液压传动机构在金属打包机改造中的应用.pdf

第 3 3 卷 第 1 期 2 0 1 1 年2 月 山 东 S h a n d o n g 冶 金 Me t a l l u r g y Vo 1 ．33 No． 1 F e b r u a r y 2 01 l L“““ {经验 交 流 } 竹 竹 1 卞 竹 1 竹 1 1 卞 斗 液压传动机构在金属打包机改造中的应用 周贵花， 李传铎， 孙松林 ， 王书磊 莱芜钢铁股份有限公司 型钢厂， 山东 莱芜 2 7 1 1 2 6 摘要 莱钢型钢厂将金属打包机由丝杠传动机构改为液压控制机构 ， 选用Y I 6 0 M 一 4 型电机， 主要控制元件为C Y型轴向 柱塞泵2 5 M C Y1 4 1 B ， 主要执行元件选择主缸Y H G E 3 2 0 ／ d 2 0 0 4 0 0 。改造后 ， 打包机结构紧凑、 响应速度快、 无振动、 噪声低、 维修方便 ， 打包效率提高了 1 4 ． 2 9 ％， 年创经济效益3 7 ． 8 万元。 关键词 金属打包机； 液压传动； 柱塞泵； 电机 中图分类 号 T H1 3 7 ． 3 文献标识码 B 文章 编号 1 0 0 4 4 6 2 0 2 0 1 1 0 1 0 0 7 5 0 1 1 前言 金属打包机主要用于将铁屑 、 铝屑 、 铜屑 、 线材 以及轻薄金属板材等余废料挤压成块打包 ， 为钢厂 提供 回炉熔炼的合格炉料。莱钢型钢厂金属打包机 为丝杠传动 ， 占地面积大 ， 耗电量高， 动作不平稳。 故对打包机进行改造， 将丝杠传动改为液压传动。 2 液压传动机构 主机采用卧式多缸连动结构 。机身 由左右侧 架 、 前架 、 底架 、 盖板 、 支撑架等组成 。基本参数 主 缸公称压力 1 2 5 0 k N， 行程 4 0 0 m m； 侧 缸公 称压力 9 0 0 k N， 行 程 8 0 0 mm； 盖 缸公称压 力 2 2 0 k N， 行 程 8 8 0 mm； 翻包缸公称压力 2 0 0k N， 行程 3 8 0mm； 系统 工作压力 2 0 MP a 。在机身 的压缩室内装有衬板 ， 以 便于磨损后的修整和更换。 1 柱塞泵选择。由于该系统主机动作需要 的高 压 、 大流量在工作循环 中不断变化 ， 因此 ， 动力源根 据泵 的结构特点及性能 ， 选择柱塞泵 2 5 MC Y1 4 1 B 。 柱塞泵具有 变量机构惯性小 、 工作压力高 、 结构简 单 、 体积小 、 重量轻、 成本较低 的特点， 可实现无级变 量 ， 系统工作 噪声 低 、 效率 较高 。工作 压力 为 2 5 MP a ， 公称流量 4 0 L ／ mi n ， 额定压力 2 5 MP a ， 最大工 作压力 3 2MP a ， 转速 1 5 0 0 r ／ m i n 。 2 电机选择。压块时主压头的工作载荷分为初 压和终压两个阶段。初压阶段负载压力缓慢地线性 增 加 ， 达到最大压 紧力 1 0 ％左 右 ， 其行程 为s 1 3 0 0 mm； 终压 阶段 负载 力急 剧 上升 至最 大压 紧力 2 5 MP a ， 其上升的规律也近似于线性 ， 其行程为s 1 0 0 mm。终压阶段由于压力和流量都在变化 ， 情况比较 复杂 ， 压力在最后 1 0 0 m m行程 内由P 增加到P ， 根 收稿 日期 2 0 1 0 一 l l 一 2 3 作者简介 周贵花， 女， 1 9 7 6 年生， 1 9 9 8 年毕业于上海应用技术学院 机械系液压技术应用专业。