CNC蛇形管弯管机.pdf

蛇 形 管 弯 管 机 孙 伟 宋 玉 其 方 家 厚蛇孙形 管 弯 管 机伟 宋 玉 其 方 家 厚摘 要异 性 能 。关 键 词从 机 械 设 计 、 电 气 控 制 、 液 压 传 动 等 方 面 阐 述 蛇 形 管 弯 管 机 , 、 、 顶 银 的 优锅 炉 制 造 顶 傲 弯 管 技 术 数 字 控 制 液 压 传 动武 汉 锅 炉 厂 与 武 汉 工 学 院 共 同 研 制 了蛇 形 管 弯 管 机 小 、 顶 傲 , 该 机 采 用 计 算 机 数 字控 制 , 能 自 动 实 现 管 子 左 右 弯 曲 及 立 体 弯 曲 , 通 过采 用 顶 徽 弯 管 技 术 , 能 无 芯 弯 制 小 弯 曲 半 径弯 头 , 同 时 对 顶 傲 弯 管 机 理 进 行 了 国 内 首 次 研 究 ,并 开 发 了 确 定 最 佳 工 艺 参 数 的 选 择 软 件 。 与 目 前代 表 国 家 水 平 的 系 统 弯 管 机 相 比 , 具 有 效 率 高 、 工序 少 、 工 人 劳 动 强 度 低 等 优 点 。 与 国 外 处 于 领 先 地位 的 德 国 兀 公 司 蛇 形 管 弯 管 机 相 比 , 除具 有 相 同 功 能 外 , 功 率 提 高 倍 以 上 , 扩 大 了 设 备使 用 范 围 , 轴 送 管 精 度 也 提 高 倍 以 上 。用 使 管 材 在 弯 曲 过 程 中 的 应 力 分 布 状 态 发 生 变化 , 应 力 中 性 层 外 移 , 使 外 侧 拉 应 力 减 少 , 内 侧 压应 力 增 加 , 内 外 侧 径 向 压 力 合 力 减 小 , 这 样 就 减 少了 椭 圆 度 , 降 低 了 减 薄 量 , 改 善 了 小 弯 头 质 量 。采 用 顶 徽 弯 管顶 墩 弯 管 技 术 的 优 越 性目 前 在 锅 炉 设 计 与 制 造 行 业 中 , 对 弯 制 小弯 头 和 降 低 蛇 形 管 弯 头 的 值 , 提 出 了 越 来 越紧 迫 的 要 求 , 这 是 因 为 值 的 大 小 是 衡 量 锅 炉蛇 形 管 制 造 水 平 的 一 个 重 要 参 数 。 在 锅 炉 容 积 相同 的 条 件 下 , 采 用 小 弯 头 的 蛇 形 管 可 以 使 锅 炉管 排 的 受 热 面 积 增 加 , 从 而 提 高 热 效 率 、 增 加 发 电量 另 一 方 面 , 在 保 证 同 样 发 电 量 的 条 件 下 , 采 用小 弯 头 的 蛇 形 管 则 可 以 缩 小 锅 沪 容 积 、 减 轻 锅炉 重 量 , 降 低 锅 炉 制 造 成 本 。 为 此 , 国 内 几 家 大 型锅 炉 厂 相 继 引 进 国 际 先 进 技 术 , 以 提 高 制 造 小弯 头 的 水 平 和 能 力 。 目 前 代 表 国 际 先 进 水 平 的 小弯 管 技 术 主 要 有 两 种 一 是 内 侧 加 热 弯 管 技术 , 二 是 顶 徽 弯 管 技 术 。内 侧 加 热 弯 制 小 弯 头 的 方 法 目 前 可 做 到 的最 小 值 为 , 若 要 制 造 的 弯 头 ,则 需 增 加 一 道 热 挤 压 和 热 校 正 工 序 。 同 时 在 某 些情 况 下 , 如 果 加 热 区 和 加 热 温 度 控 制 不 当 , 还 会 引起 内 侧 起 皱 , 使 弯 头 制 造 不 合 格 。 因 此 , 加 工 工 序多 , 佬 扳 消 耗 大 , 工 艺 操 作 复 杂 , 刀 值 大 , 这 是目 前 内 衡 加 热 弯 制 小 弯 头 所 面 临 的 主 要 问 题 。顶 徽 夸 制 小 弯 头 是 在 管 子 弯 曲 变 形 的 同 时浴 其 轴 向 加 份 顶 傲 力 乡 见 图 , 由 于 顶 徽 力 的 作方 法 目 前 可 无 芯 冷态 弯 制 出 一的 小 弯 头 。 