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涂塑钢管实现自动机械化弯管生产工艺

来源:http://www.81929.net/article/20191227239.html

在钢管的表面涂上塑料等适当的涂层,具有装饰性、保护性等优点,因此得到广泛的应用。但是要对这种钢管进行冷弯曲,采用普通的弯管机还是达不到工艺上的要求。因为这种涂塑钢管需要在弯管的同时,不能破坏外面的涂层。因此,需要设计涂塑钢管的自动弯管装置。

    一般钢管的冷弯曲成形工艺分为两种,一种是挤压成形,另一种是弯矩弯曲成形。

d为钢管的外径。这种方案使装置的结构紧凑。当圆盘被驱动旋转时,偏心压销在绕圆盘中心旋转的同时迫使钢管绕中心销弯曲变形到所需的角度。这时,偏心压销实际是在钢管外表面上作滚动,挤压钢管弯曲变形,钢管外表面受力较大,钢管上的涂层往往会被挤压破碎。另外,钢管直接放在偏心压销与中心销之间,几乎没有间隙,钢管在安装时就很不方便,并且也要造成涂层的损伤。

    一般钢管弯矩冷弯曲成形原理如图2所示。图中,偏心距。钢管靠着中心销安放,这样做首先使钢管在安装时不会损坏涂层。当圆盘转动a。角度时,偏心压销开始与钢管接触,偏心压销与中心销对钢管形成一对力偶,使钢管发生弯曲变形,当圆盘被驱动转动时,在偏心压销与中心销的作用下,使钢管弯曲。中心销和偏心压销对钢管的切点间的距离ao b。即为此力偶矩的偶臂。由于此偶臂的存在,减小了作用在钢管外表面上白钮力。此力偶臂愈大,则作用在钢管上的力就愈小。因此,弯曲成形方法较挤压成形方法对保护涂层有利。但由图2可以看出,一方面钢管弯曲成形过程中偏心压销作用在钢管上的力仍是集中的;另一方面,圆盘转到任意角度a位置时,偏心压销和中心销对钢管的切点间的距离ab是一个定值,即ab = ao bo,这说明,偏心压销在绕圆盘中心转动的同时,相对钢管外表面移动了等于弧长d0 d的距离。实验证明,采用这种方法弯曲钢管时,仍然使钢管的涂层遭到损坏,不符合涂塑钢管弯管工艺的要求。

    涂塑钢管自动弯管工艺的难点之一是在钢管弯曲成形的同时要保证涂塑层的完好。由以上分析可知,要有效保护钢管的涂层,一是要使偏心压销上的集中力变为分散力,二是要消除偏心压销在钢管上的相对移动。为此可在钢管和偏心压销间安放一个压条5,如图3所示。在压条上开有长槽,并使偏心压销的轴颈插人长槽中。随着圆盘的转动,在钢管与偏心压销作用下,压条始终与钢管贴合。当圆盘由液压摆动马达驱动转动时,偏心压销通过压条作用,使钢管弯曲变形。这时,虽然压条相对于偏心压销有直线移动,但压条相对钢管外表面没有移动;同时,通过压条使偏心压销对钢管的集中作用力得到了分散,因而在弯曲钢管的同时有效地保护了钢管的涂层不受损伤。



    要使弯管工艺实现自动化,不仅要使钢管弯曲过程实现自动化,而且要使压条能自动返回原处。但是要使压条自动复位,并不是简单地在长槽中安装一个复位弹簧的问题。由于结构等原因,这不仅使弹簧的定位很困难,同时由于复位弹簧的安装,将加长压条的长度,使压条在圆盘上的位置也变得难于稳定。如果设想能做到压条与偏心压销之间无相对移动,则一方面就可以省去长槽和复位弹簧,缩短压条的长度,解决它在圆盘上的稳定性问题;另一方面又可方便地解决压条的复位问题。

