后輥中心距可調(diào)結(jié)構(gòu)在大型型材彎曲機(jī)上的應(yīng)用

郗旭林，原加強(qiáng)

(首鋼長(zhǎng)鋼鍛壓機(jī)械制造有限公司，山西 長(zhǎng)治 046011)

后輥中心距可調(diào)結(jié)構(gòu)在大型型材彎曲機(jī)上的應(yīng)用

郗旭林，原加強(qiáng)

(首鋼長(zhǎng)鋼鍛壓機(jī)械制造有限公司，山西 長(zhǎng)治 046011)

以CDW24S-5500 cm3大型型材彎曲機(jī)為例，介紹了后輥中心距可調(diào)式大型型材彎曲機(jī)的技術(shù)性能及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。采用兩后輥中心距可調(diào)的結(jié)構(gòu)形式，三個(gè)主軸采用雙點(diǎn)支撐，兩后輥采用分輥驅(qū)動(dòng)，架體可拆分，使得整個(gè)機(jī)器結(jié)構(gòu)新穎，受力合理，成形準(zhǔn)確，安裝運(yùn)輸方便，是大型型材彎曲機(jī)較為理想的一種技術(shù)方案。

型材彎曲機(jī)；中心距；可調(diào)；后輥

國(guó)內(nèi)型材彎曲機(jī)大多采用弧線下調(diào)式三輥結(jié)構(gòu)，如圖1所示，主要由主輥部分、邊輥部分、托輥部分及機(jī)架部分組成。兩個(gè)邊輥在油缸的驅(qū)動(dòng)下可繞中軸作弧線升降運(yùn)動(dòng)，托輥安裝在床身上主輥兩側(cè)，它可作垂直升降運(yùn)動(dòng)和水平移動(dòng)，三根輥?zhàn)尤珵橹黩?qū)動(dòng)輥，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成形準(zhǔn)確。但由于機(jī)架為整體結(jié)構(gòu)，受安裝運(yùn)輸對(duì)機(jī)器外形尺寸的限制，此種結(jié)構(gòu)型式只適用于中小規(guī)格的型材彎曲機(jī)，制約了型材彎曲機(jī)向大型化、重型化方向發(fā)展。目前國(guó)產(chǎn)的此種結(jié)構(gòu)型材彎曲機(jī)最大規(guī)格一般為型材抗彎截面模量500cm3，國(guó)外最大規(guī)格也不超過(guò)1750cm3。

圖1 傳統(tǒng)型材彎曲機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，需要建造跨距大、活動(dòng)空間大的大型室內(nèi)活動(dòng)場(chǎng)所，如大型國(guó)際機(jī)場(chǎng)、高鐵車(chē)站候車(chē)室等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)都需要彎曲大型結(jié)構(gòu)鋼梁。為此，我公司技術(shù)人員對(duì)型材彎曲機(jī)傳統(tǒng)的弧線下調(diào)式結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，研制成功CDW24S-5500cm3大型型材彎曲機(jī)。該機(jī)采用兩后輥中心距可調(diào)的結(jié)構(gòu)形式，型材抗彎截面模量為5500cm3，最大可達(dá)10000cm3，技術(shù)性能達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品先進(jìn)水平，有效解決了大型型材的高精高效彎曲。

1 結(jié)構(gòu)概述

機(jī)器為后輥中心距可調(diào)式三輥型材彎曲機(jī)，安裝方式為立式安裝，即三個(gè)主軸與地面垂直。前輥相對(duì)于兩后輥既可對(duì)稱布置，也可非對(duì)稱布置，在液壓油缸驅(qū)動(dòng)下可前后移動(dòng)，為型材卷制提供壓下力。兩后輥中心距可調(diào)，其水平移動(dòng)由液壓油缸驅(qū)動(dòng)。兩后輥均為主驅(qū)動(dòng)輥，采用分輥驅(qū)動(dòng)，分別由液壓馬達(dá)、減速機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。托輥的升降運(yùn)動(dòng)由液壓油缸驅(qū)動(dòng)。該機(jī)主要由前后輥機(jī)架、前后工作輥、托輥、聯(lián)接梁、模具、液壓、電氣等各部分組成，如圖2所示。

