吳遠(yuǎn)會(huì)

（中冶華天工程技術(shù)有限公司，江蘇 南京210019）

0 引言

集卷站是高速線材生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備。集卷站若不能穩(wěn)定運(yùn)行，就會(huì)影響整個(gè)工藝過(guò)程的生產(chǎn)節(jié)奏，繼而降低產(chǎn)品產(chǎn)量。整個(gè)集卷系統(tǒng)的運(yùn)行主要靠液壓傳動(dòng)和電氣控制協(xié)同完成，其主要特點(diǎn)是動(dòng)作程序繁多、聯(lián)鎖控制復(fù)雜，這對(duì)集卷液壓系統(tǒng)控制回路的設(shè)計(jì)提出了很高的要求［1］。集卷筒內(nèi)芯棒升降是集卷動(dòng)作程序的一道重要工序，其液壓系統(tǒng)控制回路設(shè)計(jì)合理與否顯得尤為關(guān)鍵。本文將對(duì)某高速線材廠集卷液壓系統(tǒng)內(nèi)芯棒升降控制回路進(jìn)行分析，找出系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的不合理因素，提出并實(shí)施有效可行的改進(jìn)方案。

1 液壓系統(tǒng)的工作原理

圖1為某高速線材廠集卷液壓系統(tǒng)內(nèi)芯棒升降控制回路原理圖，內(nèi)芯棒升降靠安裝在底部的液壓缸驅(qū)動(dòng)。該液壓系統(tǒng)主回路由三位四通電磁換向閥1、液控單向閥2和單向節(jié)流閥3組成。電磁換向閥采用Y型中位機(jī)能，電磁鐵EVa得電，驅(qū)動(dòng)電磁換向閥閥芯移到左位，油缸無(wú)桿腔進(jìn)油，推動(dòng)活塞桿伸出，內(nèi)芯棒空載上升，托卷盤(pán)關(guān)閉。內(nèi)芯棒頂住鼻錐，電磁鐵EVa失電，抱閘松開(kāi)，鋼卷順著鼻錐散落到托卷盤(pán)上。直至最后一圈線材脫離鼻錐，抱閘抱緊，電磁鐵EVb得電，驅(qū)動(dòng)電磁換向閥閥芯移到右位，油缸有桿腔進(jìn)油，推動(dòng)活塞桿縮回，內(nèi)芯棒下降，托卷盤(pán)張開(kāi)。此后，雙芯棒旋轉(zhuǎn)，將鋼卷送入水平等待位的運(yùn)卷小車，另一芯棒回到垂直位，重復(fù)集卷工作。單向節(jié)流閥為出口節(jié)流控制，用于調(diào)節(jié)液壓缸的輸出速度，即內(nèi)芯棒的上升和下降速度。液控單向閥具有定位鎖定功能，當(dāng)換向閥的電磁鐵均失電時(shí)，換向閥閥芯處于中位，液控單向閥的控制油路立即與油箱連通，壓力迅速降下來(lái)，單向閥及時(shí)關(guān)閉。

2 液壓系統(tǒng)故障分析與改進(jìn)

該液壓系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，故障頻發(fā)，內(nèi)芯棒在升降過(guò)程中沖擊較大，上升與下降切換的瞬間尤為明顯。將連接無(wú)桿腔的節(jié)流閥開(kāi)口度調(diào)小，以控制內(nèi)芯棒的下降速度，但并不能從根本上解決問(wèn)題。加之抱閘的卡緊故障和松脫現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，造成工作油路壓力波動(dòng)，給液控單向閥的密封增加了負(fù)擔(dān)［2］。導(dǎo)致的最終結(jié)果是，液控單向閥保壓功能失效，需經(jīng)常更換，不但增加了備件的儲(chǔ)備，還造成生產(chǎn)中斷，影響了高線生產(chǎn)的連續(xù)性。

圖1 原集卷站內(nèi)芯棒升降控制回路

圖2 改進(jìn)后集卷站內(nèi)芯棒升降控制回路

針對(duì)以上故障現(xiàn)象，分析得出原設(shè)計(jì)液壓回路存在以下不足：內(nèi)芯棒上升過(guò)程中，油缸有桿腔泄壓，壓力油進(jìn)入無(wú)桿腔，抗衡內(nèi)芯棒重力勻速上升。內(nèi)芯棒頂住鼻錐時(shí)，換向閥處于中位，密閉容腔靠液控單向閥保壓。抱閘松開(kāi)，外負(fù)載突增，此時(shí)，無(wú)桿腔壓力油需抗衡內(nèi)芯棒和鼻錐的雙重重力，無(wú)桿腔壓力陡增，對(duì)液控單向閥的密封沖擊很大。抱閘抱緊，外負(fù)載突降為芯棒自重，內(nèi)芯棒下降，油缸無(wú)桿腔泄壓，壓力油進(jìn)入有桿腔。此時(shí)，連續(xù)經(jīng)受負(fù)載干擾的工況條件下，壓力波動(dòng)的沖擊必然會(huì)使液控單向閥失效［3］。

結(jié)合以上分析，對(duì)原液壓系統(tǒng)提出改進(jìn)措施。為了保證有桿腔快速泄壓，取消該油路的液控單向閥。為了保證無(wú)桿腔液壓回路工作平穩(wěn)，將原有的液控單向閥更換成平衡閥4，該平衡閥由溢流閥和單向閥集成［4］。內(nèi)芯棒上升過(guò)程中，壓力油經(jīng)過(guò)單向閥快速提升內(nèi)芯棒。電磁閥處于中位時(shí)，有桿腔泄壓，無(wú)桿腔油壓用于抗衡內(nèi)芯棒重力。當(dāng)抱閘松開(kāi)、負(fù)載增加時(shí)，無(wú)桿腔增加的油壓通過(guò)溢流閥排出，保護(hù)了單向閥免受壓力波動(dòng)的沖擊。內(nèi)芯棒下降過(guò)程中，連接有桿腔的控制油路打開(kāi)溢流閥，使內(nèi)芯棒能夠平穩(wěn)下降。

改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)如圖2所示。該系統(tǒng)投入運(yùn)行后，內(nèi)芯棒升降動(dòng)作平穩(wěn)，沖擊消除。系統(tǒng)投入使用至今，尚未出現(xiàn)故障，保證了高線生產(chǎn)的連續(xù)性。

3 結(jié)語(yǔ)

高線集卷系統(tǒng)動(dòng)作頻繁、執(zhí)行機(jī)構(gòu)較多、聯(lián)鎖復(fù)雜，給液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求：既要保證內(nèi)芯棒的運(yùn)行速度，又要抗衡負(fù)載變化的影響，還要顧全抱閘、托卷盤(pán)和芯棒旋轉(zhuǎn)之間的聯(lián)鎖。再者，集卷站周圍工況環(huán)境惡劣，氧化皮脫落，溫度高，噪聲大，系統(tǒng)維護(hù)不便。本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)集卷液壓系統(tǒng)內(nèi)芯棒升降控制回路進(jìn)行了優(yōu)化，排除了故障，取得了理想的效果。

［1］張新民，臧立生．雙芯棒集卷站的改造［J］．冶金設(shè)備，2006（3）

［2］武寶喜，李慶姜，王文星．高速線材機(jī)組集卷筒內(nèi)芯棒提升機(jī)構(gòu)的改造［J］．流體傳動(dòng)與控制，2004（6）

［3］黃玉琴．液控單向閥保壓失效問(wèn)題的研究［J］．蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2007（3）

［4］左健民．液壓與氣壓傳動(dòng)［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005