造纸机伏辊和蒸汽箱液压系统的设计.pdf

2 0 1 0年 1 月 第 3 8卷 第 2期 机床与液压 MACHI NE TO0L HYDRAUL I C S J a n ． 2 01 0 Vo 1 ． 3 8 No ． 2 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 0 ． 0 2 ． 0 2 3 造纸机伏辊和蒸汽箱液压 系统的设计 徐 云 杰 ，杨 俊 凯 1 ．浙江林学院，浙江临安 3 1 1 3 0 0 ；2 ．湖州师范学院，浙江湖州 3 1 3 0 0 0 摘要介绍了造纸机压榨部伏辊和蒸汽箱液压系统的工作原理以及设计思想，这种液压系统通过液压先导外部压力加 压控制排量的变化，使液压系统的冲击大大减少，提高了整个系统的工作稳定性和效率，提高了成纸质量。 关键词伏辊；蒸汽箱；液压系统 中图分类 号X 7 9 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 0 2 0 6 2 3 De s i g n o n Hy d r a u l i c S y s t e m o f Co uc h a n d S t e a m Bo x o f Pa p e r - ma c h i ne X U Y u n j i e ，Y A N G J u n k a i 1 ． Z h e j i a n g F o r e s t r y C o l l e g e ，L i n ’ a n Z h oi a n g 3 1 1 3 0 0 ，C h i n a ； 2 ． H u z h o u T e a c h e r s C o l l e g e ，H u z h o u Z h e j i a n g 3 1 3 0 0 0 ，C h i n a Abs t r a c t Th e wo r ki n g p r i nc i p l e a nd d e s i g n i de a o f hy d r a u l i c s y s t e m o f c o u c h a n d s t e a m b o x o f a p a pe r ma c hi n e we r e i n t r o - d u c e d ． I n c r e a s i n g p r e s s u r e b y h y d r a u l i c l e a d i n g p r e s s u r e w a s u s e d t o c o n t r o l t h e fl o w o f t h i s h y dra u l i c s y s t e m． Hy d r a u l i c I mp a c t wa s d e c r e ase d e ff e c t i v e l y ，t h e s t a b i l i t y a n d e f f i c i e n c y o f t h i s s y s t e m w e r e e n h a n c e d ， t h e q u a l i t y o f p a p e r w a s i mp r o v e d ． Ke ywor ds Co u c h；St e a m b o x；Hy dr a u l i c s y s t e m 0 引言 造纸机压榨部的主要作用是用机械挤压的方法降 低湿纸幅的含水量 ，提高纸 幅进入干 燥部时 的干度 。 伏辊压榨上常用的线压力为 1 0 0～ 2 5 0 N ／ e m。线压力 的大小对压榨脱水有很 大影响 。提高 压榨 的线 压力 ， 压榨脱水效能 明显提高。但是 ，提高线压力常常引起 毛毯耗量 的增加 ，并受到湿纸 幅本身强度的限制。造 纸机压榨部伏辊液压控制系统正是为 了解决线压力 的 使用 问题而设计的。 