1： 錐齒輪 齒輪傳動(dòng)比： 3 減速器 傳動(dòng)比： 5 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 則總的傳動(dòng)范圍為： 21 5機(jī)轉(zhuǎn)速的范圍為 m i n/2 1 6 05 4 036)6015( 為降低電機(jī)的重量和價(jià)格 。選用 功率 2籠型電機(jī)，環(huán)境溫度 40度， 同步轉(zhuǎn)速 1000r/作制為 測(cè)部分設(shè)計(jì) 圖 圖 圖 圖 知本次設(shè)計(jì)采用浸水，選購(gòu)的電機(jī)最高速度為1000r/減速器和傳動(dòng)鏈以后，輸送帶的周向速度最高為 50r/統(tǒng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)速來控制鋼管的運(yùn)動(dòng)，在鋼管的移動(dòng)過程中，如果缺陷由工控機(jī)通過通信件缺陷信號(hào)位移輸入控制器，有控制器根據(jù)當(dāng)前速度值和探頭打點(diǎn)器距離值計(jì)算沿時(shí)時(shí)間，延時(shí)時(shí)間一到，說明缺陷已處在打點(diǎn)氣位 置處，有打點(diǎn)器做記號(hào)，并有報(bào)警器提醒工作人員，另外因?yàn)槭撬絺?，所以需要潛水泵為水箱注水?管運(yùn)動(dòng)原理 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 圖 圖 主要作用時(shí)固定其他組成部分以及電機(jī)等，同時(shí)能夠在內(nèi)部充滿耦合劑 檢測(cè)機(jī)構(gòu) 其主要作用是將探頭水平固定并做水平直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)由于鋼管的直徑是一個(gè)范圍，所以為了保證對(duì)于不同直徑的鋼管探頭檢測(cè)的有效性，必須實(shí)現(xiàn)探頭的高度可調(diào)節(jié)的功能，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于不同直徑長(zhǎng)度的無縫鋼管檢測(cè)，完成了定位機(jī)構(gòu)和鋼管的復(fù)合螺旋掃描運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè) 計(jì)： 本文為了實(shí)行托輥帶動(dòng)無縫鋼管的直線運(yùn)動(dòng)，由于是兩個(gè)托輥軸同時(shí)聯(lián)動(dòng)，故而設(shè)計(jì)了錐齒輪機(jī)構(gòu)如下圖 現(xiàn)了一軸驅(qū)動(dòng)兩托輥軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 圖 計(jì)的直齒錐齒輪傳動(dòng)，軸交角 ，小齒輪懸臂支撐，大齒輪兩端支撐，傳遞功率 P=2齒輪轉(zhuǎn)速 320r/動(dòng)比 i=3，電機(jī)通過減速器驅(qū)動(dòng)，工作載荷穩(wěn)定而平穩(wěn)，長(zhǎng)期單向回轉(zhuǎn)，可不考慮壽命因素。直齒錐齒輪加工多為買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 17 刨齒，筆譯采用硬齒面。小齒輪材料 調(diào)制處理，硬度 250平局硬度 260齒輪 調(diào)質(zhì)處理，硬度為