上料车液压回路改进.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／20 1 5年 第 02期 d o i l O ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 2 ． 0 2 7 上料车液压回路改进 商 融 I mp r o v e me n t of t h e S k i p Ca r’ S Hy d r a ul i c Ci r c u i t S HANG Ro n g 鞍钢股份有限公司 冷轧厂 ， 辽宁 鞍山l 1 4 0 2 1 摘 要 通过对上料车液压回路改进 ， 保障了开卷机设备精度 ， 避免上料车造成的开卷机设备故障， 消除了安全隐患， 使机组实现稳定 运 行。 关键词 上料 车 ； 液压 回路 ； 减 压阀 中图分类号 T H1 3 7 文献标 志码 B 文章编号 1 0 O 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 2 0 0 7 4 0 2 1 设备概况 在冷轧带钢生产过程 中， 需要上料车将钢卷运输 到机组生产线进行 生产加工 ， 上料车 由液压升 降装置 和电机移行装置组成； 钢卷通过上料车的升降及移行， 被运到机组开卷机卷筒上 ， 由开卷机完成钢卷在机组 的展开再加工。上料时钢卷高度与开卷机卷筒高度偏 差过大 ， 就要操作 上料车升降调整钢卷在卷筒 上的高 度 ， 否则就会影 响钢卷上料 ； 有时需要上料车把钢卷从 开卷机卷筒上反向运 回； 这些操作过程 ， 我厂上料车对 开卷机卷筒造成了很大故障隐患。我厂上料车升降液 压回路 见图 1 ， 由比例换向阀、 平衡阀、 单向节流阀、 溢流 阀、 升降缸等元件组成 ， 比例换 向阀完成上料车上 升和下降操作， 平衡阀实现上料车位置保持功能； 上料 车提升钢卷如果接触到开卷机卷筒 ， 卷筒受到 的最大 静载荷为5 2 9 ．9 k N、 最大弯矩为 1 1 6 8 ．7 k N m。 溢 图1上料车升降液压回路原理图 收稿 日期 2 o 1 4 0 7 2 3 作 者简介 商融 1 9 7 6 一 ， 男 ， 辽 宁锦州人 ， 高级工 程师 ， 在 职研究 生 ， 现 从事液压设备维修工作。 7 4 1 操作上料 车托运钢卷到开卷机卷筒过程 ， 由于 钢卷卷径测量误差或 回路元件产生油液泄漏造成钢卷 位置高度偏差， 需要重新微量调整上料车上升高度， 使 钢卷中心线与开卷机卷筒中心线接近重合 ， 达到钢卷 内径与卷筒上下缝隙尺寸对称 ， 才能保证钢卷顺利通 过卷筒达到要求位置， 但在操作上料车上升时， 钢卷容 易接触到卷筒 ， 回路产生 的液压力间接作用在卷筒上 ， 造成卷筒变形 ； 2 操作上料车把钢卷从开卷机卷筒上反 向运 回 时， 需要上料车上升接触到钢卷， 然后比例换向阀失电 通过平衡阀进行回路锁紧， 使上料车保持位置高度， 卷 筒缩径后上料车再将钢 卷运走 ， 在上料车接触钢卷 过 程 ， 同样会造成卷筒受力大发生变形问题 ； 3 在上料车托运钢卷进行高度调整及卸卷操作 过程， 上料车的提升造成卷筒受力大 ， 使卷筒零部件产 生塑性变形 ， 导致带钢出现质量缺陷， 同时卷筒频繁受 力 ， 主轴易产生疲劳裂纹 ， 严重时发生卷筒 主轴根部断 裂故障 ， 制约机组生产运行 ， 存在很大的安全隐患。 2 改进措施 对上料 车液压 回路改进 ， 在 比例换 向阀进油 口P 油路增加减压 阀， 通过调整减压 阀出口压力 ， 控制上料 车上升过程的力量， 解决卷筒在操作过程中受力大损 坏问题。设计采用 K B X G 一 6比例减压阀， 比例电磁铁 控制信号为4 ～ 2 0 m A电流信号， 通过远程控制电流大 小可改比例减压阀的输出压力 ； 同时在减压阀出口油 路设有压力检测元件进行监测。 在上料车托运钢卷在卷筒位置进行高度调整时， 回路比例减压阀输出压力可设定与钢卷重量有关 ， 比 例减压阀输出压力为 a P, pl 广十 下转第 7 7 页 Hy d r a ul i c s Pn e uma t i c s Se a l s ／ No． 02．201 5 相 比图 5 和图 6 ， 改进后 的新型背压 回路是增加了 R 3 阻尼通道， 同时调整了R l 阻尼大小。 2 ． 3 新型背压 回路中溢流 阀特性分析及 回路特点 溢流阀的静态特性如表 1 。 表 1增加动态阻尼孔后溢流阀的静态特性 性 能HR F O 3 系列 压力测试范 围 MP a O ． 