兩輥卷板機(jī)是專供金屬板的卷曲和彎曲圓筒之用，它主要用來(lái)卷板(鋼板)，快速批量制造薄壁管，通風(fēng)管道、煙囪、過(guò)濾器，汽車排氣管，儲(chǔ)液(氣)罐等等，是鍋爐、造船、石油化工、水泥、電機(jī)及機(jī)器制造業(yè)中主要設(shè)備之一。
兩輥數(shù)控液壓自動(dòng)卷板機(jī)，完全改變了三輥卷板的卷制方法，免除預(yù)彎、對(duì)中、卷圓、矯圓等工藝過(guò)程，操作方便，近似無(wú)直邊，一次成型，效率高。筆者對(duì)兩輥卷板機(jī)的卷板過(guò)程進(jìn)行分析，并介紹了實(shí)現(xiàn)下輥同步控制精度的方案。
2兩輥卷板機(jī)的卷板過(guò)程分析 三輥卷板機(jī)必須通過(guò)預(yù)彎、對(duì)中、卷圓、矯圓四個(gè)過(guò)程才能完成…，而兩輥數(shù)控液壓自動(dòng)卷板機(jī)，完全改變了三輥卷板的卷制方法，免除了上述工藝過(guò)程，可一次成型。兩輥卷板機(jī)的上輥為剛性滾，下輥是柔性輥，當(dāng)下輥在上輥的擠壓下會(huì)有一定的徑向凹型變形，當(dāng)鋼板被送人上輥和下輥之間時(shí)就會(huì)被兩輥對(duì)滾卷制成圓筒，從微觀的角度來(lái)講，被卷制成的圓筒實(shí)際上由無(wú)數(shù)段小圓弧所構(gòu)成，卷圓過(guò)程如圖1所示。 3兩輥卷板機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 兩輥卷板機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2所示，兩輥數(shù)控液壓 卷板機(jī)有上下兩個(gè)輥?zhàn)樱渲邢螺仦槿嵝暂仯侵鲃?dòng) 輥，由電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器及其聯(lián)軸器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并且 由液壓?jiǎn)卧?qū)動(dòng)垂直上升和下降，上棍為剛性輥，是 從動(dòng)輥，固定安裝在機(jī)床床身上，當(dāng)下輥上升至與上 棍接觸時(shí)，上棍將隨著下輥一起旋轉(zhuǎn)，塑性金屬板通 過(guò)卷板機(jī)的上輥和下輥之間時(shí)，金屬板就被卷制成所 需的圓筒。卷圓過(guò)程完成后，下輥液壓下降，軋輥鎖 緊頭打開(kāi)，即可取出產(chǎn)品。 通過(guò)對(duì)兩輥卷板機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)分析，當(dāng)支撐 下輥的頂軸上升和下降不同步時(shí)，導(dǎo)致兩輥之間的軸線不平行如圖3所示，這樣在卷制圓筒時(shí)會(huì)出現(xiàn)圓筒一端被壓延，使得圓筒一端直徑變大，影響工件進(jìn)度…。所以提高兩輥卷板機(jī)的加工精度，關(guān)鍵就是在確保機(jī)床導(dǎo)軌的平行度滿足技術(shù)要求的情況下提高同步控制的精度。
4液壓同步控制回路的實(shí)現(xiàn) J 在液壓控制系統(tǒng)中由于液壓系統(tǒng)的液體壓縮、泄漏、阻尼等特點(diǎn)，尤其是在外載力較大和外載力不斷變化及設(shè)備本身的不平衡與設(shè)備運(yùn)動(dòng)行程較大的因素下，實(shí)現(xiàn)液壓缸較高的同步精度有很大難度，因此對(duì)同步系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、控制方法、同步性能等方面的研究會(huì)最終關(guān)系到兩輥數(shù)控液壓卷板機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)是否能夠真正達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。
