无缝钢管超声波无损检测装置设计【4张CAD图纸+毕业论文+开题报告】

无缝钢管超声波无损检测装置设计

28页 11000字数+论文说明书+任务书+开题报告+4张CAD图纸【详情如下】

任务书.doc

传动锥齿轮.dwg

喷头.dwg

定位装置.dwg

无缝钢管超声波无损检测装置CAD装配图.dwg

无缝钢管超声波无损检测装置设计开题报告.doc

无缝钢管超声波无损检测装置设计说明书.doc

无缝钢管超声波无损检测装置设计

摘要：为了无缝钢管的检测，无缝钢管的应用涉及到的范围很大而大多数的企业没有很高的自动化技术，本文主要用的是超声波探伤的检测方法，设计出了检测的机械部分，实现了圆形钢管的自动检测，整个机械结构部分具有很方便的操作和实用性很强。

第二章主要介绍了超声波监测的原理，论述了无缝钢管无损监测设备设计的关键技术和原理。介绍了超声无损监测技术在无缝钢管监测领域中的典型应用，并对超声自动监测机械结构部分就行了了分析和对比，确定了本次设计的研究内容和方向。

结合现在所能应用的超声波检测装置，针对现有的检测，检测时所遇到的局部性，本次设计为了系统的简单化，并且采用的是水浸探伤的方法，所以要用到喷头，把探头和喷头放在一起，正对钢管的轴线上方，钢管浸在水中，探头不动，钢管旋转向前运动，其中探头的位置和方向是可调的。

Seamless steel tube ultrasonic nondestructive testing device design

Abstract：Detection for seamless steel pipe, seamless steel pipe application involves the scope is very big and most of the enterprises is not very high automation technology, this paper mainly USES the detection method of ultrasonic flaw detection, and designed the testing of the mechanical parts, realizes the automatic detection of circular steel tube, the mechanical structure parts has convenient operation and strong practicability.

    The second chapter mainly introduces the principle of ultrasonic monitoring, this paper discusses the key technologies of seamless steel tube nondestructive monitoring equipment design and principle.Ultrasonic nondestructive monitoring technology in the measurement of the seamless steel pipe are introduced in the field of typical applications, and the ultrasonic automatic monitoring mechanical structure parts are able to analysis and contrast, the research content and direction of this design is determined.

    Combined with the application of ultrasonic testing device, now can in view of the existing detection, detection of locality, the design for the system simplification, and USES a water detection method, so want to use sprinklers, place the probe and a shower together, right above the axis of the steel tube, steel tube is immersed in the water, probe, steel pipe rotation forward movement, the probe position and orientation is adjustable.

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

目录 Ⅲ

1 绪论 1

1.1 课题介绍 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 无缝钢管超声检测关键技术 3

2 超声检测原理 4

2.1 检测对象 4

2.2 无缝钢管主要缺陷类型 4

2.3 无缝钢管检测方案的选择设计 5

2.3.1 穿透法 5

2.3.2 脉冲反射法 5

2.3.3 接触法与水浸法 6

2.4 检测探头的选择 7

2.4.1 探头类型的确定 7

2.5 扫查方式选择 7

2.5.1 探头进给速度 9

2.5.2 钢管的旋转速度 9

2.6 系统工作原理 9

2.7 机械部分 10

2.7.1 辊道 10

2.7.2 超声探头 10

2.7.3 水循环模块 11

3 结构设计 12

3.1 驱动部分设计 12

3.2 检测部分设计 14

3.3 钢管运动原理 14

3.3.1 齿面接触疲劳强度计算 15

3.3.2 确定传动主要尺寸 17

3.3.3 齿根弯曲疲劳计算 17

3.4 主机架设计 18

3.5 检测机构 18

3.6 喷头机构 19

3.7 定位机构 20

4 结论 22

参考文献 23

致谢 25

1 绪论

1.1 课题介绍

在现代的工业中，无缝钢管主要在化工、石油、船只、汽车、建筑、地质勘查、军工以及核工业等行业，涉及面很广。因此无缝钢管在现代化工业中已经占有很重要的位置。无缝钢管也经历了很长时间了，也发展了几十年了，我国在钢管的需要量上也很大、成为了最大的消费和出口的国家，但我国的钢管生产技术还很不完善;自动检测装置都是从欧美的国家引进的，创新能力不足。生产装备国产化进程缓慢。

