平整卸卷小车升降控制液压系统分析及应用.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 8 ． 2 0 1 5 d o i l O ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 8 ． 0 1 7 平整卸卷小车升降控制液压系统分析及应用 万 飞 首钢京唐钢铁联合有限责任公司 热轧部， 河北 唐山 0 6 3 2 0 0 摘要 卸卷小车被广泛地运用在平整分卷机组上 ， 其性能直接影响着平整分卷机组的产量和最终产品质量的好坏。升降液压系统 是保证卸卷小车正常工作的关键。不 同的平整机组卸卷小车升降液压系统的设计形式也不尽相同。该文主要介绍了热 L 2 2 5 o 平整 卸卷小车的工作过程 ， 分析了其升降液压回路的工作原理和特点。 关键词 平整 ； 卸卷小车； 液压系统 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 8 0 0 4 9 0 3 An a l y s i s a nd App l i c a t i o n o f Hyd r a u l i c Li f t i n g S y s t e m f o r Te mpe r M i l l S t r i p pe r Ca r W AN Fe f S h o u g a n g J i n g t a n g U n i t e d I r o n S t e e l Co ． ， L t d ． ， T a n g s h a n 0 6 3 2 0 0 ， C h i n a Abs t r a c t S t r i p p e r c a r i s wi d e l y u s e d i n t he t e mp e r mi l l u n i t ， a n d i t s p e r f o r ma n c e d i r e c t l y a ffe c t s the o u t p u t a n d fi n a l p r o d u c t q u a l i t y o f the t e mp e r mi l 1 ． Th e h y dra u l i c l i f t i n g s y s t e m i s the k e y t o e n s u r e the n o r ma l wo r k i n g o f t h e s t r i p p e r c a r ． I t i s d i ffe r e n t f o r d e s i g n t o diffe r - e n t h y d r a u l i c l i f t i n g s y s t e m for s t r i p p e r c a r i n t e mp e r mi l 1 ． Th i s p a p e r ma i n l y i n t r o d u c e s t h e wo r k i n g p r o c e s s o f s t r i p p e r C ar o f t e mp e r mi l l i n HS M 2 2 5 0 ， an d an a l y z e s t h e wo r ki n g p r i n c i p l e e n d c h ara c t e r i s ti c s o f the l i f t i n g h y dr a u l i c c i r c u i t f o r s t r i p p e r C ar． Ke y wo r d s t e mp e r mi l l ； s t r i p p e r c ar； h y dra u l i c s y s t e m O 引言 在冶金行业中， 卷材生产物料装卸传送的劳动强 度很大， 针对卷材生产的特点 ， 卸卷小车由于其结构 紧凑 、 控制灵活方便、 性能可靠和节能实用的特点被 广泛 应用 于各种卷 材生产 线 的卸料 。如 热轧 带钢生 产线 、 平整分卷机组 、 重卷机组 、 连退机组和镀锌生产 线等都有应用。卸卷小车升降大多采用液压系统进 收稿 日期 2 0 1 5 0 4 1 5 作者简介 万飞 1 9 8 2 一 ， 男 ， 山东新泰人， 工程师 ， 硕士 ， 研究方向为电 液系统控制与故障诊断。 行控制 ， 由于各种 机组 的生产工艺 和控制要求 不 同 ， 因此 不 同生产 线或机 组 的卸 卷小车液 压控制 系统也 不尽 一致 。