另 外 ,当 管 子 相 对 壁 厚很 小 时 管 子壁 厚 , 为 避 免 管 子内 侧 起 皱 , 还 可 利 用图 顶 徽 弯 管 原 理顶 嫩 机 构 对 弯 头 部 位 施 加 适 当 拉 力 , 以 改 善 内 侧波 浪 度 。 在 实 际 操 作 时 如 何 将 顶 徽 力 使 用 得 恰 到好 处 , 有 一 个 最 佳 工 艺 参 数 的 选 择 间 题 , 为 此 我 们专 门 开 发 了 一 个 最 佳 顶 徽 工 艺 参 数 选 择 软 件 。从 上 述 可 知 , 在 弯 制 小 弯 头 时 , 顶 徽 弯 管 技术 比 内 侧 加 热 弯 管 技 术 具 有 明 显 的 优 越 性 。主 要 技 术 参 数蛇 形 管 弯 管 机 的 主 要 技 术 参 数 见 下 表 。主 要 技 术 参 擞项 目 参 数可 弯 管 子 直 径 范 围 可 弯 管 子 最 大 壁 厚弯 曲 半 径 变 化 范 围管 材 最 大 屈 服 极 限弯 管 特 性 参 数 弯 管 模 回 转 角 度 士 弯 管 模 回 转 速 度 。管 子 轴 向 送 进 定 位 精 度 土管 子 轴 向 送 进 速 度 而 。机 床 筒 体 旋 转 角 度 士 。 士 。机 床 筒 体 最 大 直 径机 床 液 压 系 统 工 作 压 力机 床 总 功 率机 床 总 重 量吸 摘 日 翻 笼 扣 闷 且 幼机 械 系 统 性 能 分 析蛇 形 管 弯 管 机 简 图 见 图 。中 国 机 械 工 程 年 第 卷 第 期节舅 澳 乳顶 臾 油 缸 收 紫 油 缸 合 模 形 缸 弯 曲 油 缸 伪 三 饭 内 击图 蛇 形 管 弯 管 机 小 、 顶 徽机 床 调 高 系 统 转 简 旋 转 系 统 长 度 测 量 系 统强 送 滚 轮 系 统 弯 曲 油 缸 系 统 顶 徽 油 缸 系 统防 皱 系 统牙牙牙图 液 压 原 理 图机 床 调 高 系 统 。 由 于 弯 管 生 产 线 采 用 固 定滚 轮 架 , 当 所 弯 钢 管 管 径 改 变 时 机 床 中 心 高 需 随之 而 调 整 。 该 机 采 用 偏 心 轴 旋 转 机 构 来 实 现 , 其 调整 范 围 为 。 一 , 该 结 构 承 载 力 大 , 尺 寸 小 ,操 作 方 便 。转 筒 旋 转 系 统 。 为 实 现 蛇 形 管 从 左 弯 到 右弯 的 连 续 变 换 而 设 置 , 通 过 它 还 可 实 现 管 子 空 间角 度 弯 曲 。 该 系 统 通 过 直 流 伺 服 电 机 进 行 速 度 控制 通 过 光 电 编 码 器 形 成 闭 环 进 行 角 度 控 制 。长 度 测 量 系 统 。 采 用 管 子 在 被 夹 紧 的 上 下两 滚 轮 中 精 确 送 料 , 其 结 构 在 国 内 同 类 送 进 装 置中 具 有 明 显 优 越 性 。 该 系 统 由 直 流 伺 服 电 机 驱 动送 料 轮 推 动 管 子 前 进 或 后 退 , 由 测 量 轮 中 的 光 电编 码 器 形 成 闭 环 对 管 子 送 料 的 长 度 进 行 监 测 。强 送 滚 轮 系 统 。 采 用 普 通 三 相 交 流 电 机 驱动 , 同 时 由 气 缸 支 承 的 压 紧 轮 压 紧 管 子 推 动 其 轴向 送 进 。 该 系 统 主 要 完 成 让 钢 管 缓 慢 进 到 计 算 机零 点 位 置 的 工 作 , 为 计 算 机 的 伺 服 送 进 做 好 准 备 。弯 曲 油 缸 系 统 。 管 子 弯 曲 由 液 压 油 缸 推 动齿 条 齿 轮 运 动 而 实 现 , 弯 管 模 采 用 上 下 分 模 形 式 ,弯 曲 油 缸 由 电 液 伺 服 阀 驱 动 并 控 制 弯 曲 速 度 大小 , 通 过 光 电 编 码 器 形 成 闭 环 控 制 弯 曲 角 度 。顶 徽 油 缸 系 统 。 它 是 为 适 应 小 弯 管 而设 的 特 殊 部 件 , 由 管 子 轴 向 顶 傲 和 滑 槽 的 收 紧部 分 组 成 。 