防爆切管机多孔质轴承在管道切割作业中的应用

栏目：自爬式液压切管机（爬管机）工程发布时间：2022-07-24 作者: 杜亚利来源: 原创浏览量: 853

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在管道切割作业中，防爆切管机的多孔质材料轴承的应用，使管道材质和阻尼越强，因其线性关系而变得更加稳定和精确。防爆切管机的轴承受力情况会随着在管道切割过程中受到管道应力、管道介质温度变化等影响，只要在其允许的范围内，其切削作业状态会保持稳定。

所谓的多孔质轴承是以金属粉末为主要原料，用粉末冶金法制作的烧结体，其本来就是多孔质的，而且具有在制造过程中可较自由调节孔隙的数量、大小、形状及分布等。

管道防爆切割作业所使用的防爆切管机多孔质轴承材料表面均匀分布着成千上万的小孔，利用这种材料作为流体静压轴承表面，这样就会在轴承表面产生更加均匀的压力分布。多孔质静压轴承具有很高的承载能力和静态刚度并且具有很好的动态稳定性。对于给定的多孔质材料，如果确切知道此材料的均匀特性以及流铃木一流动特性，轴承在制造和设计方面将是非常简单的。

防爆切管机的切割是以机械冷切割作业为基础，其转速仅为90转/分钟（X80及不锈钢材质管道，常用于石油、天然气等易燃易爆及有害化学气体管道），其在无负载的情况下，这种轴承的润滑流体在多孔质内部的流动可以简化为流体经一系列平行的非等间距的毛细管，在此简化模型中流体只是沿着一个方向流动。

而在实际的管道防爆切割作业中，多孔质轴承内部的润滑油的流动存在两种截然不同的流动形式。同在管道中流动的介质特性相类似的是，流动分为层流区域、惯性流动以及过渡区域，粘性流动区域由Darcy定律来表示。

由于在机械加工过程中，多孔质轴承内部流体的流动由于对多孔质表面进行车削和磨削等加工工艺，防爆切管机主轴所使用的多孔质表面由于孔堵塞而形成了具有高节流的致密层。而此时作为节流器时，此致密层就大大降低了多孔质的渗透性。此时，应当增加材料使用抛光的方法去除多孔质轴承材料表面的致密层，这种方法强于酸蚀法所得到的多孔质材料。在实际的加工过程中，使用电火花加工（线切割）方法来去除多孔质表面由于加工所产生的致密层是比较经济和有效的加工方法。

防爆切管机在管道切割作业中所使用的多孔质轴承是为了提高管道切割的稳定性和精确性。在切管机的低速无负载的空转工作状态下，多孔质轴承可以使用Darcy定律进行完美解释润滑油在衬套中的流动，而且可以测得理论预测值的正确。而在实际有负载的管道切割作业中应当考虑表面粗糙度对轴承压力薄膜的影响。

如切割粘性较强的X80及不锈钢材质管道时，其较大的切割阻力对多孔质轴的承载能力要远远大于切割其它材质管道的力。在这种工作环境下，会大大降低轴承的性能导致防爆切管机主轴润滑出现问题，这就要求防爆切管机主轴材质有足够的支撑力来保证轴承表面的平行。可利用具有更大渗透率的多孔质材料，可有效地避免由于机械加工所导致的表面孔的堵塞。

多孔质轴承在高压力下必须确保嵌入的多孔质材料不被切管机主轴的压力挤出，可以考虑在组装时加工螺纹使嵌入的多孔质旋入并利用环氧树脂密封的方案来解决。在承载进行管道切割时，流体在多孔质内部的流动主要是以轴向为主，轴承的稳定性将会随着多孔质孔隙度和厚度的减小而使得大大提高防爆切管机的切割性能和受力程度。

从多次的管道切割作业实验过程中发现：流体的的可压缩性是发生动态不稳定的主要原因；轴承稳定和不稳定运行区哉主要取决于流体的可压缩性、流体在轴承间隙内部的粘性阻尼特性及承载的不连续性等三个主要方面的因素。在无负载空转的条件下，轴承的两个稳定区域就会存在，一处在小的轴承间隙，另一处则位于大的轴承间隙下。轴承的尺寸、承载不连续性以及渗透率都会影响轴承稳定运行的区域，随着防爆切管机进行管道切割作业时所承载不连续性的增加，轴承的稳定区域也倾向于减小。因此，利用具有表面堵塞的多孔质得到的多孔质轴承的稳定要比具有均匀性表面的多孔质轴承承载力度高。

在实际的管道切割作业中，防爆切管机对全多孔质轴承的应用，有效地避免了具有固有频率的振力力作用于轴承，在模型中所得到的方程中有一个与时间相关的量，这说明在整个轴承间隙内存在压力的微小周期振动。所得到的微分方程可数值求解并同时利用超松驰来提高收敛速率，但这种方法得到的解需要耗费大量的计算时间。如果在管道切割作业轴承所受到的震动在允许范围内，轴承的运行同弹簧刚度和阻尼系统呈线性关系。