有 的采 用 电磁换 向阀 节流 阀 减压 阀的 控制方式来控制卸卷小车升降液压缸的升降速度和 压力 ； 有的采用 比例换向阀 减压阀的控制方式来控 制卸卷小车升降液压缸的升降速度和压力 ； 也有采用 伺服阀来直接控制卸卷小车升降液压缸的升降速度 和压力。由于在平整分卷机组中卸卷小车的控制回 路相对较复杂 ， 不便于相关工程技术人员的理解运 用 ， 本文主要介绍热轧平整分卷机组中卸卷小车升降 液压控制系统 。 总线上的数据， 以P I D控制提供 目 标参数。当超过1 s 获 取不到 C A N总线上的数据指令时 ， 控制输出将进人默认 转速状态， 直到C A N 总线上重新获得控制指令。 4 结 论 通过 C AN总线进行数据传输 ， 大大减少 了线束 的 数量 ， 简化了系统结构。使用P WM P I D 无刷无传感 电机控制技术 ， 使得系统更可靠 ， 控制更方便 ， 节能效 果更佳 ， 经过实验证实能耗 比传统单相直流电机控制 方法降低3 0 ％以上。 参考文献 [ 1 】 林明耀， 周谷庆， 刘文勇． 基于直接反电动势法的无刷直流电 机精准换相新方法[ J ] 冻 南大学学报， 2 0 1 0 ，4 0 1 ． 【 2 ] 黄培． 电动机监视系统的设计与实现[ J 】 ． 自动化仪表 ， 2 0 1 0 ， 4 3 1 3 2 ． [ 3 ] 霍进刚． 风扇冷却系统在闭式回路中的应用 [ J ] ． 液压气动与 密封， 2 0 1 1 ， 1 o [ 4 】 刘子靖． 紧凑型掘进机冷却系统的改进[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 1 3 ， 4 ． [ 5 ] 纪云鹏． 纯电动汽车冷却系统方案研究[ J ] ． 电子世界， 2 0 1 4 ， 6 8 5 8 6 ． [ 6 】 单云伟， 陈长， 潘乐燕， 倪计民． 某款纯电动汽车冷却模块概 念设计及其可行性分析[ J ] ．上海汽车， 2 0 1 3 ， 6 2 5 ． [ 7 】 纪云鹏． 纯 电动汽车冷却系统方案研究[ J ] ． 电子世界， 2 0 1 4 ， 6 ． 49 液 压 气 动 与 密 封 ／20 1 5爿 舅 0 8期 1 液压系统分析 1 ． 1 卸卷小车升降液压控制原理 要掌握平整分卷机组卸卷小车升降的控制原理， 需要真正了解其液压控制原理图， 基于不同的设计理 念 ， 出现了不同的液压控制回路。图 1 所示为平整卸卷 小车升降的液压控制原理图。 图 1 卸卷小 车升降液压控制原 理图 通过图1 可知， 卸卷小车升降回路采用的是减压阀 1 、 比例换 向阀2 、 电磁换 向阀 7 和溢流阀 8 组成的控制 回路 ， 卸卷过程 与压力开关 9 构成闭环系统 ， 从而控制 卸卷小车升降液压缸1 O 的正常卸卷。 理解该控制原理图的难点在于卸卷小车升降缸的 上升过程 ， 下面就着重做一下 阐述。在 比例换向阀2 前 设置了一减压阀 1 ， 减压阀 1 的先导卸荷管线与两个溢 流 阀8 8 ． 1 和 8 ． 2 的设定压力分别为 1 2 MP a 、 5 MP a 通过 电磁换向阀7 串联 ， 即决定了减压阀 1 的减压压力有两 个值 1 2 MP a 和5 MP a 。 这样就实现了， 升降缸上升状态时 ①若换向阀7 失电， 减压阀1 的先导卸荷管线与溢流阀8 ． 1 连通， 即减 压 阀 1 的减压压力 为 1 2 MP a 。比例换 向阀 2 给定一开 度指令信号 ， 来 自 泵站的压力油经过减压阀2 ， 通过 比 例换向阀2 P A ， 压力油经过平衡阀3 进入到液压缸 1 0 的无杆腔， 驱动卸卷小车上升， 有杆腔的油液经过比 例换向阀 1 7 B T 回至油箱， 因减压阀2 的减压压力较 大， 比例换向阀2 起到一定的节流作用， 其前后的压差 较大 ， 通过油液流量较大 ， 从而实现了卸卷小车的高速 上升。②若换向阀7 得电， 阀7 ．2 的先导卸荷管线与溢 流 阀8 ． 2 连通 即减压 阀 1 的减压压力为 5 MP a 。同样 ， 比例换向阀2 给定一开度指令信号， 来 自 泵站的压力油 经过减压 阀 1 后 ， 通过比例阀 2 P B ， 压力油经过平衡 阀 3 进人到液压缸 1 0的无杆腔 ， 驱动卸卷小车上升 ， 有 杆腔 的油液经过 比例换 向阀2 A T 回至油箱 ， 因减压 阀 1 的减 压压力 较小 ， 故 比例 换 向阀 2 前后 的压差较 小 ， 通过油 液流量较 小 ， 从而实现 了卸卷小 车 的低速 上升。 1 ． 2 卸卷小车升降液压系统特点 平整卸卷小车升降液压控制回路中， 采用的是比 例换向阀 减压阀的控制方式 ， 如图1 所示 ， 比例换向 阀2 在应用过程 中起 到了一般 电磁换 向阀所没有 的节 流调速作用 ， 具有不可替代的作用， 如果将比例换向阀 1 7 换成电磁换向阀， 其原理图会变成图2 ， 如图2 所示。 