现为莱钢型钢厂机动科机械区域工程 师， 从事设备管理l1 作。 据文献 [ 1 ] 选择 Y1 6 0 M一 4 型 电机 ， 功率 1 1 k W， 转速 1 4 6 0 r ／ r r i i n。 3 液压缸选择 。①缸筒内径计算 主缸以无杆 腔承受高压 ， 初步确定缸筒 内径 D。根据公式 计 算得 D 3 1 8 mm， 圆整后取 D为 3 2 0 mm。对于双作 用单边活塞杆缸 ， 其活塞杆直径可根据往复运动速 度 比， 按公式计算确定 ， 计算得 d 1 8 4 mm， 圆整后 取活塞杆直径 d 2 0 0 mm。②缸筒厚度计算 根据公 式 ] ， 计算得壁厚 ≥2 0 m m， 由主缸内径为 3 2 0 m m 取外径为 3 6 8 m m， 即壁厚 2 4 i n n。③缸底厚度计 算 缸筒底部为平面且有油孔 ， 据公式 计算得缸底 厚度4 9 m m， 圆整取5 0 m m。④缸头厚度 缸头采用 整体法兰结构 ， 据公式 计算得 i2 0 m m， 法兰与缸 体联接采用 内六方螺栓 ， 取 2 4 m m。⑤联接螺栓 的计算 由于联接螺栓的计算与活塞活塞杆的计算 方法基本相同， 取螺栓数z 1 0 ， 选用 M1 6 螺栓。 以上所选参数， 经强度校核 ， 均符合生产要求。 确定执行元件 主缸 型号为 Y HG E 3 2 0 ／ 2 0 0 4 0 0 。其他缸的计算同主缸 ， 选用的型号分别为侧缸 Y HG E 4 3 0 0 ／ 2 0 08 0 0 、 盖缸 Y HG E 1 8 0 ／ 4 1 1 0 8 8 0 、 翻包缸Y H G E 1 2 0 ／ q b 6 03 8 0 。 4 液压控制元件选择。打包机的压块动作循环 过程为 加料一合盖 侧缸压头前移压实一主缸压 头前移压实 侧缸退 回一主缸向后退回 启盖 翻 块出料 翻块机构复位 。压块过程中应保持稳定状 态 ， 不允许受干扰 ， 同时要求各个缸只能单独动作 ， 不能同时动作 ， 所以采用串联油路 。主缸 、 侧缸、 盖 缸都能在任意位置停止运动， 保证系统安全可靠， 选 用i位换向阀。动作时要求盖缸动作和翻块动作能 互锁 ， 选用 M型和 O型中位机能换向阀， 翻块动作采 用 O型中位机能。翻块动作负荷较小 ， 为了减少功 率损失 、 便于卸荷 ， 在翻块系统 中加人减压阀。液压 系统如图 1 所示。 最终选择的主要液压控制元件 下转第 7 7页 7 5 于彩华 钢板侧喷标识系统在济钢中板精整线上的应用 2 0 1 1 年第1 期 带动纵 向定位机构的左右定位杆 向前运动 ， 当纵向 定位机构左右定位杆的其 中一根检测到钢板时 ， 纵 向定位机构停止运动 这样可以避免 由于钢板归边 歪斜而导致喷印过程喷印机构与钢板发生碰撞的可 能 。纵向定位机构定位后 ， 悬摆导向机构的气缸将 喷标机构放下， 并使导轮与钢板表面接触 摆臂带有 辅助弹簧 ， 如果钢板发生变形 ， 摆臂可以根据钢板变 形情况相应调节 ， 保证喷标机构与当前钢板的相对 位置 ， 从而确保喷印质量 。 气缸推动摆臂旋转 ， 使摆臂搭于钢板正表面， 横 向导喷机构左 向移动 ， 同时底漆喷枪开始喷涂； 白色 底漆覆盖钢板侧表面， 左向横移到位停止后 ， 底漆喷 枪也停止喷漆 ， 横向导喷机构向右移动， 同时喷码仪 喷头开始工作 ， 将黑颜色标识内容喷印到 已经覆盖 了白色底漆的钢板侧表面 ； 摆臂抬起离开钢板正表 面 ， 纵向定位机构退 回。喷印完毕之后 ， 发送释放辊 道的信号给P L C 辊道控制器， 辊道继续滚动。 