軋制車輪自動(dòng)分類篩選輸送控制方案設(shè)計(jì)

楊西

(寶武集團(tuán)馬鋼軌交材料科技有限公司，安徽 馬鞍山 243000)

我公司車輪軋制生產(chǎn)線于2018年12月建成投產(chǎn)，具有流程短、自動(dòng)化信息程度高、專業(yè)性強(qiáng)的特點(diǎn)[1]。車輪軋制完成后，需對(duì)車輪進(jìn)行緩冷處理，然后進(jìn)行回火和淬火處理，從車輪軋制完成到緩冷工序需要使用輸送輥道運(yùn)輸，輸送輥道是通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)減速機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，減速機(jī)通過(guò)鏈條帶動(dòng)輥道轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)輥道上的車輪移動(dòng)。

車輪在加熱、軋制和輸送的過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)低溫鋼，若車輪溫度低于某一溫度，在后期緩冷過(guò)程中會(huì)影響其中內(nèi)應(yīng)力的釋放，影響車輪的力學(xué)性能，不滿足緩冷的工藝要求。傳統(tǒng)的操作方法是，需要人工測(cè)量并觀察車輪運(yùn)輸過(guò)程中的溫度，當(dāng)車輪溫度低于某一溫度時(shí)，有時(shí)需要停機(jī)后將該車輪篩選出來(lái)單獨(dú)進(jìn)行緩冷、回火和淬火工藝，最后進(jìn)行相關(guān)性能指標(biāo)檢測(cè)。這種人工篩選不符合工藝要求的車輪不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且篩選準(zhǔn)確度差，效率低，影響正常的生產(chǎn)節(jié)奏，影響車輪產(chǎn)量。因此設(shè)計(jì)一套軋制車輪自動(dòng)分類篩選輸送控制方案。

1 軋制車輪自動(dòng)分類篩選輸送裝置設(shè)計(jì)

如圖1所示，頂升液壓缸與第一層落垛臺(tái)同心，測(cè)溫傳感器對(duì)每塊車輪進(jìn)行溫度測(cè)量，把測(cè)量數(shù)據(jù)傳送給PLC，伸縮油缸可以帶動(dòng)第二層落垛臺(tái)向前或向后移動(dòng)；接近開關(guān)1檢測(cè)第二層落垛臺(tái)向前移動(dòng)到位，即頂升液壓缸與第一層落垛臺(tái)同心位置處；接近開關(guān)3檢測(cè)第二層落垛臺(tái)向后移動(dòng)到位；接近開關(guān)2檢測(cè)車輪運(yùn)輸?shù)轿唬错斏簤焊椎恼戏?，頂升液壓缸可以帶?dòng)車輪上下移動(dòng)，頂升液壓缸位移編碼器把活塞移動(dòng)位移數(shù)值反饋給PLC。

1—頂升液壓缸 2—輥道支架 3—輥道 4—車輪5—第一層落垛臺(tái) 6—第二層落垛臺(tái) 7—伸縮油缸8—擋料液壓缸 9—測(cè)溫傳感器圖1 軋制車輪自動(dòng)分類篩選輸送裝置三維圖Figure 1 Automatic classification and screeningconveying device for rolling wheels

2 液壓控制原理圖

2.1 輸送裝置液壓控制原理

軋制車輪自動(dòng)分類篩選輸送裝置液壓控制原理圖見(jiàn)圖2。如圖2所示，循環(huán)過(guò)濾及循環(huán)冷卻系統(tǒng)M2-P2-F1-K1能夠?qū)σ簤河瓦M(jìn)行過(guò)濾及冷卻，油箱上安裝有空氣過(guò)濾裝置、測(cè)溫裝置、液位顯示裝置等[2]。系統(tǒng)工作液壓油由主泵P1供油，主泵P1為負(fù)載敏感變量泵A4VSO71DR，可以根據(jù)各液壓缸工作負(fù)載的大小自動(dòng)提供負(fù)載所需壓力及流量，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能[3]。DBW1加載閥控制系統(tǒng)最高工作壓力，對(duì)此液壓系統(tǒng)起到安全保護(hù)作用，其設(shè)定壓力為10 MPa。

