一种用于PE管道管口清理的新型旋转刮刀

李万里，陈文源

（中山职业技术学院，广东 中山 528400）

一种用于PE管道管口清理的新型旋转刮刀

李万里，陈文源

（中山职业技术学院，广东 中山 528400）

本产品的研发源于城市管网施工PE管道对接需要，运用了简单直观机械螺旋传动原理巧妙构思，将更方便快捷高效的功能体现出来。新型刀具材料及刀具角度的合理设计，结构的优化，保证了加工质量，延长了刀具的使用寿命，特别是四分之一螺母、塔簧以及T型丝杆的配合和控制，实现了刀具卡位的快速定位及加工时的螺旋刮削之间相互切换，使施工变得便捷、高效、省力。本产品已推向市场，在实际管道施工中取得了较为广泛的使用，受到施工单位的一致好评。

机械螺旋传动；四分之一螺母；新型刀具材料

1 产品应用背景

在城市管网施工中，常需要将两个相同型号的PE管进行对接，对接的方法常采用焊接加热连接，在相互焊接连接前必须要对焊接面进行清理，具体的要求是：测量电熔管材的长度或者中心线，在焊接的管材表面上划线标识，将大于划线区域约5mm内的焊接面刮削约0.2mm厚，以去除氧化层。传统的施工方法常用手动刮刀进行刮削，有的甚至用普通刀片或玻璃进行，这种施工方法工作效率低下，劳动强度大，人工刮削刮削层厚度不一，无法达到焊接的要求。而且操作时间长，严重影响整体施工进度和效果。文章巧妙的利用螺旋传动原理和新型刀具材料有效的解决了以上问题，使施工变得高效、快捷。

2 工作原理

本产品由支撑体和刀架两部分组成，支持架采用内撑方式，利用四分之一螺母，使其快速张开，再通过螺纹传动，稳定的固定在PE管内壁上，刀具固定在刀架上，同样采用四分之一螺母，实现快速定位，通过手动旋转刀架，使刀片对PE管外表面进行有效切削，切削出光滑的圆柱面，切削深度通过定位零件进行控制，保证切屑厚度为0.2mm。

图1 新型旋转刮刀结构原理图

3 产品的工作过程

如图1所示新型旋转刮刀结构原理图所示，使用时先压下支架筒9上的四分之一螺母14，使其与青铜T型丝杆13的螺纹接触部分松开，拉出青铜T型丝杆13，带动十字架滑块12向内收缩，促使支架11将4个支撑架10支撑在PE管1内壁处，在松开四分之一螺母14，使其与青铜T型丝杆13的螺纹接触部分啮合，转动大丝杆座15，带动青铜T型丝杆13与四分之一螺母14之间的螺纹传递力矩到支撑架10上，增加支撑架10支撑在PE管1内壁上的支撑力。调节不锈钢T型丝杆7上的四分之一螺母14与不锈钢T型丝杆7之间的距离，使刀具2在轴向方向上与PE管1的管口齐平，通过星型螺母5和小丝杆座6调节刀架3在径向方向上的距离，使刀具接触到PE管1表面上，摇动手摇手柄4，使刀具绕着PE管外圆进行切削。

4 本产品的创新点

（1）采用内撑结构，使支撑架固定在PE管内壁上，找到支撑力，控制住刀片工作时的自由度。保证切削的稳定性，由于刀架的力臂较长，从而使切削省力，方便操作者应用，劳动强度大大降低。

（2）采用四分之一螺母、塔簧与T型螺杆的巧妙配合，实现了支撑架和刀架的快速定位与螺旋刮削之间相互切换，缩短了装夹时间，大大提高了工作效率。主要技术指标：切削范围：PE管外径，100～380mm的管道。

（3）采用新型刀片材料和合理的刀具角度的合理设计，保证了刮削效果，延长了刀片的使用寿命，保证施工质量。

（4）刀架传动螺杆的螺距必须小于刀片修光刃的长度，使残留面积为零，这样切削出的工件是圆柱面，而不会成为螺纹。

（5）由于在野外施工，必须考虑防潮防锈等工作环境问题，以及工程施工中，PE管外壁上会粘有沙粒的硬物会对刀片造成一定的影响，因此，在刀具结构设计时，设计了相应的保护措施，使得刀具不粘沙减少受损，提高了刀具的使用寿命。

5 本产品与传统产品的性能对比及优势

如图2所示，该产品利用简单直观的机械传动原理将更完美的功能体现出来。经过实践证明，与传统手动刮刀相比较，具有明显优势。

本产品现场试用过程及结果与评价如下：

（1）地点：中山市东区景观路施工现场。

（2）过程：用新型旋转刮刀对两根PE管刮削，测量其切削层厚度、刮削后PE管圆柱度及表面粗糙度能否到达焊接要求。

（3）测试结果：切削层厚度：0.021mm，圆柱度＜0.05mm，表面粗糙度Ra＜3.2。

（4）测试结论：符合达焊接要求。

（5）使用评价：文章通过现场切削测试，使用效果良好，各项指标均能到达焊接要求，与以往施工工具相比较，施工时间缩短60%以上，工人劳动强度大为降低，切削质量有明显提高如表1所示。

图2 传统手动刮刀及新型旋转刮刀外观对比图

表1 产品性能对比一览表

综上所述，本产品单件使用成本不足传统刮刀的四分之一，不仅在成本上比手动刮刀便宜很多，并且使用效率、施工质量、刀具寿命、工人劳动强度方面比传统方式都有显著提高，目前，本产品现已成功推向市场，并与中山市海讯管道科技有限公司签订了生产合同，并顺利通过厂家的现场检测检验，得到了施工企业的一致好评。

A new Rotary Scraper used for PE Pipe-end Cleaning

LI Wan-li,CHEN Wen-yuan
(Zhongshan Vocational and Technical College,Zhongshan,Guangdong 528400,China)

the research and development of the productis resulted from the demand of urban pipeline network construction on butting of PE pipe.Its more convenient,quick and efficient functions are manifested based on the application of the conception of the simple and intuitive mechanical screw drive.The reasonable design of new cutter materials and the angle of cutting tools,the optimization od structure,ensure the quality of processing,prolong the service life of cutting tools,the coordination and control of the quarter nuts,spring and T screw rod,achieve rapid positioning for the cutter and the switching between spiral scraping when processing,which makes the construction more convenient,efficient,energy-saving.This product has been put into market and it is widely applied in practicalpipeline construction and is consistently appreciated by the contractors.

mechanical screw drive;quarter nut;new cutter material

TH122

A

2095-980X（2015）04-0030-02

2015-02-15

本论文得到广东省高职教育信息技术类专业教学指导委员会课题（XXJS-2013-1065），广东省教育技术中心课题(yjjy12C013，yjjy13A010)，中山市教育科研课题 (D14052),中山职业技术学院科研项目(2014KQ19)等课题支持。

李万里（1985-），男，湖南岳阳人，大学本科，高级技师，主要研究方向：机械制造。