壓力矯直機(jī)液壓回路優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

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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。快退功能由二位三通電磁換向閥、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。可通過(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