有色加工设备上卸卷装置液压控制回路探讨.pdf

第 4 2卷第 2期 2 0 1 3年 4月 有色金属加工 NONFERROUS MET AL S PROCE SSI NG VO I ． 4 2 NO ． 2 Ap r i l 2 0 1 3 有 色加工设备上 卸卷装 置液压 控制 回路探讨 李卫 东 洛 阳有色金属加工设计研究 院 ， 河南 洛 阳 4 7 1 0 3 9 摘 要 本文针对上卸卷装置升 降油 缸的几种高 、 低 两级 压力控制 回路进行 分析探讨 。通过 比较 几种控制 回 路 的原理 、 结构特点及使用情况 ， 总结 出优选 的及避免使 用的 回路方式 。 关键词 上 卸卷装置 ； 两 级压 力回路 ； 旁路减 压 ； 二级减压 ； 溢流泄压 中图分 类号 T G 3 3 3 ． 2 文献标识码 A 文章 编号 1 6 7 1 6 7 9 5 2 0 1 3 0 20 0 4 7 0 4 上卸卷装置又称上卸卷车 ， 是轧机 、 拉弯矫、 重卷 机和 清洗 机等 有 色加工 设 备 的重要 组 成 部 分 ， 也 是 这 些机 组不 可 缺 少 的机 械 装 置 。上 卸 卷 装 置 包 括 开 卷 机上 卷 车和 卷 取 机 卸 卷 车 。上 卷 车 用 于将 储 运 辊 道 上 的卷材 输送 到 开卷机 并 上 卷 ， 也 可 将 开卷 机 上 的卷 材 、 残 卷或 套 筒 卸 下 ； 卸 卷 车 主 要 用 于 将 卷 取 机 上 的 卷材 、 残 卷卸 下 ， 并 输 送 到储 运 辊 到 上 。 当上 卸 卷 车 要 卸 下卷 筒上 的卷 材 、 残 卷 、 套 筒 及 压料 尾 等 动 作 时 ， 升降油缸活塞 向上运动使上卸卷车托座接触料卷 或 套筒 、 残卷等 下端 ， 如果升降油缸工作压力较大 ， 托 座接 触料 卷 后 ， 会 对 卷 筒 产 生 一 个 较 大 的 向 上 冲 击 力 ， 长期使用容易造成卷筒变形 ， 甚 至芯轴断裂， 影响 生产设备的正 常使用 ， 对于宽 系列设 备的卷筒 ， 此 问 题 更 为严 重 。基 于 这种 情 况 ， 上 卸 卷 车 升 降油 缸 液压 控制 回路需要采用能提供两级工作压力 的控制回路 ， 即液压控制回路具有高、 低压切换控制功能。上卸卷 车处于卷筒下面， 需要卸下卷筒上卷材、 残卷、 套筒及 压 料尾 时 ， 采用 低压 控 制 ； 离 开卷 筒 正 常 升 降 时 ， 采用 高压控制。 使用高、 低两级压力控制 回路 的上卸卷装置卸料 卷等重物时的工作过程为 上卸卷车的托座下降到较 低位置 ， 小车水 平移 动到卷筒 的正下 方 ， 按 “ 低压上 升” 或“ 轻接触” 按钮 ， 升降油缸带动托座低压上升， 托 座接触到料卷的下端后 ， 按“ 停止 ” 按钮 ， 升 降油缸停 止 动作 ， 操作 卷 筒缩 径 后 ， 小 车托 料 卷 水 平移 出卷 筒 ， 出设备工作 区域后 ， 才 可进行 高压 上升、 下 降操 作。 本 文将 根据 设计 原理 和 使 用情 况 ， 针对 上 卸 卷 装 置升 降油缸 的几 种 高 、 低 两 级压 力 控 制 回路 进 行 分 析 探讨 。 收 稿 日期 2 0 1 20 82 4 1 采用 旁路减压 的两级压 力控 制 回路 此 种控 制 回路 由 两个 阀 组 构 成 。位 于 主 油 路 上 的阀组为主 阀组 ， 使 用系统压力 ， 对 升降油缸进行高 压控制 ； 带有减压 阀的旁路 阀组为旁路减压 阀组 ， 对 升 降油 缸 提供 低 压 控 制 。