為了實(shí)現(xiàn)下輥同步，可通過(guò)兩個(gè)液壓缸推動(dòng)兩頭頂軸來(lái)實(shí)現(xiàn)。液壓同步回路的工作原理如圖4所示，控制回路主要有電液換向閥、比例調(diào)速閥、伺服閥等組成。電液換向閥主要用來(lái)改變油路方向，使得下輥正常上升和下降，主油路上采用雙比例換向閥可以控制流量和速度，伺服閥用來(lái)控制雙缸的同步運(yùn)行。 為了達(dá)到卷板的精度要求，要保證頂軸1和頂軸 2的同步，也就是必須保證缸l和缸2同步上升和同步下降，采用的方案按“主從方式”實(shí)現(xiàn)同步控制。以其中一個(gè)液壓缸為主控缸，為理想輸出，它的運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，設(shè)另一個(gè)缸為從動(dòng)，跟蹤主控缸的理想輸出并達(dá)到同步驅(qū)動(dòng)。用PLC作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核 心，信號(hào)由PLC給定，電控器將其輸入電壓轉(zhuǎn)換為比 例調(diào)速閥的控制電流，控制閥的流量，從而控制缸的 工作速度。比例調(diào)速閥1接收速度指令信號(hào)，比例調(diào) 速閥2同時(shí)接收速度指令信號(hào)和兩液壓缸位移的偏 差信號(hào)，這樣缸1為主動(dòng)缸，缸2為從動(dòng)缸，改變指令 信號(hào)即可改變兩缸的移動(dòng)速度。
通過(guò)光柵線位移傳感器L1、L2測(cè)出缸的即時(shí)位 移，其輸出值為電壓V1、v2，Vl與V2的差值反映 了兩缸伸出長(zhǎng)度的不一致，將其作為反饋電路輸人， 經(jīng)放大后作為系統(tǒng)負(fù)反饋疊加至系統(tǒng)的輸入端，從而 即時(shí)修正位移，確保雙缸的同步運(yùn)行。
在軋輥的軋制的過(guò)程中，為了避免比例調(diào)速閥的 死區(qū)及嚴(yán)重的流量非線性，保障雙缸下行過(guò)程中的同 步精度，在液壓系統(tǒng)中增加液壓旁路，并在旁路中，采 用國(guó)產(chǎn)伺服閥同時(shí)控制雙缸的同步下行。當(dāng)達(dá)到卷 板的指定位置時(shí)，伺服閥開(kāi)始工作，缸1為主動(dòng)缸，兩 個(gè)位移傳感器分別檢測(cè)兩缸的位置信號(hào)。當(dāng)兩缸因 負(fù)載不平衡、泄漏及幾何尺寸誤差等因素而出現(xiàn)不同 步運(yùn)行時(shí)，則由傳感器、變換電路、比較電路等檢測(cè)和 比較，得出的偏差值將作為控制信號(hào)·，驅(qū)動(dòng)控制閥的 閥芯作微小位移，從而對(duì)缸2進(jìn)行補(bǔ)油或放油，補(bǔ)償 兩缸的同步誤差，直到兩缸同步運(yùn)行。該系統(tǒng)中采用 這種閉環(huán)控制方法時(shí)，可以達(dá)到4-1 nlm的同步控制 精度要求。
5兩輥卷板機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 兩輥卷板機(jī)采用的是數(shù)控系統(tǒng)，采用PLC作為 整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，觸摸屏作為人機(jī)界面，系統(tǒng)動(dòng) 力線路采用三相380V、50Hz交流電源供電，控制電 路通過(guò)變壓器將380V轉(zhuǎn)換為220V、1 10V供電。控 制部件和顯示器集中安裝在操作臺(tái)上。 結(jié) 論
兩輥數(shù)控液壓自動(dòng)卷板機(jī)，完全改變了三輥卷板 的卷制方法，免除預(yù)彎、對(duì)中、卷圓、矯圓等工藝過(guò)程， 通過(guò)采用液壓同步控制系統(tǒng)使卷圓精度達(dá)到4-lmm。 兩輥卷板機(jī)的液壓伺服系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，從原理 上是用誤差來(lái)消除誤差，因此不會(huì)形成與液壓缸行程有關(guān)的累計(jì)誤差；實(shí)踐證明，采用伺服閥驅(qū)動(dòng)的液壓 系統(tǒng)保證了下輥的同步上升與下降，保證了上棍和下 輥的間隙部位一致，提高了產(chǎn)品的精度，操作方便，近 似無(wú)直邊，一次成型，效率高，避免了次品的產(chǎn)生，大大提高了工作效益。
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