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關(guān)鍵詞:壓力矯直機(jī);液壓回路;優(yōu)化設(shè)計(jì)
1前言
在鋼鐵行業(yè)中,冶金設(shè)備占據(jù)著重要的位置,其中矯直機(jī)是冶金生產(chǎn)工業(yè)中十分重要的設(shè)備。在鋼材的壓力加工工程中,軋件由于受軋制、冷卻、運(yùn)輸或熱處理等諸多因素影響而產(chǎn)生彎曲,影響了產(chǎn)品質(zhì)量。而矯直機(jī)不僅能使軋制的成品得以整形,還能使鋼產(chǎn)品的性能得到改善。矯直機(jī)不僅影響鋼材產(chǎn)品的產(chǎn)量,更決定了鋼材的質(zhì)量。壓力矯直機(jī)是矯直機(jī)的一種,是利用反復(fù)彎曲并逐漸減少壓彎撓度達(dá)到矯直目的的設(shè)備。壓力矯直機(jī)的工作原理是將帶有原始彎曲的工件支撐在工作臺(tái)的兩個(gè)活動(dòng)支點(diǎn)之間用壓頭對(duì)準(zhǔn)最彎曲部位進(jìn)行反向壓彎的,當(dāng)壓彎量與工件彈復(fù)量相等時(shí),壓頭撤回后工件的彎曲部位變直[1]。目前壓力矯直機(jī)主流發(fā)展方向?yàn)槿簤候?qū)動(dòng),全液壓矯直機(jī)的液壓壓下控制系統(tǒng)采用全液壓裝置驅(qū)動(dòng),數(shù)字化控制,壓下位置控制精度高,矯直力大,速度響應(yīng)快[2]。因此,如何設(shè)計(jì)一種高效、經(jīng)濟(jì)、可靠、能提高矯直精度的壓力矯直機(jī)液壓回路顯得尤為重要。
2液壓回路設(shè)計(jì)
2.1壓力矯直機(jī)工作原理
某鋼廠壓力矯直機(jī)為全液壓矯直機(jī),液壓回路控制對(duì)象為兩個(gè)液壓輔助缸和一個(gè)液壓主缸驅(qū)動(dòng)的壓頭。液壓輔助缸為單活塞桿液壓缸,液壓主缸為柱塞缸,液壓回路需實(shí)現(xiàn)快進(jìn)功能、工進(jìn)功能、快退功能以及過(guò)壓保護(hù)功能。快進(jìn)功能用于壓頭從初始位置向接近工件的位置快速移動(dòng),工進(jìn)功能用于壓頭從接近工進(jìn)的位置向工件移動(dòng)并進(jìn)行矯直,快退功能用于矯直完畢后壓頭向初始位置快速移動(dòng),過(guò)壓保護(hù)功能用于保護(hù)液壓回路[3]。
2.2液壓回路設(shè)計(jì)方案
為滿足上述壓力矯直機(jī)功能要求,液壓回路設(shè)計(jì)方案如下:快進(jìn)功能由三位四通電液換向閥、液控單向閥、調(diào)速閥、二通插裝閥、充液閥實(shí)現(xiàn);電液方向閥為內(nèi)控外泄式方向閥,該方向閥具有感應(yīng)式行程開(kāi)關(guān),可以直接監(jiān)測(cè)控制閥芯的切換位置,實(shí)現(xiàn)精確的外部調(diào)節(jié),具有低換向沖擊特性,以保證中位時(shí)正確關(guān)閉,方向閥中位選用Y型機(jī)能。液控單向閥為錐閥結(jié)構(gòu)的液控單向閥,該閥作為有壓液壓回路部分的隔離,可避免執(zhí)行機(jī)構(gòu)在液壓閉鎖時(shí)候爬行或漂移;該閥具有預(yù)開(kāi)啟特征,可以實(shí)現(xiàn)液壓缸中受壓流體的平穩(wěn)釋壓,從而避免可能的壓力沖擊。調(diào)速閥在一個(gè)方向上通過(guò)調(diào)整調(diào)速閥芯來(lái)限定流量,在相反方向上允許自由流動(dòng)。二通插裝閥由插裝閥和控制蓋板插裝組成,控制蓋板是裝有一個(gè)方向閥的控制蓋板,二通插裝閥具有方向閥功能。充液閥是液控單向閥,它具有優(yōu)良流量特性和相當(dāng)?shù)偷年P(guān)閉壓力,該閥適合用于防氣蝕功能和充液,如快速動(dòng)作的壓機(jī)主缸。工進(jìn)功能由比例換向閥、液控單向閥、二通插裝閥實(shí)現(xiàn)。比例換向閥為兩位四通換向閥,該閥的先導(dǎo)閥是一個(gè)由比例電磁鐵控制的三通減壓閥,它的作用是將輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為一個(gè)與其成比例的壓力輸出信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)控制液流的方向和大小??焱斯δ苡啥蝗姶艙Q向閥、減壓閥、三位四通電液換向閥、液控單向閥、調(diào)速閥、二通插裝閥、充液閥實(shí)現(xiàn);過(guò)壓保護(hù)功能由壓力開(kāi)關(guān)、二通插裝閥實(shí)現(xiàn)。
2.3工作原理