1.1 前、后輥機(jī)架、聯(lián)接梁部分

前、后輥機(jī)架通過(guò)聯(lián)接梁聯(lián)接，構(gòu)成機(jī)器的主體框架，是其他各部件的載體。機(jī)架采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，焊接前噴丸處理，外表面采用噴砂、防銹處理，焊后退火時(shí)效處理，保證機(jī)床強(qiáng)度、剛度和精度要求。

1.2 前工作輥部分

如圖3所示，前工作輥部分主要由前輥油缸、傾倒油缸、傾倒側(cè)軸承體、固定側(cè)軸承體、前輥模等幾部分組成。在前輥油缸的驅(qū)動(dòng)下，前輥導(dǎo)向架和安裝在其上的軸承體、前輥模可在前輥架體內(nèi)前后運(yùn)動(dòng)，為型材彎曲提供壓下力，傾倒油缸驅(qū)動(dòng)傾倒側(cè)軸承體翻轉(zhuǎn)，便于更換模具和出料，前工作輥采用調(diào)心輥?zhàn)虞S承，可作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為被動(dòng)輥。

圖2 整機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 前工作輥結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 后工作輥部分

后工作輥部分如圖4所示，主要由后輥移動(dòng)架、后輥模、后輥移動(dòng)油缸及后輥傳動(dòng)裝置等幾部分組成，在后輥油缸的驅(qū)動(dòng)下，兩后輥的中心距可以調(diào)節(jié)，滿足卷制不同型材的要求，兩后輥為主動(dòng)輥，采用分輥驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式，分別由液壓馬達(dá)帶動(dòng)一個(gè)行星減速器通過(guò)一級(jí)齒輪驅(qū)動(dòng)。

圖4 后工作輥結(jié)構(gòu)示意圖

1.4 托輥部分

托輥裝置作為機(jī)器的輔助裝置，由油缸驅(qū)動(dòng)可作升降運(yùn)動(dòng)，在卷制型材過(guò)程中對(duì)型材起支撐作用。

1.5 液壓系統(tǒng)

本機(jī)為全液壓驅(qū)動(dòng)的型材彎曲機(jī)，機(jī)器的所有動(dòng)作均由液壓油缸或液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，主要閥組均選用臺(tái)灣北部精機(jī)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，該閥組為鑄造流道，過(guò)流量大，阻力小，壓力損失小，發(fā)熱小，使機(jī)器性能更加可靠。液壓接頭采用錐密封焊接接頭，該接頭有可靠的徑向密封，以保證設(shè)備在工作中系統(tǒng)不漏油。液壓系統(tǒng)有吸油、回油濾油器，保證油液清潔，有空氣濾清器，保證油箱正常呼吸和水分蒸發(fā)，系統(tǒng)中有雙道的安全保護(hù)裝置，保證設(shè)備的使用安全。

1.6 電氣系統(tǒng)

電氣部分控制系統(tǒng)采用OMRON的PLC可編程序控制器，該系統(tǒng)具有故障自診斷、操作失誤智能判斷、斷電記憶等保護(hù)功能。輸入型材彎曲的工藝參數(shù)后可以自動(dòng)生成卷制程序，并具有程序編輯、存儲(chǔ)、讀入、下載、卷制能力自動(dòng)計(jì)算與超載報(bào)警等功能。

2 主要技術(shù)參數(shù)(表1)

3 機(jī)器主要特點(diǎn)

(1)在大型型材彎曲機(jī)上采用了后輥中心距可調(diào)的結(jié)構(gòu)型式。在型材抗彎截面模量大、彎曲半徑大時(shí)采用較大中心距，以減小型材彎曲時(shí)的受力和彎曲扭矩；在型材抗彎截面模量小，彎曲半徑小時(shí)采用較小中心距，以減少剩余直邊的長(zhǎng)度。同時(shí)前輥和后輥還可呈非對(duì)稱布置，實(shí)現(xiàn)型材端部的預(yù)彎，拓寬了機(jī)器的使用范圍，改善了機(jī)器的受力情況。