顶 徽 油 缸 在 电 液 伺 服 阀 的 控 制 下 其 速度 随 弯 曲 角 度 而 变 化 , 顶 墩 距 离 由 光 电 编 码 器 形成 闭 环 自 动 控 制 。防 皱 系 统 。 它 可 用 来 进 一 步 强 化 顶 傲 系 统的 防 皱 作 用 , 防 止 薄 壁 管 弯 曲 时 部 分 内 侧 起 皱 现象 的 发 生 。 它 由 防 皱 板 和 压 力 润 滑 系 统 组 成 。采 用 高 性 能 的 电 液 伺 服 阀 。 该 机 采 用 先 进的 顶 傲 弯 管 系 统 , 即 在 弯 曲 油 缸 进 行 弯 管 的 同 时 ,由 一 个 顶 徽 油 缸 夹 持 着 管 子 超 前 或 滞 后 运 动 , 从而 使 管 子 产 生 轴 向 拉 伸 或 压 缩 变 形 , 以 改 变 弯 曲应 力 分 布 状 态 , 得 到 成 形 质 量 好 的 弯 头 。 由 于 弯 曲油 缸 和 顶 徽 油 缸 的 动 作 需 要 根 据 所 弯 管 子 的 不 同管 径 、 壁 厚 、 值 等 参 数 的 变 化 而 相 应 协 调 , 所以 只 有 采 用 控 制 精 度 高 、 响 应 速 度 快 的 电 液 伺 服阀 才 能 满 足 要 求 。采 用 先 进 的 恒 压 变 量 泵 。 它 是 一 种 具 有 压力 和 流 量 自 动 反 馈 机 构 的 高 性 能 液 压 泵 , 在 保 证设 定 压 力 的 条 件 下 , 其 流 量 随 工 作 油 缸 的 速 度 变化 而 自 行 调 整 , 避 免 了 多 余 油 液 通 过 溢 流 阀 流 回油 箱 造 成 的 能 源 损 失 和 油 液 发 热 现 象 。采 用 精 密 的 油 液 过 滤 系 统 。 在 液 压 系 统 中采 用 了 油 泵 进 油 口 粗 过 滤 、 油 泵 出 油 口 精 过 滤 、 伺服 阀 主 油 路 精 过 滤 、 伺 服 阀 控 制 口 精 过 滤 和 系 统回 油 磁 过 滤 等 道 油 液 过 滤 装 置 。 它 对 液 压 伺 服阀 的 稳 定 运 行 起 保 障 作 用 。采 用 高 效 率 的 油 温 自 动 温 控 箱 。 为 了 从 根本 上 解 决 油 温 控 制 问 题 , 选 用 了 一 型 油 温自 动 控 制 箱 。 它 采 用 进 口 压 缩 机 制 冷 机 组 制 冷 , 大功 率 电 加 热 器 加 热 , 自 备 油 泵 进 行 强 制 循 环 , 并 配有 温 度 传 感 器 和 温 度 数 字 显 示 系 统 , 温 度 控 制 精度 为 士 , 从 而 保 证 了 液 压 伺 服 系 统 对 油 温 稳 定性 的 要 求 。液 压 系 统 性 能 分 析蛇 形 管 弯 管 机 液 压 原 理 见 图 。从 图 可 看 出 , 该 液 压 系 统 与 普 通 液 压 系 统相 比 具 有 如 下 特 点 。计 算 机 控 制 系 统 性 能 分 析 川计 算 机 控 制 系 统 原 理 框 图 见 图 。 该 系 统 具有 现 代 数 控 系 统 的 全 部 功 能 。 为 了 提 高 系 统 的 可靠 性 , 采 用 了 屏 蔽 、 滤 波 、 光 电 隔 离 、 掉 电 保 护 、 模块 化 设 计 等 硬 件 保 护 措 施 软 件 保 护 采 用 了 数 据恢 复 与 保 护 、 故 障 自 动 检 测 等 措 施 在 处 理 人 机 操作 界 面 方 面 , 采 用 了 汉 字 菜 单 、 机 器 运 行 状 态 和 故蛇 形 管 弯 管 机 孙 伟 宋 玉 其 方 家 厚障 诊 断 等 彩 色 显 示 。 另 外 , 为 提 高 弯 管 主 机的 控 制 性 能 还 采 用 了 下 列 措 施 。