大直徑鋼管剪板機(jī)的改進(jìn)

大直徑鋼管剪板機(jī)的改進(jìn)

1板料的剪切力在螺旋焊管的生產(chǎn)中，鋼卷板頭和板尾的切割是一個(gè)重要的過程，該過程直接影響螺釘焊接管前端焊接的焊接質(zhì)量。渤海裝備揚(yáng)州鋼管公司(以下簡(jiǎn)稱“揚(yáng)州鋼管”)使用的QC12Y-25X2000型液壓擺式剪板機(jī)采用合理的刀片間隙,借助運(yùn)動(dòng)的上刀片及固定的下刀片,對(duì)不同鋼級(jí)、不同厚度的板料施加剪切力,將帶鋼頭、尾整齊切斷,為對(duì)焊工序做準(zhǔn)備。QC12Y-25X2000型液壓擺式剪板機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要由機(jī)架、刀架、油缸、壓料腳、對(duì)線裝置、間隙調(diào)整裝置、液壓系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)等部分組成。剪板機(jī)在對(duì)板料進(jìn)行剪切時(shí),液壓系統(tǒng)壓力設(shè)定值與刃口間隙值直接影響切口質(zhì)量。本機(jī)推薦間隙值為被剪板厚的10%~15%,并且要求在剪切強(qiáng)度大、硬度高的板料時(shí)采用較小值。揚(yáng)州鋼管在對(duì)X80鋼級(jí)Φ1219mm×22mm鋼管試制過程中,出現(xiàn)了帶鋼剪不斷的現(xiàn)象。針對(duì)此現(xiàn)象,首先對(duì)刃口間隙進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量值為2.4mm,接近較小值2.2mm(22mm×10%),符合本機(jī)對(duì)刃口間隙值的調(diào)整要求,且剪刃固定可靠、平整。因此,初步判斷造成帶鋼剪不斷是由于本機(jī)液壓系統(tǒng)調(diào)定的剪切力過小造成的。2插裝閥液壓系統(tǒng)工作原理QC12Y-25X2000型液壓擺式剪板機(jī)液壓系統(tǒng)原理如圖2所示。從圖2可看出,液壓系統(tǒng)是由插裝結(jié)構(gòu)的集成式塊閥、電機(jī)、油泵及其管路等組成,是高壓大流量液壓系統(tǒng)(液壓系統(tǒng)最高工作壓力29MPa,流量為50~160L/min)。普通液壓方向控制閥、壓力控制閥、流量控制閥已經(jīng)無法滿足此系統(tǒng)的參數(shù)要求,所以采用插裝閥結(jié)構(gòu)液壓系統(tǒng)。插裝閥液壓系統(tǒng)是將若干個(gè)插裝元件進(jìn)行不同組合,并配以相應(yīng)的先導(dǎo)控制級(jí)組成方向控制、壓力控制、流量控制和復(fù)合控制等控制閥,此結(jié)構(gòu)控制閥具有流通能力大、控制自動(dòng)化等顯著優(yōu)勢(shì),因此成為高壓大流量領(lǐng)域的主導(dǎo)控制產(chǎn)品(控制流量可達(dá)18000L/min)。QC12Y-25X2000型液壓擺式剪板機(jī)插裝閥液壓系統(tǒng)工作原理如下。(1)油泵啟動(dòng)。各電磁閥、電磁鐵均不帶電,電磁閥處于圖示位置,油泵通過阻尼插件4卸荷,油泵空載運(yùn)行。(2)壓腳油缸壓下、剪切油缸上腔進(jìn)油完成剪板動(dòng)作。1DT、5DT通電;1DT通電系統(tǒng)油液通過阻尼插件4溢流,系統(tǒng)壓力p由調(diào)壓控制蓋板3調(diào)定(調(diào)壓范圍15~29MPa),系統(tǒng)油壓p通過壓力表M1顯示;5DT通電方向插件19開啟,系統(tǒng)油液進(jìn)入壓腳油缸,壓腳壓下;壓腳油缸壓住被剪切板料后,壓腳油缸及連接管路內(nèi)部油壓升高,當(dāng)達(dá)到調(diào)壓控制蓋板24設(shè)定的壓力(即系統(tǒng)順序壓力,其調(diào)節(jié)范圍2~11MPa),阻尼插件24開啟,油液進(jìn)入剪切油缸上腔,油缸下腔油液通過液控單向閥7與阻尼插件13流回油箱,直至完成剪板動(dòng)作。