(2)傳統(tǒng)的型材彎曲機(jī)前后三個(gè)主軸一般為懸臂式，對(duì)于特大型型材彎曲機(jī)由于主軸受力很大，懸臂式安裝主軸的剛性無(wú)法保證，在本設(shè)計(jì)中我們將懸臂式改為雙點(diǎn)支撐。支撐部位采用重載雙列調(diào)心輥?zhàn)虞S承，以減少型材彎曲過(guò)程中的摩擦損耗。此種結(jié)構(gòu)三個(gè)主軸受力合理，確保主軸剛度符合設(shè)計(jì)要求。

(3)機(jī)器的前輥機(jī)架和后輥機(jī)架相對(duì)獨(dú)立，通過(guò)聯(lián)接梁、銷(xiāo)軸聯(lián)接，既滿足了整機(jī)的強(qiáng)度、剛度及運(yùn)行精度的要求，又方便安裝與運(yùn)輸。

(4)兩后輥采用分輥驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)型式，分別由液壓馬達(dá)帶動(dòng)一個(gè)行星減速器和一級(jí)齒輪傳動(dòng)。采用分輥驅(qū)動(dòng)可以消除輥?zhàn)又g的運(yùn)動(dòng)干涉現(xiàn)象，合理分配傳動(dòng)扭矩，減少由此產(chǎn)生的模具磨損問(wèn)題。采用液壓傳動(dòng)使得運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，并具有過(guò)載保護(hù)能力，采用行星齒輪傳動(dòng)使得機(jī)器結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高。

(5)增加運(yùn)動(dòng)方向與型材彎曲軸線平行的附加托輥模裝置，約束型材的流動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)一定形狀的空間彎曲。

(6)對(duì)型材在彎曲過(guò)程中的彈塑性變形理論進(jìn)行了深入研究，推導(dǎo)出機(jī)器的關(guān)鍵零件的強(qiáng)度、剛度、接觸應(yīng)力、主傳動(dòng)功率等方面的計(jì)算公式，建立了型材的彎曲工藝參數(shù)與包括主軸、模具直徑、工作輥的幾何位置關(guān)系與運(yùn)動(dòng)進(jìn)給量的數(shù)學(xué)模型，為機(jī)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)的編程奠定了基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在大型型材彎曲機(jī)上采用后輥中心距可調(diào)的結(jié)構(gòu)是一種較為理想的結(jié)構(gòu)型式，是對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的大膽突破。該機(jī)結(jié)構(gòu)新穎合理，性能安全可靠，制造工藝簡(jiǎn)單，安裝、維修、運(yùn)輸方便。許多關(guān)鍵技術(shù)均為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，標(biāo)志著我國(guó)在大型型材彎曲機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)上已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并實(shí)現(xiàn)出口。隨著大型建設(shè)項(xiàng)目對(duì)大型型材彎曲機(jī)的需求日益增多，該產(chǎn)品具有廣闊的市場(chǎng)前景。

[1] 趙麗娟.型材滾彎及其在線檢測(cè)系統(tǒng).模具技術(shù)[J]，2003，(1)：29-31.

[2] 秦襄陵，邢偉榮，等.彎曲校正設(shè)備[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，

[3] 陳毓勛，主編.板材與型材彎曲回彈控制原理與方法[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1988.

[4] 余同希，等編.塑性彎曲理論及其應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，1992.

Application of center distance adjusting structure for back rollers in large size section bender

XI Xulin,YUAN Jiaqiang
(Shougang Changgang Forging Machinery Manufacturing Co.,Ltd.,Changzhi 046011,Shanxi China)

Taking the CDW24S-5500 cm3 large size section bender as an example,the technical function and structural characteristics of large size section bender with center distance adjusting back rollers have been introduced.The three mandrels have been supported on two points.The two back rollers with adjusting center distance have been driven separately,and the frame can be divided.Thus in this way,the large size section bender has novel structure,reasonable stress,accurate forming and convenient installation&trans

portation,which is an ideal technical proposal.

Large size section bender;Back rollers with adjusting center distance

TG315.7+1

A

10.16316/j.issn.1672-0121.2017.05.014

1672-0121(2017)05-0049-03

2017-06-11；

2017-08-11

郗旭林(1969-)，男，工程師，公司副經(jīng)理，從事彎曲校正機(jī)械及冶金機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)。E-mail：XXL9726@163.com