帶壓開孔機(jī)的綠色制造提高動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊優(yōu)化

國(guó)家提出綠色制造和對(duì)制造業(yè)提出了更高的強(qiáng)化技術(shù)研發(fā)協(xié)同化創(chuàng)新發(fā)展要求，實(shí)現(xiàn)帶壓開孔設(shè)備工藝裝備化目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)研發(fā)，提高產(chǎn)品研發(fā)效率，達(dá)到工程類設(shè)備動(dòng)力充足和最優(yōu)化運(yùn)行。

作業(yè)野外作業(yè)和工程類所使用的帶壓開孔機(jī)，液壓驅(qū)動(dòng)的模式具有良好的兼容性、動(dòng)力性能、抗破壞能力、便攜組裝、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)被廣大施工隊(duì)伍所認(rèn)可，尤其是DN1000-DN3000大口徑帶壓開孔施工中，表現(xiàn)極為出色。

帶壓開孔工程施工中采用的液壓模式，主要由由液壓動(dòng)力輸出及液壓帶壓開孔機(jī)兩大設(shè)備組成。本文對(duì)帶壓開孔機(jī)的節(jié)能減排優(yōu)化做簡(jiǎn)要介紹：

1.帶壓開孔刀具的綠色制造設(shè)計(jì)

1.1帶壓開孔機(jī)的刀具分為中心定位鉆及帶壓開孔刀。其作用是在管道上進(jìn)行鉆孔定位并進(jìn)行管道切削。提高刀具的切削效率會(huì)大幅度減小帶壓開孔所需的時(shí)間和動(dòng)力，在滿足工程質(zhì)量的前提下，可以節(jié)約更多的能源減小能耗，有效地提高工人的工作效率。

針對(duì)帶壓開孔施工中的管材不同，刀具也相應(yīng)地細(xì)化分類，并形成一系的型號(hào)，如：水泥管道開孔刀、碳鋼管開孔刀、X系列管道開孔刀、鑄鐵管道開孔刀、PE管道開孔刀等。

1.2刀具模數(shù)優(yōu)化及減重制造

由于帶壓開孔刀在進(jìn)行帶壓開孔施工中，刀具在通過短節(jié)及閥門后抵住管道后進(jìn)行中心定位鉆孔時(shí)，刀具探出鉆體的行程越長(zhǎng)，其刀具重量對(duì)鉆桿的壓力越大，驅(qū)動(dòng)刀具切削時(shí)則需要更多的動(dòng)力來維持。因此，刀具應(yīng)當(dāng)通過適當(dāng)?shù)臏p重來減少能源消耗并相應(yīng)提高開孔效率。

1.2.1通過多次力學(xué)及機(jī)械實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，力矩通過帶壓開孔鉆桿傳遞刀具后，刀壁所承受的動(dòng)力扭矩分布于開孔刀與鉆桿連接處的筒底及刀壁外側(cè)。因此，在設(shè)計(jì)新式開孔刀制造時(shí)采用了刀具底部加厚并做減重。因帶壓開孔刀具的不同尺寸，力矩分布也不相同，減重孔的分布按力矩分布進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

以DN600刀具為例，使用了加厚底部3mm并做減重的刀具比原標(biāo)準(zhǔn)非減重的刀具重量減少10Kg，扭矩承受力則增加了40Nm。

對(duì)帶壓開孔工程施工而言，刀具所能承受的扭矩越大越好；而對(duì)于刀齒而言，大的扭矩可以提高切削力，但容易磨損。因此，刀具的扭矩根據(jù)尺寸不同，在保證扭矩的情況下，減重可實(shí)現(xiàn)減少能耗。

1.2.2刀壁減重是在保證刀齒切削時(shí)扭矩的情況下，合理地進(jìn)行刀壁減重措施。刀壁厚度與開孔的管道材質(zhì)相匹配。相對(duì)而言，為了便于維修和刀具更換刀齒，減重孔設(shè)計(jì)的尺寸不超過刀具1/5為宜。

1.3通過對(duì)帶壓開孔機(jī)不同齒輪箱振動(dòng)頻譜的檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行帶壓開孔機(jī)齒輪箱的重新設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

由于我國(guó)有些地區(qū)地形地貌、氣候特征與歐洲相比有特殊性，可能對(duì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的齒輪箱正常運(yùn)行有一定影響。我國(guó)除沿海城市外，多處于山區(qū)或丘陵地帶。帶壓開孔機(jī)的作業(yè)區(qū)域較為復(fù)雜，而作為傳遞動(dòng)力的裝置-齒輪箱，由于氣壓的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致齒輪箱長(zhǎng)期處于復(fù)雜的交變載荷下工作。尤其是DN1000-DN3000的帶壓開孔設(shè)備安裝在管道上，甚至是幾十米高空，不可能容易地送到工廠檢修，因此經(jīng)常進(jìn)行設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理。

在我國(guó)北方地區(qū)，冬季氣溫很低，一些地區(qū)極端(短時(shí))最低氣溫達(dá)到-40℃以下，帶壓開孔機(jī)變速箱如果長(zhǎng)時(shí)間在低溫下運(yùn)行將會(huì)被損壞。因此必須對(duì)齒輪箱加溫和保溫作業(yè)，才能使齒輪箱正常工作。尤其是齒輪油會(huì)因氣溫太低而變得很稠，無法飛濺潤(rùn)滑齒頂或齒根部位而失去得到充分潤(rùn)滑的條件，導(dǎo)致齒輪或軸承短時(shí)缺乏潤(rùn)滑而損壞。

因此，在帶壓開孔齒輪箱設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)齒輪箱輸入的載荷進(jìn)行頻譜分析，以及齒輪箱的振動(dòng)頻譜，通過測(cè)試分析找出故障原因，并在設(shè)計(jì)制造中進(jìn)行改進(jìn)，如設(shè)計(jì)參數(shù)、加工工藝改變。尤其是針對(duì)復(fù)雜多變的山區(qū)及冷暖交替極端地區(qū)的使用，提高產(chǎn)品性能。

使用相應(yīng)的監(jiān)控手段及帶壓開孔機(jī)設(shè)備上溫度、轉(zhuǎn)速、力矩等數(shù)字化傳感器的大批量應(yīng)用，才能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和預(yù)防設(shè)備損壞，提高帶壓開孔機(jī)的穩(wěn)定性和安全性。

只有這樣，不僅提高了產(chǎn)品的質(zhì)量及性能，還相應(yīng)減少了更換配件的頻次，從綠色環(huán)保制造來說，也相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排目標(biāo)。