數(shù)控軋輥荒磨機(jī)床液壓原理研究

郭玉英 趙樹(shù)巖 單士海

(齊重?cái)?shù)控裝備股份有限公司，黑龍江161005)

數(shù)控軋輥荒磨機(jī)床專門(mén)用于軋輥制造廠的軋輥毛坯外圓粗加工。主要承擔(dān)熱連軋工作輥及支承輥、冷軋支承輥、寬厚板軋機(jī)用工作輥、型鋼軋機(jī)用輥等大型軋輥毛坯的剝皮及粗加工。完成軋輥輥身外圓、托肩外圓、托肩與輥頸過(guò)渡圓弧及輥頸外圓的荒磨加工。國(guó)內(nèi)數(shù)控軋輥荒磨機(jī)床液壓系統(tǒng)主要依賴進(jìn)口，液壓系統(tǒng)是數(shù)控軋輥荒磨機(jī)床的關(guān)鍵設(shè)備之一，液壓系統(tǒng)性能的優(yōu)劣決定了加工工件指標(biāo)。因此，我們自己研制了數(shù)控軋輥荒磨機(jī)床液壓系統(tǒng)。

1 主要設(shè)備

數(shù)控軋輥荒磨機(jī)床液壓系統(tǒng)包括主泵站和輔助泵站兩部分。主泵站液壓系統(tǒng)由液壓泵站、液壓管路、閥臺(tái)、集成閥組等組成。主要完成磨頭的上升、下降動(dòng)作，系統(tǒng)壓力為16 MPa。系統(tǒng)清潔度要求NAS5級(jí)，系統(tǒng)加油要求用專用加油機(jī)，加油機(jī)的過(guò)濾精度為NAS5級(jí)。

1.1 主泵站

主泵站液壓系統(tǒng)由電機(jī)拖動(dòng)柱塞泵2、單向閥4后進(jìn)入系統(tǒng)，電磁溢流閥YV401、YV402得電，系統(tǒng)卸荷。主泵站液壓系統(tǒng)SL101(K1、K2、K3)液位控制繼電器設(shè)有液壓高報(bào)警、液位低報(bào)警、液位極低報(bào)警三個(gè)位置的超限報(bào)警。當(dāng)油位過(guò)低時(shí)，液位控制繼電器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒及時(shí)為油箱補(bǔ)油；當(dāng)液位極低報(bào)警信號(hào)提醒時(shí)，要求機(jī)床立即停車；當(dāng)液位高報(bào)警信號(hào)提醒時(shí)，停止為油箱補(bǔ)油。泵站控制表見(jiàn)表1。

表1 泵站控制表

ST1(T1、T2)溫度控制繼電器，當(dāng)油箱溫度≤15℃時(shí)，加熱器運(yùn)行，泵不能啟動(dòng)；油箱溫度≥30℃時(shí)，加熱器停止；當(dāng)油箱溫度≥55℃時(shí)，高溫報(bào)警；當(dāng)油箱溫度≥45℃時(shí)，油溫冷卻機(jī)投入；當(dāng)油箱溫度≤40℃時(shí)，油溫冷卻機(jī)停止。液位液溫計(jì)可隨時(shí)觀察油位及油液溫度。油箱為封閉容器，油液必須干凈，油必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾后方可注入油箱，過(guò)濾精度不得低于20 μm，油液為L(zhǎng)-HM32液壓油，必須定期檢查液壓油，并根據(jù)實(shí)際工作情況定期更換。一般累計(jì)工作1000 h或間斷工作半年或一年，更換一次。

該冷卻系統(tǒng)使液壓油通過(guò)油溫控制箱制冷后保證液壓油溫度及特性。如紙質(zhì)濾油器SP105報(bào)警請(qǐng)立即清洗或更換濾芯。

主泵站液壓系統(tǒng)設(shè)有回油過(guò)濾器、循環(huán)回油過(guò)濾器、高壓過(guò)濾器，每一種過(guò)濾器都有發(fā)訊裝置，當(dāng)濾芯堵塞時(shí)SP105、SP106、SP107、SP110 發(fā)訊，用戶及時(shí)更換濾芯。SP103、SP104壓力繼電器可進(jìn)行高壓報(bào)警、低壓報(bào)警。SP101、SP102發(fā)訊蝶閥開(kāi)啟，電機(jī)才能啟動(dòng)，見(jiàn)圖1。

