UOE 預(yù)彎邊機(jī)彎邊主油缸無法增壓故障分析及改進(jìn)

1 設(shè)備簡(jiǎn)介

預(yù)彎邊機(jī) （C 成型機(jī)） 是UOE 大直徑直縫埋弧焊管生產(chǎn)線中的重要成型機(jī)組， 一般布置在銑邊機(jī)之后， U 成型機(jī)之前， 其目的是完成鋼板兩側(cè)邊部的預(yù)變形， 使邊部的彎曲半徑達(dá)到或接近所生產(chǎn)鋼管規(guī)格的半徑， 從而保證鋼管焊縫區(qū)域的幾何形狀和尺寸精度， 降低后續(xù)O 成型力，避免在O 成型后管坯呈梨形

。 寶山鋼鐵股份有限公司UOE 生產(chǎn)線中的預(yù)彎邊機(jī)， 從德國(guó)西馬克梅爾公司引進(jìn)， 單側(cè)最大壓力為40 MN， 在生產(chǎn)長(zhǎng)度18.3 m 的鋼管時(shí)， 最多的彎邊步數(shù)只有4 步， 大大提高了生產(chǎn)效率， 是目前世界上成型力最大、 步幅最少、 精度最高的預(yù)彎邊機(jī)

。

預(yù)彎邊機(jī)主要由對(duì)中裝置、 成型框架、 彎邊梁、 夾緊梁、 油缸、 中間提升輥、 鎖緊裝置、 運(yùn)輸輥道、 液壓系統(tǒng)等組成。 預(yù)彎邊機(jī)主要操作包括入口鋼板對(duì)中 （保證鋼板中心和預(yù)彎邊機(jī)設(shè)備中心基本重合）、 鋼板輸送進(jìn)入機(jī)架、 提升夾緊、 彎邊壓制和移出。 預(yù)彎邊機(jī)的壓制力主要由4 個(gè)彎邊主油缸提供， 彎邊梁通過2 個(gè)快速差動(dòng)進(jìn)給缸和4 個(gè)彎邊柱塞缸提升鋼板， 直到鋼板接觸到上模具。 在彎邊結(jié)束前， 夾緊梁保壓泵一直維持夾緊力 （夾緊壓力）。 同時(shí)夾緊梁繼續(xù)牽引下模具一起往上壓直到彎邊鋼板貼緊上模具。 這時(shí)彎邊主油缸開始增壓， 最大工作壓力為31.5 MPa。 在整個(gè)彎邊行程中， 彎邊梁同步控制系統(tǒng)可以防止彎邊梁出現(xiàn)傾斜， 當(dāng)彎邊梁前后位置差10 mm 時(shí)，控制系統(tǒng)報(bào)警， 停止壓制。 當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)開始保壓。 在保壓結(jié)束時(shí)， 壓力釋放， 彎邊梁、 夾緊梁和鋼板向下運(yùn)動(dòng)。 彎邊梁和夾緊梁回到起始狀態(tài)， 開始鋼板下一步彎邊壓制。

2019 年6 月， 預(yù)彎邊機(jī)壓制時(shí)出現(xiàn)右側(cè)彎邊梁偏斜報(bào)警、 彎邊缸無法增壓至設(shè)定壓力值而無法壓制的現(xiàn)象， 多次對(duì)彎邊梁進(jìn)行標(biāo)定無法消除故障， 期間還出現(xiàn)一次高位油箱液位快速升高而噴油的現(xiàn)象， 同時(shí)壓制時(shí)右側(cè)彎邊梁出口位置有異響。

2 故障原因分析

彎邊梁液壓系統(tǒng)原理如圖1 所示， 彎邊壓制時(shí)油缸增壓至卸壓分四個(gè)階段。

（7）研發(fā)基于BIM的工廠信息化管理系統(tǒng)。信息化系統(tǒng)以MES（制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng)）為主，涉及 ERP（企業(yè)資源計(jì)劃）、WMS（倉(cāng)庫管理系統(tǒng)）部分功能，為 PC構(gòu)件工廠提供數(shù)字化工廠解決方案。涵蓋從構(gòu)件深化設(shè)計(jì)、原料采購(gòu)到成品發(fā)貨整個(gè)生產(chǎn)過程管理，打通上下游的業(yè)務(wù)流和信息流。

充液閥小油缸內(nèi)活塞材料為銅， 既作為小油缸導(dǎo)向， 又是密封件載體， 但其與活塞桿是通過螺紋連接， 無法進(jìn)行有效擰緊。 針對(duì)這種情況，提出兩項(xiàng)改進(jìn)措施：