蒸汽箱位于压榨部一压 、二压之问 ，二压上毛毯 下 ，架在纸机前后端支架上 。通过液压缸使蒸汽箱达 到运行位置 距纸页 1 0 m m处或维修位置 ，把纸页 的干度提高至 4 8 ％离开压榨部 。 1 液压系统工作原理图 压榨系统 由一压 、二压 、三压 和反压榨三部分组 成 ，图 1 所示 液 压系统 泵 站部分 为压 榨部 系 统总泵 站 。伏 辊和蒸汽箱 的压力 由此泵站 提供 。伏辊的动作 有下压 、保压 、调整和卸压 回程四部分组成 ；蒸汽箱 有压下和回程两个动作。伏辊和蒸汽箱的液压系统图 如图 1 ，由同步回路、平衡回路 、节流调速回路和辅 助油路等组成 。 1 ． 1伏辊 同步 回路 伏辊同步回路如图2 ，为保证两伏辊液压缸在运 动 中以相同的速度 和相 同的位移运动 ，系统采用 了两 个同轴等排 量马达做配流环节 ，输 出相 同流量的油液 来实现两缸的同步运动 。并且 由两只压力 为 3 M P a定 差溢流 阀组 成溢 流补 油 回路 ，可在 行程 端点 消除 误 差 。采用了回油节 流回路 ，使缸的回油腔形成 了一定 的背压 ，提高了缸运动 的速度平稳性 。 同步 回路动作 过程 首先将液压系统调试至正常 工作状态 ，其次将两位 四通 电磁换向阀 4断 电，高压 油 由电磁换 向阀 4 P口进 入 B 口一 单 向节流 阀 7中的 单 向阀一截止阀 8 一同步马达 9 一 截止阀 1 0 一外 控单 向顺序阀2中的单向阀一伏辊液压缸 1的有杆腔，液 压缸 1 无杆腔一截止阀3 一单向节流阀6中的节流阀 一外控单 向减压阀 5中的单 向阀一两位四通 电磁换 向 阀 4 A口一油 箱 3 5 。此时 伏辊处 于无工 作 回程 状态 。 反之 ，两位四通电磁换向阀4带电，高压油由电磁换 向阀 4 P口进 入 A口一外控 单 向减压 阀 5中的减压 阀 开启将压力减 至 1 0 MP a - - 单 向节流 阀 6中的单 向阀一 截止阀3 一液压缸 1 无杆腔，同时高压油将外控单向 顺序阀 2中的外控顺序阀打开 ；液压缸 1的有杆腔一 外控单向顺序阀 2中的顺序阀一截止阀 1 0 一同步马 达 9 一截止阀 8 一单 向节流 阀 7中的节流 阀一两位 四 通电磁换 向阀 4 B口一 油箱 3 5 ，伏辊 处 于工作状态 。 如因湿纸 工件不平，导致左侧缸 T S负载增加 ， 相应的压力也将增大，回路左侧的定差溢流阀 1 0将 开启将多余的流量溢流至马达的入口处重新分配。 收稿 日期 2 0 0 9一 O 1 0 8 作者简介 徐云杰 ，男 ，硕士 ，讲师。研究方 向为机电液一体化。电话 1 3 5 8 8 7 2 8 4 4 5 ，Em a i l x y j 9 0 0 0 1 6 3 ． c o m。 第 2期 徐云杰 等 造纸机伏辊和蒸汽箱液压系统的设计 6 3 图 1 液压系统工作原理图 1 一伏辊液压缸 r r S 2 、1 2 一外控单向顺序阀 3 、 8 、1 l 一截止 阀4 一两位 四通 电磁 换 向阀5 一外 控单 向减压阀6 、7 一单向节流阀9 一同步马达 1 0 一定 差溢流阀l 3 一伏辊液压缸 D S 图 2 伏辊同步 回路 1 ． 2伏 辊 平衡 回路 为防止伏辊液压缸 1因伏辊 自重 自行下落 ，以及 在伏 辊液压缸下行 中由于 自重而造成失控 、失速等 不 稳定运动 ，系统设置了平衡回路 ，如图 3 。伏辊处于 工作状态时 ，液压缸无杆腔充满了高压油，高压油将 外控单向顺序阀2和 l 2中的外控顺序阀打开，无杆 腔回油；如果系统此时处于不工作状态，在任意位 置，液压缸无杆腔充满了低压油，顺序阀将关闭，系 统处 于平衡状态。 