两 个 阀组 能 够 相 对 独 立 的 工作。按照减压阀组的结构型式 又可将 此种控制 回 路 分为 三种 方式 。 1 ． 1 减压 阀 、 0 型 三 位 换 向 阀等 组 成 旁 路 减 压 阀组 的控 制 回路 P 0 、，， 尊 ． M M b a b ． 1 上 井 l 上 j h 佃吐平 ． 立 1 ■瞳 煳 陋 陋 惴 瑚弹 州 蕞 ● 午 r-- r r I 图 1 控 制 回路 F i g． 1 Con t r o l lo o p 番 t - 毫 ． 图 1中， 左侧 为主阀组 ， 右侧 为 P A型减压 阀、 0 型三位换向阀和节流阀组成 的旁路减压 阀组 ， 由 P A 减压阀设定 低压力值 ， 通过 0型三位换 向阀 Y V 2可 控制升降油缸 的低压上升和下 降。此种控制 回路使 有色金属加工 第 4 2卷 用 中会 发现 托座水 平移 出过 程 中有 慢慢 下 滑现 象 ， 移 出后会 继 续 下 滑 。分 析 原 因为 1 由 于料 卷 等 重 物 的作用 ， 当升降油缸下腔中的压力大于减压阀的调定 压 力 时 ， 下 腔油 从 P A型 减 压 阀 的控 制 油 路会 慢慢 泄 走 ； 2 0型 中位 的 三位 换 向阀 常规 型 位 于 中位 时 内泄量 相 对较大 。 将 P A型减压 阀换成 P P型减压 阀后 ， 如 图 2 ， 仍 有下 滑现 象 ， 但 下滑 速度 明显减 慢 。用 无泄 漏 0型 三 位换 向阀替代图 2中换向阀后 ， 下滑现象消除。 P O 舟 ‘ h W l w 2 l亡 a b b l 上 井 怖 III f 等 止 下 摩 0 毒 止 l 蕾 r 剃 晴 好 ， 潮 }q 睦 } { 制 啊 牲 摹 - 一 舳 _ 也 翟 舶 O ‘ 棚l [ 重 I瞩 l f r l 图 2控 制 回路 Fi g． 2 Cont r ol l oo p 眷 ％ _。 盎 电 ． 1 ． 2 由减 压 阀 、 Y型 三 位 换 向 阀等 组 成 旁 路减 压 阀 组的控 制 回路 P O l Yvj Yv2 b b 上 井 触 I - 缸 1 _ n 1 “F m 低 上 膏 { 牡 尸 {旺 f I } L ． L 蝴 刊 ⋯ 节 捆 I B{ 蕞 { 蝉由 _ 鬟 冉 _ 啦 一 i-- J a l _凿 蝴 龋 } f r I 图 3 Fi g． 3 。 p 碍 电 “ - 盎 屯 ． 图3中右侧旁路减压 阀组增加了溢流 阀 2 ， 用于 回路低压 控制 时 的安全保 护 ； 用 Y型三 位换 向阀及 液 控 单 向阀替代 图 2中的 0型三位 换 向阀 ， 用 于旁路 阀 组 的换 向控 制 及 油 缸 位 置 锁 定 。这 种 方 式 的 回路 使 用 比较 安 全 可 靠 ， 只 是 旁 路 减 压 阀 组 的 阀 件 数 量 较 多 。 1 ． 3 由减 压 阀 、 无 泄 漏 两位 换 向 阀等 组 成 旁 路 减 压 阀组 的控 制 回路 如图4控制 回路中， 右侧旁路减压阀组由 P P P O _ - I n t u 一 W 2 删罐I l 0 b I 上 升 停止 下 降 低臣 上 开 蒈 止 抽l { 印 } i u l 铆 I焉 侄 ‘ 瑚 t- 薹 盘 - 毫 缸 翱 檬 垂 _ L 蹙 柏 m 翱峨 赫 b 吒 赫 _ l I 1 I 性 _ l L r 图 4 Fi g． 4 - - 辑 电 - 先 电 型减压 阀 、 P T型溢 流 阀及 两 位 两 通 无 泄 漏 换 向 阀组 成 。