通過對(duì)換比例閥（1.2） 和閥（1.3）， 發(fā)現(xiàn)仍然存在相同的故障， 基本排除了比例閥（1.2） 和閥（1.3） 的問題。 用便攜式紅外線測(cè)溫儀檢測(cè)了充液閥閥體溫度， 發(fā)現(xiàn)充液閥 （2.0～2.2） 閥體溫度在44 ℃左右， 充液閥（2.3） 閥體溫度在50 ℃，明顯發(fā)熱， 基本判斷充液閥 （2.3） 沒有完全關(guān)閉、 存在壓力狀態(tài)下的內(nèi)泄、 射流， 導(dǎo)致閥體發(fā)熱， 最終產(chǎn)生主油缸（3.3～3.4） 無法保壓的故障。

第三階段： 保壓。 加壓至設(shè)定壓力后， 閥（1.0） 線圈b 繼續(xù)得電， 4 個(gè)充液閥 （2.0～2.3）持續(xù)關(guān)閉狀態(tài)； 閥（1.1）、 閥（1.4） 線圈b 繼續(xù)得電， 快速缸保持壓力， AB 腔互通， 兩個(gè)快速缸隨動(dòng)； 閥 （1.2）、 閥 （1.3） 右側(cè)線圈繼續(xù)得電， 主缸壓力保持不變。

2019 年7 月3 日， 利用定修時(shí)間， 對(duì)充液閥 （2.3） 進(jìn)行在線更換， 并對(duì)下機(jī)的充液閥進(jìn)行了解體檢查， 充液閥結(jié)構(gòu) （充液閥型號(hào)SKF200.A.O.G.M.10， 通徑200 mm， 單重165 kg）如圖4 所示， 主要由閥桿、 閥體、 銅導(dǎo)向套、 銅活塞、 小缸筒、 小缸后法蘭蓋等組成， 充液閥閥桿與銅活塞之間通過螺紋連接， 密封面為閥體和閥桿上的兩個(gè)錐面， 由小缸套、 小缸后法蘭蓋、銅活塞等組成的小油缸使兩個(gè)錐面緊密貼合或打開， 來連通彎邊主油缸下腔和高位油箱。 充液閥的使用在一定程度上可大大減小液壓泵的排量，提高液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度

。

解體時(shí)發(fā)現(xiàn)， 錐形密封面沒有明顯腐蝕剝落現(xiàn)象， 不會(huì)影響密封效果， 但充液閥內(nèi)小油缸銅活塞和閥桿的螺紋連接松動(dòng) （用手可轉(zhuǎn)動(dòng)）， 活塞螺紋行程有明顯后退， 未與活塞桿擰緊， 如圖5所示。 若銅活塞和閥桿的螺紋連接松動(dòng)， 隨著閥頻繁打開關(guān)閉， 銅活塞螺紋不斷回退， 銅活塞頂?shù)叫∮透缀蠓ㄌm蓋， 使閥桿前端錐形密封面與閥體密封面產(chǎn)生間隙， 密封狀態(tài)如圖6 所示， 達(dá)不到密封效果， 從而主油缸增壓時(shí)高壓油不斷泄漏至高位油箱（這也解釋了高位油箱液位快速升高而噴油的現(xiàn)象）， 最終導(dǎo)致右側(cè)出口油缸無法建立壓力， 不能正常彎邊壓制。 因此， 銅活塞內(nèi)螺紋松動(dòng)回退是該故障的主要原因。

在同軸諧振單元設(shè)計(jì)時(shí),必須滿足高功率容量、低損耗、合適的特性阻抗。在以a,b分別為傳輸線內(nèi)外直徑時(shí),其功率容量與半徑之間關(guān)系如式(2)所示:

第二階段： 增壓。 當(dāng)彎邊梁模具接觸到鋼板后， 閥 （1.0） 線圈b 得電， 4 個(gè)充液閥 （2.0～2.3） 關(guān)閉； 閥 （1.1）、 閥 （1.4） 線圈b 繼續(xù)得電， 快速缸繼續(xù)加壓至20 MPa 左右； 閥（1.2）、閥（1.3） 線圈b 得電， 主油缸內(nèi)逐步建立壓力，根據(jù)工藝需求加壓至設(shè)定壓力值。

隨后拆除主油缸 （3.4） 和閥臺(tái)間的高壓進(jìn)油管， 封堵該油缸進(jìn)油口及相應(yīng)閥臺(tái)出油口，調(diào)整電氣相關(guān)感應(yīng)開關(guān)后， 采取3 臺(tái)彎邊主油缸壓制， 臨時(shí)恢復(fù)了生產(chǎn)， 恢復(fù)生產(chǎn)后的壓力曲線如圖3 所示， 彎邊主油缸 （3.1～3.2） 壓力可增至20.2 MPa， 彎邊主油缸 （3.3） 壓力可增至19.7 MPa， 升壓、 保壓正常， 每步壓制從開始到結(jié)束時(shí)間約15 s 左右。 這也進(jìn)一步驗(yàn)證了充液閥（2.3） 內(nèi)泄漏是本次故障的主要原因。