1—發(fā)訊蝶閥 2—柱塞泵 3—電磁溢流閥 4—單向閥 5—球閥 6—油冷卻機(jī) 7—單向閥 8—壓力表 9—壓力表開(kāi)關(guān) 10—加熱器 11—空氣濾清器 12—液位繼電器 13—溫度控制繼電器 14—液位液溫計(jì) 15—高壓球閥 16—壓力表 17—壓力繼電器 18—高壓球閥 19—測(cè)壓接頭 20—高壓過(guò)濾器 21—SAE球閥 22—蓄能器 23—單向閥 24—高壓球閥 25—伺服閥 26—壓力傳感器 27—測(cè)壓接頭 28—電磁溢流閥 29—電磁換向閥 30—液控單向閥 31—液控單向閥 32—測(cè)壓接頭 33—壓力傳感器 34—SAE球閥 35—溢流減壓閥 36—測(cè)壓接頭 37—SAE球閥 38—蓄能器 39—電液換向閥 40—電磁換向閥 41—液控單向閥 42—液控單向閥

1.2 輔助泵站

輔助泵站由液壓泵站、液壓管路等組成。完成托輥油缸、輥徑測(cè)量動(dòng)作、移動(dòng)小車夾緊油缸、臺(tái)車止推等動(dòng)作。系統(tǒng)壓力為16 MPa。

輔助泵站液壓系統(tǒng)由電機(jī)拖動(dòng)柱塞泵、紙質(zhì)濾油器、單向閥后進(jìn)入系統(tǒng)。系統(tǒng)清潔度要求NAS9級(jí)，系統(tǒng)要求用專用加油機(jī)加油，加油機(jī)過(guò)濾精度為NAS9級(jí)。

輔助泵站液壓系統(tǒng)SL102(K1、K2、K3)液位控制繼電器，設(shè)有液壓高報(bào)警、液位低報(bào)警、液位極低報(bào)警三個(gè)位置的超限報(bào)警，液位控制繼電器在油位過(guò)低時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒及時(shí)為油箱補(bǔ)油，液位極低報(bào)警信號(hào)提醒時(shí)，要求機(jī)床立即停車；液位高報(bào)警信號(hào)提醒時(shí)，停止為油箱補(bǔ)油，見(jiàn)圖2。

51—液位液溫計(jì) 52—空氣濾清器 53—風(fēng)冷機(jī) 54—液位繼電器 55—吸油濾油器 56—柱塞泵 57—紙質(zhì)濾油器 58—溢流閥 59—測(cè)壓接頭 60—壓力表 61—單向閥 62—減壓閥 63—壓力表 64—疊加式單向節(jié)流閥 65—電液換向閥 66—平衡閥 67—測(cè)壓接頭 68—減壓閥 69—壓力表 70—疊加式單向節(jié)流閥 71—疊加式液控單向閥 72—電液換向閥

液位計(jì)可隨時(shí)觀察油位。油箱為封閉容器，油液必須干凈，油液必須過(guò)濾后方可注入油箱，過(guò)濾精度高于20 μm，油液為L(zhǎng)-HM46液壓油，要定期檢查液壓油，并根據(jù)實(shí)際工作情況定期更換。一般累計(jì)工作1500 h或一年，更換一次。

2 工作原理

2.1 托輥油缸的升降

托輥油缸的升降工作壓力由減壓閥設(shè)定，由電磁換向閥控制。當(dāng)電磁換向閥得電，托輥上升；反向托輥下降。液壓缸的下腔由平衡閥閉鎖，形成背壓。背壓大小由平衡閥調(diào)定，下腔背壓使活塞下行平穩(wěn)。如圖2。

2.2 輥徑測(cè)量油缸的升降

輥徑測(cè)量油缸的升降工作壓力由減壓閥設(shè)定，由電磁換向閥控制。當(dāng)電磁換向閥YV367得電，直徑測(cè)量油缸上升；當(dāng)電磁換向閥YV368得電，直徑測(cè)量油缸下降。減壓缸下腔由單向節(jié)流閥70及液控單向閥控制。由于液控單向閥的閉鎖作用，當(dāng)換向閥在中位時(shí)，油路卸荷，活塞可長(zhǎng)期停留在任意位置。單向節(jié)流閥70使活塞下行運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)。

2.3 移動(dòng)小車的夾緊

移動(dòng)小車的夾緊油缸工作壓力由減壓閥68設(shè)定，由電磁換向閥控制。當(dāng)電磁換向閥YV365得電，移動(dòng)小車夾緊油缸處于夾緊狀態(tài)；當(dāng)電磁換向閥YV366得電，移動(dòng)小車夾緊油缸處于放松狀態(tài)；單向節(jié)流閥70使移動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)。

