大型直缝焊管多次三点弯曲压力矫直控制策略.pdf

第４６卷　 第 １期 哈　 尔　 滨　 工　 业　 大　 学　 学　 报 Ｖｏｌ４６ Ｎｏ１ 　 　 ２０ １４年１月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢＩＮ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｊａｎ． ２０１４ 　 　 　 　 　 　 大型直缝焊管多次三点弯曲压力矫直控制策略 赵　 军，宋晓抗，曹宏强，刘　 娟 （燕山大学 先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室，０６６００４ 河北 秦皇岛） 摘　 要：为了减少大型直缝焊管的直线度误差，提出了一种针对大型管件多次三点弯曲压力矫直工艺的定量控制策略． 首先，基于所建立的平面弯曲弹复理论及过弯矫直等价原理，给出了基于管件初始挠度曲线分布的理论矫直弯矩，并揭 示了多次压力矫直工艺的矫直机理：以锯齿形折线分布弯矩逼近理论矫直弯矩光滑曲线．基于此，提出了多次压力矫直 控制策略，依据该策略只需一次性测量管件初始挠度分布，即可给出多次三点弯曲压力矫直所需的工艺参数．其次，为提 高矫直效率且保证矫直精度，提出了载荷修正系数的概念．实验结果表明：当矫直次数一定时，随着修正系数的增加，管 件的残余挠度减小；而随着矫直次数的增加，将管件矫直所需的修正系数逐渐减小．以小尺寸管件的物理模拟试验验证 了多次压力矫直控制策略的可行性、可靠性，这为大型管件矫直过程的自动化、智能化提供了理论依据． 关键词：管件；三点弯曲；压力矫直；控制策略；工艺参数 － － － 中图分类号：ＴＧ３０６ 文献标志码：Ａ 文章编号：０３６７ ６２３４（２０１４）０１ ００９０ ０７ Ｐｒｅｓｓ ｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ｍｕｌｔｉ⁃ｓｔｅｐ ｔｈｒｅｅ⁃ｐｏｉｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ ｆｏｒ ＬＳＡＷ ｐｉｐｅｓ ＺＨＡＯＪｕｎ，ＳＯＮＧ Ｘｉａｏｋａｎｇ，ＣＡＯ Ｈｏｎｇｑｉａｎｇ，ＬＩＵＪｕａｎ （Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｆｏｒｇｉｎｇ ＆ Ｓｔａｍｐｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｙａｎｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， ０６６００４ Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｍｉｎｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ｄｅｆｌｅｃｔｅｄ Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｌｙ Ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ Ａｒｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ （ＬＳＡＷ） ｐｉｐｅｓ，ａ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉ⁃ｓｔｅｐ ｔｈｒｅｅ⁃ｐｏｉｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｐｒｉｎｇｂａｃｋ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ｐｌａｎｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｆｏｒ ｏｖｅｒ⁃ｂｅｎｄ ｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｉｎｇ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｉｎｇ ｍｏｍｅｎｔ ｗｈｉｃｈ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｉｐｅｓ． Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉ⁃ｓｔｅｐ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｓ ｒｅｖｅａｌｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎ ｔｈｒｅｅ⁃ｐｏｉｎｔ ｂ