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                  小型垂直弯管机液压系统的设计

   摘要: 在管道铺设的过程中,由于地形复杂,管道经常要绕过障碍物而改变方向,所以常要采用曲管敷设的方式来避免加弯头或接料口,在野外现场施工,具有条件简陋,流动性大等特点,需要简单快速实现弯管,因弯管机采用全液压系统,具有良好的功率重量比,可行走且弯管方式简单快捷等特点而成为管道施工的重要机具之一。
  关键词: 冷煨弯;功率重量比;垂直弯管机;液压系统
1、小型垂直弯管机的应用前景
   随着管道技术的进步和发展,我国的原油、成品油的输送已经由火车、汽车的运送转变为长距离输油气管线的运输。而在石油管道的铺设过程中由于碰死口或绕过障碍物等而经常需要把管子偎弯,因此在野外施工,偎管大都采用弯管机冷偎的方式。以前我们的弯管机大都采用进口,而进口的弯管机存在造价昂贵、零配件供应不及时等诸多弊端,严重制约了公司管道施工的生产能力。因公司施工之需要,我所决定自行研制我们自己的弯管机,此套设备主要采用液压技术,因液压设备具有良好的功率重量比,采用液压系统而使其结构变的简单等特点,符合我公司野外施工条件艰苦的特点,满足野外施工的需要。
2、小型垂直弯管机液压系统的构成与工作原理
  图1为小型垂直弯管机液压系统原理图,该系统主要由3个执行机构组成,其中包括液压马达,4个同步顶升缸和拖模缸及夹紧缸。

             
                    图1:?小型垂直弯管机液压系统原理图

    弯管机的工作原理是把待弯的管子用吊管机放在弯管机上的滚轮上,然后扳动手动换向阀3至左位,4个顶管缸开始水平缓慢顶起管子。待管子的上边缘接触到管模,扳动手动换向阀3至中位。然后扳动换向阀2至左位,夹紧缸开始缓慢动作夹紧管子的一端,随着液压油压力的升高,打开单向顺序阀。此时夹紧缸夹紧并保压而拖模缸开始动作,随着拖模缸的回缩,管子的一端被顶死在管模上。然后把液压马达缠绕的钢丝绳的一端挂到管子待偎弯的一端。然后启动换向阀3至左位,4个顶管缸同步动作,缓慢顶起管子的待弯的那端。待弯至该点要求的角度后,方向阀3换至中位保压,扳动换向阀2至右位,则松开夹紧缸退回拖模缸。此时扳动换向阀1至左位,启动液压马达,缠绕钢丝绳拖动管子向后移动,移动到待加工点,扳到方向阀至中位停止马达转动。再次启动换向阀2至左位,拖模并夹紧管子。再次启动方向阀3至左位,四同步缸顶起管子。如此周而复始,直至弯到要求的角度。有的大角度管子可能需要弯多次。
3、液压系统的技术要求及实现方式    

   该液压系统主要有3个执行元件,它们的要求分别为:要求液压马达能够实现既停,4个顶管缸同步和夹紧缸及拖模缸有动作先后顺序,并保证有足够的拖模力和夹紧力。
   首先,液压马达的制动,该制动回路主要利用溢流阀等元件产生的背压,使液压马达产生阻力矩而停止。此系统采用液控溢流阀的方式。因该马达要求实现双向转动,所以将液控溢流阀的液控口接到马达的进回油路上。这样即可以实现双向打开液控溢流阀来实现马达的双向制动。其次,四顶管缸的同步问题,对于该组顶管缸系统要求俩俩同步,于是该系统的四同步缸采用并联的方式,即:在液压缸的每条回路上串进一个单侧节流控制控制同步。这样就可以实现前后两组缸的同步性。此外在该四同步顶升液压缸的支路上加装一个液压锁起到安全阀的作用。最后,拖模缸和夹紧缸的动作顺序问题,因该系统要求先拖模后夹紧且保证有足够的夹紧力和拖模力,所以在该支路上,拖模缸和夹紧缸之间采用串联一个单向顺序阀。在液压力不足以打开顺序阀之前完成拖模动作,随着拖模缸拖动管子顶到管模上,压力升高,打开顺序阀,开始夹紧管子,此时该支路压力等于系统压力,可以保证拖模力和夹紧力最大,另外在该支路上也加装一个液压锁用作安全阀。
4、结束语
   近年来,我国开始陆续有研究单位开始研究设计弯管机,但经过调研我们发现国内的大部分厂家把目光盯向了大口径弯管机的研究上,而小口径的弯管机很少有人过问,但是现在的管道建设以由过去的长距离大口径的长输管线建设转向了短距离小口径的城市管网的建设。所以,小口径弯管机的设计制造肯定能够迎合市场,必将大有前途。
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