此 阀组 具 有减 压 、 溢 流保 护 、 换 向及锁 紧 功能 ， 与 图 3中旁路 阀组相 比， 元件数量少， 结构较简单。此 旁路 阀组虽 然 只能实 现低 压 上升 ， 而无 低压 下 降 动作 回路下降动作只有高压下降 ， 但是与主阀组 匹配使 用一样能满足工况需求。此种回路 的主阀组中 ， 只对 升 降油缸 的下 腔 活 塞 腔 加 液 压 锁 ， 上 腔 杆 腔 无 液压 锁 ， 这 样能 够保证 低 压 上升 时 上 腔油 液顺 利 经 过 主 阀组 流 回油 箱 。 2 采用 二级 减压 一溢流 的两级压 力控 制 回路 此 种控 制 回路 由主 阀组 和 遥 控 阀 组 构 成 。 主 阀 组位于主油路上 ， 遥控 阀组位于旁路上 ， 用 于遥控 主 阀组 的工 作 压 力 和 安 全 溢 流 压 力 ， 使 主 阀 组 可 获 得 高 、 低 两级 工 作 压 力 。两 个 阀组 通 过 配 合 工 作 ， 实 现 第 2期 有 色金属 加工 4 9 升 降油 缸 的高 、 低压 切换 控 制 。 2 ． 1 使用 外部 泄油 口的二级 减压 一溢 流 回路 如 图 5中 ， 主 阀组 上压 力 阀 的外 部 泄 油 口通过 微 型 高压 软管 与遥 控 阀组 的 油 口相 连 接 ， 遥 控 阀组 通 过 控制 主阀组 外 部 泄 油 口 的泄 油 压 力 可 使 减 压 一溢 流 回路 获 得 两 种 预 定 工 作 压 力 。主 阀组 中 的溢 流 阀 1 起安全 阀作用 ， 其调定 压力一 般 比减 压 阀高 1 MP a 。 当升降油缸需要低压上升或低压下降时 ， 主阀组换 向 阀 Y V 1的 b端 或 a端 带 电 ， 同时 遥 控 阀组 的 换 向 阀 Y V 2带 电动作 ， 主 阀 组 外 部 泄 油 口完 全 卸 荷 ， 此 时 主 阀组 中减压 阀 的出 口压 力 、 溢 流 阀 1的安 全压 力 为 初 始预定的低压力值。当升降油缸需要高压控制时 ， 主 阀组 换 向 阀 Y V 1的 b端 或 a 端 带 电 ， 同时遥 控 阀组 的 换向阀 Y V 2断电 ， 此时主阀组 中减压阀的出口压力、 溢流 阀 1的安 全 压 力 为 初 始 预 定 的低 压 力 值 叠 加 上 溢流阀 2的预定压力值 ， 从而获得较高的工作压力和 安全 溢 流压力 。 P O 剿 _一 b 上卉 触 ● 下 I 僬 医 t * I 蛀 L 蚺 履⋯ 一 蕞 II 睦} { tt ltl W l I 曩 I l - I ． 枷 固鞠 黼 觑 f 图 5 F ig． 5 2 ． 2 使用 遥控 口的二级 减压 一溢 流 回路 如图 6 ， 主阀组 压力 阀上遥控油 口由微 型高压 软 管连接到遥控阀组的油 口上 ， 遥控阀组通过控制主阀 组压力 阀遥控油 口的控制压力 可使 回路获得两种 预 定 工作 压 力 。溢 流 阀 的遥 控 油 口设 有 一 个 开 启 压 力 大 于 0 ． 5 MP a的单 向 阀 ， 使 溢 流 阀遥 控 口压 力 大 于 减 压 阀 遥控 口压力 ， 否则 回路 将 一 直处 于减 压一 溢 流状 态 。当升 降油缸 需要 低 压控 制 时 ， 主 阀组 换 向 阀 Y V 1 的 b端 或 a端带 电 ， 同时遥 控 阀组 的换 向阀 Y V 2也带 电动作 ， 遥控油 口处于低压卸荷 ， 此时主 阀组 中减 压 阀的出口压力、 溢流 阀的安全压力 为低压值 由溢 流 阀 2的预定压力值决定大小 ； 反之 ， 遥控 阀组的换 向 阀 Y V 2断 电 ， 遥 控 油 口被 封 堵 ， 主 阀 组 中减 压 阀 的 出 口压力 、 溢流 阀的安全压力 为初 始预定 的高压力值 。 