3 设备故障及解决措施 侧喷标识系统在 2 0 0 9 年 9 月 1 5日利用停产检 修 2 0 h 进行安装和调试 ， 经过不断的完善和改进 ， 已 顺利使用。但进入 2 0 1 0 年4 月下旬后 ， 系统频繁报 喷头故障 ， 基本无法使用 。查找原因是现场环境温 度 太高 所致 ， 钢 板 高温 时达 到 4 0 0℃ ， 周 边 环境 5 6℃左右， 喷头不适应高温环境。为此， 对喷头单 独进行冷却， 保证其在工作温度范围之内， 效果显 著 ， 改造后未再报高温故障。 墨线和底漆有时喷不上 ， 墨线不完整或底漆淡。 主要原因是油墨或添加剂用完、 喷头较长时问没有 清洗。底漆喷不上 ， 一个原因是底漆用完， 没能及时 添加底漆 ； 另一个原因是喷头或料桶里的过滤网没 有定期清洗 ， 造成喷嘴堵塞。通过规范操作及维护， 对易堵部件及时清洗 ， 保证了该设备的稳定运行。 4 使用效果 S P M I 侧喷标识系统在 中板精整北线应用后 ， 提高了济钢中板厂产品标识水平。1 自动完成钢板 的侧面标识 ， 清晰、 美观 、 牢固， 提高了中板产品的顾 客满意度。2 满足 了用户的个性化需求 ， 尤其是各 国船级社要求的资材编号等信息能够在线标识 。由 于采用 的是单片机控制原理 ， 有 自主知识产权 ， 可以 根据用户 的要求 和现场情况 ， 实现 功能修改或增 减。3 侧喷在线标识实施后， 避免 了纸质标签 、 标牌 的脱落 ， 增加 了侧喷与端部喷漆标识信息的对应性 ， 便 于用户 的使用及堆垛管理 。改善 了工作环境 ， 避 免该工序安全事故的发生 。4 全面提高了标识质 量 ， 美化了产 品包装 ， 加快了产品出入库流通速度 ， 杜绝了标识错误导致的质量异议。 上接第7 5 页 翻钢 缸 盖缸 侧缸 主缸 四 动 阀 图 1 金属打包机液压 系统 为 C Y型轴向柱塞泵 2 5 Mc Y1 4 1 B ， 三位 四通手动 滑 阀 3 4 S M L 2 0 H T、 3 4 S O L 1 0 H T ， 减压 阀 J F L 2 0 C ， 溢流阀 Y F L 1 0 m ， 压力表 Y 一 1 0 0 ， 过滤 器 Z U A1 0 02 0 S 。 6 液压系统的主要特点。控制盖缸 、 侧缸、 主缸 的3 个三位换 向阀都采用 M型中位机能 ， 控制翻块 缸 的三位换 向阀采用 O型 中位机能 ， 具有盖缸动作 和翻缸动作互锁、 卸荷方便 、 功率损失少的优点。盖 缸、 侧缸、 主缸采用串联控制油路的形式， 具有各缸 互不干扰、 不会同时动作的优点， 而且主缸、 侧缸、 盖 缸能在任意位置停止运动 ， 确保系统安全可靠。选 用定量柱塞泵供油 ， 具有结构简单 、 系统压力高 、 流 量大、 无级变量、 成本较低、 噪声小等优点， 可以满足 工作循环中压力 、 流量不断变化 的要求 。 3 应用效果 液压传动机构结构紧凑 ， 动作平稳 ， 比丝杠传动 降低了能耗， 降低了维修成本和操作人员劳动强度， 打包效率提高了1 4 ． 2 9 ％， 年创经济效益3 7 ．8 万元。 参考文献 [ 1 ] 成大先． 机械设计手册 第5 卷 [ M] ． 3 版． 北京 化学工业出版 社 ， 1 9 9 8 2 3 4 7 ， 2 3 5 2 ． [ 2 ] 雷天觉． 液压工程手册 [ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 1 9 9 3 74 1 - 7 4 8 7 7