圖2 軋制車輪自動(dòng)分類篩選輸送裝置液壓控制原理圖Figure 2 Hydraulic control principle of automaticclassification and screening conveying devicefor rolling wheels

2.2 擋料機(jī)構(gòu)液壓原理

自動(dòng)擋料機(jī)構(gòu)液壓缸控制由三位四通普通換向閥WV1.1、雙液控單向閥DE1.1、雙單項(xiàng)節(jié)流閥DR1.1進(jìn)行控制[4]。三位四通普通換向閥WV1.1根據(jù)自動(dòng)擋料機(jī)構(gòu)液壓缸不同工作條件進(jìn)行換向控制，雙液控單向閥DE1.1可以在油缸需要停止擋住車輪工作時(shí)，防止擋料機(jī)構(gòu)液壓缸活塞桿受到車輪擠壓而后退，能夠把車輪擋在需要位置，雙單項(xiàng)節(jié)流閥DR1.1可以調(diào)整自動(dòng)擋料機(jī)構(gòu)液壓缸活塞桿在向前移動(dòng)及向后移動(dòng)的速度，使擋料推桿運(yùn)行平穩(wěn)。

2.3 頂升機(jī)構(gòu)液壓原理

自動(dòng)頂升機(jī)構(gòu)液壓缸控制由三位四通普通換向閥WV1.2、雙液控單向閥DE1.2、雙單項(xiàng)節(jié)流閥DR1.2進(jìn)行控制，三位四通普通換向閥WV1.2根據(jù)自動(dòng)頂升機(jī)構(gòu)液壓缸不同工作條件進(jìn)行換向控制，雙液控單向閥DE1.2可以在油缸把車輪頂起后，防止頂升機(jī)構(gòu)液壓缸活塞桿受到車輪自重下壓而下落，能夠把車輪穩(wěn)定在需要頂起的高度位置，雙單項(xiàng)節(jié)流閥DR1.2可以調(diào)整自動(dòng)頂升機(jī)構(gòu)液壓缸活塞桿向上移動(dòng)及向下移動(dòng)的速度，使頂起車輪及回落運(yùn)行平穩(wěn)。

2.4 第二層落垛臺(tái)移動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓原理

第二層落垛臺(tái)自動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)伸縮油缸控制由三位四通普通換向閥WV1.3、雙液控單向閥DE1.3、雙單項(xiàng)節(jié)流閥DR1.3進(jìn)行控制。三位四通普通換向閥WV1.3根據(jù)第二層落垛臺(tái)自動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)伸縮油缸不同工作條件進(jìn)行換向控制，雙液控單向閥DE1.3可以在液壓缸需要停止時(shí)擋住第二層落垛臺(tái)工作，防止機(jī)構(gòu)頂升車輪時(shí)頂升第二層落垛臺(tái)伸縮油缸活塞桿回溜缸而使第二層落垛臺(tái)中心偏移，影響頂升機(jī)構(gòu)頂起車輪正常工作；雙單項(xiàng)節(jié)流閥DR1.3可以調(diào)整伸縮油缸活塞桿向前推動(dòng)及向后推動(dòng)的速度，使第二層落垛臺(tái)運(yùn)行平穩(wěn)。

圖3 軋制車輪自動(dòng)分類篩選輸送裝置控制原理圖Figure 3 Control principle of automatic classification andscreening conveying device for rolling wheels

