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天洁公司XY-3000型风机专用多功能旋压机技术总结报告

天洁公司XY-3000型风机专用多功能旋压机技术总结报告

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潍坊天洁环保科技有限公司新产品鉴定会技术总结报告
一、概述
    随着国民经济的快速发展,风机的应用日趋广泛,在火力发电、钢铁、化工、炼油、轻纺、水泥、污水处理、矿山、隧道施工、实验室研究等各领域,风机都起着重要的作用。随着风机市场的日益扩大,各种规模的风机制造厂数量越来越多,因此,市场对风机制造设备的需求越来越大。
我国加入WTO后,面对国外产品的竞争和企业自身所需,我国风机行业采用旋压技术进行大规模的技术改造。全国风机行业协会早在1997年和2001年分别在重庆、上虞等地召开全国风机技术研讨会,会上大力推广旋压技术,并邀请有关旋压技术专家到会介绍和推广旋压技术。据业内专业人士预测,我国风机厂家二千多家,加上与通风相关的生产厂家及通风管道安装公司等企业也有几千家,每年需求旋压机至少400台以上,市场潜力较大。
    旋压技术以其先进的成形方法可以完成绝大部分风机结构件的成形,旋压技术已经开始成为风机生产的基本技术之一。我国风机企业的产品大都为多品种、小批量。传统的风机成型方式都是利用多台压力机和大量的压型模,投资非常大,一般小型风机厂根本无法承受,产品成本的居高不下,影响着经济效益的提高。
    国内市场上存在的手动风机专用旋压机的旋压进给机构是用加力杆操纵升降丝杠来完成,操作起来比较吃力,用力也不均匀,而且旋压钢板厚度一般不超过6mm,满足不了大型风机的制作要求。
这种手动风机专用旋压机功能单一,制作风机往往需配套使用多台不同功能的旋压机。一是给风机制造企业增加了投资,二是多台旋压机需占有相当一部分厂房面积,给用户带来不少负担和不便。这样,开发一种占地面积小、投资省,集前盘压弧、进风口压型、轴流风筒法兰翻边、轴流风机集风器压型、管道压筋、管道扩口等多种功能于一身的风机专用多功能成型旋压机成为我们公司在风机专用旋压机领域研发的方向。2008年8月,公司成立风机专用多功能旋压机攻关小组,年底,集多种功能于一身的XY-3000型风机旋压机在天洁公司研制成功,通过用户试用,完全到达预期技术指标,受到了用户的一致好评。
二、本项目的主要研究内容、用途及适用范围。
(一)本项目的主要研究内容:本项目重点研究旋压机的产品结构、进给方式、外形优化和智能化控制。通过技术研发,将风机制作过程当中的前盘压弧、进风口成型、轴流风机法兰翻边、轴流风机集风器压弧、风机管道压线、风机管道扩口等几种功能在一台旋压机上能够实现,而且实现了旋压机的智能化、自动化操作,减少用户的设备投资,降低用户的生产成本、减小了操作者的劳动强度。
具体研究内容及措施:
1、产品结构研究
(1)延长旋压机主动轴至大于所压最大型号进风口模的长度。
(2)延长从动轴长度大于所压最大型号轴流风机风筒的长度,并在尾部设支座支承,以防轴受力弯曲变形。
(3)模具由螺栓定位。
(4)以主从动轴中心为对称,增设调节板,用以安装、调节和固定旋压前盘、风筒等的定位机构。
2、进给方式的研究
    用液压进给机构替代市场上单功能旋压机的手动丝杠进给机构。具体如下:
(1)选择液压油缸。油缸的行程和缸径根据所旋压最大工件的尺寸和钢板的最大厚度确定。
