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    滩海设备FDU2S站体专用拆分工具的研制.docx

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    滩海设备FDU2S站体专用拆分工具的研制.docx

    滩海设备FDU2S站体专用拆分工具的研制 摘要FDU2S采集站是分公司目前在滩海生产的主力设备,对其防水密封性要求非常高。在检修过程中使用的站体拆分方式有速度慢、难控制、存隐患等的弊端,为了解决以上弊端设计了站体专用拆分工具。在本次设计中对专用工具的机械方案和机械结构进行了设计,通过采用螺旋机构、单向推力球轴承和连接面板固定单元等构件的设计实现了站体连接面板圆周受力,呈直线运动,在在提高检修质量和速度的同时减轻劳动强度。到目前为止共组装6台,此工具可成为FDU2S站体拆分的标配工具,因此具有良好的应用前景。 关键词连接面板 防水密封 螺旋结构 单向推力球轴承 一. 引言 0型环 0型环 连接面板 图1 FDU2S的密封 FDU2S采集站是分公司目前在滩海生产的主力设备,与陆地采集设备相同的是FDU2S一旦损坏,必须打开站体,对其内部电路板进行测试与维修,但与陆地采集设备不同的是FDU2S站体的防水密封性要求非常高。 通过FDU2S内部结构分解可以发现,站体是依靠连接面板和两个密封圈进行防水密封(图1),因此要求连接面板和外壳密封面都绝对干净,并且每次拆分面板后都必须更换连接面板的 O 型环,另外在拆分过程中防止连接面板的变形也十分重要。 图2 尼龙棒拆分方式 目前没有站体专用拆分工具,使用的方法是用一根尼龙棒顶住采集站的连接面板(共有两个,铝合金材质),用榔头敲击尼龙棒的另一端(图2),反复敲击直到连接面板与站体分开。这种拆分方式的弊端是1、速度慢,特别在拆分进水的FDU2S,由于盐分析出造成了连接面板的腐蚀,仅拆分一个连接面板就需要近十分钟;2、难控制,敲击力度和方向具有随机性,容易造成连接面板或外壳发生形变,从而引起防水密封效果减弱甚至失效;3、存隐患,敲击力度过大产生的振动会损坏电路板器件或导致一些电子器件的管脚脱焊,造成二次破坏。为了解决以上弊端,需要设计一种FDU2S站体专用拆分工具,在提高工作效率的同时确保其密封性。 二.站体专用拆分工具的机械方案设计 机械方案设计就是根据机械预期实现的功能要求寻求一种既能满足功能要求,工艺动作又简单的工作方案,常用运动方案有回转运动、直线运动、曲线运动或复合运动等,常用机构有连杆机构、螺旋机构、齿轮齿条机构和液压气压机构等。本次设计预期实现的功能要求是根据连接面板的外形特征图3,使连接面板能够均匀受力,呈直线运动。设计中主要对传动系统进行了设计。 图3 FDU2S连接面板 (一)螺旋机构 机械传动系统采用螺旋机构,螺旋机构将转动变换为往复移动,这种机构的优点是①运动形式变换功能,将驱动轴的转动变换为推杆的移动;②运动位移缩小功能,减小位移量,较小回转力矩变为较大轴向力,以实现增力的要求;③螺旋机构由螺栓和螺母组成,结构简单,制造方便,具有较大的传动比。缺点是摩擦损失大,传动效率低。因此适用在传递功率不大的场合 (二)单向推力球轴承 为了降低摩擦损失,提高传动效率,在螺旋机构的基础上加入了单向推力球轴承。这种构件适用于承受一面轴向负荷、转速较低的机件上,可使机件在轴上彼此产生相对运动,实现支撑机械旋转体,从而减少传递运动的摩擦。 三.站体专用拆分工具的机械结构设计 在机械结构设计中,我们要依据满足的机械功能要求设计出实体结构,用结构设计图样表示,结构图应表示出结构的形状、尺寸及所用的材料,同时还必须考虑加工工艺、刚度、装配和造型等问题。结构设计包括总体结构设计和零部件结构设计两方面的内容。 (一)总体结构和零部件设计 根据承受载荷、传递运动和动力、保证或保持有关零部件间的相对位置或运动轨迹关系等功用将站体专用拆分工具设计了四个单元,分别是底座导轨固定单元、螺纹拉杆牵引单元、连接面板锁定单元和站体紧固单元,外观尺寸为310mm*140mm*132mm。其特征在于 (1)底座导轨固定单元主要由底座和双导轨构成,底座可使专用工具固定在任意工作台面上,双导轨可固定、引导连接面板锁定单元进行往复运动; (2)螺纹拉杆牵引单元主要由螺纹拉杆固定架、螺纹拉杆、内牵引和外牵引单元构成,固定架可确保拉杆与连接面板、连接面板锁定单元和站体紧固单元在同一轴心上,螺纹拉杆带动连接面板锁定单元把连接面板拉出,内外牵引单元可使拉杆和连接面板锁定单元同时做往复运动; (3)连接面板锁定单元主要由连接面板锁定上架和下架构成,此单元在本次设计中是一个重要的构件,设计要求是在拆分过程中能够固定连接面板,使之占有正确的位置,并确保连接面板呈圆周均匀受力,迅速、方便、安全的拆分; (4)站体紧固单元主要由采集站固定上架和下架构成,可用于固定站体,在上下架上开有紧固槽,内置橡胶条,可确保站体在夹紧过程中不移动而且不变形。 (二)总装图(图4)和重要部位剖面图(图5) 图4 总装图 设计平台使用SolidWorks2004,这是一款专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品。 图5 重要部位剖面图 图(4)中底座1、采集站固定下架2、采集站固定上架3、螺纹拉杆固定架4、导轨5*2、牵引自锁下支架6、螺纹拉杆7、导轴手柄8、轴承内外圈9*2、滚珠10.1*11、保持架11、导轴手柄螺母12、导轴挡圈13、内牵引固定螺栓14、采集站固定螺栓15、采集站固定螺栓手柄16*2、垫圈17*2、牵引自锁上支架18。 (三)具体实施方式图6 专用工具通过底座1固定在任意工作台面上;通过转动采集站固定螺栓手柄12带动采集站固定螺栓15,将FDU2S紧固在采集站固定上架3和采集站固定下架2中,使FDU2S在下面的牵引运动中不会发生位移;将FDU2S高/低连接面板卡在牵引自锁上支架18和牵引自锁下支架6内;通过导轴手柄8来转动螺纹拉杆7(拉杆通过螺纹拉杆固定架4确保与连接面板锁定单元、站体紧固单元在同一轴心上),利用内牵引和外牵引单元(内外牵引单元均由滚珠保持架11、滚珠10.1、轴承内外圈9装配而成,内牵引单元通过导轴挡圈13、导轴手柄螺母12固定)牵引自锁上支架18和牵引自锁下支架6在导轨5上进行往复直线运动,最终将采集站高/低连接面板取下。 图6 FDU2S专用工具拆分连接面板 四.成果应用与推广 1.共组装6个FDU2S拆分工具,已经成功应用在检修工作中。 2.使用站体专用拆分工具可有效防止在拆分过程中站体及高低端口发生的形变,确保采集站防水密封性,有效保护内部电子系统,可使拆分时间由平均5分钟缩短到1分钟之内,在提高检修质量和速度的同时保证密封性。 3.408ULS滩海采集设备是目前世界上适用于滩海施工的主流采集设备,此工具可成为其采集站FDU2S站体拆分的标配工具,因此具有良好的应用前景,具备推广应用的条件。 8

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