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弯管 机弯孔 设计

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变 机 构 控 制 在 弯 管 机 中 的 应 用 武汉理工大学机电工程学院程飞月 小 R顶镦弯管机是我校和某厂共同研制开发 的左右回转式顶镦弯管机。采取带有轴向顶镦装置 的机械冷弯方式 ，以液压为动力源 、P C为控制源 ， 自动完成送料、夹紧和弯管。 1 弯管过程 弯管是指将经过焊接的长管按照工艺图纸的要 求弯制成各种各样 的蛇形管 ，由送料 、夹紧和弯管 3 部分完成。送料是将管料从料架上翻入料槽中， 由送料电机将管料送到挡管器处，再由直流伺服电 机定长送料。液压辅助控制部分控制的顶镦夹夹 紧、收紧夹收紧、弯管模闭合后，由弯曲缸带动弯 模旋转弯管；顶镦缸推动顶镦夹使其向管料施加轴 向推力，以满足弯管和顶镦的匹配要求。当一个弯 头弯完后，再由直流伺服电机定长送料，同时转筒 旋转一定角度 ( 通常为 1 8 0 。 ) ，进行再一次弯管， 直到整根管子弯完为止 。 在机械冷弯时，为了保证弯管的质量，采用顶 镦缸推动顶镦夹使其向管料施加轴向推力，以满足 弯管和顶镦的匹配要求 ，使管子在弯曲过程 中受到 轴向推力或拉力，从而改变变形区的受力状态。图 1 为采用轴向带有顶镦装置的机械冷弯。为了实现 顶镦的作用，其轴向推进速度 顶与弯曲模中管子 的线 速 度 弯 必须 满 足 一 定 的关 系 顶 一 弯= ( t ) 。 2 系统的组成 根据顶镦工艺中速度及位置伺服的要求 ，弯管 图 1 采用轴向带有顶镦装置的机械冷弯 机中用于实现弯曲及顶镦技术 的驱动系统采用双输 入双输 出液压伺服系统 ( 见图 2 ) 。弯 曲液压缸轮 为 1 个齿条液压缸， 齿条在油压的作用下带动齿轮 转动，从而使弯曲模旋转实现管子的弯曲。顶镦液 压缸为单活塞液压缸 ，推动顶镦夹装置 ，与弯曲缸 运动相配合 ，实现顶镦工艺参数 的要求。 宿助 辜 旗 分 一 一瓣 ： ! l f I ： ! 图 2 双输入双输 出液压 伺服 系统 在弯曲过程中，弯曲缸与顶镦缸是 2 个给定速 度参考值的速度伺服系统。同时为了满足弯曲角度 的要求，2 缸在弯曲结束前又必须是位置伺服系 统，以保证弯管的质量。本文结合弯管机液压伺服 现在可使用 4个月。 ( 2 )耐磨性 、润滑性好 。经检查尼龙滑轮轮槽 光滑 ，未见压痕和磨损迹象。 ( 3 )韧性好。比铸铁滑轮耐撞击。 ( 4 ) 自重轻 不生锈。重量 相 当于铸铁 滑轮 的 1 8 ，更换方便，减轻工人的劳动强度。 ( 5 )导 电性差。杜绝 了原来在 吊钩上焊接时利 一78 用钢绳作地线的做法 ，很好地保护 了钢绳不受 电弧 的损坏 。 作者地址：武汉钢铁 ( 集团)公司设备维修中心三炼钢维 修车间 邮 编：4 3 0 0 8 3 收稿 日期 ：2 0 0 7 0 2 0 6 起重运输机械 2 0 0 7( 9 ) 维普资讯 系统的特点 ，介绍系统变结构控制器的设计 。 3 液压伺服系统的模型 根据相关技术文献及伺服阀动态性能实测数 据，伺服阀的频宽远大于液压系统固有频率，把伺 服阀看成- t： L 例环节 ；不考虑系统外部泄漏 ，液压 伺服系统的模型 f t +BP 戈+k s +FL =AP PL I 。 = + 户 + C tP k =c d w k k l 1 p 式 中A 液压缸作用面积 m 负载质量 粘性阻尼系数 F L 外负载力 活塞位移 弹簧刚度 液压缸 2腔总体积 PI _负载压力 c 液压缸内泄漏系数 k i伺服阀增益 伺服放大器增益 输入 电压 取状态变量 ： 1 = ， 2 =戈 ， 3 = 得到系统状态 方程 耋 【 戈 3 = 厂 ( ) +b ud 式 中 ， ( ) =一a l 1 一a 2 2 一a 3 3 b = ； 。 A d = 篆 + ； c t k 。 + k s+ P 4 p 。 c 口 3 瓦+ 1 h = 4 9 4 V tM 由于伺服阀阀口的流量特性 ，系统呈现出很强 的非线性特性。