l 一 伏辊 液压 缸 2 、l 2 一 外控 单 向顺 序 阀 3 、8 、1 1 、1 3 、2 1 、2 3 、2 6 、3 0 - - 截 止 阀 4 、2 o _ _ 两位 四通 电磁换 向 阀 s _ _ 外 控 单 向减压 阀 6 、7 、1 8 、2 8 - - 单 向节 流 阀 9 、2 s _ _ 同步 马达 1 o 、2 4 -- 定 差溢 流 阀 l 4 、1 6 - - 蓄 能器 1 5 、1 7 -- 两位 两 通手 动 换 向阀 1 9 - - - 定差 减 压 阀 2 2 一 蒸汽 箱 液压 缸 2 7 -- 单 向溢流 阀 2 9 - -同步 冷却 油泵 3 l 一 精过 滤器 3 2 -- 冷却 器 3 卜水阀 3 4 一变 量泵 3 5 - - - 油箱 1 一伏辊液压缸 T S 2 、1 2 一外控单向顺序阀 3 一截止阀1 3 一伏辊液压缸 D S 图 3 伏辊平衡回路 1 ． 3减震、应急、补油回路 容积 2 0 L 、蓄能压力 8 MP a 的蓄能器 1 4为伏辊 液 压缸服务 ，容积 1 0 L 、蓄能压力 8 M e a的蓄能器 1 6为 蒸汽箱液压缸服务 。打开 回路中的两位两通 手动换 向 阀 l 5或 1 7 ，蓄能器 开始 蓄能 。系 统正常工 作时 ，由 于湿纸 工 件 负 载 的不 稳定 性 ，系统 将 产生压 力 波动，此时蓄能器起到吸收液压冲击的作用。如果因 系统的突然故障，比如断电、泵工作不正常等情况 下，此压力可将液压缸退回至无工作状态 ，系统有泄 漏也可 由蓄能器加以补偿 。 检修时关闭换向阀 l 7和截止阀 1 3 。 1 ． 4蒸汽 箱 同步 回路 蒸汽箱同步马达的作用如伏辊同步马达回路。蒸 汽箱同步回路及动作顺序表如图4 。 同步回路动作过程 首先将液压系统调试至正常 6 4 机床与液压 第 3 8卷 l 8 、2 8 一单向节流阀 1 9 一定差减压阀2 O 一两位四通 电磁换向阀2 l 、2 3 、2 6 一截止阀2 2 一蒸汽箱液压缸 2 4 一定差溢流 阀2 5 一 同步马达2 7 一单向溢流阀 图 4 蒸汽箱同步 回路 工作状态 ，其次将两 位 四通 电磁换 向阀 2 0 a 端 断 电， 高压油 由定差减压 阀 1 9 一 电磁 换 向阀 2 0 P口一 电磁 换 向阀 A 口一单 向节流 阀 1 8中的节 流阀一 截止阀 2 1 一液压缸 2 2的有杆腔，液压缸 2 2无杆腔一截止阀2 3 一 同步马达 2 5 一单向溢流阀 2 7中的溢流 阀一单 向节 流阀2 8中的单向阀一两位四通电磁换向阀 2 0 B口一 油箱 3 5 。此 时蒸 汽 箱处 于 无工 作 回程状 态 。反 之 ， 两位 四通 电磁换 向阀 2 0带 电，高压 油 由定差 减压 阀 l 9减压 至 8 MP a 一 电磁 换 向 阀 2 0 P 口一 电磁 换 向 阀 2 0 B口一单向节流阀2 8中的节流阀一单向溢流阀 2 7 中的单 向阀一 同步马达 2 5 一截 止阀 2 3 一液压缸 2 2无 杆腔；液压缸 2 2的有杆腔一截止阀 2 1 一单向节流阀 1 8中的单向阀一 两位 四通 电磁 换 向阀 2 0 A 口一 油箱 3 5 ，蒸汽箱处 于工作状态 。如 r I ’ s和 D S两端不 同步 ， 则回路两侧的定差溢流阀 2 4将开启将多余的流量溢 流至马达 2 5的入 口处重新分 配。 1 ． 5蒸汽箱节流调速回路 。 一 LS 2 P T r、． 8 M P a l 8 、 叫 l 9 ， 、 2 0 一 I ． ． 一 一 ～ A p T B I 图 5 节流调速回路 2 8 一单 向节流 阀 定差减 压阀 两位 四通 电磁换 向 阀 单向溢 流阀 系统采用 了进油节流调速 回路 ，能够获得更低 的 稳定速度 ，低速时不易阻塞。进油节流调速回路如图 5 。 1 ． 6辅 助 回路 系统要求油 液 的温度低 于 5 0 ℃ ，为 了达到 降温 的要求系统设置了自动冷却回路。动作过程同步冷 却油泵 2 9 一截止阀3 0 一精过滤器 3 1 一冷却器 循环 水冷却 3 2 一 油箱 。