一種軋鋼線大型鋼預(yù)彎小車高精度同步液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

劉 毅

(江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系,江蘇江陰 214405)

一種軋鋼線大型鋼預(yù)彎小車高精度同步液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

劉 毅

(江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系,江蘇江陰 214405)

設(shè)計(jì)了一種軋鋼線大型鋼預(yù)彎小車高精度同步液壓系統(tǒng),介紹了液壓系統(tǒng)的組成和工作原理,分析了液壓系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、同步精度高以及容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等特點(diǎn),在實(shí)際應(yīng)用中提高了生產(chǎn)效率及生產(chǎn)節(jié)奏,創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

軋鋼線;預(yù)彎小車;高精度;同步液壓系統(tǒng)

0 引 言

隨著工業(yè)的快速發(fā)展,液壓技術(shù)在工程領(lǐng)域上的應(yīng)用日益增長(zhǎng),由于大型設(shè)備負(fù)載能力的增加,傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)方式已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代制造要求,因此在重型、大型設(shè)備的運(yùn)動(dòng)中,多執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓同步驅(qū)動(dòng)在工程實(shí)際中具有很大的發(fā)展空間,對(duì)多執(zhí)行機(jī)構(gòu)高精度同步液壓控制進(jìn)行研究顯得意義重大[1]。

筆者設(shè)計(jì)了一種軋鋼線大型鋼預(yù)彎小車高精度同步液壓系統(tǒng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)巧妙,液壓缸同步精度高,從而提高了生產(chǎn)效率及節(jié)奏。

1 高精度同步液壓系統(tǒng)的組成

液壓系統(tǒng)是以油液作為工作介質(zhì),利用油液的壓力操縱液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作的整套裝置,通常包含液壓缸和向液壓缸提供壓力油的油路系統(tǒng)[2]。一種軋鋼線大型鋼預(yù)彎小車高精度同步液壓系統(tǒng)的組成如圖1所示,包括油路系統(tǒng)和向其提供油液的油箱,油路系統(tǒng)包括動(dòng)力部分、控制部分和蓄能部分,動(dòng)力部分、控制部分和蓄能部分之間通過(guò)管路連通。

動(dòng)力部分包括并列設(shè)置的一號(hào)和二號(hào)兩條油路,兩條油路上分別設(shè)有液壓泵、電磁溢流閥和高壓過(guò)濾器;控制部分包括二位四通換向閥、疊加式液控單向閥、疊加式雙單向節(jié)流閥、分流器和液壓缸,在分流器上設(shè)有用于提供動(dòng)力的同步分流馬達(dá);蓄能部分包括一號(hào)蓄能器和二號(hào)蓄能器。管路包括主管路,主管路上設(shè)有一號(hào)支路、二號(hào)支路和三號(hào)支路,在一號(hào)支路

上設(shè)有用于檢測(cè)壓力的壓力傳感器[3]。

圖1 高精度同步液壓系統(tǒng)示意圖

2 高精度同步液壓系統(tǒng)工作原理

原有的軋鋼線大型鋼預(yù)彎小車的液壓回路是由一組大流量電液換向閥的閥組輸出油流控制并聯(lián)的六組液壓缸,或由六組小流量電磁換向閥的閥組分別控制六組液壓缸。這樣的控制都難以保證六組液壓缸同時(shí)動(dòng)作,需要等待液壓缸全部升起后才可移動(dòng)小車,整個(gè)動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng),會(huì)影響產(chǎn)量。

液壓同步回路是實(shí)現(xiàn)多個(gè)執(zhí)行元件以相同的位移或相等的速度運(yùn)動(dòng)的液壓回路。在常用的液壓同步回路中,節(jié)流同步回路用得較多。節(jié)流同步回路簡(jiǎn)單、成本低,但同步精度受油溫和負(fù)載的影響較大,系統(tǒng)效率低,不宜用于偏載或負(fù)載變化頻繁的場(chǎng)合。容積式同步回路是把兩個(gè)液壓馬達(dá)的軸連起來(lái),使它們以同一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),把相同的流量送入液壓缸,從而實(shí)現(xiàn)兩缸同步的回路。容積式同步回路的同步精度取決于液壓馬達(dá)的容積效率,偏載所造成的壓差不影響送入液壓缸的流量,只影響微量的壓縮和泄漏。

高精度同步液壓系統(tǒng)主要是由電液換向閥、雙單向節(jié)流閥、同步分流馬達(dá)、單向閥、溢流閥組成。大型鋼預(yù)彎小車的升起裝置由六只液壓缸驅(qū)動(dòng),當(dāng)型鋼和升起裝置的重量出現(xiàn)偏載時(shí),高性能的分流馬達(dá)仍能達(dá)到同步要求。同步分流馬達(dá)是由排量相同的幾個(gè)液壓馬達(dá)剛性聯(lián)接組成的,因此可以保證通過(guò)各個(gè)支路的流量都相同,從而實(shí)現(xiàn)同步[4]。液壓分流馬達(dá)盡管同步精度較高,但總有同步誤差存在,而且分流馬達(dá)對(duì)同步誤差不能直接測(cè)量。為此,在回路設(shè)計(jì)時(shí),考慮了當(dāng)液壓缸到達(dá)行程末端時(shí)能對(duì)其同步誤差進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償。

