李俊華

（中石化石油機(jī)械股份有限公司沙市鋼管分公司， 湖北 荊州434000）

0 前 言

預(yù)彎?rùn)C(jī)是直縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)線的重要組成部分， 其目的是將成型機(jī)軋不到的板材邊緣預(yù)先軋制達(dá)到鋼管半徑的弧度。 預(yù)彎邊壓力機(jī)由兩個(gè)機(jī)架對(duì)稱(chēng)組成， 每個(gè)機(jī)架上有兩組油缸， 兩組油缸同步上升、 下降， 以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼板板邊的折彎[1-7]。

中石化石油機(jī)械股份有限公司沙市鋼管分公司直縫焊管生產(chǎn)線的預(yù)彎?rùn)C(jī)由于噸位大、 系統(tǒng)壓力高， 使用過(guò)程中不同程度出現(xiàn)了問(wèn)題， 主要有： ①同步上升過(guò)程中， 在快進(jìn)和工進(jìn)切換點(diǎn)（光柵顯示380） 處下梁找平出現(xiàn)抖動(dòng)和異響；②回程缸活塞桿與下梁的連接螺栓 （提升環(huán)螺栓） 頻繁斷裂； ③液壓系統(tǒng)密封件失效漏油；④回路軟管破裂等[8-9]。

本研究針對(duì)預(yù)彎?rùn)C(jī)工作過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，分析了預(yù)彎?rùn)C(jī)振動(dòng)的原因以及振動(dòng)對(duì)設(shè)備的影響， 尋找對(duì)應(yīng)的解決方案， 從而降低設(shè)備維護(hù)成本， 延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

1 預(yù)彎?rùn)C(jī)下梁水平方向位移及振動(dòng)分析

1.1 預(yù)彎?rùn)C(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)

預(yù)彎?rùn)C(jī)單側(cè)有2 個(gè)油缸組， 下梁及下模安裝在兩個(gè)油缸組上， 兩個(gè)油缸組上升、 下降同步運(yùn)動(dòng)。 下梁兩端各安裝一塊導(dǎo)向板， 導(dǎo)向板與下梁間通過(guò)十字鍵連接， 下梁結(jié)構(gòu)如圖1 所示。 機(jī)架上的機(jī)架導(dǎo)向柱垂直， 導(dǎo)向板上的銅滑板與機(jī)架導(dǎo)向柱間相對(duì)滑動(dòng)， 導(dǎo)向板垂直上下運(yùn)動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)對(duì)下梁上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行垂直導(dǎo)向。

圖1 預(yù)彎?rùn)C(jī)下梁結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 振動(dòng)原因

由于導(dǎo)向板、 下梁等零部件尺寸大， 安裝空間位置小， 調(diào)整困難， 為了設(shè)備維修時(shí)方便安裝，導(dǎo)向板與下梁導(dǎo)向柱間的導(dǎo)向間隙大于1 mm。 導(dǎo)向銅板為長(zhǎng)方體整塊結(jié)構(gòu)， 安裝后導(dǎo)向板與機(jī)架導(dǎo)向柱的間隙不能調(diào)整。 下梁上下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于受力狀態(tài)變化， 下梁和導(dǎo)向板會(huì)整體出現(xiàn)水平方向的位移和振動(dòng)。 以機(jī)架為基準(zhǔn)， 在50%壓力情況下生產(chǎn)時(shí)， 利用百分表對(duì)油缸和下梁分別進(jìn)行鋼板寬度方向和長(zhǎng)度方向的水平位移測(cè)量， 具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 油缸及下梁水平位移測(cè)量結(jié)果

1.3 振動(dòng)危害及預(yù)防措施

預(yù)彎?rùn)C(jī)油缸靠螺栓固定在機(jī)架上， 下梁與油缸的連接如圖2 所示， 提升環(huán)螺絲連接回程油缸活塞與下梁， 提升環(huán)與活塞桿端部件的間隙為2.5 mm。 通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)， 下梁與油缸工作時(shí)發(fā)生位移的方向和距離不一致， 最大位移量超出了提升環(huán)間隙的設(shè)計(jì)值， 導(dǎo)致提升環(huán)連接螺栓干涉產(chǎn)生剪切力， 頻繁斷裂。

圖2 下梁與油缸連接示意圖

下梁鋼板寬度方向楔形導(dǎo)向結(jié)構(gòu)如圖3 所示。 機(jī)架導(dǎo)向柱滑動(dòng)導(dǎo)向由三塊平板銅滑板結(jié)構(gòu)組成， 下梁在安裝后無(wú)法進(jìn)行間隙調(diào)整。 將平板導(dǎo)向結(jié)構(gòu)更改為楔塊可調(diào)結(jié)構(gòu)。 鋼板寬度方向?qū)颍?定位銅板厚度一定， 作為下梁位置基準(zhǔn)， 保證油缸和下梁相對(duì)位置固定； 調(diào)整螺絲壓緊楔快， 楔塊間相對(duì)滑動(dòng)， 減小導(dǎo)向間隙， 提高導(dǎo)向精度。 鋼板長(zhǎng)度方向?qū)颍?一端導(dǎo)向銅板為平板， 另一端為楔形銅板結(jié)構(gòu)， 通過(guò)調(diào)整楔形銅板來(lái)進(jìn)行導(dǎo)向間隙調(diào)整。 對(duì)油缸固定螺栓和壓塊進(jìn)行調(diào)整緊固， 減小油缸的位移。

