钢板预弯边机油缸改型设计

王亚利 (天水锻压机床有限公司,甘肃天水740000)
摘要:预弯边机是大直径直缝埋弧焊管生产线的关键设备之一。国外制造预弯边机的技术 成熟,制造设备吨位大,效率高,但价格昂贵。针对我国的中小型制管企业,引进国外预弯边机 制造技术,对钢板预弯边机的油缸进行了改型设计,降低了预弯边机的制造成本,可满足国内 中小型制管企业的需求。
关键词:直缝埋弧焊管;预弯边机;油缸改型设计
0引.言
预弯边机是大直径直缝埋弧焊管生产线不可 缺少的关键设备之一,国内目前建设的几条大型直 缝埋弧焊管生产线,使用引进国外技术???造的预弯 边机,设备吨位大,效率高,但价格贵,国内主要大 型直缝埋弧焊管制造厂家均使用该机型。国内以 生产结构钢管为主的中小型制管企业,其生产线规 模小、产量低、投资少,要引进国外技术制造的预弯 边机有一定的难度,也没有必要。为了满足国内中 小型制管企业的需求,应开发吨位小、效率高、价格 便宜的机型。为此,借鉴了国外预弯边机的成熟技 术,对预弯边机进行了改型设计。经过分析认为, 改型后的预弯边机应与原机型的动作过程相同,因 此要在油缸上找到突破点。

l国外技术制造的预弯边机油缸结构形式及动作原理

国外技术制造的预弯边机是下动式压力机, 压制板边的上模固定在机架上,油缸推动下模向 上运动,上下模具接合压制钢板板边,实现预弯。 对称的两组油缸如图1所示,两边为活塞缸,中间 为柱塞缸。活塞缸、柱塞缸与下横梁连接。油缸 托起下横梁时双缸必须同步才能实现动作要求。
动作原理如图2所示,分为快上、压制、保压、 返程4个动作过程。
I一回程缸活塞2一主柱塞3一右油缸体4一主缸压盏 5一主油缸衬套仁左油缸体7一回程缸导向套 8--回程缸缸口法兰9-提升环10---下横粱
图l预弯边机两组油缸结构图
为叙述方便,将图1预弯边机两组油缸结构简 化,简化后的预弯边机两组油缸结构如图3所示。 其工作原理是:在快上时2个活塞缸下腔进压力 油,推动下横梁升起,2个柱塞缸随动上升形成空 腔,自吸式进油,因活塞缸面积小,油缸可快速升 起。到达压制点(b点)后,活塞缸下腔继续进压力 油,同时柱塞缸进压力油,压力升高,由快进转换为工进速度,压制工件。压制完毕后,按压力继电器 调定压力保压。保压结束,活塞缸有杆腔上腔进 油,活塞缸下腔、柱塞缸回油,实现快下返程。
图3简化后的预弯边机两组油缸结构原理图

2预弯边机油缸结构改型设计

参照国外预弯边机油缸结构及设计原理,改 型后将预弯边机油缸压制力减少了一半,下横梁 长度减少了一半,其结构如图4所示。图4中小 柱塞4与主油缸的活塞5下部的空腔组成小柱塞 缸,主油缸为活塞缸,小柱塞缸与活塞缸组成一个 复合缸。主活塞5用夹紧块8与下横梁lo连接, 下横梁上安装的导向柱9在油缸体6上的导向孔 内导向。
为叙述方便,将图4预弯边机复合油缸结构简化,简化后的复合油缸结构如图5所示。其工 作原理是:下横梁快上时,小柱塞缸进压力油推动 下横梁升起,活塞缸随动升起,其下腔形成空腔自 吸式进油,油缸快速升起。到达压制点(b点)后, 柱塞缸、活塞缸下腔同时进压力油,压力升高,由 快速转换为工进速度,压制工件。压制完毕后,按 压力继电器调定压力保压。保压结束,活塞缸有 杆腔上腔迸油,活塞缸下腔、柱塞缸回油,实现快 下返程。可见,改型后的预弯边机油缸结构虽形 式和国外的不同,但动作原理完全相同。