绕偏心压销中心做相对转动,压向钢管。圆盘转动至角度a。时,压条转成与钢管贴合位置,并开始弯曲钢管。这时,偏心压销通过压条与中心销对钢管形成一对力偶,这力偶的偶臂为ao 6o。当圆盘再转动任意角度a时,压条在钢管的作用下,继续绕偏心压销转动,使它始终与钢管贴合,弯曲钢管。这时偏心压销与中心销的距离00:可由下式关系得到


式中,P=r+d,B为钢管在中心销上绕过的角度。
    由图4所示的几何关系可以清楚地看出,随着圆盘的转动,。角度渐增,B角度也渐增,而a角度却渐减。由式(1),(2),(3),(4)可知,B角增大,。也增大,而月角减小,ab也减小,由于r,d由钢管及其所要弯曲的曲率定,8由压条结构定,这样M,尸也随之确定,只要合适地取定参数。、R之后,就可保证ab+。=ao 6o=定值这就是说,只要正确选择es,e,和R值,就可以使压条不仅相对于钢管没有移动,而且相对于偏心压销中心仍转动,而没有移动。这就大大简化了机构的设计,使弯管工艺的自动化成为可能。
    通过图4,可以找出月,B与a的关系,首先根据结构限制确定出es,er,8和R值,然后计算机编程解算出a变化时月,B,aobo,。值,并且在整个弯曲角度内验算ab +。与ao b。的误差,直至满意为止。
    另外,当液压摆动马达驱动圆盘做反向旋转时,偏心压销带动压条返回。但由于返回时压条失去了钢管的限位作用,很难回到原位。为此,我们加设了回程挡块6(图4),压条在返回过程中有回程挡块的作用,就能方便地回到原位。
    涂塑钢管自动弯管装置的总体布置如图5所示。机体1上装有定位条2和液压摆动马达9,定位条上开有定位槽,待弯曲的涂塑钢管就安放在槽中。中心销10与定位条做成一体,是固定不动的。若要同时弯曲两个弯头,在定位条的两头做这样辊道必然要设计成斜的,以便于二者之间的良好的衔接。在斜辊道的设计当中主要采取了以下措施:斜辊道支架做成阶梯状,以此来形成高差,然后用斜垫片来形成斜面,并同时调整辊子的标高,使其有较高的平面度;所有支架均做成独立的形式,以便于带卷散热;为提高支架的刚性,将各支架用钢结构连成整体;在斜辊道支架较低处,采用了地面深坑结构,便于辊道支架内侧安装方便和带卷散热,此深坑与弯辊道和移送辊道的深坑相连。


两个中心销,中心销的中心距H就是钢管弯头的内圆弧的中心距。液压摆动马达9上面装有圆盘6,圆盘6上面安装有偏心压销7,偏心压销轴上装有压条8,压条8可绕偏心压销轴转动。为了不使钢管在弯曲过程被压扁,在中心销和压条的相应位置均开有与钢管外径相符的圆弧槽。马达轴中心即为圆盘中心。它与中心销中心在水平和垂直二方向的偏心距分别为气和ey,它们应是根据以上设计计算,使压条在弯曲钢管的过程中,压条相对偏心销没有直线移动。当液压摆动马达转动时,即可使装置实现自动弯曲涂塑钢管,摆动马达反转时,在挡板4的引导下,压条退回原位。本装置配有适当的液压控制和电气控制系统(本文略)就可对涂塑钢管实现自动弯管,弯曲所需的角度可通过调整调节螺钉5来实现。

这套涂塑钢管自动弯管装置已经过实验验证。实验证明,该套装置完全能满足生产工艺要求。该方案的原理也可适用于其它涂层钢料(如棒、线材)的弯曲工艺。该装置的研制成功,在对进一步提高涂塑钢管弯管生产效率和产品质量,减轻工人的劳动强度,提高生产过程的自动化程度等方面,都具有指导意义。