專利名稱：鉆桿直度矯直方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆桿矯直技術(shù)。
背景技術(shù)：
鋼管廠生產(chǎn)的鉆桿大部分都需要經(jīng)過管端加厚處理，即將兩端在加熱狀態(tài)下加粗，以便于后面焊接加工，這樣加厚的鉆桿兩端直徑與中間不一樣，造成鉆桿在后面工序進行矯直時無法進行端部矯直，從面形成鉆桿矯直的肓區(qū)。 為了彌補這個矯直肓區(qū)，在矯直工序的后面增加了一道鉆桿管端壓力矯直工序，
專門對鉆桿的兩端進行局部矯直處理，使鉆桿全長滿足API直線度要求。
目前所采用的矯直工藝方法為人工手動矯直法，即操作工坐在2m遠處的操作臺
上，根據(jù)檢測操作人員測量的值，手動操作矯直機矯直油缸，當(dāng)油缸活塞進給，矯直模具接
觸到鉆桿表面時，操作工憑借安裝在油缸活塞旁的一個百分表指針來判斷矯直的進給量。
這個過程中個人經(jīng)驗要求特別高，而且判斷誤差較大，以至于經(jīng)常出現(xiàn)壓力矯直后，鉆桿的
直線度仍然嚴重超差，需反復(fù)進行多次檢測、矯直處理，操作效率很低，工作強度又大，并需
要兩個操作人員配合進行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過提供一種鉆桿直度矯直方法，針對鉆桿壓力矯直的人為操作判斷的缺陷，有效解決目前鉆桿管端直度檢測與矯直的問題，提高檢測矯直的精度和效率，同時降低操作人員的工作強度。 本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案為一種鉆桿直度矯直方法，包括壓力矯直機，其上設(shè)有一進給油缸，進給油缸上裝有一頂頭，進給油缸與一進油回路連通；一壓力傳感器，裝在進油回路上；還包括一位移傳感器，包括以下步驟 1)檢測鉆桿初始彎曲量，將需要矯直的鉆桿進行軸向和周向定位；
2)在計算裝置中通過矯直數(shù)學(xué)模型得出矯直進給量；
3)啟動壓力矯直機的進給油缸開始進給； 4)當(dāng)進給油缸的頂頭接觸到鉆桿表面時，進給油缸的進油回路壓力上升，當(dāng)壓力傳感器檢測到設(shè)定值時，反饋給計算裝置； 5)計算裝置啟動位移傳感器開始檢測矯直進給量； 6)當(dāng)檢測到進給油缸的頂頭達到矯直數(shù)學(xué)模型的矯直進給量時，頂頭快速退回；
7)自動矯直控制結(jié)束。
優(yōu)選地，所述步驟2)的矯直數(shù)學(xué)模型為 式中S為鉆桿矯直進給量，mm ;
E。為彈性模量，已知；
G為鉆桿的屈服強度，已知； S 。為鉆桿初始彎曲量，mm ; D為鉆桿的外徑，mm ; 1為支撐夾具的間距，mm; t為鉆桿的壁厚，mm; b。、 V b2分別為線性回歸系數(shù)。 優(yōu)選地，所述鉆桿初始彎曲量S 。通過非接觸式傳感器檢測。 優(yōu)選地，所述線性回歸系數(shù)b。、bpb2通過實驗分析分別得到b。的范圍0. 8 1. 2、
^的范圍0. 4 0. 7、 b2的范圍0. 6 0. 8。 優(yōu)選地，所述步驟4)中的設(shè)定值為13bar 17bar。 優(yōu)選地，所述步驟2)和5)中的計算裝置為工控計算機。 本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和積極效 果 對鉆桿端部的矯直肓區(qū)可實現(xiàn)一次性地定量矯直，并能通過壓力傳感器與位移傳 感器對鉆桿矯直過程中實現(xiàn)保護，避免過度矯直而破壞鉆桿。 且本發(fā)明由工控機系統(tǒng)與控制模型統(tǒng)一協(xié)調(diào)，整個矯直工藝過程完全實現(xiàn)自動 化。僅需一名操作人員旁邊監(jiān)控就可以了，不僅降低了操作人員的工作強度，而且極大提高 了工作效率和產(chǎn)品的矯直精度。


圖1為本發(fā)明的鉆桿直度矯直裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。 圖中，l出油回路，2壓力傳感器，3進油回路，4位移傳感器，5頂頭，6進給油缸，7 鉆桿，8、9階梯夾具。
具體實施例方式
如圖l所示，其中1出油回路，2壓力傳感器，3進油回路，4位移傳感器，5頂頭，6 進給油缸，7鉆桿，8、9階梯夾具。 本發(fā)明主要包括壓力矯直機、壓力傳感器2、位移傳感器4、矯直控制數(shù)學(xué)模型以 及工控計算機系統(tǒng)，壓力傳感器2安裝在壓力矯直機的矯直進給油缸6的進油回路3上，用 于檢測矯直的壓力變化；位移傳感器4與壓力矯直機的進給活塞連接(圖中未示出)，用于 檢測矯直時矯直油缸的前進位移量。
本發(fā)明還包括以下步驟 1)當(dāng)待矯直的彎曲鉆桿7通過直度檢測得出初始彎曲量后，實現(xiàn)鉆桿7軸向和周 向的定位； 2)在工控計算機中通過矯直數(shù)學(xué)模型得出矯直進給量；
3)啟動壓力矯直機的進給油缸6開始進給； 4)當(dāng)進給油缸6的頂頭5接觸到鉆桿7表面時，進給油缸6的進油回路3壓力上 升，當(dāng)壓力傳感器2檢測到設(shè)定值(本發(fā)明中該壓力值為13bar 17bar)時，反饋給工控 計算機；