3改型油缸参数的确定

3.1 油缸公称力确定

图1预弯边机油缸2个活塞缸无杆腔和2个 柱塞缸承压面积乘以压强(p=25 MPa)为设备的 公称压制力。
活??缸无杆腔面积 Sl=n'2202//4=38 013 mnl2; 柱塞缸无杆腔面积 S2=,Tr5402//4=229 022 mill2, S总=2(Sl+S2)=534 070 mill2。 则公称压制力F=pS=13 351 kN,约为 13 350 kN。 改型后公称力减为一半,取6 670 kN。

3.2改型油缸缸径、杆径的确定

为进一步确定各参数,在各动作过程中也必 须符合压制力减少一半的要求。
(1)复合缸小柱塞缸缸径、直径的确定 下横梁快进时,图4复合缸小柱塞缸的进油 面积应等于图1中两个活塞缸无杆腔进油面积的 一半,也就是说图1中单个活塞缸无杆腔进压力 油面积应等于图4中复合缸小柱塞缸的进油面 积。 故图4中小柱塞缸缸径与图1活塞杆直径相 同,取小柱塞缸缸径D=220 nlrll。 考虑到密封圈规格易选取及柱塞缸缸体在加 工时易于实现,故取小柱塞直径D=200 mm。
(2)复合缸缸径的确定 改型后油缸公称力为6 670 kN,油缸公称力 等于复合缸小柱塞缸与活塞缸总承压面积乘以压 强。
小柱塞缸承压面积 S=砣002//4--'31 416 mm2. 则改型后复合缸活塞缸无杆腔缸径 D=泓×(6670000-31 416 x25)//(25订)= 547 mm, 考虑到密封圈尺寸,故图4中无杆腔缸径确定为 D=520 mmo
(3)复合缸活塞杆直径的确定 下横梁快下时,图4复合缸活塞缸有杆腔的 进油面积应等于图1中两个活塞缸有杆腔进油面 积的一半,其面积由图1得出, S=[21r(2202-1402)//4]//2=22 619 ???ill2, 则改型后复合缸活塞杆的直径 D=//5202一(4 X22619//竹)=491 mm。 故图4中复合缸活塞杆直径定为D=490 nlnl。 由此可见,改型后各参数的确定,合理借鉴了 国外预弯边机成熟技术的数据,达到了设计要求。

4结语

国外技术制造的预弯边机油缸为两组油缸, 双缸同步才能实现动作要求,需增加电液比例阀 同步系统保证同步要求。电液比例阀同步系统及 软件为进口产品,价格昂贵。 改型后,油缸采用复合缸,上行时只需一组油 缸,动作时用普通电磁阀就可满足要求,且结构合 理,可以实现快速空程上行、慢速弯板及快速回退 等功能,减少了一次弯边动作的时间,节省了油泵 电机功率。改型后预弯边机的液压系统及电气系 统也相对简单。预弯边机油缸结构的改型设计使 其产品既适应市场要求,又经济适用,可谓一举 两得。
 
参考文献: [1]成大先.机械设计手册,第四版[M].北京:化学工业 出版社,2004. 作者简介:王亚利(1978一),女,陕西岐山人,助理工程 师。主要从事大直径直缝埋弧焊管生产线成套设备机械 设计。 收稿日期:2007-08-30 编辑:谢淑霞 宝鸡钢管公司产品荣获"2007年全国用户满意产品称号" 宝鸡石油钢管有限责任-'2-司作为我国油气输送钢管生产的核心骨干企业,在产品质量上始终坚 持高标准、严要求,顾客的期望不是标准、精品钢管才是目的的经营理念。近年来,在西气东输管线、 陕京二线、涩宁兰管线、兰郑长管线、印度东气西送管线等国内外重大油气输送工程建设中,始终以高 于用户的标准来生产超越用户期望的产品,得到了用户、施工方以及第三方监理等的称赞。2005年 12月,"中???字牌石油天然气输送用焊接钢管荣获"国家免检产品"称号;2006年9月获得"国家名牌 产品"称号;2007年6月在首届中国市场消费趋向高峰论坛会上被评为"中国钢管市场用户满意第一 品牌"。 日前,宝鸡钢管公司生产的"中"字牌石油天然气输送用焊接钢管在中国石油质协推荐下,顺利 通过了中国质量协会用户委员会专家的评审,获得了"2007年全国用户满意产品称号"这一国家级质 量赞誉。 (宝鸡石油钢管有限责任公司 申乃科供稿)
 
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