該同步回路在每條油路上都設(shè)有一個(gè)單向閥和溢流閥,用于消除系統(tǒng)的累計(jì)誤差。當(dāng)預(yù)彎小車升起裝置升起時(shí),同步運(yùn)動(dòng)的誤差可通過(guò)溢流閥得到補(bǔ)償。當(dāng)速度快的缸到達(dá)終點(diǎn)時(shí),經(jīng)分流馬達(dá)配給它的油液可通過(guò)溢流閥返回油箱,以便使較慢的缸到達(dá)終點(diǎn)。當(dāng)夾緊升起裝置下降時(shí),同步運(yùn)動(dòng)的誤差可通過(guò)單向閥和溢流閥得到補(bǔ)償[5]。單向閥和溢流閥可以保證液壓分流馬達(dá)的每腔分配室都能維持一個(gè)相同的壓力。若其中一只液壓缸已完成其全部工作行程,這時(shí)系統(tǒng)的最小壓力就可避免該液壓缸發(fā)生吸空,保證分流馬達(dá)的供油,使分流馬達(dá)繼續(xù)運(yùn)行,以便使另一速度較慢的缸到達(dá)終點(diǎn)。

本系統(tǒng)在同步分流馬達(dá)和單向結(jié)合保證同步,如果每個(gè)液壓缸負(fù)載不一樣,負(fù)載小的流量大則馬達(dá)轉(zhuǎn)速快,負(fù)載大的流量小轉(zhuǎn)速慢,形成不同步;但是馬達(dá)是連接一起,速度快的帶動(dòng)速度慢的馬達(dá),慢速馬達(dá)以同速運(yùn)動(dòng),則慢速馬達(dá)形成負(fù)壓,單向閥就打開(kāi),回油路中的油補(bǔ)充到負(fù)壓的液壓馬達(dá)中,從而保證和其他的馬達(dá)有同樣的流量、實(shí)現(xiàn)液壓缸的同步,大大提高同步精度。

在液壓缸升起后,蓄能器中充滿油液,直至供油壓力升高至壓力傳感器的設(shè)置值,在預(yù)彎小車橫移的過(guò)程中油路中油壓力損失時(shí),此時(shí)液壓缸是通過(guò)蓄能器保壓。液壓缸可以快速的同時(shí)動(dòng)作,動(dòng)作時(shí)間短,提高了產(chǎn)量。

3 結(jié) 語(yǔ)

高精度同步液壓系統(tǒng)具有功率密度大、管路布置方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等特點(diǎn),目前,該液壓系統(tǒng)已取得專利,并已完成試驗(yàn),經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)能夠?qū)⑿弯摽焖俚匾扑偷捷敵鲚伒?從而提高了生產(chǎn)效率及生產(chǎn)節(jié)奏,創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 周 欣.電液伺服系統(tǒng)同步控制研究[D].北京:北京交通大學(xué), 2007.

[2] 管忠范.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997.

[3] 錢有明.液壓系統(tǒng)同步技術(shù)在冶金行業(yè)的應(yīng)用[J].冶金設(shè)備, 2007,8(4):74-76.

[4] 劉艷萍.幾種液壓同步回路淺析[J].有色金屬加工,2004,33 (6):36-37.

[5] 陳奎生.液壓閥與液壓控制系統(tǒng)[M].武漢:武漢工業(yè)大學(xué)出版社, 1997.

Design of High Precision Synchronous Hydraulic System for a Large Steel Rolling Line Pre-Bending Car

LIU Yi
(Department of Mechanic&Electronic Engineering,Jiangyin Polytechnic College,Jiangyin Jiangsu 214405,China)

In this paper,a kind of high precision synchronous hydraulic system for large steel rolling line pre-bending car is designed.The composition and working principle of the hydraulic system is introduced,and advantages of the hydraulic system are also analyzed,such as the simple structure,high synchronization accuracy,and easy to automate.It is proved that the system would improve the production efficiency in the practical application,and could create good economic benefits.

rolling line;pre-bending car;high precision;synchronous hydraulic system

TH122

A

1007-4414(2015)05-0110-02

10.16576/j.cnki.1007-4414.2015.05.037

2015-07-27

劉 毅(1968-),男,江蘇江陰人,高級(jí)實(shí)驗(yàn)師,研究方向:機(jī)械設(shè)計(jì)與制造。