且剪切油缸下行過程中的平衡壓力(即有桿腔油壓)由調(diào)壓控制塊14b調(diào)節(jié)(調(diào)壓范圍2~4MPa),此時(shí)壓力表M2顯示調(diào)壓控制塊14a調(diào)定的平衡壓力。(3)壓腳油缸抬起、剪切油缸下腔進(jìn)油完成返程動(dòng)作。1DT、2DT、3DT及4DT通電;1DT通電建立系統(tǒng)壓力;3DT通電方向插件18開啟,壓腳油缸上腔油液通過18回油箱,壓腳抬起;4DT通電方向插件12開啟,系統(tǒng)油液通過方向插件5、方向插件12與液控單向閥7進(jìn)入剪切油缸下腔,此時(shí)2DT通電,阻尼插件13開啟溢流,因此剪切油缸的抬刀壓力由調(diào)壓控制塊14a調(diào)節(jié)(調(diào)壓范圍5~7MPa),此時(shí)壓力表M2顯示14a調(diào)定的抬刀壓力,5DT不通電,方向插件23開啟,剪切油缸上腔壓力通過方向插件23流回油箱,完成返程動(dòng)作。(4)刀架靜止支承,停留在生產(chǎn)所需的任一位置。圖2中電磁鐵全部斷電,油泵卸荷,空載運(yùn)行,液控單向閥7的控制油壓接油箱,控制油壓為0,液控單向閥7關(guān)閉,刀架可長時(shí)間停留在任一位置,此時(shí)壓力表M2顯示靜止支撐壓力。安全閥9在此液壓系統(tǒng)中起安全作用,防止因系統(tǒng)中液控單向閥7、阻尼插件13及調(diào)壓控制塊14損壞,剪切油缸有桿腔無背壓導(dǎo)致剪切油缸快速下落造成安全事故。QC12Y-25X2000型液壓擺式剪板機(jī)插裝閥液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序見表1。圖3是QC12Y-25X2000型液壓擺式剪板機(jī)普通液壓回路原理圖,圖2所示插裝閥液壓系統(tǒng)就是在圖3所示的普通液壓回路工作原理的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而來的。圖3中先導(dǎo)電磁閥3等效于圖2中的2、3、4;單向順序閥5等效于圖2中的24、25;安全閥6等效于圖2中的9;液控單向閥7等效于圖2中的7;直動(dòng)式溢流閥9等效于圖2中的14a,調(diào)節(jié)抬刀壓力;直動(dòng)式溢流閥10等效于圖2中14b,調(diào)節(jié)平衡壓力。QC12Y-25X2000型液壓擺式剪板機(jī)普通液壓回路工作原理,其電磁鐵動(dòng)作順序見表2。3qc12y-25023000自動(dòng)塊切割裝置的故障分析3.1剪切角度對(duì)剪切力的影響QC12Y-25X2000型液壓擺式剪板機(jī)插裝閥主要技術(shù)參數(shù)見表3。擺式剪板機(jī)剪切力計(jì)算一般采用刀架作直線運(yùn)動(dòng)的斜刃剪板機(jī)剪切力計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算,即前蘇聯(lián)學(xué)者諾沙里公式式中:k———刀片的磨鈍系數(shù),為1.15~1.2;盡管理論上利用公式(1)計(jì)算剪切力值是可行的,但是由于目前擺式剪板機(jī)刀架安裝面制造大多采用簡(jiǎn)化工藝,將刀片安裝面由空間螺旋面簡(jiǎn)化成平面,從而造成在剪切過程中剪切間隙及剪切后角變化。剪切間隙變化會(huì)使剪切過程中剪切力大小發(fā)生變化,剪切質(zhì)量下降;而剪切后角變化可加劇刀片與板材發(fā)生磨損甚至擠壓,進(jìn)而增大剪切力。因此,利用諾沙里公式計(jì)算出來的剪切力值僅作為調(diào)節(jié)剪切力大小的參考值,實(shí)際剪板過程中所需的剪切力大小都是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)通過不斷調(diào)整輔以剪板試驗(yàn)得出的。