后辊中心距可调结构在大型型材弯曲机上的应用

郗旭林，原加强

(首钢长钢锻压机械制造有限公司，山西 长治 046011)

后辊中心距可调结构在大型型材弯曲机上的应用

郗旭林，原加强

(首钢长钢锻压机械制造有限公司，山西 长治 046011)

以CDW24S-5500 cm3大型型材弯曲机为例，介绍了后辊中心距可调式大型型材弯曲机的技术性能及结构特点。采用两后辊中心距可调的结构形式，三个主轴采用双点支撑，两后辊采用分辊驱动，架体可拆分，使得整个机器结构新颖，受力合理，成形准确，安装运输方便，是大型型材弯曲机较为理想的一种技术方案。

型材弯曲机；中心距；可调；后辊

国内型材弯曲机大多采用弧线下调式三辊结构，如图1所示，主要由主辊部分、边辊部分、托辊部分及机架部分组成。两个边辊在油缸的驱动下可绕中轴作弧线升降运动，托辊安装在床身上主辊两侧，它可作垂直升降运动和水平移动，三根辊子全为主驱动辊，结构简单，成形准确。但由于机架为整体结构，受安装运输对机器外形尺寸的限制，此种结构型式只适用于中小规格的型材弯曲机，制约了型材弯曲机向大型化、重型化方向发展。目前国产的此种结构型材弯曲机最大规格一般为型材抗弯截面模量500cm3，国外最大规格也不超过1750cm3。

图1 传统型材弯曲机结构示意图

随着经济的快速发展，需要建造跨距大、活动空间大的大型室内活动场所，如大型国际机场、高铁车站候车室等基础设施建设都需要弯曲大型结构钢梁。为此，我公司技术人员对型材弯曲机传统的弧线下调式结构形式进行创新设计，研制成功CDW24S-5500cm3大型型材弯曲机。该机采用两后辊中心距可调的结构形式，型材抗弯截面模量为5500cm3，最大可达10000cm3，技术性能达到国外同类产品先进水平，有效解决了大型型材的高精高效弯曲。

1 结构概述

机器为后辊中心距可调式三辊型材弯曲机，安装方式为立式安装，即三个主轴与地面垂直。前辊相对于两后辊既可对称布置，也可非对称布置，在液压油缸驱动下可前后移动，为型材卷制提供压下力。两后辊中心距可调，其水平移动由液压油缸驱动。两后辊均为主驱动辊，采用分辊驱动，分别由液压马达、减速机独立驱动。托辊的升降运动由液压油缸驱动。该机主要由前后辊机架、前后工作辊、托辊、联接梁、模具、液压、电气等各部分组成，如图2所示。

1.1 前、后辊机架、联接梁部分

前、后辊机架通过联接梁联接，构成机器的主体框架，是其他各部件的载体。机架采用钢板焊接结构，焊接前喷丸处理，外表面采用喷砂、防锈处理，焊后退火时效处理，保证机床强度、刚度和精度要求。

1.2 前工作辊部分

如图3所示，前工作辊部分主要由前辊油缸、倾倒油缸、倾倒侧轴承体、固定侧轴承体、前辊模等几部分组成。在前辊油缸的驱动下，前辊导向架和安装在其上的轴承体、前辊模可在前辊架体内前后运动，为型材弯曲提供压下力，倾倒油缸驱动倾倒侧轴承体翻转，便于更换模具和出料，前工作辊采用调心辊子轴承，可作旋转运动为被动辊。

图2 整机结构示意图

图3 前工作辊结构示意图

1.3 后工作辊部分

后工作辊部分如图4所示，主要由后辊移动架、后辊模、后辊移动油缸及后辊传动装置等几部分组成，在后辊油缸的驱动下，两后辊的中心距可以调节，满足卷制不同型材的要求，两后辊为主动辊，采用分辊驱动的结构形式，分别由液压马达带动一个行星减速器通过一级齿轮驱动。

图4 后工作辊结构示意图

1.4 托辊部分

托辊装置作为机器的辅助装置，由油缸驱动可作升降运动，在卷制型材过程中对型材起支撑作用。

1.5 液压系统

本机为全液压驱动的型材弯曲机，机器的所有动作均由液压油缸或液压马达驱动，系统稳定可靠，主要阀组均选用台湾北部精机的优质产品，该阀组为铸造流道，过流量大，阻力小，压力损失小，发热小，使机器性能更加可靠。液压接头采用锥密封焊接接头，该接头有可靠的径向密封，以保证设备在工作中系统不漏油。液压系统有吸油、回油滤油器，保证油液清洁，有空气滤清器，保证油箱正常呼吸和水分蒸发，系统中有双道的安全保护装置，保证设备的使用安全。

