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矫直液压机基本结构、应用和各部分的工作原理

作者: 来源: 日期:2019/4/4 16:11:25 人气:0

近年来,科学技术的进步,推动机械加工业和制造业快速发展,对各种热拔无缝钢管的需求量增加,由于钢管加工的关键工装——芯棒轴的平直度对无缝钢管的质量有重要影响,而芯棒轴在热处理过程中会发生一定的弯曲变形,因此矫直技术和矫直液压机械的重要性日益体现。传统的矫直工艺由于效率、精度、矫直范围等问题已不能适应企业生产和发展要求,3000 吨自动矫直液压机为满足宝钢无缝钢管芯棒轴矫直需要而设计研发,是目前国内矫直力最大的自动液压矫直液压机,该机的成功研发对于大型轴类零件的矫直具有普遍意义。

本文介绍了 YJD453000 液压矫直液压机基本结构和各部分的工作原理,借鉴国内外矫直液压机的研究成果与相关技术,从 3000 吨自动矫直液压机大压力、大流量以及换向运动和精确的矫直下压量要求等实际工况出发,完成了液压系统的设计计算。对比分析各种控制方案优劣,选用高频响比例方向阀为核心控制元件,采用电液比例控制系统,结合了电气和液压两方面的优点,控制性能好,传动能力大,并且便于计算机控制。系统其他主要阀选用大流量插装阀,详细设计了矫直液压机压头部分和各个辅助功能回路的液压系统,通过对液压回路和元器件流量、压力等参数的计算,完成了液压系统主要元件选型,并对液压系统发热和压降进行验算, 确保系统设计的合理性。

压头部分的比例位置控制是矫直液压机液压控制系统的重要组成部分,详细分析了其基本结构和原理,根据液压系统流量连续性方程和力平衡方程,建立了各个环节传递函数形式的数学模型,最后推导出整个阀控缸系统的传递函数框图,分析确定了模型中的主要参数值。运用 MATLAB 及其控制工具箱 LTIVIEW 和分析工具 SISO Design Tool 对建立的系统模型进行仿真和特性分析,增加 PID 控制器, 改善系统响应速度和稳定性,仿真得到校正后系统的负载干扰误差,最后对比例位置控制系统进行了误差分析,结果满足矫直液压机控制要求,系统建模和仿真结果为后续的调试运行提供了一定的理论依据和参考。通过现场调试情况,该矫直液压机运行良好,可顺利完成工艺动作和各项控制要求,验证了系统设计和控制方案的合理性。由此可见,微机电液比例位置控制系统的应用研究对提高矫直液压机的控制性能、矫直精度具有重要的理论价值和实际工程意义。

芯棒轴粗加工外圆后调质处理,调质后温度在常温至 600℃间进行矫直。但是轴杆类零部件在机械加工或热处理过程中,由于受热应力和组织应力的影响,不可避免地会出现弯曲变形,而发生弯曲变形的零部件将为后续生产加工带来诸多不利影响。因此,就需要采用矫直的方法将弯曲变形控制在一定范围内。传统的压力矫直工艺实施时多由工人师傅凭经验和估计确定矫直行程,需反复测量和试校, 这种做法不仅效率低、劳动强度高,而且精度不容易保证、工件的工作性能也会受到影响,远远不能适应企业大批量,高效率生产发展的需要。自动矫直技术是一种先进制造技术,广泛应用于汽车、拖拉机、工程机械、机床、纺织机械等机械制造行业,随着我国机械工业快速发展,对机械产品质量的要求也不断提高, 此项技术的重要性日益显现出来,因此迫切需要对自动矫直技术作进一步的研究, 实现对轴类零件的自动化精密矫直,以提高轴类零件的加工精度[1]

本机为目前国内矫直力最大的精密液压自动矫直液压机,矫直压力 30MN,可完成对外径 φ120mmφ500mm 棒材及轴类的自动矫直。与传统的矫直压力机相比,考虑到本机矫直要求的特殊性:吨位大,控制精度要求高,支点位置可调等特点,把电液比例控制技术应用到压力矫直液压机,而设计出自动矫直液压机,大大简化了液压系统,提高系统性能,实现整个矫直过程的全自动高精度控制。液压传动是对液体的压力、流量和流动方向等进行调控的一种控制方式,具有工作压力大、结构简单、工作平稳可靠、投资小等特点,而且容易实现高精度和自动化的要求。当液压控制和电气控制结合在一起使用时,能实现复杂的顺序动作和远程控制。另外,液压装置易于实现过载保护,液压元件能自行润滑,因此使用寿命较长, 而且由于液压元件已实现了标准化、系列化、通用化,液压系统的设计、制造和使用都比较方便[2]

科学发展的实践证明,设备自动化程度越高,其生产效率、产品综合质量、经济效益越好。因此,随着电子技术和计算机应用技术的不断发展,研制开发以电液比例阀为核心控制元件的高技术附加值自动液压矫直液压机系列产品及其配套附件,完善测控手段和装置,提高产品的功能和性价比,这对提高经济效益,增强市场竞争力,推动整个行业进步等都具有非常重要的意义。




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