3.2系統(tǒng)壓力調(diào)整結(jié)果揚(yáng)州鋼管在試制X80鋼級(jí)Φ1219mm×22mm鋼管過程中,QC12Y-25X2000型液壓擺式剪板機(jī)主要技術(shù)參數(shù)分別為k=1.2、σ式中:P———系統(tǒng)油壓,MPa;由公式(2)計(jì)算得系統(tǒng)油壓需調(diào)至26.5MPa時(shí)才能滿足生產(chǎn)對(duì)剪切力要求。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)系統(tǒng)油壓計(jì)算值調(diào)節(jié)圖2中溢流閥3,直至壓力表M1顯示系統(tǒng)壓力為26.5MPa,進(jìn)行第一次剪板試驗(yàn),帶鋼沒有被剪斷。繼續(xù)提高系統(tǒng)壓力至28MPa,帶鋼仍未被剪斷。再次將系統(tǒng)壓力提高到液壓系統(tǒng)所允許的最高壓力29MPa,試驗(yàn)結(jié)果還是不能把帶鋼成功剪斷。通過觀察系統(tǒng)各壓力值發(fā)現(xiàn),剪切油缸在剪板過程中,壓力表M2顯示的壓力值為5MPa。此壓力是由圖2中調(diào)壓控制塊14b調(diào)定的平衡壓力(調(diào)壓控制塊14的結(jié)構(gòu)如圖4所示),平衡壓力的作用是為了平衡剪切油缸及剪刃的自重,使剪切下落動(dòng)作平穩(wěn),5MPa顯然超過了平衡壓力的設(shè)定范圍。于是調(diào)節(jié)圖4中的壓力調(diào)節(jié)旋鈕來降低平衡壓力,在調(diào)節(jié)過程中發(fā)現(xiàn),平衡壓力值始終降不下來。此外,當(dāng)剪切油缸返程時(shí),壓力表M2顯示的是由調(diào)壓控制塊14a調(diào)定的抬刀壓力,且壓力表M2仍顯示為5MPa。經(jīng)多次調(diào)節(jié)圖4中的壓力調(diào)節(jié)旋鈕,抬刀壓力值也無變化。根據(jù)此現(xiàn)象分析,應(yīng)該是圖4中的阻尼插件13存在問題。發(fā)現(xiàn)問題后,首先關(guān)閉電機(jī)油泵組電源,使油泵停止向系統(tǒng)供油,再將各電磁閥均處于斷電狀態(tài),且令剪切油缸處于下落最低位置,然后緩慢打開安全閥9,卸掉剪切油缸下腔油壓。在系統(tǒng)無壓狀態(tài)下,將調(diào)壓控制塊14拆下,取出其下方的阻尼插件13(型號(hào)為Z2D-H25Z-5)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),此插件內(nèi)部錐閥芯發(fā)生卡滯現(xiàn)象,是導(dǎo)致系統(tǒng)平衡壓力與抬刀壓力不可調(diào)的主要原因。更換此阻尼插件,故障得以排除。之后將系統(tǒng)平衡壓力調(diào)至2MPa,抬刀壓力調(diào)至6MPa,但此時(shí)如將系統(tǒng)壓力設(shè)為26.5MPa時(shí),仍無法剪斷板料,只有繼續(xù)提高系統(tǒng)壓力至29MPa,板料才被順利剪斷且切口整齊。這也說明根據(jù)諾沙里公式計(jì)算得出的剪切力值相比剪切板料所需的實(shí)際值偏小。4插裝閥結(jié)構(gòu)的液壓系統(tǒng)故障,主要有以下幾種揚(yáng)州鋼管的QC12Y-25X2000型液壓擺式剪板機(jī)液壓系統(tǒng)采用的是蓋板式二通插裝閥結(jié)構(gòu),此結(jié)構(gòu)適用于工作壓力超過21MPa,系統(tǒng)流量超過150L/min的高壓大流量液壓系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是集成度高,外形尺寸小;缺點(diǎn)是系統(tǒng)回路比較復(fù)雜,故障不易判斷。因此,在處理插裝閥結(jié)構(gòu)的液壓系統(tǒng)故障時(shí),需要清楚地了解系統(tǒng)中各個(gè)元件的作用,必要時(shí)可以將其等效簡(jiǎn)化為普通液壓閥,以便更直觀地分析出各插裝回路在整個(gè)液壓系統(tǒng)中的作用,