1.2 国内外研究现状

目前，我国大型的钢管生产所用的检测设备主要依赖于进口。如上海宝钢使用的是德国的Mannesmarm公司设计的超声自动检测系统，天津钢管有限责任公司的则使用了德国KarlDeutsch、德国Nukem、日本三菱等公司设计的超声检测设备；武钢则引进了德国本特勒公司的检测设备。纵观整条生产线装备，“多国化”已形成基本局面。产品质量是产品立足于国内外市场的基石。国内无缝钢管行业无损检测的技术应该更加成熟起来。一方面，受国际原材料和运输费用的继续上扬、人民币持续升值等因素的影响，国内无缝钢管的生产成本在不断提升2008年铁矿石基准价上涨65%，人民币至少升值8%一10%。我国先进的自动无损检测设备一般都是来自于美国，从国外买的设备一般费用高使我国的中小企业利润低;另一方面，国外无缝钢管的产量和产能也在不断提高，能源和材料都在加快生产。而在国外的一些国家，大部分都拥有先进的自主研发的技术装备，生产调度灵活，设备淘汰更新较快。在这样的比对下，我国的设备更新代价昂贵，消化吸收慢，国产化进程缓慢，先进的检测技术还是被美国这些国家所掌控。随着现在的国际形势来看，我国无缝钢管产品的质量要想在国际市场上立足并且迈上钢管生产强国的道路，必须加快无损检测的技术研发设备研制，以便于能够降低生产成本。

 在近几十年中，国外在超声波检测的技术方面有了较大的发展，在无缝钢管的检测领域大量的采用了超声波检测设备。其中，国外较为成功的超声波检测方法主要有两种：探头静止钢管螺旋前进式、钢管直线进给探头旋转式。

探头静止、钢管螺旋前进式

这种检测方式比较简易，一般在设备上布置多个探头，用水做耦合剂，钢管螺旋亲近经过探头进行探伤。英国Krautkramer公司采用的超声波大型钢管检测设备GRP-PAT ,其应用方式即为这种检测方式。

GRP-PAT采用了模块化相控振电子检测装置VPA；其采用的是部分液浸探伤技术以及螺旋式传送方式，并配备小尺寸检测机械装置用于高速螺旋式钢管传送。其探头液浸器在钢管上其导向作用。该设备不仅能够用来检测纵向和横向缺陷、测量管壁厚度以及分层缺陷，还可以用来检测斜向缺陷。GRP-PTA只采用了一个液浸器，这样能够有效的降低其切换次数，还能用来对关闭变形以及超声耦合进行检验。

（1） 探头旋转、钢管直线进给式

探头旋转式检测设备对无缝钢管的传动装置的要求较低，能够比较好的避免因钢管旋转而造成的震动对其超声信号的影响，从而大大提高其检测速度。代表着在线超声波无损检测系统的最高水平,在这一方面，国内相差甚远。

（2） 钢管不旋转直行，探头静止不动式

钢管不旋转直行，探头静止不动的工艺是目前国际上使用较少，仅限于直径在50mm以下的工艺，其工作原理是仪器发射高平电脉冲，直接传递到探头连接线上，触发探头压电晶片产生超声波，向钢管中发射超声波，超声波遇界面返回到压电晶片，通过压电晶片产生高平电脉冲，直接将信号传回处理器。

（3） 钢管原地旋转、探头沿轴线移动式

钢管原地旋转、探头沿轴线移动式的工艺是在早期检测试验时使用较多的工艺，其工作原理是通过仪器发射高频电脉冲，并将其直接传递到探头连接线上，使其触发探头的压电晶片，从而产生超声波，超声波遇到界面返回到压电晶片，并通过压电晶片产生高频电脉冲，直接传回信号处理器。通过钢管绕自身轴线旋转且通过托辊带动钢管直线运动，钢管的复合运动为S形，探头均匀扫查钢管体。

        我国对于超声检测方面的研究比较晚，从1973年以来，我们国家才开始大量的进行检测的技术完善，并且取得了很大的成果。主要代表是冶金钢铁研究院总院张广纯教授等，在经过30多年的深入研究与不断完善，他们通过发射机4 结论 

根据实际需要，设计了可以满足多种型号、多种管径的无缝钢管在线监测系统的机械部分，挣个系统具备设计精巧，操作简单实用，精度较高的特点，通过对机架部分、动力部分选择、传功机构的设计等环节，实现了无缝钢管的直线运动和绕轴线的回转运动，并设计了专用的定位夹具，保证钢管直线运动的直线度要求，此外，通过进一步设计水流碰嘴，实现了对钢管表面的水层覆盖，保证了钢管缺陷检测的准确性。动力传动系统中，设计的星型锥齿轮结构解决了一轴带动多轴的动力传功问题，设计的回转橡胶滚轮结构，利用接触摩擦力，实现了钢管绕自身轴线的回转运动而且避免了钢管的二次擦伤。总的来说，该本次设计实现了钢管在线监测机械部分的设计要求，每个尺寸的确定，每张CAD图纸的完成，都使得我对机械行业有了进一步更深的认识，同时也极大的提高了自己的绘图和系统设计能力。

参 考 文 献

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