系统的流量系数 、泄漏系数、放大 器增益等参数具有明显的不确定性，且随着工作状 起重运输机械 2 O O 7( 9 ) 态、温度等的变化而缓慢变化；而且要考虑弯管力 与顶镦力之间的耦合等。由于系统参数a 、a 2 、a 3 、 b 、d 均是不确定的，因此采用传统的控制方法很 难得到满意的控制效果。 4 控制算法 对工作液压缸的基本控制要求是速度可调、精 确定位，为此要求系统具有速度和位移双重控制。 如图 3 所示，液压缸的运动过程分为启动阶段、速 度控制阶段和定位控制阶段。为了实现这种速度和 位置双重控制 ，本文采用如下变结构控制结构 ，即 c = X 二 耋 式 中 s( )为速度位置控制切换 函数 ；A的 大小与管子的管径、弯曲半径、弯曲角度、壁厚、 材质等因素有关，由实验确定；F ( t )为速度调 节器的输 出；L ( t )为位置调 节器 的输 出。速度 调节与位置调节的切换关系如图 4 所示 ( 一个运动 方向) 。其中， 、 、 等为速度的给定值。 图3 速度和位移双重控制 图 4 速度调节与位置调节 的切换关 系 4 1 速度调节器的设计 取滑模平面 s 1( X)=C 1 2 2 + 3 ，速度控制 输出 F ( t )= + d 。其 中， 为等价控制输 入 ，它是系统工作状态维持在模态超平面上滑动的 平均控制输 入量； 为切换控制项 ，它可克服系 统参数的变化及干扰的影响， 使系统工作状态能达 到并收敛于滑动模态超平面。为了削弱系统状态在 滑模平面上的抖振，采用指数趋近率 S 1( t ) =一e s g n( s 1 ) 一 1( t ) 4 2 位置调节器的设计 在弯管过程中，为了保证弯曲角度，要求管子 弯曲角度误差 0 5 。 ，而液压伺服系统的非线性 - - - 7 9 - 维普资讯 带式输送机胶带连接工艺的改进 河南省平顶 山市理工学校孙红纳 常用胶带有帆布带、维尼龙带和尼龙带等，在 常温条件下用于输送各种非腐蚀性的块状 、粒状和 粉状物料 ，如煤炭、焦炭 、砂石等。 普通胶带一般制成 1 0 0 m长，当输送机所用胶 带长度超过 1 0 0 m时 ，接头数量就要增加 ；另外胶 带磨损后，其损坏的一段更换时也需接头。带式输 送机上胶带的承载能力和使用寿命与接头质量有很 大关 系，接头质量好 ，其 承载能力大 ，使用 寿命 长。胶带 的价格约 3 0 0元 m，胶带使 用寿命 的延 长能有效降低生产成本 ，因此胶带接头的处理非常 重要 。 1 机械接头法 一般常用的为钩卡连接。钩卡连接的连接皮带 扣为多爪状，用锤子将钩爪楔人带端，穿人销柱后 即成。不同厚度的胶带，应选用与之相配的不同型 号的皮带扣。此种接头方法 ，强度降低很大 ，卡接 后的强度 只有胶 带本身强 度的 3 5 4 JD 。一般 不采用 ，多作为应急措施。 2 热胶接硫化法 将胶带接头部分的布层和胶层，按一定形式和 角度剖切成对称差级，涂以胶浆使其粘连，然后在 一定压力 、温度条件下加热一定时间，经过硫化反 应后 ，生橡胶变成硫化橡胶 ，从而获得接头部位较 高的粘着强度。此种方法所得接头强度可达原胶带 的 8 5 9 0 。 这种接头虽然强度高，但技术条件很难把握， 准确掌握其技术条件是保证接头强度和寿命的关 键。硫化技术条件控制不严或不当会造成欠硫 、过 硫、脱层、起泡、冲皮、明疤等质量缺陷。再者， 硫化设备比较笨重 ，运输不便 。 3 工艺改进后的冷胶接硫化法 冷胶接法是在室温下进行，并且工具简便，给 现场施工带来 了极大方便。工艺改进后 ，接头的物 理机械性能 与使用 寿命能达到热胶接法 的同等水 平 。 特性决定了不能采用普通的线性调节器，并考虑到 定位时问较短 ，位置调节器采用如下滑模变结构控 制率 ，、 f ： S 2( X) = I 1 X l +C 1 2 3 f 2 +X 3 10 式中 B ( t ， ) ， ( t )为从速度调节切换 到位置调节时速度调节器的输出值。 5 结束语 变结构控制技术由于对系统参数的绝对适应性 以及计算简单等特点而逐渐得到广泛的应用。本文 介绍了变结构滑模控制理论在弯管机上的成功应 用，该弯管机投人生产以来，很好地满足 厂 生产的 8 O一 要求，弯出的管子完全达到了设计要求。 参考文献 1 章燕 谋锅炉制造工艺学北京 ：机械工业出版社， 1 9 8 0 2 刘长年液压伺服系统优化设