1.6 电气系统

电气部分控制系统采用OMRON的PLC可编程序控制器，该系统具有故障自诊断、操作失误智能判断、断电记忆等保护功能。输入型材弯曲的工艺参数后可以自动生成卷制程序，并具有程序编辑、存储、读入、下载、卷制能力自动计算与超载报警等功能。

2 主要技术参数(表1)

3 机器主要特点

(1)在大型型材弯曲机上采用了后辊中心距可调的结构型式。在型材抗弯截面模量大、弯曲半径大时采用较大中心距，以减小型材弯曲时的受力和弯曲扭矩；在型材抗弯截面模量小，弯曲半径小时采用较小中心距，以减少剩余直边的长度。同时前辊和后辊还可呈非对称布置，实现型材端部的预弯，拓宽了机器的使用范围，改善了机器的受力情况。

(2)传统的型材弯曲机前后三个主轴一般为悬臂式，对于特大型型材弯曲机由于主轴受力很大，悬臂式安装主轴的刚性无法保证，在本设计中我们将悬臂式改为双点支撑。支撑部位采用重载双列调心辊子轴承，以减少型材弯曲过程中的摩擦损耗。此种结构三个主轴受力合理，确保主轴刚度符合设计要求。

(3)机器的前辊机架和后辊机架相对独立，通过联接梁、销轴联接，既满足了整机的强度、刚度及运行精度的要求，又方便安装与运输。

(4)两后辊采用分辊驱动的结构型式，分别由液压马达带动一个行星减速器和一级齿轮传动。采用分辊驱动可以消除辊子之间的运动干涉现象，合理分配传动扭矩，减少由此产生的模具磨损问题。采用液压传动使得运动平稳，并具有过载保护能力，采用行星齿轮传动使得机器结构紧凑，传动效率高。

(5)增加运动方向与型材弯曲轴线平行的附加托辊模装置，约束型材的流动，可以实现一定形状的空间弯曲。

(6)对型材在弯曲过程中的弹塑性变形理论进行了深入研究，推导出机器的关键零件的强度、刚度、接触应力、主传动功率等方面的计算公式，建立了型材的弯曲工艺参数与包括主轴、模具直径、工作辊的几何位置关系与运动进给量的数学模型，为机器的优化设计与控制系统的编程奠定了基础。

4 结束语

在大型型材弯曲机上采用后辊中心距可调的结构是一种较为理想的结构型式，是对传统结构的大胆突破。该机结构新颖合理，性能安全可靠，制造工艺简单，安装、维修、运输方便。许多关键技术均为国内首创，标志着我国在大型型材弯曲机的设计研发上已达到国际先进水平，并实现出口。随着大型建设项目对大型型材弯曲机的需求日益增多，该产品具有广阔的市场前景。

[1] 赵丽娟.型材滚弯及其在线检测系统.模具技术[J]，2003，(1)：29-31.

[2] 秦襄陵，邢伟荣，等.弯曲校正设备[M].北京：机械工业出版社，

[3] 陈毓勋，主编.板材与型材弯曲回弹控制原理与方法[M].北京：国防工业出版社，1988.

[4] 余同希，等编.塑性弯曲理论及其应用[M].北京：科学出版社，1992.

Application of center distance adjusting structure for back rollers in large size section bender

XI Xulin,YUAN Jiaqiang
(Shougang Changgang Forging Machinery Manufacturing Co.,Ltd.,Changzhi 046011,Shanxi China)

Taking the CDW24S-5500 cm3 large size section bender as an example,the technical function and structural characteristics of large size section bender with center distance adjusting back rollers have been introduced.The three mandrels have been supported on two points.The two back rollers with adjusting center distance have been driven separately,and the frame can be divided.Thus in this way,the large size section bender has novel structure,reasonable stress,accurate forming and convenient installation&trans

portation,which is an ideal technical proposal.

Large size section bender;Back rollers with adjusting center distance

TG315.7+1

A

10.16316/j.issn.1672-0121.2017.05.014

1672-0121(2017)05-0049-03

2017-06-11；

2017-08-11

郗旭林(1969-)，男，工程师，公司副经理，从事弯曲校正机械及冶金机械产品研发。E-mail：XXL9726@163.com