(2)液压站设计:根据所选的油缸型号,确定液压站工作型式和规格。液压站功能:实现工件从快进—工进—快退工艺过程。其中工进分为二级工进。为使设备更加紧凑,油箱、齿轮泵、各换向阀、压力表集成一体。
3.外形优化设计
    设备的高度根据旋压叶轮前盘的行程确定,长度根据所旋压轴流风机风筒的长度确定。为了方便安装和运输,尽量将外形尺寸做小。
4.智能化设计
    整个控制系统由PLC、变频器、压力传感器等组成,可实现旋压进给的自动化。采用人工界面技术(触摸屏),输入工件旋压过程中的各种指令操作,并对旋压过程中的工艺参数(液压回油管路压力、主轴转速等)实时监控。
(二)本项目产品的用途及适用范围
    XY-3000型风机专用多功能旋压机主要应用于风机的前盘压弧、进风口压型、轴流风筒法兰翻边、轴流风机集风器压型、管道压筋和管道扩口等制作。
三、产品的主要结构及工作原理
(一)产品的主要结构
    产品的主要结构:XY-3000型风机专用多功能旋压机主要由机身、传动机构、防护罩、升降进给机构、压型模、定位装置、液压系统、控制系统等组成。
 
(二)产品分体结构介绍
1、机身:由普通型钢和钢板焊接组合而成,对其它各装置起支撑和固定作用。
2、传动机构:由电动机、减速机、主动轴、从动轴、齿轮、带轮、轴承座、支座等组成,是动力输出和传递系统。
3、压型模:是由分别安装在主动轴和从动轴上的上、下模组合而成。上下模的规格根据所压风机前盘或进风口的规格选用。
4、定位装置:安装在设备底盘之上,当旋压不同规格的工件时,用于工件的支承和位置调整。
5、液压系统由液压站、油管、液压缸、换向阀、仪表等组成,液压站安装在框架底盘上,油缸安装在机身顶部。
6、控制系统:由触摸屏、PLC、变频器、压力传感器等组成。
(四)工作原理
    XY-3000旋压机基本原理是采用金属旋压成形技术,使工件在旋压的工程中,通过旋转使之受力点由点到线由线到面,同时在一定方向给予一定的压力使金属材料沿着这一方向变形和流动而成形。金属材料必须具有塑性变形或流动性能,旋压成形是集塑性变形和流动变形于一体的复杂过程。
触摸屏是一种新型可编程控制终端,是新一代高科技人机界面产品,适用于现场控制,可靠性高,编程简单,使用维护方便。在工艺参数较多又需要人机交互时使用触摸屏,可使整个生产的自动化控制的功能得到大大的加强。
    PLC有着运算速度高、指令丰富、功能强大、可靠性高、使用方便、编程灵活、抗干扰能力强等特点。
近几年,随着科学技术的不断进步,各触摸屏结合PLC在闭环控制的应用是一种自动控制的趋势。
    触摸屏和PLC在XY-3000风机专用多功能旋压机控制系统中的使用,可以让操作者在触摸屏中直接设定目标值(压力、转速等),通过PLC与实际值(压力变送器的测量值)进行比较运算,直接向变频调速系统发出运算指令(模拟信号),调节变频器的输出频率。同时,根据压力变送器的测量值,PLC输出指令在快进、工进之间切换。
四、产品基本参数、性能指标
(一)XY-3000风机专用多功能旋压机主要性能参数表
旋压机型号
XY-3000
成形功能
离心风机:前盘、进风口成形
轴流风机:风筒、集风器翻边
前盘规格
6#~30#
最大直径
3000mm
钢板厚度
≤14mm
风筒翻边直径
≥450mm
风筒翻边宽度
≤40mm
风筒翻边厚度
≤4mm
风筒长度
200mm~600mm(非标延长至3m)
主机电机
Y132S-4-5.5KW
液压电机
Y112M-4-4KW
减速机型号
JZQ350-Ⅰ i=31.5
控制形式
自动
(二)与国内外产品的技术比较
1、国外该产品的技术发展状况