通過對(duì)主油缸 （3.1～3.4） 的壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)為MA1.12 （對(duì)應(yīng)主油缸3.1～3.2）， 監(jiān)測(cè)點(diǎn)MA1.34 （對(duì)應(yīng)主油缸3.3～3.4）。 壓制異常時(shí)的彎邊主油缸壓力曲線如圖2 所示， 右側(cè)彎邊主油缸（3.1～3.2） 增壓至7.1 MPa 左右， 彎邊主油缸 （3.3～3.4） 增壓至4.8 MPa， 此時(shí)彎邊梁已發(fā)生傾斜報(bào)警， 彎邊主油缸 （3.1～3.2） 能保持壓力， 維持在7.1 MPa 左右， 而彎邊主油缸 （3.3～3.4） 無法保壓， 壓力迅速降至零。

（3）連續(xù)性。根據(jù)開發(fā)生產(chǎn)資料、操作成本和評(píng)估日油價(jià)等，每年要定期進(jìn)行兩次剩余經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量評(píng)估，并將評(píng)估結(jié)果正式對(duì)投資者披露。

第四階段： 卸壓下降。 閥 （1.2）、 閥 （1.3）線圈a 得電， 主油缸（3.1～3.4） 進(jìn)行卸壓， 卸壓后閥（1.2）、 閥（1.3） 失電回到中位； 待主油缸卸壓完成后， 閥 （1.0） 線圈a 得電， 充液閥（2.0～2.3） 打開； 閥 （1.1）、 閥 （1.4） 線圈a 得電， 快速缸下降， 并帶主油缸一同下降， 主油缸內(nèi)液壓油通過充液閥回高位油箱。

3 改進(jìn)措施

第一階段： 快速上升。 閥 （1.0） 線圈a 得電， 4 個(gè)充液閥（2.0～2.3） 打開（充液閥可實(shí)現(xiàn)從油箱往液壓缸快速補(bǔ)充油液， 以免出現(xiàn)吸空現(xiàn)象

）； 閥 （1.1）、 閥 （1.4） 線圈b 得電， 兩個(gè)快速缸（3.5 和3.6） AB 腔互通， 差動(dòng)快速上升，并帶動(dòng)彎邊梁快速上升， 高位油箱 （7.0） 往4個(gè)主油缸 （3.1～3.4） 快速注入液壓油， 此時(shí)主油缸內(nèi)無壓力， 兩個(gè)快速缸內(nèi)壓力為4.5 MPa 左右， 約提供400 kN 的上升推力。

（1） 閥桿和銅活塞的螺紋連接部分用清洗劑清洗后， 涂抹強(qiáng)力緊固膠， 再用工具擰緊；

寓言是一種具有悠久歷史的文體，大多形制簡(jiǎn)短卻極具內(nèi)涵，因此中國(guó)語言學(xué)家嚴(yán)文井把寓言比作魔袋，而“一花一世界”“一葉一乾坤”是佛教對(duì)其的褒獎(jiǎng)。寓言是我國(guó)燦爛文化遺產(chǎn)的重要組成部分，流傳廣泛而飽含智慧。由著名的文學(xué)翻譯家夫婦楊憲益和戴乃迭先生共同翻譯的《中國(guó)古代寓言選》中共選錄寓言120篇，主要來自《列子》《莊子》《戰(zhàn)國(guó)策》《新序》《漢書》《淮南子》和《雪濤小說》。120篇寓言的題目，其中46個(gè)通過直譯基本達(dá)到原語與目的語的完全對(duì)應(yīng)的效果，而對(duì)于另外74個(gè)題目的翻譯，譯者為了克服種種語際障礙而采取了若干變通的譯法。

（2） 在銅活塞側(cè)面加工一個(gè)M6 的頂絲孔，銅活塞與活塞桿擰緊后， 擰入M6 的銅質(zhì)頂絲，防止銅活塞螺紋松動(dòng)后退。

3.中式英語：由于英漢表達(dá)的差異，有些人受漢語思維影響較大，經(jīng)常會(huì)寫出不地道、甚至不符合英語表達(dá)習(xí)慣的句子。

4 結(jié)束語

通過兩種簡(jiǎn)單實(shí)用的防松改進(jìn)措施， 合理有效解決了銅活塞松動(dòng)回退的問題， 修復(fù)改進(jìn)后的充液閥未再出現(xiàn)同類故障。 利用停機(jī)時(shí)間， 積極推廣應(yīng)用至預(yù)彎邊機(jī)其他7 套充液閥， 取得了良好的效果。

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