1.5课题意义

本课题将通过国内外对换热器穿管的研究，并结合相关理论知识，系统分析换热器穿管过程中存在的主要问题。以大型换热器为研究对象，结合换热器换热管穿管过程中存在的问题，提出对现有的换热器穿管过程的改进方案，设计一种自动化换热管穿管装置，以改善现有穿管过程的工作情况；将改进后的大型换热器进行穿管机设计，为进一步进行热交换器性能检测、检验不同穿管参数对热交换性能影响的试验并降低试验成本提供基础。同时，本课题将为进一步研究换热器穿管自动化技术提供理论基础。

第2章换热管穿管装置布局分析和设计

2.1穿管机布局分析

本设计拟选用半自动化穿管方案。下支撑架的滚子支撑装置左右移动，液压缸控制上支撑架的上下移动。

控制上支撑架移动的装置有很多，这里选择用液压缸做动力机构，因为上支撑架主要是做直线往复运动，运动方式比较简单，而液压缸的整体结构比较简单，在国内已经是很成熟的产品，工作运行结果比较可靠。用液压缸可以不需要减少装置来减小上支撑的下降速度，并且没有传动过程中的卡顿，上支撑架的整体运动过程是比较平稳的。上支撑架的整体运动过程相对稳定。液压缸的主要部件包括缸盖、缸筒、活塞、活塞杆、密封装置和排气装置。[4]

液压缸在整体液压缸系统中的作用是当做运动的执行元件，液压缸的原理是液压缸通过各个机构转化成机械能的装置。液压缸的运动方式是直线往复形式，它的动能由液压马达提供转换的。目前市面上最常见的有活塞缸、摆动缸、柱塞缸。活塞和柱塞缸能实现直线往复，摆动缸实现往复摇摆。液压缸可一个、两个或者多个的配合使用。[5]

（1）活塞式

活塞式的缸有单杆和双杆的，如图图2.1为一种单活塞杆。在图中可以明显的看出有两个都是进出油口，这样活塞杆就能做上下的运动，所以图中所示的为双作用缸。

图2.1单杆液压缸结构图

单作用的液压缸在整体结构上只有一个进出油口，液压缸提供的液压力只能使活塞杆向一个方向运动，无法通过液压力控制活塞杆，活塞杆的收缩只能依靠弹簧、活塞杆上面物体自身的重量、活塞杆上面提供的其他外负载等条件。双作用液压缸能使与上支撑架连接的活塞杆伸出与收缩。［6］

（2）柱塞式

①柱塞式的液压缸没有双作用形式的，只有单作用的液压缸，柱塞缸只能靠液压能实现活塞杆的一个方向伸出运动，无法靠液压能缩回，只能靠活塞杆上面物体自身的重量、活塞杆上面提供的其他外负载等条件缩回。

②活塞缸的缸套形式比较特别，缸套不与柱塞有之间的物体面的接触，而且缸套的加工制造是比较简单方便的，因此柱塞缸通常用做机构需要长距离行程的，本设计的上支撑架行程不长。

③柱塞缸的柱塞还有一个特点，柱塞的自重是比较大的，如果缸体水平放置，柱塞很容易因为自身的重量太大而造成自然下垂，这时缸体内的零部件的配合就不完美，密封件和导向边会与柱塞摩擦造成损坏，所以其常垂直使用。［7］

本课题拟选用液压缸的作用是用4个液压缸连接上下支撑架，用液压缸活塞往复运动控制上支撑架的运动，活塞式和柱塞式都能控制上支撑架上下移动。但是柱塞式液压缸的运作方式都是单作用的，只能提供活塞杆的上升动力，无法精准控制活塞杆的下降，由此可发现换热管穿管机对上支撑架的上下移动必须精准才能使换热管对准管板上面的通孔，顺利安装。选择活塞式双作用液压缸，符合本课题的设计，可以完美的为穿管机的上支撑架提供快进、快退、工进、往复运动的要求。