    国外风机生产已普遍采用旋压技术,基本结构件大都采用旋压成形,所以国外风机外观质量、内在质量都相当高。据风机企业赴英国考察所见的一种专门用于旋压喇叭口的设备,功能只是用来对桶形毛坯进行扩口旋压,形成圆弧形外翻喇叭口,旋压道次需九十次完成一个喇叭口,加工范围在1.6m直径以下,价格在10-15万美元左右。另一种是美国生产的管式凸缘机,是专门用于桶形毛坯翻边加工成直凸缘法兰的设备,加工范围最大也在直径1.6m以下,价格在6-8万美元左右。总之,采用该类国外产品生产出的工件质量较高,但存在工序繁琐、功能单一、价格昂贵等缺陷,不适合国内中小型风机制造企业使用。
2、国内该产品的发展状况
    我国风机行业生产技术还比较落后,对于风机壳体零件如集风器、风筒、导流罩、前盘等结构件基本上还是采用冲压、拉伸、分瓣、焊接、打磨等方法。其缺点是:A、产品质量不高、开状不规则、表面粗糙。B、需用大量模具,每种产品多至数套模具,成本相当高。C、开发新产品即需上模具、生产准备周期长、投资大。D、产品受现有装备限制难以向大型发展。E、自动化程度低,基本采用手控操作,劳动强度大、生产效率较低;F、产品受外观质量的影响,市场竞争力差,特别是难以进入国际市场。
近几年,国内市场上出现单功能风机专用旋压机,解决了上述一部分难题。有些产品在局部上做了改进,但仍存在着功能单一、自动化程度低、工件旋压直径小、能旋压成形的板厚小等诸多问题。
3、XY-3000型多功能旋压机所达到的技术水平
    本项目通过研究旋压机的产品结构、进给方式、外形优化和智能化控制等技术,将风机制作过程当中的前盘压弧、进风口成型、轴流风机法兰翻边、轴流风机集风器压弧、风机管道压线、风机管道扩口等六种制作功能在一台旋压机上实现,实现旋压机的功能多样化、操作智能化,降低用户的投资成本、减少了操作者的劳动强度,提高了产品质量。
五、技术路线、工艺流程及特点
(一)         产品的技术路线
    总体方案设计→工作图设计→工艺工装设计→生产准备→样机试制→安装试车调试→信息反馈→改进设计→产品鉴定。
    多功能旋压机图纸的设计完全采用了CAD辅助设计系统,贯彻执行了相关现行的国家标准,图纸及各种技术文件准确规范、完整统一,为样机的试制奠定了坚实的基础。
(二)设备的技术工艺流程
    将坯料置于旋压机的模具上,通过夹紧机构夹紧,(通过触摸屏输入指令)启动旋压机,压模以快进速度进给,液压回路中的压力传感器将回油管的压力实时传输到PLC,接触工件后,回油管压力升高,达到预设压力(设定值)后,PLC发出指令,快进停止。PLC输出指令,通过控制变频器启动主轴电机,板坯与压模同时旋转,间隔一定时间,PLC输出指令,启动升降进给机构,以工进速度进给,由压辊给坯料施加压力,并紧贴于模具。在旋压过程中,根据旋压过程中油路压力变化情况,切换工进速度,使主动轴在不停的旋转过程中缓缓下落,使板坯紧贴芯模逐点局部变形,使局部变形逐步扩展到材料的全部表面。当工件旋压完成后,继续旋压,此时油管压力达到溢流阀设定压力,液压油通过溢流阀回油到油箱,此时,油管压力达到最大值(设定值),PLC接受压力变送器传出的电流信号,输出指令,主机与进给停止。卸去夹紧装置,可启动快速退回,取下工件,旋压完成。
(三)设备的技术特点
    XY-3000型多功能旋压机采用变速联轴传动,中心外延式旋压方式,在两个旋压滚轮的挤压下快速成型,成型钢板厚度达14mm。同时,拓宽了产品使用范围,由原来单一功能扩展到多功能。采用机械、电气、液压技术,是机、电、液技术应用的有机结合。主要特点如下:
1、采用一级减速加变频器调速,主轴转速在一定范围内可实现无级调速。在不同厚度的工件及同一工件在旋压成型的过程中,可根据负载的变化对主轴速度相应作出调整。