2 7 稳定 性测试低压点 在 2 MP a MP a 偏差范 围- 0 ． 3 十 O ． 3 稳定性测试一高压点 在7 M P a M P a 偏差范围_ _ O ． 3 一 0 ． 3 增加动态阻尼孔后溢流阀应用在该款小型注塑机 上 的动态特性曲线如图7 所示 ， 在注塑机主系统压力打 1 4 0 b a r ， 流量 打 9 9 ％条件 下测得 背压压 力从 O 上 升到 4 0 b a r 的响应时间， t A 1 ． 1 2 s 。符合注塑机对该款背压压 力 响应的要求。 口 坦 ＼ o D E 蠕 I -R 出 图7 溢流 阀的动态特性 曲线 注塑机应用动态阻尼技术的新型背压回路 ， 通过 改型 回路上应用 的外购件溢流 阀的方法来解决 问题 ， 具有如下的特点 1 该方案简单易行 ， 节约成本 ， 提高效率 ， 它对循 环周期相关动作无不 良影 响 ， 应用该新型 回路 ， 有效提 高注塑机成型制品重复精度和重量精度； 2 该方案对 于某公 司内部 的生产 和装配 活动没 有产生变动 ， 方便车间安装和售后维修操作 ； 3 大 中小 型系列机 型所需 的动态 阻尼参数在单 台机器上测试后即可推广到同款大小的机器上， 参数 稳定性好 ， 推广性强 。 3 结论 本 回路现 已投入使用近两年时 间， 并 在某公 司的 1 2 种机 型中得到系列的推广 和应用 。通过在实际工况 下的试验证明， 在注塑机上应用动态阻尼技术的新型 背压 回路 ， 解决 了生产 中发现的问题 ， 同时对循环周期 的其他动作无不 良影响。对于研发人员 ， 要灵活创新 ， 善于从实际情况 出发 ， 选用最简单合理 的方案 ， 而不是 被动的适应外购件供应商提供的液压等元件。 参考文献 【 1 】 朱洪涛． 液压与气压传动【 M】 ． 北京 清华大学出版社， 2 0 0 5 ． [ 2 】 王兴天． 注塑技术与注塑机【 M] ．北京 化学工业出版社， 2 0 0 4 ． [ 3 ] 刘顺安． 许学先． 王焕德． 溢流阀阻尼孔结构布局对其性能影 响的分析研究【 J 1 ． 吉林工业大学学报， 1 9 9 3 ， 4 ． 【 4 】 黄涛勋． 液气压传动【 M】 ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 7 ． [ 5 】 路甬祥． 液压气压技术手册[ MI ．北京 机械工业出版社， 2 0 0 2 ． [ 6 ] 成大先， 等． 机械设计手册【 M】 ． 北京 化学工业出版社， 2 0 0 8 ． [ 7 】 刘俞铭． 液压件 阀 、 液压机械设计图集与生产新技术新工 艺及质量缺陷控制检验检测实用手册[ M】 ． 石家庄 华北通用 机械出版社， 2 0 0 5 ． 上接 第 7 4 页 式 中P 比例减压阀输 出压力 ； G 。 钢卷重力 ； G ， 上料车重力 ； G 活塞杆侧作用力 ； △ p ． 补偿压力 ； A活塞侧面积。 比例减压阀输出压力值 P 与钢卷重力 G 建立对 应关系， 输人电流值 由可编程序控制器P L C 对生产控 制系统中钢卷重量信息计算得出， 使比例减压阀的控 制 电流根据钢卷重力 G ． 进行调整 ， 保证输 出压力达到 P ． 值 ， 从而使上料车作用到开卷机卷筒载荷和弯矩减 小 ， 在机组实际生产 中， 补偿压力 却 设定为 1 5 2 0 b a r， 能够较好 的达到效果。 上料 车从开卷机卷筒上卸卷时 ， 在上料车上升接 触到钢卷后 ， 通过 回路平衡 阀进行锁紧 ， 回路承载卷筒 缩径后 钢卷重量 ； 利用油液 的压缩性计算 出上料 车上 升接触钢卷时的减压 阀最小输出压力 P ； 由油液可压缩公式 p - p ， A , ／ V P 式中 如 压力变化差 ； P ， 上料车承载钢卷后活塞侧压力 ； P 减压阀输出压力值； A v h , 体积变化率； 。 油液体积压缩系数 m ／ N。 根据钢卷高度变化值要求及上料车承载钢卷后的 压力值 P ， 忽略油管及缸壁变形 ， 油液体积压缩系数 采用 1 ．6 7 x 1 0 m ／ N， 同时考虑到不同钢卷压力值 P ， 变 化范围， 减压阀输 出压力 P 调整为2 5 b a r， 上料车位置 变化及卷筒受力均满足要求 。 下转第8 O 页 7 7 { 事 E ， 压 气 动 与 霉p 封 ／ 20 1 S冉-- 1 02期 可， z s 本身处于电磁阀上， 外形安装尺寸并不增加。无 论本身模块， 还是整机现场安装都一定简化。 