5.1 翻钢装置用于对大型H型钢沿轴线方向进行翻转。矫直机共有2套翻钢装置,布置在矫直机的入口侧和主机内部,入口侧的翻钢装置主要是将被矫材翻至最大弯曲面,保证首次矫直最大弯曲面,以减少矫直次数,提高工作效率、降低主缸的工作负荷。机内翻钢装置用于矫直过程中翻转被矫面。
如图2所示的机外翻钢装置,当需要型材进行翻转时,位于型材下方的提升液压缸(缸1)不动,提升液压缸2启动,使与缸1连接的翻转杆2旋转90°,处于垂直位置。此时滑缸3带动与其相连的旋转杆动作,使旋转杆1运动到与型材侧面接触。此时型材两个相邻直角边分别与一个水平位置和垂直位置的旋转杆接触。然后2个液压缸同时动作,使2旋转杆位置状态发生改变,水平位置旋转杆翻转90°处于垂直位置,垂直位置旋转杆翻转90°处于水平位置,同时与其接触的型材同样翻转90°。
当型材需要作横向位移时,可以用行走液压缸3通过摆杆,依靠机械同步驱动两个外侧滑行液压缸及钢结构提升杆,沿滑道垂直于矫直线带动型钢座横向移动。翻钢装置的滑行液压缸、同侧提升液压缸依靠液压保证同步。
该翻钢机构的特点是:翻钢设备简单、可靠,设备重量轻,翻转过程中不会对型材产生磕碰,且易实现线外自动翻钢,节约了矫直辅助时间,提高工作效率。
5.2主机设备特点
主机采用卧式分体结构,将底座与横梁用键和超级螺母紧固,与同样固定底座上的主液压缸构成U型框架,使操作视野开阔,上下料易于实现自动化,与传统的三梁四柱矫直机及立式框架矫直机相比,更适合大批量的工业化生产5。键以及超级螺母(也可以称为预应力机构)是针对大H型钢轮廓尺寸增大之后,U型开口尺寸过大,导致机架刚性下降采取的措施,同时也是在将设备分体加工,降低制造难度和成本。
压头装置与主液压缸活塞固定,主液压缸通过螺栓与设备底座连接,设备更加紧凑。主液压缸活塞带动压头垂直与矫直线方向作往复运动。压头装置前端装有压头砧座,用于直接和被矫型材接触,通过主液压缸的伸缩带动压头的伸缩,实现对型材弯曲面的矫直。
张紧机构和摆动矫直机构是该机的两大特色,张紧机构主要是解决大H型钢在矫直过程中的腹板失稳问题,摆动矫直机构实现对型材翼缘波浪弯曲的矫直。H型钢在进行压力矫直时,上、下张紧装置对H型钢腹板压紧,使H型钢向上脱离传送辊道,并在翼缘间施加一定张力,防止在矫直过程中腹板变形。
下张紧装置安装在底座中,下张紧装置装有压紧缸和张力缸。压紧缸驱动压紧头升降,在型钢传输过程中,压紧头位于辊道下方,当需要矫直时,压紧缸动作使得压紧头升起并填充于H型钢腹板下方翼缘间,同时使H型钢向上脱离传送辊道;张力缸活塞伸出可实现压紧头的张开功能,使压紧头在翼缘间施加一定张力。
上张紧装置安装在横梁上。张紧装置在其摆动缸的驱动下可以转动90°,在型钢传输过程中,上张紧装置处于水平位置,位于横梁上方;当需要矫直时,张紧装置在其摆动缸驱动下转动90°处于垂直位置(即工作位置),并实现自锁。避免了再次采用机械或液压锁紧机构,优化了设备结构。上张紧装置装有压紧缸和张力缸,压紧缸使压紧头具有升降功能,当需要矫直时,压紧缸动作使得压紧头压下并填充于H型钢腹板上方的翼缘间;张力缸活塞伸出可实现压紧头的张开功能,使压紧头在翼缘间施加一定张力。
上、下张紧装置都设计有浮动支撑装置,防止在矫直过程中,张紧装置受压而偏离矫直中心线,造成矫直废品的出现。
摆动矫直机构安装于主压头装置的前方,当摆动缸处于压头装置的中间位置时,压头砧座处于垂直方向,可用于一般矫直过程。当有特殊要求时(例如矫直翼缘),可以通过调整摆动缸行程,带动转臂及压头砧座沿摆臂转轴旋转,使得压头砧座与垂直方向夹角发生改变,从而实现特殊位置的矫直。压头摆动缸内设有位移传感器,用于确定摆动缸活塞位置,精确对特殊位置的矫直。
5.3原始弯曲测量以及主缸位移控制系统
原始弯曲量的精确测量,不仅能够精确的指导反弯量的大小,而且也能够快速的建立起矫直数据库,提高矫直工作效率和矫直质量,并及时反馈不同批次之间的弯曲程度,给上游工序提供调整依据。
原始弯曲程度测量系统由压头装置和位移传感系统组成,压头装置上装有压力传感器保证压头的弯曲部分能够准确接触,提高弯曲量测量的可靠性。
6 运行情况
大型H型钢从2005年10月投产以来,除生产合同中规定的规格特别是矫直了H414×405,H428×407等小规格下限产品,和H1008×302等特大H型钢上限产品,矫后H型钢直线度≤0.75mm/m。年均收入可达100亿元,为用户创造了极大的经济效益。
7 结论
经过对大型H型钢压力矫正塑性变形深度问题的研究,并依此结论设计的矫直机构,在不损伤腹板的前提下得到满意的直线度,使大H型钢矫直质量显著提高。可以作为新上大H型钢压力矫直设备的参考。
参考文献
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5崔莆.矫直机械与矫直原理[M].北京:冶金工业出版社,2005.
陈峰(1981- ),男,工程师,主要从事型材矫正设备的研究和设计工作
通讯地址:陕西省西安市未央区辛家庙西安重型机械研究所第五研究室
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