油箱 内装有 电接 点温 度计 控制 水阀 3 3的开关 。当油 温升 到 4 0～ 5 0 ℃时水 阀 3 3打 开 ；当油温 升到 2 5～ 3 5 ℃ 时水 阀 3 3关闭 ；为防止过 滤器阻塞影 响系统工作 ，选择了带旁通 阀和污染指示 器的过滤器 3 1 。 2泵控系统工作原理 系统采用 了液压先导外部压力加压控制 同步变量 泵 3 4 ，如图 1 ，主泵压力 1 6 MP a ，流量 1 0 0 L ／ m i n ，冷 却泵压力 0 ． 5 M P a ，流量 3 6 L ／ m i n 。主泵 通过 液 压先 导外部压力 加压控制排量的变化实现执行机构的运动 速度的改变。系统具有极好的微动性 ，使液压系统的 冲击大大减少 ，有利 于保 护液 压系统 和各 液压元 件 ， 使液压元件的使用 寿命得到延长 ；辅助泵用 于冷却循 环；大大提高系统的可靠性和作业效率。 3 结 束语 在液压系统设计的过程中，充分考虑了各种影响 因素 ，使系统具有一定的自我调控能力，满足了系统 的工艺要求 。同时该系统运用电控的方式 ，真正实现 了机 、电 、液一体化和连续压榨作业 的智能化 ，根 据 造纸机动作时要求 、快速常态工作时低流量稳压的特 点 ，采用了系统动态变量供油控制，提高了系统的工 作稳定性和使用寿命，并大大降低了能耗，减少了系 统发热 。 参考文献 【 1 】王秋嫦． 水平式夹网造纸机的特点及应用[ J ] ． 造纸科 学与技术 ， 2 0 0 6 ， 2 5 6 9 4 9 6 ． 【 2 】王明霞， 华品蓝． 3 7 0 0造纸机液压系统及计算机闭环控 制的应用[ J ] ． 液压气动与密封 ， 2 0 0 4 2 1 5一l 7 ． 上接第 8 7页 【 3 】H u W， S c h r o e d e r M， S t a r r A G ． A K n o w l e d g e B a s e d R e a l Ti me Di a g n o s t i c S y s t e m f o r P L C C o n t r o l l e d Ma n u f a c t u r i n g S y s t e ms [ C] ／ ／ I E E E S MC 9 9 C o n f e r e n c e P r o c e e d i n g ， 1 9 9 4 4 995 0 4． 【 4 】M a ri a G ． I o a n n i d e s ． D e s i g n a n d I m p l e m e n t a t i o n o f P L C B a s e d M o n i t o ri n g C o n t r o l S y s t e m f o r I n d u c t i o n M o t o r [ J ] ． I E E E T r a n s a c t i o n s O n E n e r g y C o n v e r s i o n ， 2 0 0 4 ， 1 9 3 4 6 94 7 6 ． 【 5 】 J i a Y M， s u F H， L i u J ． A n O n l i n e I n s u l a t i o n M o n i t o ri n g S y s t e m B a s e d O n F i e l d b u s [ c ] ／ ／P r o c e e d i n g s o f t h e S y m p o s i u m o n E l e c t r i c a l a n d E l e c t r o n i c I n s u l a t i n g Ma t e r i als a n d Ap p l i c a t i o n s i n S y s t e ms ， J a p a n， 2 0 0 1 7 6 97 7 2 ．