2.4 臺(tái)車的止退

臺(tái)車止退油缸工作壓力由減壓閥設(shè)定，由電磁換向閥控制。當(dāng)電磁換向閥YV363得電，臺(tái)車油缸放松；當(dāng)電磁換向閥YV364得電，臺(tái)車油缸制動(dòng)；單向節(jié)流閥70使臺(tái)車運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)。

2.5 左、右磨削臂的升降

磨削臂的升降運(yùn)動(dòng)有快速和工進(jìn)兩種速度。磨頭快速離開(kāi)或接近工件速度的轉(zhuǎn)換由伺服閥控制。

2.6 左、右磨削臂工作時(shí)各電磁閥的狀態(tài)

首先YV405、YV412得電，YV401、YV402得電；泵站電機(jī)啟動(dòng)，延時(shí)15 s后讓YV401、YV402失電。YV406得電、YV408得電，通過(guò)控制伺服閥的正開(kāi)或負(fù)開(kāi)，伺服閥YV411輸入正信號(hào)時(shí)，左磨削臂下降；當(dāng)向伺服閥YV411輸入負(fù)信號(hào)時(shí)，左磨削臂油缸上升。YV407得電、YV409得電，通過(guò)控制伺服閥的正開(kāi)或負(fù)開(kāi)，伺服閥YV403輸入正信號(hào)時(shí)，右磨削臂下降。當(dāng)向伺服閥YV403輸入負(fù)信號(hào)時(shí)，右磨削臂油缸上升，見(jiàn)圖1。

2.7 液壓急停電磁閥的狀態(tài)

控制系統(tǒng)存在危險(xiǎn)時(shí)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)液壓急停，磨削臂自動(dòng)抬起，對(duì)設(shè)備起保護(hù)作用；按下急停按鈕時(shí)，除電氣傳動(dòng)裝置急斷電外，同時(shí)啟動(dòng)液壓急停。

YV408得電，同時(shí)YV406、YV412失電，左磨削油缸只能往上走，不可能往下走；YV409得電，同時(shí)YV407、YV405失電，右磨削油缸只能往上走，不可能往下走。在非維修狀態(tài)時(shí)，球閥15、18、24、34必須打開(kāi)。見(jiàn)表2。

表2 電磁鐵動(dòng)作順序表

2.8 抗磨液壓油的使用及注意事項(xiàng)

(1)本機(jī)床液壓系統(tǒng)使用抗磨液壓油為L(zhǎng)-HM32和L-HM46。

(2)機(jī)床液壓系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)保持液壓油清潔，防止金屬屑和纖維等雜質(zhì)進(jìn)入油液中。

(3)加入油液前，應(yīng)進(jìn)行徹底清洗油箱，新油必須過(guò)濾后方可注入郵箱(過(guò)濾網(wǎng)的精度一般在5～10 μm)，否則會(huì)影響液壓系統(tǒng)的性能及液壓泵的壽命。

(4)定期檢查油液質(zhì)量和油面高度。

(5)應(yīng)保證郵箱內(nèi)油液的溫升不超過(guò)液壓油允許范圍，要求不超過(guò)60℃，否則需檢查液壓油的冷卻系統(tǒng)。油溫過(guò)低時(shí)應(yīng)進(jìn)行油液預(yù)熱，使油溫逐步升高后(要求溫度達(dá)到30℃以上)，再運(yùn)行機(jī)器。

(6)在使用中主要檢測(cè)液壓油油品的外觀、粘度變化、色度變化、酸值變化、水分、雜質(zhì)、腐蝕等項(xiàng)目、定期檢測(cè)這些項(xiàng)目可以提早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，采取相應(yīng)措施，避免發(fā)生故障。

3 結(jié)語(yǔ)

與進(jìn)口設(shè)備相比較，我公司開(kāi)發(fā)的大型軋輥液壓系統(tǒng)項(xiàng)目徹底解決了我公司近幾十年來(lái)一直依賴進(jìn)口的問(wèn)題。我公司自主設(shè)計(jì)研制的數(shù)控軋輥荒磨機(jī)床液壓系統(tǒng)通過(guò)了檢驗(yàn)，適用于加工大型軋輥專用機(jī)床。該液壓系統(tǒng)研制具有較強(qiáng)的實(shí)用性。該液壓系統(tǒng)投入使用后，生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量明顯提高，使用戶維修變得更加簡(jiǎn)單易行。