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，輸送輥道是通過電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動減速機(jī)轉(zhuǎn)動，減速機(jī)通過鏈條帶動輥道轉(zhuǎn)動，從而帶動輥道上的車輪移動。

車輪在加熱、軋制和輸送的過程中可能會出現(xiàn)低溫鋼，若車輪溫度低于某一溫度，在后期緩冷過程中會影響其中內(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，需要人工測量并觀察車輪運(yùn)輸過程中的溫度，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。這種人工篩選不符合工藝要求的車輪不僅勞動強(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)一套軋制車輪自動分類篩選輸送控制方案。

1 軋制車輪自動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同心，測溫傳感器對每塊車輪進(jìn)行溫度測量，把測量數(shù)據(jù)傳送給PLC，伸縮油缸可以帶動第二層落垛臺向前或向后移動；接近開關(guān)1檢測第二層落垛臺向前移動到位，即頂升液壓缸與第一層落垛臺同心位置處；接近開關(guān)3檢測第二層落垛臺向后移動到位；接近開關(guān)2檢測車輪運(yùn)輸?shù)轿唬错斏簤焊椎恼戏?，頂升液壓缸可以帶動車輪上下移動，頂升液壓缸位移編碼器把活塞移動位移數(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 6—第二層落垛臺 7—伸縮油缸8—擋料液壓缸 9—測溫傳感器圖1 軋制車輪自動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

軋制車輪自動分類篩選輸送裝置液壓控制原理圖見圖2。如圖2所示，循環(huán)過濾及循環(huán)冷卻系統(tǒng)M2-P2-F1-K1能夠?qū)σ簤河瓦M(jìn)行過濾及冷卻，油箱上安裝有空氣過濾裝置、測溫裝置、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)整自動擋料機(jī)構(gòu)液壓缸活塞桿在向前移動及向后移動的速度，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)整自動頂升機(jī)構(gòu)液壓缸活塞桿向上移動及向下移動的速度，使頂起車輪及回落運(yùn)行平穩(wěn)。

2.4 第二層落垛臺移動機(jī)構(gòu)液壓原理

第二層落垛臺自動移動機(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)第二層落垛臺自動移動機(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)擋住第二層落垛臺工作，防止機(jī)構(gòu)頂升車輪時(shí)頂升第二層落垛臺伸縮油缸活塞桿回溜缸而使第二層落垛臺中心偏移，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及向后推動的速度，使第二層落垛臺運(yùn)行平穩(wěn)。

圖3 軋制車輪自動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 輸送裝置自動控制原理

軋制車輪分類篩選輸送裝置自動控制原理見圖3。準(zhǔn)備生產(chǎn)某種規(guī)格車輪時(shí)，通過上位機(jī)給PLC發(fā)送信號，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)輸過程中，測溫傳感器測量的溫度值c，接近開關(guān)2檢測到車輪到位信號，接近開關(guān)1檢測到第二層落垛臺向前移動到位信號，接近開關(guān)3檢測到第二層落垛臺向后移動到位信號傳遞給PLC[5]。(其中a、b、h1、h2數(shù)值是通過現(xiàn)場對此種規(guī)格車輪進(jìn)行運(yùn)輸校驗(yàn)和測量得出。)

3.1 自動擋料機(jī)構(gòu)控制原理

PLC接收到生產(chǎn)某種規(guī)格車輪信號后，此時(shí)會通過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)液壓缸無桿腔進(jìn)油，使液壓缸活塞桿帶動擋料推桿向前推動，擋料推桿向前推動位移y1，通過擋料機(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 自動頂升機(jī)構(gòu)及第二層落垛臺自動移動機(jī)構(gòu)控制原理

測溫傳感器對每塊車輪進(jìn)行溫度測量，把測量數(shù)據(jù)傳送給PLC，若測量車輪溫度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，使伸縮油缸無桿腔進(jìn)油，使伸縮油缸活塞桿推動第二層落垛臺向前移動；當(dāng)接近開關(guān)1檢測第二層落垛臺向前移動到位時(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，把第二層落垛臺停留在此處，即自動頂升機(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)液壓缸無桿腔進(jìn)油，使液壓缸活塞桿帶動車輪向上移動，活塞向上移動位移y2通過頂升機(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車輪向下移動，車輪向下移動一定位置后，車輪會落到第二層撥爪上，活塞桿繼續(xù)向下移動；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)會通過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第二層落垛臺向后移動；當(dāng)接近開關(guān)3檢測到第二層落垛臺向后移動到位后，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，同時(shí)PLC給下一道工序發(fā)送信號，使下一道工序機(jī)械手到第二層落垛臺抓取車輪，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)場進(jìn)行確認(rèn)并處理。

當(dāng)測溫傳感器9測到某塊車輪溫度正常時(shí)，同時(shí)接近開關(guān)2檢測到車輪到位，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)液壓缸無桿腔進(jìn)油，使液壓缸活塞桿帶動車輪一起向上移動，向上移動位移y1通過頂升機(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車輪一起向下移動，移動一定位置后車輪會落到第一層撥爪上，活塞桿繼續(xù)向下移動；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

通過軋制車輪自動分類篩選輸送裝置的現(xiàn)場運(yùn)行，該軋制車輪自動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)的車輪自動分層篩選，沒有影響到正常車輪的生產(chǎn)運(yùn)輸工序，實(shí)現(xiàn)了車輪的自動化、智能化控制篩選，同時(shí)減少了工人的勞動強(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。