螺纹接口型压力仪器电动装卸装置研究

引言

压力仪器作为重要的指示控制仪表，是现代化的工作过程控制和技术测量过程中不可获取的组成部分。因为它具有着机械强度高、生产简单、安装便捷、读数直观方便等特点，广泛的应用在各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶等方面，应用范围广，仪表数量基数大。

1 研究背景

为保证压力仪器在使用过程中的可靠性，我们需要定期对压力仪表进行计量检定工作以确定其工作性能是否可靠，螺纹接口作为压力表最为主要的连接方式，因为其可靠性和安装方便等特点，绝大多数的压力仪表都采用螺纹接口进行连接。在对螺纹接口压力仪器在计量检定的过程中，需要在标准螺纹接口上进行装卸，对于如此大批量，同规格的螺纹接口仪器，仅仅只是仪器的装卸就需要耗费大量的时间，而且频繁的手动装卸势必造成检定人员的疲惫，导致工作效率的低下，同时在手动的装卸过程中，需要人手与机械零件配合会形成相对转动，存在着划伤的安全风险。

2 技术方案

在工业化计量工作中，自动或半自动化生产已经成为趋势，为了加快仪表装拆的速度，减轻检定人员的工作负担，降低员工疲劳度，提高工作效率，保证检定工作质量。根据多年的实际工作经验以及对大量书籍文献的翻阅，考虑可以将手动旋转仪器的体力工作转化为电机带动检定口螺纹的自动旋转工作[2]，让电机的转动通过传动机构带动检定口螺纹自动旋转，为保证传动机构的有效性和可靠性等方面因素，我们选取齿轮传动作为传动机构，设计了一种可以满足螺纹接口压力仪表装卸的电动装置，其内部结构原理图如图1所示。

本装置主要由基座，电机，主动齿轮，从动齿轮，可旋转螺纹接口，压力转接口等部件组成，其中电机和主动齿轮通过键紧密配合在一起，并固定于基座上，从动齿轮和标准螺纹接口紧密配合在一起并与转接头一同固定在基座上，螺纹接口通过转接头与标准压力源相通，电机通过外部电路进行正转，反转和停止等动作的控制。其工作原理是，当需要在螺纹接口上装配压力仪表时，通过控制电机正转，利用齿轮传动带动螺纹接口旋转，人手只需扶住仪表，仪表便可以通过齿轮带动的旋转螺纹接口旋入并装紧，反之，当需要在螺纹接口上拆卸压力仪表时，通过控制电机反转，利用齿轮传动带动螺纹接口旋转，人手只需扶住仪表，仪表便可以通过自动反转的螺纹接口旋出。

3 技术指标及设计选型

为保证电动装卸装置可以达到手动装拆效果，我们通过扭矩扳手对平时工作中手动旋紧压力仪表的扭矩指进行多次测量，其旋紧值在6Nm左右，同时为了保证装拆的效率，我们对螺纹接口的旋转圈数进行定义，设计其旋转速度不低于120r/min，以一个压力仪表上4圈为例，2秒即可以完成一次压力仪表的安装。

图1 本装置内部结构示意图

1-可旋转活动螺纹接头；2-从动齿轮；3-压力转接头；4-标准压力源接口；5-主动齿轮；6-电机；7-基座

电机的选取，确定好装置的各项参数以后[3]，考虑齿轮传动效率0.97，两个轴键传动效率0.98，总效率η=0.97×0.98×0.98=0.93，依据功率P=T*n/9550，可以计算出螺纹接口所需要的功率P1=75w左右，则所选取的电机功率P2=P1/η=80w，为增加整个装置的便携性和野外工作的适应性，宜通过配备24V电源的方式提供能量，电机也应选取80w左右的直流电机。

齿轮传动机构的选择，考虑到本装置荷载比较小，且为平行轴传动，应该优先选择采用成型法加工的直齿圆柱齿轮较为方便，同时，直齿圆柱齿轮传动比起其他齿轮传动（如斜齿轮传动，锥齿轮传动）不会产生轴向力，不需要加装额外抵消轴向力装置，不会对轴向结构产生破坏，使得整体结构更加简单紧凑，可靠和便携。

在实际实用过程中，我们也考虑到在仪表安装到位时，电机会堵转，若长时间堵转，会极大的降低电机的实用性能和寿命，因此我们添加了一种用于电机正反转速度自保的控制电路。[4]其大致的工作过程为：电路上设有B1正转开关，B2反转开关，B3停止开关，按一下B1，电机正转，按一下B3或电机堵转正转限位开关触发电机才停止；按一下B2，电机反转，按一下B3或电机堵转反转限位开关触发电机才停止。在运动过程中，无论电机正转或反转，均可通过按下强行停止按键B3使电机停转，实现对装卸过程中紧急情况的控制。

4 结束语

通过对此螺纹接口型压力仪表电动装卸装置的设计研究，我们能有效的解决现实螺纹接口压力仪表计量检定中存在的装卸问题，可以极大的提高工作效率，减轻工作负担，降低安全风险。整个装置的设计结构简单有效，选型合理，解决的技术问题可以在实际的压力仪表计量检定中进行推广和应用。