閆冬冰，李 冰

（1.西馬克技術（北京）有限公司上海分公司，上海 200000；2.上海理工大學，上海 200000）

本系統屬于冶金設備，主要介紹的就是帶鋼處理生產線中的鋼卷小車。帶鋼處理線有很多種，其中包括連續(xù)酸洗連軋線、連續(xù)退火線、鍍鋅線、重卷線、剪切線，各種生產線入口段和出口段都要用到鋼卷運輸設備。鋼卷小車液壓缸獨特的設計，可以適應入口開卷機和出口卷取機不同的布置高度要求和高負載的運輸要求，具有適應性強、運輸穩(wěn)定、設備及維護簡單等優(yōu)點，因此得到廣泛應用。

1 工作描述

在帶鋼處理線連續(xù)機組布置中，鋼卷小車在入口和出口鋼卷運輸中，起了非常關鍵的作用。有的用戶鋼卷準備區(qū)和存放區(qū)離生產線很遠，可以選擇布置若干個鋼卷小車。為了適應入口開卷機和出口卷曲機中心高度，鋼卷小車設計結構非常緊湊，外型低矮結實，同時還具備比較大的升降行程。

液壓缸的設計就是關鍵，液壓缸有標準和非標設計，鋼卷小車一般采用非標準缸設計。液壓缸需要提升運輸鋼卷，鋼卷重量高達40多噸。所以需要謹慎選擇和校核液壓缸的大小。

2 舉例如何校核液壓缸

一般選用兩級缸，結構如示例；見下圖1。

圖1 兩級缸具體結構

根據經驗，我們先初步選定兩級缸尺寸。 接下來我們需要來校核這兩個缸的選型。

鋼卷小車前后共布置兩個液壓缸塊（布置見后面圖2）。每個液壓缸塊又由中間的一個大液壓缸和兩側布置的兩個小液壓缸組成。工作順序是中間的大液壓缸先提升，活塞桿完全伸出后，兩側的兩個小液壓缸才開始提升，提升時都是從無桿腔進油的。

圖2 液壓缸行程歸零時狀態(tài)圖

系統壓力：180 bar。

考慮壓力損失，計算用壓力：P=160 bar=16N/mm2。

重力加速度：g=9.81m/s2。

鋼卷重量：mc=40 t=40，000 kg。

液壓缸數量：Zc=2。

液壓活塞摩擦系數：frc=0.9。

鋼卷小車頂部框架加頂部壓輥總重：mt=11 t=11，000kg。

先校核校液壓缸，小液壓缸尺寸是：?120/?80，行程675mm。

活塞直徑：Ds=120mm。

活塞桿直徑：ds=80mm。

活塞有效面積：As=2 x Ds2x/4=22608mm2。

小液壓缸推力：Fc=Asx Px Zcx frc=651110N=651KN。

鋼卷小車提升機械機構摩擦系數：frsh=0.9。

小液壓缸提升最大載荷：mges=Fcx frsh/g=59724 kg。

小液壓缸允許提升的最大鋼卷重量：mcmax=mges-mt=48724kg=48.7 t。

液壓缸安全系數：s=mcmax/mc=1.2。

下面是校核大液壓缸，大液壓缸尺寸是：?173/?120，行程625mm。

活塞直徑：Db=173mm。

活塞桿直徑：db=120mm。

活塞有效面積：Ab=Db2x/4=23494mm2。

大液壓缸推力：Fc=Abx P x Zcx frc=676627N=676KN。

鋼卷小車提升機械機構摩擦系數：frsh=0.9。

大液壓缸提升最大載荷：mges=Fcx frsh/g=62075 kg。

大液壓缸允許提升的最大鋼卷重量：mcmax=mges-mt=51075kg=51 t。

液壓缸安全系數：s=mcmax/mc=1.275。

3 防爆保護

在鋼卷小車液壓缸設計中，還要考慮到一種安全問題。由于小車運輸的鋼卷重量比較大，在提升運輸過程中，如果液壓管路發(fā)生爆裂，進油端壓力驟降，液壓缸提升失靈，會帶著運輸的鋼卷一起快速回落而損壞設備或者造成更大的損失。為防止這種現象，在液壓缸設計回路中要考慮防爆保護。當進油和出油壓力差不多時，防爆閥打開。當進油端壓力驟降時，流量閥防爆閥會關閉，保持住液壓缸內的油壓，保證液壓缸提升的位置。

防爆保護通過一個流量控制閥來實現。這個閥的計算如下：

提升速度：Vk=80mm/s。

收縮速度也是小車的下降速度：Vr=160mm/s。

小液壓缸活塞側流量：Qks=Asx Vk/ 1003=1.80dm3/s=108.5 dm3/min。

小活塞桿側有效面積：Asr=2 x(Ds2-ds2)x/4=12560mm2。

小液壓缸活塞桿側流量：Qrs=Asrx Vr/1003=2dm3/s=120.5 dm3/min。

大液壓缸活塞側流量：Qkb=Abx Vk/1003=1.88dm3/s=122.7 dm3/min。

大活塞桿側有效面積：Abr=(Db2-db2)x/4=12190mm2。

大液壓缸活塞桿側流量：Qrb=Abrx Vr/1003=1.95dm3/s=117 dm3/min。

活塞側總流量：Qkges=231.2 dm3/min。

活塞桿側總流量：Qrges=237.5 dm3/min。

所以選用FQIA-XIN-300l/min的防爆閥保護。

安全系數是300/237.5=1.26。

4 鋼卷小車液壓缸布置圖

當液壓缸行程為零時。

當液壓缸滿行程提升時。

圖3 液壓缸滿行程提成時狀態(tài)圖

5 結語

隨著我們對安全的重視越來越高，在設備設計過程中會越來越慎重，適時地優(yōu)化我們的設計。更好的滿足生產需要。