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

郗旭林，原加強

(首鋼長鋼鍛壓機械制造有限公司，山西 長治 046011)

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

郗旭林，原加強

(首鋼長鋼鍛壓機械制造有限公司，山西 長治 046011)

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

型材彎曲機；中心距；可調(diào)；后輥

國內(nèi)型材彎曲機大多采用弧線下調(diào)式三輥結(jié)構(gòu)，如圖1所示，主要由主輥部分、邊輥部分、托輥部分及機架部分組成。兩個邊輥在油缸的驅(qū)動下可繞中軸作弧線升降運動，托輥安裝在床身上主輥兩側(cè)，它可作垂直升降運動和水平移動，三根輥子全為主驅(qū)動輥，結(jié)構(gòu)簡單，成形準(zhǔn)確。但由于機架為整體結(jié)構(gòu)，受安裝運輸對機器外形尺寸的限制，此種結(jié)構(gòu)型式只適用于中小規(guī)格的型材彎曲機，制約了型材彎曲機向大型化、重型化方向發(fā)展。目前國產(chǎn)的此種結(jié)構(gòu)型材彎曲機最大規(guī)格一般為型材抗彎截面模量500cm3，國外最大規(guī)格也不超過1750cm3。

圖1 傳統(tǒng)型材彎曲機結(jié)構(gòu)示意圖

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，需要建造跨距大、活動空間大的大型室內(nèi)活動場所，如大型國際機場、高鐵車站候車室等基礎(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)人員對型材彎曲機傳統(tǒng)的弧線下調(diào)式結(jié)構(gòu)形式進行創(chuàng)新設(shè)計，研制成功CDW24S-5500cm3大型型材彎曲機。該機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10000cm3，技術(shù)性能達到國外同類產(chǎn)品先進水平，有效解決了大型型材的高精高效彎曲。

1 結(jié)構(gòu)概述

機器為后輥中心距可調(diào)式三輥型材彎曲機，安裝方式為立式安裝，即三個主軸與地面垂直。前輥相對于兩后輥既可對稱布置，也可非對稱布置，在液壓油缸驅(qū)動下可前后移動，為型材卷制提供壓下力。兩后輥中心距可調(diào)，其水平移動由液壓油缸驅(qū)動。兩后輥均為主驅(qū)動輥，采用分輥驅(qū)動，分別由液壓馬達、減速機獨立驅(qū)動。托輥的升降運動由液壓油缸驅(qū)動。該機主要由前后輥機架、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、后輥機架、聯(lián)接梁部分

前、后輥機架通過聯(lián)接梁聯(lián)接，構(gòu)成機器的主體框架，是其他各部件的載體。機架采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，焊接前噴丸處理，外表面采用噴砂、防銹處理，焊后退火時效處理，保證機床強度、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)前后運動，為型材彎曲提供壓下力，傾倒油缸驅(qū)動傾倒側(cè)軸承體翻轉(zhuǎn)，便于更換模具和出料，前工作輥采用調(diào)心輥子軸承，可作旋轉(zhuǎn)運動為被動輥。

圖2 整機結(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，主要由后輥移動架、后輥模、后輥移動油缸及后輥傳動裝置等幾部分組成，在后輥油缸的驅(qū)動下，兩后輥的中心距可以調(diào)節(jié)，滿足卷制不同型材的要求，兩后輥為主動輥，采用分輥驅(qū)動的結(jié)構(gòu)形式，分別由液壓馬達帶動一個行星減速器通過一級齒輪驅(qū)動。

圖4 后工作輥結(jié)構(gòu)示意圖

1.4 托輥部分

托輥裝置作為機器的輔助裝置，由油缸驅(qū)動可作升降運動，在卷制型材過程中對型材起支撐作用。

1.5 液壓系統(tǒng)

本機為全液壓驅(qū)動的型材彎曲機，機器的所有動作均由液壓油缸或液壓馬達驅(qū)動，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，主要閥組均選用臺灣北部精機的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，該閥組為鑄造流道，過流量大，阻力小，壓力損失小，發(fā)熱小，使機器性能更加可靠。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、斷電記憶等保護功能。輸入型材彎曲的工藝參數(shù)后可以自動生成卷制程序，并具有程序編輯、存儲、讀入、下載、卷制能力自動計算與超載報警等功能。

2 主要技術(shù)參數(shù)(表1)

3 機器主要特點

(1)在大型型材彎曲機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、彎曲半徑大時采用較大中心距，以減小型材彎曲時的受力和彎曲扭矩；在型材抗彎截面模量小，彎曲半徑小時采用較小中心距，以減少剩余直邊的長度。同時前輥和后輥還可呈非對稱布置，實現(xiàn)型材端部的預(yù)彎，拓寬了機器的使用范圍，改善了機器的受力情況。

(2)傳統(tǒng)的型材彎曲機前后三個主軸一般為懸臂式，對于特大型型材彎曲機由于主軸受力很大，懸臂式安裝主軸的剛性無法保證，在本設(shè)計中我們將懸臂式改為雙點支撐。支撐部位采用重載雙列調(diào)心輥子軸承，以減少型材彎曲過程中的摩擦損耗。此種結(jié)構(gòu)三個主軸受力合理，確保主軸剛度符合設(shè)計要求。

(3)機器的前輥機架和后輥機架相對獨立，通過聯(lián)接梁、銷軸聯(lián)接，既滿足了整機的強度、剛度及運行精度的要求，又方便安裝與運輸。

(4)兩后輥采用分輥驅(qū)動的結(jié)構(gòu)型式，分別由液壓馬達帶動一個行星減速器和一級齒輪傳動。采用分輥驅(qū)動可以消除輥子之間的運動干涉現(xiàn)象，合理分配傳動扭矩，減少由此產(chǎn)生的模具磨損問題。采用液壓傳動使得運動平穩(wěn)，并具有過載保護能力，采用行星齒輪傳動使得機器結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高。

(5)增加運動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，可以實現(xiàn)一定形狀的空間彎曲。

(6)對型材在彎曲過程中的彈塑性變形理論進行了深入研究，推導(dǎo)出機器的關(guān)鍵零件的強度、剛度、接觸應(yīng)力、主傳動功率等方面的計算公式，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)系與運動進給量的數(shù)學(xué)模型，為機器的優(yōu)化設(shè)計與控制系統(tǒng)的編程奠定了基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

在大型型材彎曲機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，是對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的大膽突破。該機結(jié)構(gòu)新穎合理，性能安全可靠，制造工藝簡單，安裝、維修、運輸方便。許多關(guān)鍵技術(shù)均為國內(nèi)首創(chuàng)，標(biāo)志著我國在大型型材彎曲機的設(shè)計研發(fā)上已達到國際先進水平，并實現(xiàn)出口。隨著大型建設(shè)項目對大型型材彎曲機的需求日益增多，該產(chǎn)品具有廣闊的市場前景。

[1] 趙麗娟.型材滾彎及其在線檢測系統(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，從事彎曲校正機械及冶金機械產(chǎn)品研發(fā)。E-mail：XXL9726@163.com