5)工控計算機啟動位移傳感器4開始檢測矯直進給量； 6)當(dāng)檢測到進給油缸6的頂頭5達到矯直數(shù)學(xué)模型的矯直進給量時，頂頭5快速 退回； 7)自動矯直控制結(jié)束。 所述步驟2)的矯直數(shù)學(xué)模型為 "M^L + 、J^化 (1) G /3一 式中S為鉆桿矯直進給量，mm ; E。為彈性模量，已知； G為鉆桿的層屈服強度，已知； S 。為鉆桿初始彎曲量，mm，通過非接觸式傳感器檢測。
D為鉆桿的外徑，mm，已知；
1為支撐夾具的間距，mm，已知；
t為鉆桿的壁厚，mm，已知； b。、 bp b2分別為線性回歸系數(shù)，通過實驗分析分別得到，b。的范圍0. 8 1. 2、 ^ 的范圍0. 4 0. 7、 b2的范圍0. 6 0. 8。
實施例1 某公司鉆桿管端直度自動矯直跟據(jù)上述計算步驟，將相關(guān)參數(shù)b。 = 1. 1 ;E。= 210 ;G = 275 ; S 。 = 1. 5mm ;b丄=0. 6 ;D = 127mm ;1 = 360mm ;t = 12mm ;b2 = 0. 7代入公 式l，得到S =4.96mm。與人工操作相比，該矯直進給量S的矯直精度有了很大提高。
實施例2 某公司加厚油管管端直度自動矯直跟據(jù)上述計算步驟，將相關(guān)參數(shù)b。 = 0. 9 ;E。 =210 ;G = 275 ; S 。 = 1. 2mm ;1^ = 0. 7 ;D = 110mm ;1 = 350mm ;t = 11mm ;b2 = 0. 5代入 公式l，得到S =3.47mm。與人工操作相比，該矯直進給量S的矯直精度有了很大提高。
要注意的是，以上列舉的僅為本發(fā)明的具體實施例，顯然本發(fā)明不限于以上實施 例，隨之有著許多的類似變化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員如果從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián) 想到的所有變形，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
一種鉆桿直度矯直方法，包括壓力矯直機，其上設(shè)有一進給油缸(6)，進給油缸(6)上裝有一頂頭(5)，進給油缸(6)與一進油回路(3)連通；一壓力傳感器(2)，裝在進油回路(3)上；還包括一位移傳感器(4)，其特征在于包括以下步驟1)檢測鉆桿(7)初始彎曲量，將需要矯直的鉆桿(7)進行軸向和周向定位；2)在計算裝置中通過矯直數(shù)學(xué)模型得出矯直進給量；3)啟動壓力矯直機的進給油缸(6)開始進給；4)當(dāng)進給油缸(6)的頂頭(5)接觸到鉆桿(7)表面時，進給油缸(6)的進油回路(3)壓力上升，當(dāng)壓力傳感器(2)檢測到設(shè)定值時，反饋給計算裝置；5)計算裝置啟動位移傳感器(4)開始檢測矯直進給量；6)當(dāng)檢測到進給油缸(6)的頂頭(5)達到矯直數(shù)學(xué)模型的矯直進給量時，頂頭(5)快速退回；7)自動矯直控制結(jié)束。
2. 如權(quán)利要求l所述的鉆桿直度矯直方法，其特征在于所述步驟2)的矯直數(shù)學(xué)模型為<formula>formula see original document page 2</formula>式中S為鉆桿矯直進給量，mm;E。為彈性模量，已知；G為鉆桿的屈服強度，已知；S。為鉆桿初始彎曲量，mm;D為鉆桿的外徑，mm;l為支撐夾具的間距，mm;t為鉆桿的壁厚，mm;b。、bpb2分別為線性回歸系數(shù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的鉆桿直度矯直方法，其特征在于所述鉆桿初始彎曲量S。通過非接觸式傳感器檢測。
4. 如權(quán)利要求3所述的鉆桿直度矯直方法，其特征在于所述線性回歸系數(shù)b。、 ^、 b2通過實驗分析分別得到b。的范圍0. 8 1. 2， ^的范圍0. 4 0. 7， b2的范圍0. 6 0. 8。
5. 如權(quán)利要求5所述的鉆桿直度矯直方法，其特征在于所述步驟4)中的設(shè)定值為13 17bar。
6. 如權(quán)利要求5所述的鉆桿直度矯直方法，其特征在于所述步驟2)和5)中的計算裝置為工控計算機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉆桿直度矯直方法，包括以下步驟1)檢測鉆桿初始彎曲量，將需要矯直的鉆桿進行軸向和周向定位；2)在計算裝置中通過矯直數(shù)學(xué)模型得出矯直進給量；3)啟動壓力矯直機的進給油缸開始進給；4)當(dāng)進給油缸的頂頭接觸到鉆桿表面時，進給油缸的進油回路壓力上升，當(dāng)壓力傳感器檢測到設(shè)定值時，反饋給計算裝置；5)計算裝置啟動位移傳感器開始檢測5)計算裝置啟動位移傳感器(4)開始檢測矯直進給量；6)當(dāng)檢測到進給油缸的頂頭達到矯直數(shù)學(xué)模型的矯直進給量時，頂頭快速退回；7)自動矯直控制結(jié)束。
文檔編號B21D3/00GK101733309SQ200810203000
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者劉茂生, 周勇德, 張建偉, 施端, 沈國慶, 洪宇程, 王群, 馬立紅 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司