張海山

（濟(jì)鋼集團(tuán)國際工程技術(shù)有限公司，濟(jì)南 山東250101）

1 前言

切邊剪主要用來剪切鋼板的縱向邊部。在切邊之前，切邊剪需要用調(diào)整裝置對鋼板進(jìn)行對中調(diào)整，以得到不同寬度規(guī)格的成品鋼板和確保剪切的質(zhì)量。鋼板調(diào)整裝置由抬升設(shè)備和磁力移鋼設(shè)備組成，由液壓系統(tǒng)作為動力源，通過自動控制系統(tǒng)控制液壓缸的動作，實現(xiàn)對鋼板的對中調(diào)整。在鋼板調(diào)整過程中，為提高工作效率，需要液壓缸在不同的階段運行速度不同，要實現(xiàn)速度可調(diào)，并且在行程范圍內(nèi)的任何位置上都能可靠停止，所以在液壓回路設(shè)計時，要包含速度調(diào)節(jié)功能、安全卸荷功能和位置鎖定功能。結(jié)合某軋鋼廠切邊剪鋼板調(diào)整裝置在生產(chǎn)過程中表現(xiàn)出的效率低、設(shè)備故障率高的問題，對系統(tǒng)液壓回路進(jìn)行了技術(shù)分析，并提出了優(yōu)化方案。

2 鋼板調(diào)整裝置

2.1 機(jī)械設(shè)備

鋼板抬升裝置共有7套，每套主要由帶滾輪的升降托梁、橫梁、軸、曲柄、抬升液壓缸等組成。磁力移鋼裝置共有8套，每套主要由鋼軌、橫移車、橫移液壓缸、頂升液壓缸、磁力裝置及其附屬部件。在生產(chǎn)過程中，使用抬升裝置和磁力移鋼裝置時，一般情況下是根據(jù)鋼板長度和工人的實際操作經(jīng)驗，優(yōu)先選擇靠近剪機(jī)的幾組設(shè)備參與工作，極限狀況下每組設(shè)備都參與工作。

2.2 液壓設(shè)備

液壓設(shè)備包括：8 m3油箱1個，用來存儲液壓油；流量為260 L/min柱塞泵5臺；90 kW電機(jī)5臺；流量為580 L/min的螺桿泵2臺；鋼板對中調(diào)整控制閥組1個；蓄能器等其他附件。

2.3 鋼板對中調(diào)整裝置工作過程

首先，由布置在剪切機(jī)入口運輸輥道之間的升降托梁將鋼板托起，并高于運輸輥輥面；其次，安裝在橫移小車上的頂升液壓缸將磁力裝置升起并吸住鋼板；然后磁力移鋼機(jī)橫移液壓缸工作，推動橫移車移動鋼板，通過位置控制系統(tǒng)精確地將鋼板移動到目標(biāo)位置，實現(xiàn)鋼板的對中操作。

在對中過程中，為確保表面質(zhì)量，在升降托梁上裝有若干滾輪，鋼板在滾輪上橫向移動，避免滑動摩擦造成鋼板表面劃傷。完成鋼板的對中操作后，磁力移鋼裝置和抬升裝置分別復(fù)位，輥道輸送鋼板向剪切機(jī)內(nèi)運動，剪切機(jī)開始進(jìn)行切邊工作。

3 液壓回路的設(shè)計優(yōu)化

3.1 對閥組原有液壓回路的分析

圖1所示為鋼板調(diào)整裝置液壓閥組中的部分回路，此閥組共有磁力移鋼液壓回路8套，抬升裝置液壓回路7套。根據(jù)對中調(diào)整裝置工作的過程，對兩套回路分析如下。

圖1 原系統(tǒng)液壓回路

抬升裝置液壓回路：抬升裝置主要作用是將待剪切鋼板抬高至輥道上表面以上，抬升時換向閥07的b位電磁鐵得電，壓力油經(jīng)液壓閥供至抬升液壓缸無桿腔，液壓缸動作將鋼板抬升至目標(biāo)位置后，換向閥07的b位電磁鐵失電，由單向閥08鎖定鋼板位置。節(jié)流閥09控制液壓缸伸出和縮回時的運行速度。在抬升鋼板的這一過程中，液壓缸的無桿腔為工作腔，受力主要為待剪切鋼板和設(shè)備的重力，所承擔(dān)負(fù)載較大。另外，因鋼板規(guī)格不同，以及所選抬升裝置工作數(shù)量不同，可能出現(xiàn)過載情況，因無桿腔油路上未設(shè)置安全閥，壓力會超出額定值，導(dǎo)致密封、管路以及液壓缸等出現(xiàn)故障，同時也存在造成人員傷害的安全隱患。

磁力移鋼液壓回路：頂升液壓缸主要是實現(xiàn)磁力裝置的升降，受力主要為磁力裝置的重力，所承擔(dān)的負(fù)載較小，不會出現(xiàn)過載現(xiàn)象，油路中可以不設(shè)置安全閥。

橫移液壓缸移動鋼板時，比例閥01的b位得電工作，換向閥02的a位得電工作，壓力油經(jīng)過閥01和閥03供給液壓缸無桿腔，實現(xiàn)鋼板的橫向移動，其中比例閥01可控制液壓缸運行速度，單向閥03鎖定鋼板位置。

根據(jù)流量計算公式：

式中：Q為流量，L/min；A為作用面積，㎡；V為油液流速，m/s。

可以計算每組橫移缸工作所需最大流量為181 L/min。在極限條件下，若8組橫移缸同時工作，所需泵站流量為1 448 L/min，所以此回路要求液壓站工作泵組輸出流量大，需要液壓站設(shè)置多臺液壓泵。

3.2 對閥組液壓回路的設(shè)計優(yōu)化

根據(jù)以上分析，對鋼板對中調(diào)整裝置閥組液壓回路進(jìn)行了設(shè)計優(yōu)化，優(yōu)化后的液壓回路見圖2。

在每一套抬升裝置液壓回路中增加安全閥11，這樣當(dāng)抬升液壓缸所承載的重量超過額定值時，壓力油通過閥11回到油箱，確保系統(tǒng)壓力不會因過載而急劇增加，導(dǎo)致設(shè)備損壞和安全事故。

圖2 優(yōu)化后的液壓回路

在每一套磁力移鋼液壓回路中增加疊加式單向閥10，實現(xiàn)液壓缸的差動連接，這樣在無桿腔工作移動鋼板時，比例閥01的b位得電工作，換向閥02的a位得電工作，壓力油經(jīng)過閥01和03供給液壓缸無桿腔，同時有桿腔油液通過閥10匯集到比例閥01的P口，與液壓泵輸出的油液一起供到液壓缸無桿腔，這樣每一套回路可節(jié)約流量110 L/min，大大減少了液壓站的所需輸出的流量。

4 結(jié)語

通過對液壓系統(tǒng)回路的分析，找到系統(tǒng)存在的不穩(wěn)定環(huán)節(jié)和不合理地方，并結(jié)合現(xiàn)場使用經(jīng)驗，對液壓回路進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，達(dá)到了良好的使用效果和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。1）消除了生產(chǎn)過程中存在的危及人員和設(shè)備安全的隱患，確保了系統(tǒng)的可靠運行。2）解決了液壓系統(tǒng)管路、密封以及液壓缸等液壓元件頻繁故障的瓶頸問題，提高了設(shè)備使用率，提高了生產(chǎn)效率。3）減少了液壓元件和液壓油的消耗量，降低了備件和材料費用。4）減少了液壓站的輸出流量，這樣可以減少工作泵組的使用數(shù)量，同時降低了用電費用。