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大口径中频加热弯管机液压推进系统的研制

发布时间:2018-08-23点击量:96

弯管机是为石化、电力、城建等工程建设提供弯管的重要设备,其工作原理是利用中频电源对钢管(包括低合金钢管、免费在线观看的黄片管等)进行加热,同时将钢管匀速推进,使加热部分的钢管沿预设的轨道行走从而形成具有一定曲率半径和角度的弯管。目前,国内现役的中频弯管机多从国外进口。我国自行研制的大口径中频弯管机也多以国外技术为蓝本,采用机械传动,不仪造价昂贵,自动化程度低,而且难以使每一种管径的钢管在弯制过程中的工艺水平达到最优状态,因此,我们在设计弯管机时,经过反复的研究与论证,采用液压系统推进代替机械进给。实践证明,本套液压系统具有准确、先进、实用等特点。
1  液压推进系统的设计参数、构成及工作原理
1.1  液压推进系统的设计参数
    液压缸快进、快退速度为2000mm/min,工进速度为12~480mm/min,行程为8000mm;设计压力为27MPa;设计推力为160kN。
1.2液压推进系统的构成
    本系统包括以下一些基本回路:由恒功率变量柱塞泵和电液换向阀组成的快进、快退换向回路:由恒功率变量柱塞泵和进油路调速阀组成的容积节流调速工进回路:由自调式分流集流阀和液压缸组成同步回路:由单出杆双作用液压缸等组成的差动连接快速运动回路。由于快进和快退需要较大流量,而工进时流量较小,所以设计时将快进、快退和工进回路都单独引出,相互独立,互不影响。用大流量的电液换向阀实现快进和快退,用小流量的电磁换向阀控制工进的启闭,并在工进的回油路上增加了一个背压阀,从而进一步提高了低速工进时的稳定性。由于本系统工进速度范围较大,所以采用2个并联凋速阀,分别对流量进行调整,既满足了最低速度要求,又满足了最高速度要求,系统原理图如图1所示。

图1液压推进系统的组成及原理

    图1液压推进系统的组成及原理
1.3液压推进系统工作原理
    当按下油泵起动按钮后,1DT得电,泵输出的油液经电磁溢流阀4直接回油箱,系统处于卸荷状态。
    (1)快进。按快进按钮,1DT断电,3DT得电,电液换向阀12右位接入系统,主油路为:
    进油路:恒功率变量泵1→单向阀3→过滤器5→电液换向阀12右位→油缸16、17无杆腔
    回油路:油缸16、17有杆腔→分流集流阀15→电液换向阀12右位→油缸16、17无杆腔
    这时形成差动联接回路,由于推进小车18空载,系统压力低,恒功率变量泵1为低压大流量输出,推进小车18快进。分流集流阀15保证两缸速度同步,避免由于速度过快,使作用在两油缸上的力分布不均匀而造成的憋缸现象。
    (2)工进一。按工进一按钮,1DT断电,4DT得电,电磁阀10左位、凋速阀13接入系统,主油路为:
    进油路:恒功率变量泵1→单向阀3→过滤器5→电磁阀10左位→凋速阀13→油缸16、17无杆腔
    回油路:油缸16、17有杆腔→分流集流阀15→电磁阀10左位→背压阀2→油箱
    推进小车18进给速度由凋速阀13凋定且稳速,同时因系统压力升高,恒功率变量泵l流量白动减小且与凋速阀13凋定值基本相适应。背压阀2产生0.5~0.8 MPa压力,其主要目的是进一步提高工进速度的稳定性。
    (3)工进二。按工进二按钮,这时1DT断电,SDT得电,电磁阀11左位、凋速阀14左位接入系统,油路和工进一相似。
    (4)快退。按快退按钮.1DT断电.2DT得电,电液换向阀12左位接入系统,主油路为:
    进油路:恒功率变量泵1→单向阀3→过滤器5→电液换向阀12左位→分流集流阀15→油缸16、17有杆腔
    回油路:油缸16、17有杆腔→电液换向阀12左位→油箱
    快退时推进小车18负载小,系统压力低,恒功率变量泵1为低压大流量输出,实现快退。
2  液压推进系统在弯管操作中应用
    液压推进系统在我厂白行研制的D864 mm弯管机推进系统中得到应用,弯制工序中主司钢管进给一职,其推进精度直接影响弯管的外观质量(过烧、裂纹、起皱、减薄、不圆度等)和理化性能(金相组织、机械强度等),表1为弯管的检验数据。

表1不同型号钢管弯管检验数据

    表1不同型号钢管弯管检验数据

3  对钢管检测结果的评定与系统的进一步改进
    由表1可以看出本套液压系统设计合理,使用该系统弯制的弯管符合标准,满足使用要求。但系统中压力、流量等参数的调节都只能是手动,不能实现远程遥控和白动控制,特别是流量调节,在工作中由于内泄等原因,凋速阀凋定流量值与液压缸工进速度不能一一对应,造成低速时有爬行现象,给操作者带来一定的不便,解决上述问题可采取以下措施:
    (1)在其他元件不变的情况下,将系统中的电磁溢流阀4和凋速阀13、14改为比例溢流阀和比例凋速阀,将调节控制部分安装在电器操作盘上,就可实现远程压力和流量控制,这种方法比较简单,但调节流量时,由于没有反馈,液压缸不能得到准确的和凋定值一致的工进速度。
    (2)为了使液压缸的工进速度与凋定值相一致,可将图1中的电磁阀10、11和凋速阀13、14用电液伺服阀代替(如图1虚线部分)。该阀兀电流时,阀芯处于中位,压力油和回油与液压缸两腔都不通,活塞杆不动:当向伺服阀通以一定电流时,阀芯偏离中位,油液进入液压缸,活塞杆以一定速度运动。电流的极性决定液流方向,即活塞杆运动方向,而电流的绝对值大小则决定阀芯偏离中位的距离,即压力油通过阀的流量和活塞杆的运动速度。工作时,钢管的推进速度根据管径和壁厚由电位器或PID拨码器给定,并将其转换成电模拟量即电压Ug,送至电液伺服阀。液压缸的推进速度利用齿轮齿条和传感器组成的测速机构测得并转换成电压Ux,当液压缸的工进速度与给定速度有偏差时,通过比较电路即可获得该偏差的电模拟量△U=Ug-Ux,若液压缸的工进速度小于给定速度,偏差电压△U为正,△U通过转换器送入放大器,放大器便输出一增强的正向电流给电液伺服阀,加大阀芯的开口量,以增大液压缸的工进速度。若工进速度大于给定速度,则放大器输出增强的反向电流给电液伺服阀,减少阀芯的开口量,降低工进速度,当偏差电压△U为0,液压缸工进速度即保持预定值。这种调整是一个实时闭环反馈回路,它既可实现远距离调节,也可实现自动控制,其原理见图2。

图2  自动控制系统原理示意

    图2  自动控制系统原理示意

4  结束语
    我们研制的液压推进系统,具有同步精度高,进给速度平稳、刚性好,结构简单、易于操作、安全可靠,通用性强等特点,该系统应用于我厂自行研制的D630mm弯管机中,由于自动化程度高、工进低速平稳性好,大大提高了弯管质量,降低了劳动强度。实践证明效果良好,有较高的推广价值。

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