毕业设计（论文）-金属软管的气密性检测装置机械设计.docx

本科毕业设计题目：金属软管的气密性检测装置学院：机械工程学院专业：机械工程班级：2018级班学号：学生姓名：指导老师：提交日期：2022年月日金属软管的气密性检测装置摘要金属软管气密性试验的目的是检查焊接金属软管系统的强度和气密性是否能满足设计要求，以保证正常运行检察管路的强度和严密性,管路检测的现代化程度不高,在管路检测过程中，检测环境较恶劣，自动化程度低，依赖人工操作，工作量大、劳动强度高。为了解决此类问题，本项目设计一种能够自动装夹管路，从而进行气密性检测的管路自动装夹装置。采用机械机构，结合微机原理知识，能够在复杂环境下精确、稳定的自动对管路进行装夹，以及有效的气密性检测。金属软管是一种柔性管壳，它是将优质奥氏体不锈钢管坯加工成波纹状的一种管材。其波纹形状包括螺旋形状和环形形状。不锈钢波纹管可分为两种类型:连接用不锈钢软管和输送用不锈钢软管。前者主要用于煤气炉和煤气表前面的进气管，可替换胶管，解决胶管易损坏、易脱落、使用寿命短的问题;后者主要用于室内燃气管道的连接，可以代替焊接钢管，大大减少了室内燃气管道系统的接头数量，同时降低了施工难度。关键词：金属软管气密性检测检测机AirtightnessdetectiondeviceofmetalhoseAbstractMetalhosethepurposeofairtightnesstestistocheckthestrengthoftheweldmetalhosesystemandairtightnesswhethercanmeetthedesignrequirements,toensurethenormaloperationoftheprocuratorialpipelinestrengthandrigor,pipelinedetectionofmodernizationdegreeisnothigh,intheprocessofpipelinedetection,testingenvironmentisbad,lowdegreeofautomation,relyonmanualoperation,bigworkloadandhighlaborintensity.Inordertosolvesuchproblems,thisprojectdesignsapipeautomaticclampingdevicethatcanautomaticallyclampthepipe,soastodetecttheairtightness.Usingmechanicalmechanism,combinedwithmicrocomputerprincipleknowledge,canaccuratelyandstablyautomaticallyclampthepipelineincomplexenvironment,aswellaseffectiveairtightnessdetection.Metalhoseisakindofflexibletubeshell,itisakindofpipewhichprocesseshighqualityausteniticstainlesssteeltubebilletintocorrugatedshape.Itsrippleshapeincludesspiralshapeandringshape.Stainlesssteelbellowscanbedividedintotwotypes:stainlesssteelhoseforconnectingandstainlesssteelhoseforconveying.Theformerismainlyusedforgasstoveandgasmeterinfrontoftheintakepipe,canreplacethehose,solvetheproblemofeasydamage,easytofalloff,shortservicelife;Thelatterismainlyusedfortheconnectionofindoorgaspipeline,whichcanreplacetheweldedsteelpipe,greatlyreducingthenumberofjointsintheindoorgaspipelinesystem,whilereducingthedifficultyofconstruction.KeyWords：Metalhose,Airtightnesstest,Detector,目录第一章绪论3LI研究背景及意义31.2 气密性检测目的与主要方法简介41.3 气密性检测的国内外研究现状61.3.1 本文研究的目的61.3.2 本文研究的内容81.3.3 检测原理9第二章气密性检测机械系统设计92.1 气密性检测机械系统分析102.1.1 气密性检测机械系统的设计过程102.1.2 气密性检测系统的设计原则112.2 气密性检测机械系统的总体设计122.3 气密性检测机械系统的部件设计132.3.1 大支架设计132.3.2 管路传送装置142.3.2.1 管路传送装置输送带及电机选型计算15232.2输送带传动轴设计与计算152.3.3夹紧和堵孔装置172.3.3.1夹紧和堵孔装置气缸选型182.3.4气密性检测整体结构图202.4机械手选型20第三章气密性检测控制系统的技术实现243.1 PLC可编程逻辑控制器的理论基础243.1.1 PLC的产生和发展243.1.2 PLC的功能特点分析243.2 PLC的选取253.2.1 PLC的分类253.2.2 I/O地址分配273.2.3 检测流程图29第四章设备成本分析与环境影响304.1 设备成本的主要组成304.2 设备生产制造过程中的主要环境影响31结论32参考文献33致谢34第一章绪论1.1 研究背景及意义波纹软管是一种柔性管壳软管。