强电显显 示 器器工工 控 机机可可 编 程 控控控 键键键 林林林 轴轴轴 光光制制 器 盘盘盘 轴轴轴 轴轴轴 轴轴轴 电电电 电电直直直直直直直直直直直直直直 直直直 电电电 液液液 读读流流流流流流流流流流流流 流流流 液液液 伺伺伺 入入输输输输 输输输输输 伺伺伺 伺伺伺 伺伺伺 服服服 机机出出出出 入入入入入入 服服服 服服服 服服服 系系系系系电电电电 电电电 系系系 系系系 系系系 统统路路路路 路路路 统统统 统统统 统统统统入入 侣 拟 田 入 亚接接 口口口 接 口口口 接 口口电电 路路路 电 路路路 电 路路图 限 控 制 系 统 方 框 图总 线 工 控 机 。 采 用 这 种 工 控 机 作 为弯 管 机 系 统 的 控 制 主 机 , 为 提 高 系 统 的 先 进性 奠 定 了 基 础 。大 惯 量 直 流 电 机 和 调 速 系 统 。 它 具有 低 速 大 扭 矩 的 特 殊 性 能 。 其 调 速 范 围 宽 、 低 速 性能 好 , 转 速 范 围 为 一 , 可 直 接 驱 动 执行 机 构 , 消 除 齿 轮 间 隙 对 传 动 精 度 的 影 响 。 另 外 ,它 的 转 矩 惯 量 比 大 , 动 态 响 应 快 , 过 载 能 力 也 大 ,最 大 峰 值 转 矩 可 达 额 定 转 矩 的 倍 , 并 可 在 倍额 定 转 矩 的 过 载 条 件 下 工 作 。 调 速系 统 是 一 种 最 先 进 的 调 速 系 统 , 它 采 用 大 功 率 三极 管 作 为 电 路 的 脉 冲 开 关 , 其 开 关 频 率 为, 因 此 仅 仅 依 靠 电 枢 电 感 的 滤 波 作 用 就 可 以 获得 脉 动 很 小 的 高 质 量 直 流 电 流 , 调 速 范 围 宽 , 速 度变 化 过 渡 平 稳 , 运 行 效 率 高 。高 精 度 传 感 器 闭 。 , , , 个 轴 都 采 用了 位 置 闭 环 控 制 系 统 高 精 度 传 感 元 件 光 电 脉冲 数 字 编 码 器 。 该 编 码 器 利 用 两 块 具 有 相 同 栅 距的 光 栅 相 对 移 动 产 生 的 摩 尔 条 纹 数 作 为 测 量 的 依据 , 通 过 辨 向 电 路 和 细 分 电 路 来 判 断 光 栅 相 对 运动 的 方 向 和 提 高 测 量 精 度 , 最 后 把 模 拟 量 转 化 为数 字 量 传 送 给 计 算 机 。 它 的 脉 冲 数 分 别 为脉 冲 转 轴 、 脉 冲 转 、 轴 和 脉冲 转 。 轴 , 测 量 精 度 很 高 。杯 自 动 报 警 信 号 除 了 计 算 机 内 部 具有 自 检 功 能 外 , 还 在 上 专 门 设 置 了 故 障 诊 断模 块 。 该 模 块 通 过 信 号 扫 描 采 集 各 种 故 障 信 号 , 并将 其 加 以 分 析 及 时 作 出 处 理 反 应 , 伺 时 通 过 中 断信 号 实 现 与 控 制 主 机 的 联 系 , 将 故 障 原 因 送屏 幕 显 示 , 并 且 发 出 声 、 光 报 警 。 采 用 这 些 措 施 后 ,控 制 系 统 的 性 能 得 到 了 很 大 提 高 。顶 墩 系 统 工 艺 参 数 研 究顶 墩 弯 管 的 关 键 技 术 是 工 艺 参 数 的 确 定 , 它直 接 影 响 着 弯 头 的 质 量 。 在 蛇 形 管 弯 管 机 的研 制 中 , 采 用 上 限 元 法 法 从 个 方 面 对顶 徽 弯 管 机 理 进 行 了 研 究 弯 管 过 程 的 力 能 研 究弯 管 过 程 的 变 形 模 拟 顶 傲 过 程 的 工 艺 参 数 关 系顶 傲 弯 管 的 试 验 工 艺 参 数 智 能 选 择 软 件 。经 实 验 验 证 , 机 理 研 究 的 理 论 推 导 与 实 际 结果 符 合 研 制 的 工 艺 参 数 选 择 软 件 可 用 来 确 定 各种 规 格 弯 管 的 工 艺 参 数 。 从 理 论 和 实 验 两 方 面 对顶 徽 弯 管 变 形 机 理 进 行 全 面 的 研 究 在 国 内 尚 属 首次 , 国 外 也 未 见