3 輸送裝置自動(dòng)控制原理

軋制車輪分類篩選輸送裝置自動(dòng)控制原理見(jiàn)圖3。準(zhǔn)備生產(chǎn)某種規(guī)格車輪時(shí)，通過(guò)上位機(jī)給PLC發(fā)送信號(hào)，PLC接收到生產(chǎn)某種規(guī)格車輪后，調(diào)用此種規(guī)格車輪的生產(chǎn)程序，此規(guī)格車輪外徑為a、擋料機(jī)構(gòu)液壓缸需向前推動(dòng)位移為b時(shí)，把此車輪在頂升機(jī)構(gòu)頂帽中心擋住，頂升機(jī)構(gòu)油缸頂起車輪，使第一層撥爪與車輪接觸完全脫開，撥爪自動(dòng)回落到水平位置，此時(shí)頂升機(jī)構(gòu)油缸頂起高度為h1，頂升機(jī)構(gòu)油缸頂起車輪，使第二層撥爪與車輪接觸完全脫開，撥爪自動(dòng)回落到水平位置，此時(shí)頂升機(jī)構(gòu)油缸頂起高度為h2；并把此車輪在輥道上運(yùn)輸過(guò)程中，測(cè)溫傳感器測(cè)量的溫度值c，接近開關(guān)2檢測(cè)到車輪到位信號(hào)，接近開關(guān)1檢測(cè)到第二層落垛臺(tái)向前移動(dòng)到位信號(hào)，接近開關(guān)3檢測(cè)到第二層落垛臺(tái)向后移動(dòng)到位信號(hào)傳遞給PLC[5]。(其中a、b、h1、h2數(shù)值是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)此種規(guī)格車輪進(jìn)行運(yùn)輸校驗(yàn)和測(cè)量得出。)

3.1 自動(dòng)擋料機(jī)構(gòu)控制原理

PLC接收到生產(chǎn)某種規(guī)格車輪信號(hào)后，此時(shí)會(huì)通過(guò)PLC控制程序控制三位四通普通換向閥WV1.1a端電磁鐵得電，擋料機(jī)構(gòu)液壓缸無(wú)桿腔進(jìn)油，使液壓缸活塞桿帶動(dòng)擋料推桿向前推動(dòng)，擋料推桿向前推動(dòng)位移y1，通過(guò)擋料機(jī)構(gòu)液壓缸編碼器反饋到PLC，當(dāng)y1=b時(shí)，即車輪在頂升機(jī)構(gòu)頂帽中心位置，此時(shí)PLC控制程序控制三位四通普通換向閥WV1.1a端電磁鐵失電，使擋料推桿停止在此位置擋住車輪，使其停在頂升機(jī)構(gòu)頂帽中心位置；規(guī)定車輪位置偏差b±2 mm。

3.2 自動(dòng)頂升機(jī)構(gòu)及第二層落垛臺(tái)自動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)控制原理

