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【摘 要】对口器是管道建设中管口组对必不可少的施工设备，在我国开展西气东输工程前所用的气动内对口器差不多都是从外国进口的，不仅费用高昂，配件也十分缺乏。后我国对气动内对口器进行自主研发并取得很好的成果，打破了国外的技术封锁，在长输管道的建设中助力不小。
【关键词】气动；内对口器；设计
1.概述
管口连接的精度和强度在长输管道工程中十分重要，直接影响着管道工程的整体质量。
对口器是管口组对、焊接必不可少的施工设备，分外对口器和内对口器两种，内对口器的精度一般高于外对口器，一种对口器适用一种管道内径，形成标准系列产品。其中气动内对口器以压缩空气作为动力，执行元件如气缸、气控换向阀等工作可靠，对环境无污染，涨紧速度快，操作简单，因而深受施工单位的欢迎。
在管线焊接施工中，将对口器夹具与气泵和推拉杆通过轮式支架一起送入管道内，从钢管内部以径向力把两根待组对管管口迅速组对，进行对口焊接，完成后再将其拉出管道。目前我公司能够生产制造适应管径从φ168mm～2032mm（6″～80″）的各个规格的气动内对口器，并拥有更大规格产品的技术储备。以下简单介绍φ1626管道气动内对口器的设计。
2.设计特点
①结构简单，外形美观。
②重量轻，行走速度快，爬坡能力强，耗气量小。
③阀件均采用进口阀件，接头采用不锈钢材料制作保证气路清洁，接头型式为C型结构保证密封性能可靠。
④行走架严格按工艺工装制造，保证行走轮对中性能使整机性能得到提高。
⑤整机从制造到安装调试严格按企业标准（执行标准为Q/GDR 001-2010《管道施工用气动内对口器》）和工艺执行，保证对口错边量在0.5mm之内，达到管道施工标准要求。
3.设计要求
①适用于环境—环境温度：-19℃-+50℃；相对湿度<90%；海拔0-3500m的地段内。
②适应名义管径：φ64″（1626）-72″（1829），适应最大壁厚35mm。
③转弯半径：30D（D为组对钢管的外径）。
④最大爬坡角度不小于15°。
⑤最大行走速度不小于0.6m/s。
⑥对口数量：不少于2道。
4.设计参数
4.1对口组件部分计算：
对口组件部分重点校验：推力盘、连杆销、连杆、气缸、活塞、气缸支座。
图1
（1）推力盘：（见图1）
材料： =650MPa，许用应力取==216 MPa
活塞直径：φ450mm；
ΦA=125mm，ΦB=400mm，ΦC=450mm，L1=65mm，L2=47.5mm，
求最大应力：
==1.32*=93（MPa）<
求最大挠度：
= ==0.069（mm）
最大挠度可接受。
（2）连杆销计算：
连杆销 直径φ25 材料=2156MPa，许用应力取==718 MPa
剪切许用应力=0.8=574 MPa
连杆销剪切强度 ：
===256.5 MPa<
剪切强度够，直径选取合理。
（3）连杆（见图2）
连杆长220mm，界面50X23（mm）材料： =650Mpa
许用应力取==216 MPa
图2
压应力：
===109.48 MPa<
强度足够；
（4）气缸：（见图3）
缸径φ450mm，壁厚16mm，平封头厚22mm带6条筋高20mm，材料：合金状态T5
=390MPa，许用应力取==130 MPa
图3
（5）活塞：（见图4）
活塞直径D4=φ450mm，最薄壁厚S=16mm，最小径D3=70mm，D1=350mm材料：合金状态T5 =390MPa，许用应力取==130 MPa。
图4
最大应力：
= =0.668*72*1.6=52.37 MPa<
（6）气缸支座：（见图5）
气缸支座
A=φ528mm，B=φ844mm， C=φ136mm， D=35mm，E=470mm， F=142mm， G=44mm，材料：合金状态T5 =390MPa，许用应力取==130 MPa。
4.2确定驱动、刹车。
确定驱动、刹车缸直径、马达选取、链。初定各部分结构尺寸，确定驱动、刹车方式，估算整機重量等。
驱动方式：双马达侧驱；
刹车方式：双气缸背靠背安装上下刹车；
估算整机重量：2900Kg；
爬坡角度：θ=20°；
行走轮夹角：100°；
驱动轮直径：φ220mm；
爬坡状态（见图6）
图5
图6
5.注意事项
根据现在管线材料的性能，使用压力情况，焊接前预热温度和设计选用的最大壁厚等要求，综合上述条件设计对口器，选用合理的气缸直径来保证涨力满足对口要求达到最佳效果。
整机制造完毕后必须在相应的试验管内进行对口试验，各种性能完全达到标准要求方可出厂。