P1 l P P 0 9 P1 0 P1 2 P 一 进油 T 一 回油E 2 一 速关油2 2 2 2 2 2 2 5 一 电磁阀2 2 5 0 一 手动停 机阀 2 2 3 0 - 切换阀 5 2 1 1 5 2 1 4 一 截止阀 6 0 1 ～ 6 0 8 一 趋近式开关 图3 四取二停机 电磁 阀控制改进一 Pl 1 P l ’ 。 。 L 德 黔 2250 。 H I ． l f} 一一一一 - ／ - 一 一 l 上 一 P0 9 Pl O P1 2 图4 四取二停机 电磁 阀控 制改进二 3 成本方面 由于可 以针对性对低压油开发生产 新电磁阀， 目前电磁阀选型本身可以从原承压 1 6 0 b a r 改成承压 5 0 b a r ， 这样哪怕增加位置开关 ， 电磁 阀本 身 成本价格就可以节省一半多， 同时减少三条测量油压 的输出需求 ， 考虑减少的元件和相关连接件与附件 ， 整 个停机系统模块将节省一半的价格。 总的来说 ， 采用四取二电磁阀冗余逻辑除保证单 个电磁阀故障时不停机 ， 即保证最终用户的利益 ， 也能 保证真正故障信号及时关闭速关阀以保证汽轮机的本 身的安全。改进后系统更是在逻辑判断 ， 结构安装 ， 采 购成本都有改善。 至于上述系统两种形式区别 ， 图4 采用 的是带双位 置开关 的电磁 阀， 优点在 于电磁 阀无论是 因为阀内部 本身卡涩原因或外部供电等因素所引起阀门卡位在何 处位置都可以准确判断， 其判断功能比较最齐全； 但在 实际使用场合， 只要处于正常运行时， 所有电磁阀都处 于带电运行 ， 只需保证 电磁 阀在运行状态的位置开关 有信号显示就可以判断电磁阀是否故障， 图3 针对这种 情况开发 ， 相对于图4 逻辑 ， 虽然少了一个位置开关 ， 但 在故障发生源、 接线布置、 采购价格会有一定优势。当 然具体情况， 还需要最终客户决定。 4 实际运用与发展前景 整个四取二电磁阀冗余控制系统已在国内外数十 个项目上采用， 此次改进油路模块本身不做变化， 只有 电磁阀型号的变化， 可靠性可以保证。对于系统而言， 自动化程度和安全性方面进一步增加 ， 价格方面的改 善， 使的四取二电磁阀冗余控制系统的使用价值将进 一 步提升。 参考文献 【 1 】 工业透平研究院论文汇编[ z 】 ． 杭州 工业透平研究院， 2 0 1 3 ． 【 2 ] 陈金铨． 汽轮机 4 取2 停机电磁阀冗余容错系统【 J 】 ． 液压气 动与密封， 2 0 0 8 ， 3 ． [ 3 】 成大先． 汽机械设计手册[ M】 ． 北京 化学工业出版社， 2 0 0 0 ． [ 4 ] 杨文华． 液控原理【 M】 ． 北京 学术书刊出版社， 1 9 9 0 ． [ 5 】 左键民． 液压与气压传动【 M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 5 ． [ 6 】 机械工业编委会． 机械设计手册． 第 1 卷 【 M】 ．北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 8 ． 【 7 ] 机械工业编委会． 机械设计手册． 第4 卷 【 M】 ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 8 】 官忠范． 液压传动系统[ M ] ． 北京 机械工业出版社， 1 9 9 7 ． 上接第 7 7 页 3 效果 上料车液压回路改进后， 液压回路运行稳定； 通过 比例减压阀的压力控制， 解决了上料车对卷筒造成的 损坏 ， 实现机组稳定运行。 参考文献 【 1 】 机械设计编委会． 机械设计手册 第 4 卷 【 M】 ． 北京 机械工业 80 出版社 ， 2 0 0 4 ， 8 ． 【 2 】 周祖德． 机电一体化控制技术与系统[ M] ． 武汉 华中科技大 学出版社 ， 2 0 0 3 ． [ 3 】 倪洪启． 现代机械设计方法[ M】 ． 北京 化学工业出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 4 】 赵汝嘉． 先进制造系统导论【 M 】 ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 5 ] 易孟林． 电液控制技术【 M】 ． 武汉 华中科技大学出版社， 2 0 1 0 ． 【 6 ] 罗惕乾． 流体力学[ M 】 ． 北京 机械工业出版社， 2 0 1 2 ． 【 7 】 王积伟． 液压与气压传动【 M ] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 4 ．