增大提升環(huán)與活塞桿件的安裝間隙， 將提升環(huán)孔徑增大6 mm， 間隙尺寸增大到5.5 mm。 生產(chǎn)實(shí)踐表明， 增大間隙能消除水平位移引起的干涉受力， 進(jìn)而解決提升環(huán)螺絲斷裂的問(wèn)題。

圖3 下梁鋼板寬度方向楔形導(dǎo)向結(jié)構(gòu)示意圖

2 上升過(guò)程中振動(dòng)分析及預(yù)防措施

2.1 下梁同步運(yùn)動(dòng)控制

預(yù)彎?rùn)C(jī)油缸同步運(yùn)動(dòng)采用DNC60 控制，DNC60 是2 軸數(shù)控， 所以每邊機(jī)架兩個(gè)油缸組各由1 個(gè)DNC60 控制， 具體控制過(guò)程為： 在接收到工作指令后， DNC 輸出電壓信號(hào)控制兩個(gè)高頻響比例閥開(kāi)啟， 實(shí)現(xiàn)下梁同步運(yùn)動(dòng)； 進(jìn)出口導(dǎo)向板上各安裝一個(gè)位置光柵測(cè)量尺， 對(duì)下梁運(yùn)動(dòng)位置進(jìn)行測(cè)量， 下梁位置實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)果反饋給同步控制器DNC60 進(jìn)行閉環(huán)控制， 實(shí)現(xiàn)進(jìn)出口油缸同步工作[10-15]。

2.2 快進(jìn)、 工進(jìn)切換振動(dòng)及預(yù)防措施

下梁兩個(gè)油缸組同步上升過(guò)程中， 受DNC 控制精度、 液壓系統(tǒng)執(zhí)行精度和光柵測(cè)量精度等因素的影響， 實(shí)際運(yùn)動(dòng)中會(huì)出現(xiàn)同步偏差， 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中同步偏差會(huì)不斷變化， 導(dǎo)致下梁運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定， 出現(xiàn)垂直方向的振動(dòng)。 當(dāng)同步誤差大于5 mm時(shí)， 下梁會(huì)出現(xiàn)明顯的抖動(dòng)。

預(yù)彎?rùn)C(jī)上升過(guò)程分為快進(jìn)、 工進(jìn)兩個(gè)階段，系統(tǒng)設(shè)置快進(jìn)速度為8.62 mm/s， 工進(jìn)速度7.44 mm/s。 快進(jìn)和工進(jìn)在減速斜坡行程段進(jìn)行減速切換， 具體過(guò)程如圖4 所示。

圖4 預(yù)彎?rùn)C(jī)油缸同步上升過(guò)程示意圖

減速斜坡行程參數(shù)控制減速快慢， 在減速段內(nèi)對(duì)進(jìn)出口油缸位移偏差進(jìn)行同步修正。 當(dāng)減速斜坡行程設(shè)置偏小、 進(jìn)出口油缸同步位移出現(xiàn)大于5 mm 誤差時(shí)， 油缸組同步找平過(guò)快， 比例閥開(kāi)口會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)快速變換， 導(dǎo)致液壓沖擊較大， 油缸與下梁劇烈抖動(dòng)。 實(shí)踐證明， 將減速斜坡行程參數(shù)由5 增大到10， 能減緩?fù)秸移剿俣龋?進(jìn)而降低振動(dòng)。

3 結(jié) 論

（1） 平板導(dǎo)向結(jié)構(gòu)導(dǎo)向間隙大， 生產(chǎn)過(guò)程中油缸與下梁出現(xiàn)不同大小、 方向的水平位移， 提升環(huán)連接螺栓受剪切力頻繁斷裂。 將平板導(dǎo)向結(jié)構(gòu)改為楔形導(dǎo)向結(jié)構(gòu)， 能減小導(dǎo)向間隙， 提高導(dǎo)向精度； 同時(shí)增大提升環(huán)與活塞桿件的安裝間隙， 能消除水平位移引起的干涉受力， 進(jìn)而解決提升環(huán)螺絲斷裂的問(wèn)題。

（2） 上升過(guò)程中減速斜坡行程設(shè)置偏低時(shí)，同步找平速度過(guò)快會(huì)引起下梁抖動(dòng)， 增大減速斜坡行程設(shè)置參數(shù)能有效降低抖動(dòng)。