厚壁钢管压力矫直的关键技术研究

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1、中文摘要中文摘要钢管在轧制或者是热处理后，由于受到外力、热应力或组织应力的影响，不可避免的产生弯曲变形。对于钢管端部和大直径钢管弯曲变形，常用压力矫直的方法进行矫直。传统压力矫直常凭借经验来确定工艺参数，再加客户端对钢管椭圆度的要求，使得矫直精度低、生产效率低下。自动矫直机的出现缓解了这种情况，本文建立了针对厚壁钢管压力矫直载荷-挠度数学模型以及厚壁钢管扁化计算的模型，并对自动矫直机的液压位置伺服控制系统的控制器进行了研究，旨在为开发厚壁钢管压力矫直机提供理论依据。本文主要从以下几方面进行的研究：1)依据弹塑性理论，在考虑截面塑性压扁的情况下，建立了厚壁钢管压力矫直

2、过程中的载荷-挠度数学模型，利用此模型计算矫直行程的方法，克服了矫直曲率方程模型的不足，反应了压力矫直厚壁钢管的变形机理。2)依据弹塑性原理，通过对钢管中间加压截面处进行分析，建立了厚壁钢管在压力矫直过程中截面扁化的数学模型。3)液压位置伺服系统是执行机构，该系统直接决定着工件的加工精度和加工效率，该系统结构复杂，是典型的非线性，时变系统，运用matlab里的simulink组件建立矫直系统的模糊自整定PID参数控制器，以偏差e和偏差变化ec为输入，通过经验模糊规则对三个参数k、k和k进行在线调整。通过模糊PID的控制使本系统具有较高的精pid度和较快的响应时间。4

3、)通过实验数据，对理论计算进行修正，编写了厚壁钢管压力矫直相关参数的计算软件。关键词：压力矫直，厚壁钢管，载荷-挠度模型，截面扁化ABSTRACTABSTRACTDuetoexternalforce,thermalstressortheorganizationstressofrollingorheattreatment,steelpipewillinevitablygetbending.Fortheproblemofbendingatpipeendsorlarge-diametersteelpipe,pressstraighteningiscommonsolutio

4、n.Thetraditionalmethodisthattheworkersoftendeterminetheparametersbyexperiencetakingintoaccountclientrequirementforsteelpipeovalitysothatpressstraighteninghaslowprecisonandefficiency.Automaticpressstraighteningmachineeasedthissituation,thispaperestablishesload-deflectionmathematicalandf

5、latteningmodelmodelofpressurestraighteningforthick-walledsteelpipeandcontrollerforhydraulicsystemofpressurestraighteningmachinetoprovideatheoreticalbasisforthedevelopmentofpressurestraighteningmachineforthick-walledsteelpipe.Themaincontentofthispaperareasfollows:1)Accordingtotheelastic

6、-plastictheory,consideringthecaseofcross-sectionplasticflattening,establishload-deflectionmathematicalmodelofthepressurestraighteningprocessofthick-walledsteelpipe.Calculationofstraighteningstrokeusingthismodelovercomestheshortageofcurvatureequationmodel.Thismodelreflectsstraighteningt

7、hick-walledsteelpipedeformationmechanism.2)Accordingtotheelastic-plastictheory,establishmathematicalmodelofcross-sectionflatteningthroughtheanalysisofmiddlecross-section.3)Thehydraulicpositionservosystemistheexecutivemechanismofthesystem.Itdirectlydeterminestheworkpiecemachiningaccur