2、采用液压控制技术,压模快进、工进速度可调。
3、设备结构紧凑,占地面积小。
XY-3000型多功能旋压机组合了六种旋压机的单一功能,但相对功能单一的旋压机,整体外形尺寸变化不大,各部件的结构更加紧凑,布置更加合理。
4、采用了组合式模具,大大降低了设备的投资成本和运行成本。
本机所用的压型模,可以专模专用,亦可一模多用。进风口的成型不用单独设计压型模,根据进风口的R值,在叶轮前盘压模中可选出适合尺寸的模具代用即可。
5、安装方便,操作简单。
该设备底盘平整牢固,运转平稳可靠,噪音小、无明显振动,只要放在地面平整的地方便可接通电源使用。不用地脚螺栓固定,移动方便。
操作简单:操作者不需要复杂培训,就可以轻松完成模具安装和整个旋压过程。
6、功能强大,一台机可具有六台机的功能。
(1)离心通风机的前盘成型;
(2)离心通风机的进风口成型;
(3)轴流风机风筒法兰翻边;
(4)轴流风机集风器压弧;
(5)风机管道压筋;
(6)风机管道扩口。
7、采用人机界面互动控制,自动化程度高。
整个控制系统由压力传感器、PLC、变频器、触摸屏等组成,可视画面操作,自动化程度高。
六、关键技术及解决措施
1、设备在单一功能的基础上实现多功能的解决措施。
以叶轮前盘成型旋压机为母体,经过多次试验证明,要想再增加其它功能,机身的高度和宽度根据所压最大叶轮前盘确定;机身的长度、轴长,根据所压轴流风筒的长度确定,用于定位的调节板随框架延长,并在从动轴尾部设支座支承,以防从动轴受压力弯曲变形。
2、定位机构的研究。
丝杆座是轴流风机风筒翻边和压弧时的推进机构,使用时安装在旋压机的尾部,我们研制出了中心高可调式丝杆座,具有中心高可调和推进双重作用。
3、采用液压进给系统代替传统旋压机手动丝杠进给装置。
液压进给系统由油箱、叶片泵、二位五通电磁换向阀、工进阀、溢流阀、油缸、过滤元器件、压力表和压力传感器组成。
4、实现设备的自动化操作。
选用SIMENSI PLC作为核心,主轴电机采用变频器控制,同时选用压力变送器装于液压站油管路,操作面板采用人机界面触摸屏。
(1)在SIMENSI编程软件的环境下,将所有旋压工艺顺序动作逻辑关系以程序的形式编制完成。
(2)在 SIMENSI组态软件界面下,将整个旋压工艺输出、输入量、及仪表变量值以工艺画面形式完成组态。
(3)建立PLC与模拟屏画面变量点对点对应关系及完成通讯。XY-3000型风机专用多功能旋压机控制部分系统组成示意图如下:
 
七、创新性与先进性
    通过以上对比可以看出,XY-3000型风机专用多功能旋压机与国内外同类产品相比较,无论是从性能上还是从使用和投资方面均表现出明显的优势,其创新点在于:
1、利用人机界面操作与PLC控制技术,实现液压进给系统的自动化,降低了劳动强度。
2、采用中心外延旋压技术,材料应力变化均匀,产品质量明显提高。
3、工件旋压直径达到3000mm,板材厚度达到14mm。
4、能够实现六类工件的旋压成形,可一机多能。
八、结束语
    潍坊天洁环保科技有限公司与山东大学天洁环保研究所开发研制的XY-3000型风机专用多功能旋压机具有:功能强大、结构紧凑、占地面积小、运转平稳、性能可靠、简单易学、操作方便、自动化程度和生产效率高、性价比高等诸多优点,是风机成形旋压技术的重大突破,成为风机制造企业的首选设备。
 
 
    

发布时间:2009/11/24 10:28:57
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