图 2替换为 电磁换 向阀 2 的卸卷小 车升降液压控制原 理图 根据 图2的液压控制原理图 ， 不难理解 ， 卸卷小 车 升降缸上升时电磁换向阀2 和单向节流阀 1 2 的组合起 到节流调速作用； 升降缸下降时电磁换向阀2 和单向节 流阀1 1 的组合起到节流调速作用。当然 ， 图2 较图1 还 存在一定的劣势， 体现在 图2 中单向节流阀1 1 和1 2 在 使用过程 中节 流 口的开度是 恒定 的 ， 即在上升或下 降 过程中， 不管缸高速还是低速 ， 节流口面积是没有变化 的； 图1 中的比例换向阀2 不但可以换向， 而且在于不 同的状态时其阀芯开 口是可以 自动调节的。 在平整卸卷小车升降液压控制回路中， 减压阀1 的 使用也 比较关键。如图1 ， 卸卷小车触卷发讯压力为 4 ． 8 MP a ， 单从这一 点来 讲 ， 系统压力 1 4 MP a 平整辅助 液压系统的压力为 l 4 MP a 对该 回路来讲 是浪费 的， 所 以考虑在比例换向阀2 前设置一减压阀1 ； 但又考虑到 高速、 低速两种工况， 减压阀1 一旦调定后就只有一个 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ．0 8 ． 2 01 5 适用于低速 的压力值 ， 所以又设置了两个溢流阀 8 ． 1 和 8 ． 2 与减压 阀 1 的先导卸荷管线 串联 ， 以用 于两种不同 压力 以形成不 同的压差 、 不 同流量 速度 的切换 。 另 外 ， 回路 中减 压 阀 1的设 置 还 有 另一 个 重 要 作用 。 图3 为卸卷小车升降不同状态下， 比例换向阀2 的 控制信号指令数值 ， 仅以上升状态时为例 ， 高速和低速 对应的电流值分别为 1 9 ．5 m A和 1 6 ． 8 m A， 根据比例换向 阀2 的控制信号为4 2 0 m A计算得出， 对应的阀开口 度分别为 9 3 ． 7 5 ％和 6 O ％。 输入 电流 高速上升时 I 9 5 mA 低速上升 时 1 6 8 mA 1 2 mA 输入 电流 高速下降时 4 5 mA 低速 下降时 72 mA 1 2 mA 位置 位l置 图3卸卷小车 升降 比例换 向阀 2 的控 制信 号指令 根据减压阀 1 的两个减压压力值 1 2 M P a 和5 M P a ， 加之对应的比例换向阀2 开口度 9 3 ． 7 5 ％和 6 0 ％， 可估 算 上升过程中， 高速状态下比例换向阀2 的压差接近 l O O b a r ， 低速时状态下其压差接近 3 0 b a r 。依据图4 中 的压差一 流量特性 曲线 5 和 3 ， 可 以得到 卸卷小 车上 升过程 中， 高速时流量为 8 0 0 L ／ mi n 对应 曲线 5 、 阀给定 值9 3 ． 7 5 ％ 、 低速时流量为2 0 0 L ／ m i n 对应曲线 3 、 阀给 定值 6 0 ％ 。 8 7 0 _ c 7 0 0 阜 5 0 0 删3 0 0 斌1 0 0 l 给定值 图4卸卷小车升降比例换向阀2 的压差一 流量特性 曲线图 若 比例 换 向 阀 2 前没 有设 置减压 阀 1 ， 通 过调节 比例换 向阀 2的开 口度也能实现高速和低 速的转 换。但借用图4中的曲线 5 可知 与实际值有一定偏 差 ， 流量为 8 0 0 L ／ m i n 时对应 的阀给定值为9 3 ．7 5 ％， 而流量为 2 0 0 L ／ m i n 为对应 的阀给定值约为4 8 ％。即 意味着 ， 要实现跟图 1 控制回路一样 的控制效果 ， 比 例换向阀2 于高速和低速时的给定值就由 9 3 ．7 5 ％、 6 0 ％变为 9 3 ．7 5 ％、 4 8 ％， 后者较于前者， 高速、 低速两 种状态切换时对应 的阀芯变化范 围会大出近 1 2 ％， 这 样会导致阀芯位移变化瞬间产生更大的液压冲击 ， 对 执行元件的长期运行极为不利。 2 结束语 综上 ， 针对热轧平整分卷机组卸卷小车升降液压 控制回路， 结合其液压系统的工作原理和系统特点， 笔 者进行了详尽阐述和分析 ， 为相关专业的工程技术人 员 日后更好地理解运用该液压回路提供了理论基础。 希望能对 同类设备 的维护管理工作有一定 的借鉴 意义 。 参考文献 【 1 ] 况群意． 卸卷小车低压上升压力的调定方法[ J ] ． 液压气动与 密封， 2 0 0 6 ， 1 2 4 - 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