另主 阀组 中减 压 阀 、 溢 流 阀 的遥 控 油 口也 可 以 由不 同 的遥 控 阀组控 制 ， 通 过 联 锁 工 作 实 现 高 、 低 压 切 换 控 制 ， 如 图 7所示 。 P O 哥l W ’ - H - ● 。 一 m 口 - 走 t 上 舟 继 舳 幸 止 1 潜 徭 2吐 ir k ． 氍 夏 下 降 4- 戡 一 2 张 舶 -t tl N 厂 __ ● 广 l 节 童 一 ‘ 0 }f 珊槲 L ● 一 簟 I 轴 _ E 目 一 1一 w f L ] 一 。 韭 翔 撬 蝴 d。 栅 b l l 薯 量 瞳 喃l I r I I 图 6 F i g． 6 常规叠加式溢流阀既有外部泄油 口又有遥控 口， 叠加 式减 压 阀 只有外 部 泄 油 口， 因此 使 用 外 部泄 油 口 的二级 减压 一溢流 回路 图 5 实 现 比较方 便 。 3 通过溢流泄压 的两级压 力控制回路 这 种控 制 回路 由 主 阀组 和 溢 流 阀组 构 成 。如 图 8 ， 主 阀组 的溢流 阀 1为 安 全 阀 ， 溢流 阀组 中的溢 流 阀 2调定 一个 低压 值 ， 通过 换 向 阀 Y V 2控 制 溢 流 阀 2入 口的通 断状 态 ， 完 成 回路 的 高 、 低 压 力 切 换 。换 向 阀 Y V 2断电， 升降油缸可做高压上升 ； Y V 2带电， 升 降油 缸 可做 低压 上升 。 从实际使用情 况看此 回路 的低压控 制效 果不十 分明显 ， 即使将溢流阀组 的溢流阀 2全部放开也达不 到理 想 的低 压 力 值 。分 析 原 因 低 压 上 升 时 ， 主 阀组 的 Y V 1 b带 电 ， 高压 油经过 主 阀组各 阀进入 油缸 下 腔 ， 溢流 阀组 的 Y V 2带 电使下 腔 高压 油从 溢流 阀溢 流 ， 由 于辅 助 系统 的供 油泵 的 流量 都 较 大 ， 油 缸 下腔 高 压 油 溢 流 的 同时 系 统 又 对 其 连 续 补 油 ， 由于 补 油 能 力 较 大 ， 所 以不容 易 获 得需 要 的低 压 力 值 。 如果 溢 流 阀 2 改用 大 流量 的 阀 ， 溢流 时 可 能会 导 致 整 各 系统 的压 力 下 降 。因此这 种 方 式 较 适 用 于 具 有 独 立 泵 站 的 上 卸 卷车 的液 压 系统 ， 因为 这 种 泵站 的供 油 泵 多为 小 流 量 5 0 有色金属加工 第 4 2卷 的定量泵 ， 对油缸下腔 的补油能力小 ， 容易获得需要 的较低 压力 值 。 P 0 W 1 0t。 a b 。 - ．上 锵 懈 t l l 上 任 下 I 4 ● 艄 i 1 脚 l 枷 ， I 啊 { l [二 [ ～ 村雌 ■ 蕊 锄- -． -．--J I 棚 I I 图 7 F ig． 7 图 8 Fig． 8 如果在供 油流量较大的辅助系统中使用图 8回 路 ， 需改进回路方案 将主阀组 中的节流阀 由出 口节 流改为进 口节 流， 调整进 口节流阀， 使溢流阀 2溢流 时， 系统对升降油缸下腔补油能力减小， 从而可获得 较低的工作压力。但是这样改进后可能会导致升降 油缸高压上升时的速度较慢。 4 结论 1 对 于采用旁路 减压的两级压力控 制 回路 而 言 ， 旁路阀组应 具有减压功能 、 安全保护功 能及很好 的锁紧功能， 阀组结构应尽量 简单 ， 所 以设计 中应首 选 图 4方 式 节 流 阀一减 压 阀一 溢 流 阀～ 二 位 二 通无 泄漏换向阀组成旁路减压阀组的控制 回路 ， 其次选择 图 3回路 。