測(cè)溫傳感器對(duì)每塊車輪進(jìn)行溫度測(cè)量，把測(cè)量數(shù)據(jù)傳送給PLC，若測(cè)量車輪溫度c低于某規(guī)定值時(shí)，則PLC控制程序控制三位四通普通換向閥WV1.3a端電磁鐵得電，使伸縮油缸無(wú)桿腔進(jìn)油，使伸縮油缸活塞桿推動(dòng)第二層落垛臺(tái)向前移動(dòng)；當(dāng)接近開關(guān)1檢測(cè)第二層落垛臺(tái)向前移動(dòng)到位時(shí)，PLC控制程序控制三位四通普通換向閥WV1.3a端電磁鐵失電，伸縮油缸停止進(jìn)油，把第二層落垛臺(tái)停留在此處，即自動(dòng)頂升機(jī)構(gòu)頂帽中心與落垛機(jī)構(gòu)同心位置；當(dāng)接近開關(guān)2檢測(cè)到車輪運(yùn)輸?shù)轿?，則PLC控制程序控制三位四通普通換向閥WV1.2a端電磁鐵得電，頂升機(jī)構(gòu)液壓缸無(wú)桿腔進(jìn)油，使液壓缸活塞桿帶動(dòng)車輪向上移動(dòng)，活塞向上移動(dòng)位移y2通過(guò)頂升機(jī)構(gòu)液壓缸編碼器反饋到PLC，當(dāng)y2=h2時(shí)，即第二層撥爪與車輪接觸完全脫開，撥爪自動(dòng)回落到水平位置，此時(shí)PLC控制程序控制三位四通普通換向閥WV1.2a端電磁鐵失電，使頂升機(jī)構(gòu)液壓缸換向延時(shí)2 s后，通過(guò)PLC控制程序控制三位四通普通換向閥WV1.2b端電磁鐵得電，頂升機(jī)構(gòu)液壓缸有桿腔進(jìn)油，使液壓缸活塞桿帶動(dòng)車輪向下移動(dòng)，車輪向下移動(dòng)一定位置后，車輪會(huì)落到第二層撥爪上，活塞桿繼續(xù)向下移動(dòng)；當(dāng)y2=0時(shí)，即液壓缸活塞桿向下回到原點(diǎn)位置，此時(shí)會(huì)通過(guò)PLC控制程序控制三位四通普通換向閥WV1.2b端電磁鐵失電，活塞桿停在原點(diǎn)位置，此時(shí)PLC控制程序控制三位四通普通換向閥WV1.3b端電磁鐵得電，此時(shí)PLC控制伸縮油缸有桿腔進(jìn)油，使伸縮油缸活塞桿帶動(dòng)第二層落垛臺(tái)向后移動(dòng)；當(dāng)接近開關(guān)3檢測(cè)到第二層落垛臺(tái)向后移動(dòng)到位后，PLC控制程序控制三位四通普通換向閥WV1.3b端電磁鐵失電，伸縮油缸停止移動(dòng)，同時(shí)PLC給下一道工序發(fā)送信號(hào)，使下一道工序機(jī)械手到第二層落垛臺(tái)抓取車輪，抓取后放到一定位置，同時(shí)PLC控制報(bào)警器報(bào)警，提醒工作人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行確認(rèn)并處理。

當(dāng)測(cè)溫傳感器9測(cè)到某塊車輪溫度正常時(shí)，同時(shí)接近開關(guān)2檢測(cè)到車輪到位，則PLC控制程序控制三位四通普通換向閥WV1.2a端電磁鐵得電，頂升機(jī)構(gòu)液壓缸無(wú)桿腔進(jìn)油，使液壓缸活塞桿帶動(dòng)車輪一起向上移動(dòng)，向上移動(dòng)位移y1通過(guò)頂升機(jī)構(gòu)液壓缸編碼器反饋到PLC，當(dāng)y1=h1時(shí)，即第一層撥爪與車輪接觸完全脫開，撥爪自動(dòng)回落到水平位置，PLC控制程序控制三位四通普通換向閥WV1.2a端電磁鐵失電，使頂升機(jī)構(gòu)液壓缸換向延時(shí)2 s后，PLC控制程序控制三位四通普通換向閥WV1.2b端電磁鐵得電，頂升機(jī)構(gòu)液壓缸有桿腔進(jìn)油，使液壓缸活塞桿帶動(dòng)車輪一起向下移動(dòng)，移動(dòng)一定位置后車輪會(huì)落到第一層撥爪上，活塞桿繼續(xù)向下移動(dòng)；當(dāng)y1=0時(shí)，即液壓缸活塞桿回到原點(diǎn)位置，此時(shí)PLC控制程序控制三位四通普通換向閥WV1.2b端電磁鐵失電，使三位四通普通換向閥WV1.2工作在中位，頂帽停在原點(diǎn)位置。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)軋制車輪自動(dòng)分類篩選輸送裝置的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，該軋制車輪自動(dòng)分類篩選輸送裝置可將不符合緩冷標(biāo)準(zhǔn)和符合緩冷標(biāo)準(zhǔn)的車輪自動(dòng)分層篩選，沒(méi)有影響到正常車輪的生產(chǎn)運(yùn)輸工序，實(shí)現(xiàn)了車輪的自動(dòng)化、智能化控制篩選，同時(shí)減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了篩選效率和準(zhǔn)確度，保證了正常的生產(chǎn)節(jié)奏，提高了生產(chǎn)效率。