圖1為壓力矯直機(jī)液壓回路控制原理圖,當(dāng)有不合格工件需要矯直并就位后,壓力矯直機(jī)液壓回路需通過(guò)快進(jìn)功能驅(qū)動(dòng)壓頭500接近需矯直工件,三位四通電液換向閥7電磁鐵b得電,此時(shí)三位四通電液換向閥7右位工作,壓力油經(jīng)三位四通電液換向閥7通過(guò)液控單向閥5.3,調(diào)速閥8.1,通過(guò)油路100,油路120進(jìn)入輔助缸400無(wú)桿腔,輔助油缸400帶動(dòng)主缸300驅(qū)動(dòng)壓頭500向前移動(dòng),此時(shí)主缸300無(wú)桿腔形成負(fù)壓,充液閥9打開(kāi),油箱的液壓油通過(guò)充液閥向主缸無(wú)桿腔充液,實(shí)現(xiàn)壓頭快進(jìn)功能,輔助缸400有桿腔油液經(jīng)油路220,油路200,調(diào)速閥8.2,液控單向閥5.4,三位四通電液換向閥7與液壓回路T管連接,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)回油。油路100中壓力油經(jīng)油路130、油路150與二通插裝閥12A口接通,此時(shí)二通插裝閥12控制蓋板12.2中電磁換向閥電磁鐵a得電,二通插裝閥12A口與B口處于關(guān)閉狀態(tài),防止油路150中高壓油與主缸300無(wú)桿腔中來(lái)自充液閥中低壓油串通,影響充液閥充液進(jìn)而影響快進(jìn)效果??赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)調(diào)速閥8.2調(diào)節(jié)快進(jìn)速度。當(dāng)壓頭500接近所需矯直工件時(shí),三位四通電液換向閥7電磁鐵b失電,三位四通電液換向閥7中位工作,壓力油切斷。比例換向閥4電磁鐵a得電,此時(shí)比例換向閥4左位工作,壓力油經(jīng)比例換向閥4通過(guò)液控單向閥5.2,經(jīng)過(guò)油路110,油路130,油路120進(jìn)入輔助缸400無(wú)桿腔,同時(shí)油路100經(jīng)過(guò)150與二通插裝閥12A口接通,此時(shí)二通插裝閥12控制蓋板12.2中電磁換向閥電磁鐵a失電,二通插裝閥12A口與B口處于流通狀態(tài),壓力油進(jìn)入主缸300無(wú)桿腔,輔助缸400有桿腔油液經(jīng)油路220,油路210,液控單向閥5.1,比例換向閥4與液壓回路T管連接,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)回油。以上過(guò)程為工進(jìn)功能,實(shí)現(xiàn)工件的矯直。通過(guò)改變輸入比例換向閥4電磁鐵a的電流值,改變工進(jìn)速度的大小。當(dāng)工件矯直后,比例換向閥4電磁鐵a失電,壓力油切斷。三位四通電液換向閥7電磁鐵a得電,此時(shí)三位四通電液換向閥7左位工作,壓力油經(jīng)三位四通電液換向閥7通過(guò)液控單向閥5.4,調(diào)速閥8.2,通過(guò)油路200,油路220進(jìn)入輔助缸400有桿腔,輔助缸400帶動(dòng)主缸300驅(qū)動(dòng)壓頭500向后移動(dòng),輔助缸400無(wú)桿腔油液經(jīng)油路120,油路100,調(diào)速閥8.1,液控單向閥5.3,三位四通電液換向閥7與液壓回路T管連接,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)回油,同時(shí)二位三通電磁換向閥1電磁鐵b得電,壓力油經(jīng)減壓閥2,二位三通電磁換向閥1與充液閥X口接通,從而打開(kāi)充液閥,主缸300無(wú)桿腔油液經(jīng)充液閥回油箱,從而實(shí)現(xiàn)壓頭500快退功能,快速到達(dá)起始位置。到達(dá)起始位置后,三位四通電液換向閥7電磁鐵a失電,壓力油切斷,二位三通電磁換向閥1電磁鐵b失電,壓力油切斷。可通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)速閥8.1調(diào)節(jié)快退速度。當(dāng)壓力開(kāi)關(guān)22.1、22.2、22.3任一壓力值達(dá)到設(shè)定值時(shí),二通插裝閥13控制蓋板13.2中電磁鐵a得電,二通插裝閥13B口與A口處于流體狀態(tài),油路140中壓力油經(jīng)二通插裝閥13B口到達(dá)A口,與液壓回路T管相連,從而實(shí)現(xiàn)卸壓,達(dá)到保護(hù)液壓回路的目的。
3結(jié)束語(yǔ)
針對(duì)某鋼廠壓力矯直機(jī)功能要求優(yōu)化設(shè)計(jì)了液壓回路,該回路實(shí)現(xiàn)了壓力矯直機(jī)快進(jìn)功能、工進(jìn)功能、快退功能,且該液壓回路有過(guò)壓保護(hù)功能,液壓回路使得壓力矯直機(jī)工效和矯直精度均達(dá)到設(shè)備要求,且液壓設(shè)備具有體積小、成本低、重量輕、和便于控制等優(yōu)點(diǎn)。該項(xiàng)目自2017年投產(chǎn)至今運(yùn)行穩(wěn)定,故障率低。
參考文獻(xiàn)
[1]張翔南.600t壓力矯直機(jī)電氣控制系統(tǒng)改造冊(cè)[J].本鋼技術(shù),2017(1-6):82-83.
[2]王晶,王凱等.全液壓矯直機(jī)伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的聯(lián)合仿真研究[J].重型機(jī)械,2018(4):35-40.
[3]冀謙,張宇青.矯直機(jī)液壓系統(tǒng)及應(yīng)用其的矯直機(jī)[P]CN206830554U2018.01.02.
作者:冀謙 單位:中冶東方工程技術(shù)有限公司