由于 O型三位 四通无泄漏换 向阀的结构 复杂， 外形尺寸大 ， 价格 昂贵， 因此建议在常规设计时 尽 量不选 用 图 2回路 ； 2 使用外部卸油 口的二级减压 一溢流 回路 图 5 具 有 结 构 简单 ， 制 造 和 维 护方 便 等 优点 ， 设 计 上 卸 卷 车两 级压力 控 制 回路 时应作 为优 选 ； 3 如果 上卸 卷 车 有 独 立 的 液压 站 ， 且 配 置 小 流 量 的定 量泵 ， 则采 用 溢流 泄 压 回路 方式 图 8 容 易 获 得低 压力值 。 参 考文献 1 成大先 机械设计手册 第 4卷 北京 化学工业 出版社 2 曾庆明 压力控制 回路及 其在有色加 工设备上 的应用 有色金 属加 工 2 0 0 5 ， 5 Ex p l o r a t i o n on Hy dr a u l i c Con t r ol L o op o f Coi l Ch a r g e r a n d Di s c h a r g er f or Non f e r r ou s Me t a l s Pr oc e s s i n g LI W e i do n g L u o y a n g E n g i n e e r i n g＆ R e s e a r c h I n s t i t u t e f o r N o n f e r r o u s M e t a l s P r o c e s s i n g， L o u y a n g， H e n a n， 4 7 1 0 3 9 ， C h i n a Ab s t r a c t Th i s a r t ic l e an a l y z e s a n d e x p l o r e s s e v e r a l k in d s o f h i g h lo w t wos t a g e p r e s s u e c o n t r o l l o o p f o r u pd o wn c y li n d e r o f c o i l c h a r g e r a n d s t r i p p e r ． Th r o u g h c o mp a r i n g t h e p r i n c i p le、 s t r u c t u r e f e a t u r e a n d a p p l ic a t i o n s i t u a t i o n o f s e v e r a l k i n d s o f c o n t r o l l o o p，i t p u t f o r wa r d t h e o p t im iz a t i o n h y d r a u l i c c on t r o l lo o p f or c o il c h a r g e r a n d s t r i p p e r ． Ke y wor dsc o i l c h a r g e r a n d dis c h a r g i n g e q u i p me n t ；t wo s t a g e p r e s s u r e l o o p；b y p a s s r e d u c e d p r e s s u r e；t wo s t a g e r edu ced pr ess ur e；ov er f low de compr es si on