大口徑中頻加熱彎管機液壓推進系統的研制

發布時間：2018-08-23點擊量：46

彎管機是为石化、電力、城建等工程建設提供彎管的重要設備，其工作原理是利用中頻電源對鋼管（包括低合金鋼管、不鏽鋼管等）進行加熱，同時将鋼管勻速推進，使加熱部分的鋼管沿預設的軌道行走從而形成具有一定曲率半徑和角度的彎管。目前，國内現役的中頻彎管機多從國外進口。我國自行研制的大口徑中頻彎管機也多以國外技術为藍本，采用機械傳动，不儀造价昂貴，自动化程度低，而且難以使每一種管徑的鋼管在彎制過程中的工藝水平达到最優狀态，因此，我們在設計彎管機時，经過反複的研究與論證，采用液壓系統推進代替機械進給。實踐證明，本套液壓系統具有準确、先進、實用等特點。
1 液壓推進系統的設計參數、構成及工作原理
1.1 液壓推進系統的設計參數
液壓缸快進、快退速度为2000mm/min，工進速度为12～480mm/min，行程为8000mm；設計壓力为27MPa；設計推力为160kN。
1.2液壓推進系統的構成
本系統包括以下一些基本回路：由恒功率變量柱塞泵和電液換向閥組成的快進、快退換向回路：由恒功率變量柱塞泵和進油路調速閥組成的容積節流調速工進回路：由自調式分流集流閥和液壓缸組成同步回路：由單出杆雙作用液壓缸等組成的差动連接快速運动回路。由于快進和快退需要較大流量，而工進時流量較小，所以設計時将快進、快退和工進回路都單獨引出，相互獨立，互不影響。用大流量的電液換向閥實現快進和快退，用小流量的電磁換向閥控制工進的啟閉，并在工進的回油路上增加了一個背壓閥，從而進一步提高了低速工進時的穩定性。由于本系統工進速度範圍較大，所以采用2個并聯凋速閥，分别對流量進行調整，既滿足了最低速度要求，又滿足了最高速度要求，系統原理圖如圖1所示。

圖1液壓推進系統的組成及原理

圖1液壓推進系統的組成及原理
1.3液壓推進系統工作原理
當按下油泵起动按鈕後，1DT得電，泵輸出的油液经電磁溢流閥4直接回油箱，系統處于卸荷狀态。
(1)快進。按快進按鈕，1DT斷電，3DT得電，電液換向閥12右位接入系統，主油路为：
進油路：恒功率變量泵1→單向閥3→過濾器5→電液換向閥12右位→油缸16、17無杆腔
回油路：油缸16、17有杆腔→分流集流閥15→電液換向閥12右位→油缸16、17無杆腔
这時形成差动聯接回路，由于推進小車18空載，系統壓力低，恒功率變量泵1为低壓大流量輸出，推進小車18快進。分流集流閥15保證兩缸速度同步，避免由于速度過快，使作用在兩油缸上的力分布不均勻而造成的憋缸現象。
(2)工進一。按工進一按鈕，1DT斷電，4DT得電，電磁閥10左位、凋速閥13接入系統，主油路为：
進油路：恒功率變量泵1→單向閥3→過濾器5→電磁閥10左位→凋速閥13→油缸16、17無杆腔
回油路：油缸16、17有杆腔→分流集流閥15→電磁閥10左位→背壓閥2→油箱
推進小車18進給速度由凋速閥13凋定且穩速，同時因系統壓力升高，恒功率變量泵l流量白动減小且與凋速閥13凋定值基本相适應。背壓閥2産生0.5～0.8 MPa壓力，其主要目的是進一步提高工進速度的穩定性。
(3)工進二。按工進二按鈕，这時1DT斷電，SDT得電，電磁閥11左位、凋速閥14左位接入系統，油路和工進一相似。
(4)快退。按快退按鈕．1DT斷電．2DT得電，電液換向閥12左位接入系統，主油路为：
進油路：恒功率變量泵1→單向閥3→過濾器5→電液換向閥12左位→分流集流閥15→油缸16、17有杆腔
回油路：油缸16、17有杆腔→電液換向閥12左位→油箱
快退時推進小車18負載小，系統壓力低，恒功率變量泵1为低壓大流量輸出，實現快退。
2 液壓推進系統在彎管操作中應用
液壓推進系統在我廠白行研制的D864 mm彎管機推進系統中得到應用，彎制工序中主司鋼管進給一職，其推進精度直接影響彎管的外觀質量（過燒、裂紋、起皺、減薄、不圓度等）和理化性能（金相組織、機械強度等），表1为彎管的檢验數據。

表1不同型号鋼管彎管檢验數據

3 對鋼管檢測結果的評定與系統的進一步改進
由表1可以看出本套液壓系統設計合理，使用該系統彎制的彎管符合标準，滿足使用要求。但系統中壓力、流量等參數的調節都隻能是手动，不能實現遠程遙控和白动控制，特别是流量調節，在工作中由于内洩等原因，凋速閥凋定流量值與液壓缸工進速度不能一一對應，造成低速時有爬行現象，給操作者帶来一定的不便，解決上述問題可采取以下措施：
(1)在其他元件不變的情況下，将系統中的電磁溢流閥4和凋速閥13、14改为比例溢流閥和比例凋速閥，将調節控制部分安裝在電器操作盤上，就可實現遠程壓力和流量控制，这種方法比較簡單，但調節流量時，由于沒有反饋，液壓缸不能得到準确的和凋定值一致的工進速度。
(2)为了使液壓缸的工進速度與凋定值相一致，可将圖1中的電磁閥10、11和凋速閥13、14用電液伺服閥代替（如圖1虛線部分）。該閥兀電流時，閥芯處于中位，壓力油和回油與液壓缸兩腔都不通，活塞杆不动：當向伺服閥通以一定電流時，閥芯偏離中位，油液進入液壓缸，活塞杆以一定速度運动。電流的極性決定液流方向，即活塞杆運动方向，而電流的絕對值大小則決定閥芯偏離中位的距離，即壓力油通過閥的流量和活塞杆的運动速度。工作時，鋼管的推進速度根據管徑和壁厚由電位器或PID撥碼器給定，并将其轉換成電模拟量即電壓Ug，送至電液伺服閥。液壓缸的推進速度利用齒輪齒條和傳感器組成的測速機構測得并轉換成電壓Ux，當液壓缸的工進速度與給定速度有偏差時，通過比較電路即可獲得該偏差的電模拟量△U=Ug-Ux，若液壓缸的工進速度小于給定速度，偏差電壓△U为正，△U通過轉換器送入放大器，放大器便輸出一增強的正向電流給電液伺服閥，加大閥芯的開口量，以增大液壓缸的工進速度。若工進速度大于給定速度，則放大器輸出增強的反向電流給電液伺服閥，減少閥芯的開口量，降低工進速度，當偏差電壓△U为0，液壓缸工進速度即保持預定值。这種調整是一個實時閉環反饋回路，它既可實現遠距離調節，也可實現自动控制，其原理見圖2。

圖2 自动控制系統原理示意

4 結束語
我們研制的液壓推進系統，具有同步精度高，進給速度平穩、剛性好，結構簡單、易于操作、安全可靠，通用性強等特點，該系統應用于我廠自行研制的D630mm彎管機中，由于自动化程度高、工進低速平穩性好，大大提高了彎管質量，降低了勞动強度。實踐證明效果良好，有較高的推廣价值。

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