它是将优质奥氏体不锈钢管坯加工成波纹状的一种管材。其波纹形状包括螺旋形状和环形形状。不锈钢气体波纹管可分为两种类型:连接用不锈钢波纹管和输送用不锈钢波纹管。前者主要用于煤气炉和煤气表前面的进气管，可替换胶管，解决胶管易损坏、易脱落、使用寿命短的问题;后者主要用于室内燃气管道的连接，可以代替焊接钢管，大大减少了室内燃气管道系统的接头数量,同时降低了施工难度。不锈钢波纹管作为室内燃气输送系统的重要组成部分，其安全性不容忽视。除了波纹管与炉膛之间的连接部分有漏气的危险外，波纹管本身的加工质量也会有危险。随着我国经济的快速发展，全社会对波纹软管产品的需求越来越大，这些相关行业已经成为我国经济发展的重要行业。1.波纹软管是安装在液体输送系统中的一种柔性压力管件，用于补偿管道或机器设备连接端之间的相互位移，吸收振动能量,起到减振、消声的作用。它具有柔韧性好、重量轻、耐腐蚀、耐疲劳、耐高低温等诸多特点。波纹软管主要由金属材料制成。它常用于输送气液流体。液体通过它被注入容器中。由于被压缩流体在管道中会有一定的不稳定性，这些不稳定性往往会导致严重的不良后果。因此对制造材料和加工工艺有较高的要求。特别是在焊接过程中，封闭管在使用中造成的损坏大多是由于焊接不良造成的。高压气体填充后，焊缝在气体压力的影响下产生裂纹，导致气体泄漏。对于这种需要充满高压气体或液体的管道,如果在使用过程中发生泄漏,将会导致一些非常严重的后果。除了产品本身的功能外,还会造成火灾、爆炸等危险事件(12),给国民经济的生产生活造成了巨大的损失。因此，为了保证波纹管的产品质量和使用安全，有关部门规定，此类产品出厂前必须进行密封性能测试。密封试验是保证产品质量和安全性能的重要手段。随着这些产品的越来越多的应用，气密性与工业工艺的质量、工人的安全、设备的安全密切相关。与这些行业相关的产品的质量和安全性能检验也变得越来越重要。密封性能的检测也称为泄漏检测。本文所涉及的密闭容器的气密性检测主要针对的是市场上应用最广泛的不锈钢金属波纹管。在其生产现场，由于经济技术条件的限制，一般采用浸泡法和观察气泡法对管道进行检测。为了保证检测的连续性，通常需要三个工人组成一条流水线，连续进行容器的密封、充气、浸泡观察和后处理等步骤。这样不仅效率低，劳动消耗高，而且容易出错。止匕外，还存在一定的安全隐患。例如，在密封和膨胀阶段，封闭容器的开口大小是不同的。为了提高工作效率，工人很容易拿错密封螺母。当螺母未与气孔紧密配合时，对封闭的容器充气容易使螺母在压力下爆裂，弹射进体内伤人。另外，如果是人工堵塞孔，也容易造成人为错误。例如，如果孔堵得不紧，就无法确定是由于孔造成的渗漏，还是由于密闭容器木体制造缺陷造成的滑漏。针对上述问题，研究了一套基于PLC控制的自动气密性检测设备，以替代人工完成的堵孔膨胀、水浸检测、水开封等作业。这对于提高生产效率，减少人工检测的误差，保证工人人身安全具有重要意义。1.2 气密性检测目的与主要方法简介气密性试验的主要目的是检查管道的强度和气密性是否能满足设计要求，同时也对基础进行检测，以保证正常运行，这是检查管道质量的重要措施。一般气密性试验应在水压试验合格后进行。对于在设计中需要进行气压试验的压力容器，气密性试验可以与气压试验同时进行，试验压力应为气压试验的压力。对于碳钢、低合金钢制造的压力容器，用于试验的气体温度不得低于5,其他材料制造的管道应按设计图纸施工。气密性试验使用的气体应为干燥洁净的空气、氮气或其他惰性气体。气密性试验时，安全附件应安装完整;在试验过程中，压力应缓慢上升。达到规定的试验压力后，应保持压力不小于1分钟，然后降至设计压力，管道压力检查合格，无泄漏。如有泄漏，修复后应再次进行水压试验和气密性试验。气密性试验方案如下:连接和修复1.5原始管的两端分别与管件,块的一端连接管件,注入0.3mpa（I型）和0.1mpa（II型）空气从另一端为1分钟,并确认没有泄漏。如无渗漏，则将无渗漏的管道放入好的产品框内，如有渗漏，则放入不良产品框内。由于工业生产的深化，企业的生产效率和产品数量都有了明显的提高。为了保证产品的质量，传统的渗漏检测方法过于粗糙，无法满足需求。然而，完全使用进口设备是昂贵的。因此,有必要改进密闭容器的气密性检测方法,研究设计一种性价比高、简单高效、更加智能化的新型气密性检测设备。如何运用工艺优化的方法对不锈钢金属软管气密性检测工艺进行分析、梳理、重组和改造，如何提高工作效率，降低产品成本，提高产品质量，安全生产，在满足检测质量的前提下，降低劳动强度，保证交货时间，是摆在气密性制造企业面前亟待解决的问题:为了解决这个问题，我们首先需要改进方法。下面介绍一些目前使用的气密性检测方法。气密性检测根据检测方法的不同可分为两类:一是将管道充满气体，将其置于液体环境中，通过目测容器表面气泡的数量来判断是否有泄漏;另一种是通过压力传感器的输出信号来判断是否有泄漏，即用一定压力的气体填充金属软管，再通过压力传感器的输出信号来判断工件是否有泄漏。常用的方法有浸泡泡法、涂抹泡法、超声波法、化学气体示踪法、压力变化法等。无水泡法是我企业目前使用的方法，即先将密闭容器的每个气孔密封起来，留一个小孔向内通风;其次，当密闭容器内部空气压力达到待测标准值时，停止向内充气，保持空气压力，然后将整个密闭容器放入水中。由于封闭的管道已经预先填充了极高压力的气体，如果金属管道出现裂纹，就会发生泄漏。水里会产生大量的气泡。因此，通过是否产生气泡来判断密闭容器是否密封。如有气泡产生，说明密闭容器有泄漏，焊接处有问题，需进一步退炉处理。如无气泡产生，说明密闭容器焊接良好