作者简介：
徐丽华，女，1962.07生 ，上海浦东人， 毕业于： 抚顺石油学院，现任职于永清美德石油管道装备制造有限公司，技术总监 研究方向：机械（化工机械，工程机械）。
【关键词】气动；内对口器；设计
1.概述
管口连接的精度和强度在长输管道工程中十分重要，直接影响着管道工程的整体质量。
对口器是管口组对、焊接必不可少的施工设备，分外对口器和内对口器两种，内对口器的精度一般高于外对口器，一种对口器适用一种管道内径，形成标准系列产品。其中气动内对口器以压缩空气作为动力，执行元件如气缸、气控换向阀等工作可靠，对环境无污染，涨紧速度快，操作简单，因而深受施工单位的欢迎。
在管线焊接施工中，将对口器夹具与气泵和推拉杆通过轮式支架一起送入管道内，从钢管内部以径向力把两根待组对管管口迅速组对，进行对口焊接，完成后再将其拉出管道。目前我公司能够生产制造适应管径从φ168mm～2032mm（6″～80″）的各个规格的气动内对口器，并拥有更大规格产品的技术储备。以下简单介绍φ1626管道气动内对口器的设计。
2.设计特点
①结构简单，外形美观。
②重量轻，行走速度快，爬坡能力强，耗气量小。
③阀件均采用进口阀件，接头采用不锈钢材料制作保证气路清洁，接头型式为C型结构保证密封性能可靠。
④行走架严格按工艺工装制造，保证行走轮对中性能使整机性能得到提高。
⑤整机从制造到安装调试严格按企业标准（执行标准为Q/GDR 001-2010《管道施工用气动内对口器》）和工艺执行，保证对口错边量在0.5mm之内，达到管道施工标准要求。
3.设计要求
①适用于环境—环境温度：-19℃-+50℃；相对湿度<90%；海拔0-3500m的地段内。
②适应名义管径：φ64″（1626）-72″（1829），适应最大壁厚35mm。
③转弯半径：30D（D为组对钢管的外径）。
④最大爬坡角度不小于15°。
⑤最大行走速度不小于0.6m/s。
⑥对口数量：不少于2道。
4.设计参数
4.1对口组件部分计算：
对口组件部分重点校验：推力盘、连杆销、连杆、气缸、活塞、气缸支座。
图1
（1）推力盘：（见图1）
材料： =650MPa，许用应力取==216 MPa
活塞直径：φ450mm；
ΦA=125mm，ΦB=400mm，ΦC=450mm，L1=65mm，L2=47.5mm，
求最大应力：
==1.32*=93（MPa）<
求最大挠度：
= ==0.069（mm）
最大挠度可接受。
（2）连杆销计算：
连杆销 直径φ25 材料=2156MPa，许用应力取==718 MPa
剪切许用应力=0.8=574 MPa
连杆销剪切强度 ：
===256.5 MPa<
剪切强度够，直径选取合理。
（3）连杆（见图2）
连杆长220mm，界面50X23（mm）材料： =650Mpa
许用应力取==216 MPa
图2
压应力：
===109.48 MPa<
强度足够；
（4）气缸：（见图3）
缸径φ450mm，壁厚16mm，平封头厚22mm带6条筋高20mm，材料：合金状态T5
=390MPa，许用应力取==130 MPa
图3
（5）活塞：（见图4）
活塞直径D4=φ450mm，最薄壁厚S=16mm，最小径D3=70mm，D1=350mm材料：合金状态T5 =390MPa，许用应力取==130 MPa。
图4
最大应力：
= =0.668*72*1.6=52.37 MPa<
（6）气缸支座：（见图5）
气缸支座
A=φ528mm，B=φ844mm， C=φ136mm， D=35mm，E=470mm， F=142mm， G=44mm，材料：合金状态T5 =390MPa，许用应力取==130 MPa。
4.2确定驱动、刹车。
确定驱动、刹车缸直径、马达选取、链。初定各部分结构尺寸，确定驱动、刹车方式，估算整機重量等。
驱动方式：双马达侧驱；
刹车方式：双气缸背靠背安装上下刹车；
估算整机重量：2900Kg；
爬坡角度：θ=20°；
行走轮夹角：100°；
驱动轮直径：φ220mm；
爬坡状态（见图6）
图5
图6
5.注意事项
根据现在管线材料的性能，使用压力情况，焊接前预热温度和设计选用的最大壁厚等要求，综合上述条件设计对口器，选用合理的气缸直径来保证涨力满足对口要求达到最佳效果。
整机制造完毕后必须在相应的试验管内进行对口试验，各种性能完全达到标准要求方可出厂。
作者简介：
徐丽华，女，1962.07生 ，上海浦东人， 毕业于： 抚顺石油学院，现任职于永清美德石油管道装备制造有限公司，技术总监 研究方向：机械（化工机械，工程机械）。