[发明专利]长短比大于9的两节高精度钢管同轴对接工装

说明书

本发明公布一种长短比大于9的两节高精度钢管同轴对接工装，属于专用夹具技术领域。包括支撑装置、起吊装置和同轴对准机构；同轴对准机构包括底座组件、前摇杆组件、后摇杆组件；底座组件内的4个弹簧与地基上的垫块接触，前摇杆组件与后摇杆组件中部之间铰接有可伸缩的动力螺杆机构；使用时，前摇杆组件与后摇杆组件上部的圆弧形槽配合扣合在长钢管与短钢管的相邻端。本发明以固定的长钢管的外圆柱面为基准，通过前摇杆组件与后摇杆组件的抱紧实现短钢管与长钢管的同轴对准，具有适应任意位置误差的能力；短钢管采用弹性力的起吊方式，可以将长钢管与短钢管轻松地实现同轴对准，从而焊接出同轴度高的一根钻杆。

技术领域

本发明专利涉及机构学与旋挖钻机制造专用夹具技术领域，具体是一种长短比大于9的两节高精度钢管同轴对接工装。

背景技术

旋挖钻机是桥梁、地铁与楼房建设中的成孔装备，钻孔深度在30m到150m之间，钻杆的节数3到6节。一根钻杆由无缝钢管与其它零件焊接而成，多根钻杆以内套式结构组成旋挖钻机的可伸缩钻杆，内钢管的外壁上焊接成组的外键条与加压锁台，外钢管的内壁对应焊接成组的内键条，外键条和内键条使内钢管与外钢管组成移动副并在节间轴向长度变化的情况下传递转矩，加压锁台使内钢管与外钢管可传递轴向压力，从而带动下端的钻头对岩土实施切割破碎作业，完成规定深度的成孔作业。这里的钢管为高标合金无缝钢管或高强无缝钢管，尺寸精度高。

由于旋挖钻机的产品系列与无缝钢管长度系列的不一致，也由于需要在深入钢管的内壁上焊接辅助零件，致使一根钻杆不得不分成一节长的钢管与一节短的钢管的对焊结构，所以，出现了一节长钢管与一节短钢管对焊成一根钢管的问题，长钢管与短钢管的外径在440～630mm之间，长钢管与短钢管的长度比在9～11.5之间，长钢管与短钢管的重量比也在9～11.5之间，一根钻杆的长度在20～25m之间，由于长钢管较长，采用全长高精度的连续支撑是不经济的。

当前，有的企业采用长钢板支撑长钢管、有的企业采用两根横向布置的钢棍支撑长钢管，对于短钢管，几乎都是采用两根钢丝绳与行车组合起吊，通过点动方式控制短钢管在水平面内的位移与垂直方向的位移，通过目测大致找正，通过水平仪判断长钢管待焊接一端与短钢管待焊接一端的高度误差、通过百分表判断长钢管待焊接一端与短钢管待焊接一端的在水平内的位置误差，再通过点动方式控制短钢管做减小误差的运动，当认为已经对准了，采用点焊的方式将两节钢管点焊在一起，解除两根钢丝绳，再继续找正，通过敲击的方式减小误差，当认为真的对准了，再连续焊接成一体。

这样的找正方法存在五个方面的固有缺陷：

一个方面是长钢管待焊接一端的邻域一段的轴线是否处于水平状态为未知；

第二个方面是长钢管待焊接一端的端面与长钢管待焊接一端的邻域一段的轴线是否垂直为未知；

第三个方面是短钢管的轴线是否达到水平状态为未知；

第四个方面是短钢管的轴线与长钢管的轴线存在小的偏斜角难以被发现；

第五个方面是采用百分表找正涉及的轴向长度太小，利用的是长钢管与短钢管上有限几个点的特征而不是利用长钢管与短钢管上圆弧面的几何形状，判断同轴度的精度较低；

这五方面的问题导致对接的精度不高，当钻机旋转时，钻杆普遍出现摆振现象，这在工地上可以清晰地观察到，由于同轴度精度较低，产生附加的横向力，严重的时候，导致动力头部的方头零件根部的应力过大并出现过早开裂现象。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种长短比大于9的两节高精度钢管同轴对接工装。