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管道运输已成为继公路、铁路、水运、航空之后的第五种运输方式,发挥的作用日益重要。全球范围来看,管网概念日益普及,随着油气输送管网的不断铺设,大型管件的需求量持续增长,同时行业内也对大型管件的质量提出了更高的要求。作为一个重要的技术指标,管端椭圆度对管与管之间的焊接工艺有着直接的影响。然而,由于在生产过程中成形工艺与材料性能的波动以及其他一些不良因素的影响,往往会造成管端椭圆度超标,因此必须对其进行矫圆处理。无论是传统的整径矫圆还是过弯矫圆都严重依赖于大型压力机,难以满足多地点灵活矫圆的新要求。因此,各大生产企业急需一种易于移动且具有高自动化、高智能化水平的大型管件管端矫圆机。 首先,本文基于平面弯曲弹复方程对管坯整体胀扁过程进行了理论解析,建立了基于MATLAB GUI的管坯圆胀扁弹复解析模块,对扁矫圆过程进行了数值模拟,并得到了管坯卸载后椭圆度、所需成形力与相对变形量之间的线性关系,为内胀式过弯矫圆工艺的智能化控制策略提供了理论依据。 其次,根据机械设计原理和液压传动原理,设计了完备的矫圆机本体结构方案以及液压控制系统方案,同时对其进行了详细介绍,并对其中主要零部件进行了校核计算,结果表明其均满足工程要求。 最后,搭建了以工业计算机、PLC 为控制硬件,以激光位移传感器为测量原件的大型管件管端智能控制硬件系统,开发了基于LabVIEW的大型管件管端智能控制软件系统,并将硬件系统和软件系统融合到一起。通过物理实验表明,该矫圆机易于移动且稳定性好,并且基本实现了自动化和智能化控制。