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        集卷站內(nèi)芯棒升降液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

        2015-12-21 02:23:22吳遠(yuǎn)會
        機(jī)電信息 2015年12期
        關(guān)鍵詞:桿腔液控芯棒

        吳遠(yuǎn)會

        (中冶華天工程技術(shù)有限公司,江蘇 南京210019)

        0 引言

        集卷站是高速線材生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備。集卷站若不能穩(wěn)定運(yùn)行,就會影響整個工藝過程的生產(chǎn)節(jié)奏,繼而降低產(chǎn)品產(chǎn)量。整個集卷系統(tǒng)的運(yùn)行主要靠液壓傳動和電氣控制協(xié)同完成,其主要特點是動作程序繁多、聯(lián)鎖控制復(fù)雜,這對集卷液壓系統(tǒng)控制回路的設(shè)計提出了很高的要求[1]。集卷筒內(nèi)芯棒升降是集卷動作程序的一道重要工序,其液壓系統(tǒng)控制回路設(shè)計合理與否顯得尤為關(guān)鍵。本文將對某高速線材廠集卷液壓系統(tǒng)內(nèi)芯棒升降控制回路進(jìn)行分析,找出系統(tǒng)設(shè)計中的不合理因素,提出并實施有效可行的改進(jìn)方案。

        1 液壓系統(tǒng)的工作原理

        圖1為某高速線材廠集卷液壓系統(tǒng)內(nèi)芯棒升降控制回路原理圖,內(nèi)芯棒升降靠安裝在底部的液壓缸驅(qū)動。該液壓系統(tǒng)主回路由三位四通電磁換向閥1、液控單向閥2和單向節(jié)流閥3組成。電磁換向閥采用Y型中位機(jī)能,電磁鐵EVa得電,驅(qū)動電磁換向閥閥芯移到左位,油缸無桿腔進(jìn)油,推動活塞桿伸出,內(nèi)芯棒空載上升,托卷盤關(guān)閉。內(nèi)芯棒頂住鼻錐,電磁鐵EVa失電,抱閘松開,鋼卷順著鼻錐散落到托卷盤上。直至最后一圈線材脫離鼻錐,抱閘抱緊,電磁鐵EVb得電,驅(qū)動電磁換向閥閥芯移到右位,油缸有桿腔進(jìn)油,推動活塞桿縮回,內(nèi)芯棒下降,托卷盤張開。此后,雙芯棒旋轉(zhuǎn),將鋼卷送入水平等待位的運(yùn)卷小車,另一芯棒回到垂直位,重復(fù)集卷工作。單向節(jié)流閥為出口節(jié)流控制,用于調(diào)節(jié)液壓缸的輸出速度,即內(nèi)芯棒的上升和下降速度。液控單向閥具有定位鎖定功能,當(dāng)換向閥的電磁鐵均失電時,換向閥閥芯處于中位,液控單向閥的控制油路立即與油箱連通,壓力迅速降下來,單向閥及時關(guān)閉。

        2 液壓系統(tǒng)故障分析與改進(jìn)

        該液壓系統(tǒng)投入運(yùn)行時,故障頻發(fā),內(nèi)芯棒在升降過程中沖擊較大,上升與下降切換的瞬間尤為明顯。將連接無桿腔的節(jié)流閥開口度調(diào)小,以控制內(nèi)芯棒的下降速度,但并不能從根本上解決問題。加之抱閘的卡緊故障和松脫現(xiàn)象時有發(fā)生,造成工作油路壓力波動,給液控單向閥的密封增加了負(fù)擔(dān)[2]。導(dǎo)致的最終結(jié)果是,液控單向閥保壓功能失效,需經(jīng)常更換,不但增加了備件的儲備,還造成生產(chǎn)中斷,影響了高線生產(chǎn)的連續(xù)性。

        圖1 原集卷站內(nèi)芯棒升降控制回路

        圖2 改進(jìn)后集卷站內(nèi)芯棒升降控制回路

        針對以上故障現(xiàn)象,分析得出原設(shè)計液壓回路存在以下不足:內(nèi)芯棒上升過程中,油缸有桿腔泄壓,壓力油進(jìn)入無桿腔,抗衡內(nèi)芯棒重力勻速上升。內(nèi)芯棒頂住鼻錐時,換向閥處于中位,密閉容腔靠液控單向閥保壓。抱閘松開,外負(fù)載突增,此時,無桿腔壓力油需抗衡內(nèi)芯棒和鼻錐的雙重重力,無桿腔壓力陡增,對液控單向閥的密封沖擊很大。抱閘抱緊,外負(fù)載突降為芯棒自重,內(nèi)芯棒下降,油缸無桿腔泄壓,壓力油進(jìn)入有桿腔。此時,連續(xù)經(jīng)受負(fù)載干擾的工況條件下,壓力波動的沖擊必然會使液控單向閥失效[3]。

        結(jié)合以上分析,對原液壓系統(tǒng)提出改進(jìn)措施。為了保證有桿腔快速泄壓,取消該油路的液控單向閥。為了保證無桿腔液壓回路工作平穩(wěn),將原有的液控單向閥更換成平衡閥4,該平衡閥由溢流閥和單向閥集成[4]。內(nèi)芯棒上升過程中,壓力油經(jīng)過單向閥快速提升內(nèi)芯棒。電磁閥處于中位時,有桿腔泄壓,無桿腔油壓用于抗衡內(nèi)芯棒重力。當(dāng)抱閘松開、負(fù)載增加時,無桿腔增加的油壓通過溢流閥排出,保護(hù)了單向閥免受壓力波動的沖擊。內(nèi)芯棒下降過程中,連接有桿腔的控制油路打開溢流閥,使內(nèi)芯棒能夠平穩(wěn)下降。

        改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)如圖2所示。該系統(tǒng)投入運(yùn)行后,內(nèi)芯棒升降動作平穩(wěn),沖擊消除。系統(tǒng)投入使用至今,尚未出現(xiàn)故障,保證了高線生產(chǎn)的連續(xù)性。

        3 結(jié)語

        高線集卷系統(tǒng)動作頻繁、執(zhí)行機(jī)構(gòu)較多、聯(lián)鎖復(fù)雜,給液壓系統(tǒng)的設(shè)計提出了更高的要求:既要保證內(nèi)芯棒的運(yùn)行速度,又要抗衡負(fù)載變化的影響,還要顧全抱閘、托卷盤和芯棒旋轉(zhuǎn)之間的聯(lián)鎖。再者,集卷站周圍工況環(huán)境惡劣,氧化皮脫落,溫度高,噪聲大,系統(tǒng)維護(hù)不便。本文根據(jù)現(xiàn)場實際所發(fā)現(xiàn)的問題,對集卷液壓系統(tǒng)內(nèi)芯棒升降控制回路進(jìn)行了優(yōu)化,排除了故障,取得了理想的效果。

        [1]張新民,臧立生.雙芯棒集卷站的改造[J].冶金設(shè)備,2006(3)

        [2]武寶喜,李慶姜,王文星.高速線材機(jī)組集卷筒內(nèi)芯棒提升機(jī)構(gòu)的改造[J].流體傳動與控制,2004(6)

        [3]黃玉琴.液控單向閥保壓失效問題的研究[J].蘭州工業(yè)高等??茖W(xué)校學(xué)報,2007(3)

        [4]左健民.液壓與氣壓傳動[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005

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