淺談出鋼機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、淺談出鋼機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：本文通過(guò)對(duì)推鋼式出鋼機(jī)實(shí)例的分析，介紹了其液壓系統(tǒng)的的原理、優(yōu)點(diǎn)以及在實(shí)際使用維護(hù)過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)、常見(jiàn)故障和解決辦法。關(guān)鍵詞：出鋼機(jī)液壓系統(tǒng)；設(shè)計(jì)引言：在許多軋鋼廠(chǎng)的推鋼式j(luò)加熱爐設(shè)計(jì)中，較多采用了出鋼機(jī)出料的方式。相對(duì)于其他軋鋼設(shè)備，出鋼機(jī)并不復(fù)雜，筆者以馬鋼高線(xiàn)廠(chǎng)出鋼機(jī)為例，介紹出鋼機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。1.出鋼機(jī)的主要性能馬鋼高線(xiàn)廠(chǎng)出鋼機(jī)包括橫移機(jī)構(gòu)和出鋼機(jī)構(gòu)。橫移機(jī)構(gòu)由兩只并列的液壓缸驅(qū)動(dòng)，由于被牽引移動(dòng)的出鋼推桿裝置底座裝有滾輪，驅(qū)動(dòng)時(shí)只需克服較小的摩擦力，所以?xún)蓚€(gè)橫移油缸所需工作壓力較低，但工作行程大，動(dòng)作頻繁。出鋼機(jī)構(gòu)是由電機(jī)通過(guò)減速箱帶動(dòng)一只輥輪，

2、輥輪則以一定壓力壓在出鋼推桿上并利用摩擦力帶動(dòng)推桿前進(jìn)，完成出鋼動(dòng)作。其中輥輪壓下夾緊就是由液壓缸完成，相對(duì)于彈簧壓下，更易于控制，抬起方便等優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)。夾緊缸在出鋼機(jī)正常工作時(shí)沒(méi)有動(dòng)作要求,只需少量油液滿(mǎn)足液壓閥及油缸的需要,但其工作壓力相對(duì)于橫移缸則高出很多。2.系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)方式的確定這是所有液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須首先考慮的，除了執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需流量基本都相差無(wú)幾的情況下，筆者認(rèn)為應(yīng)盡量少用定量泵加溢流閥的方式調(diào)節(jié)流量，因?yàn)槿绻枰档土髁繒r(shí)必須通過(guò)溢流閥，而溢流閥的調(diào)定壓力又一定要高于系統(tǒng)正常工作壓力，這樣工作時(shí)不僅流量富裕，且系統(tǒng)壓力過(guò)高,無(wú)用功率較大,效率低下。一般比較常用的是采用變量泵或

3、是定量泵加蓄能器。變量泵方式的優(yōu)點(diǎn)是體積小，控制簡(jiǎn)單，壓力波動(dòng)小，但相對(duì)于定量泵加蓄能器的方式來(lái)說(shuō)泵的成本較高，更重要的是變量泵組的泵排量和電機(jī)功率一般情況下要大很多，因?yàn)樽兞勘靡獫M(mǎn)足系統(tǒng)中的最大流量，而定量泵加蓄能器的方式則只需要滿(mǎn)足系統(tǒng)的平均流量。對(duì)于出鋼機(jī)液壓系統(tǒng)，平均流量于系統(tǒng)最大流量相差很大，因此綜合考慮在設(shè)計(jì)中選用了定量泵加蓄能器作為系統(tǒng)的動(dòng)力源。3.系統(tǒng)壓力回路的確定出鋼機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，筆者認(rèn)為重要的是泵站對(duì)兩種工作壓力的控制問(wèn)題。常見(jiàn)的方法：1.用一組泵(2用1備)及蓄能器分別為橫移缸及夾緊缸提供動(dòng)力源，一組低壓一組高壓，互不干涉。2.用兩組泵(1用1備)及蓄能器，工作壓力設(shè)

4、為夾緊缸所要求的壓力，在橫移缸控制閥組(而不是蓄能器前)上設(shè)減壓閥，來(lái)滿(mǎn)足所需的低壓，即供油管為1根,即P管。比較兩種方案，各有優(yōu)點(diǎn)，又都有不足。第一種做法，為夾緊缸提供動(dòng)力的泵組由于夾緊缸所需流量極小而實(shí)際上長(zhǎng)期處于泄荷狀態(tài)，且由于增加了1套泵組，加上備用泵組、安全泄荷閥等元件，不僅增加了投資，還使整個(gè)液壓站相對(duì)占地面積增大。第二種方案在其他系統(tǒng)設(shè)計(jì)中倒是經(jīng)常使用，但對(duì)于出鋼機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于夾緊缸與橫移缸所需工作壓力相差過(guò)大，而橫移缸的工作流量占整個(gè)系統(tǒng)流量的主要部分。大部分油液通過(guò)減壓閥以后推動(dòng)橫移缸移動(dòng)。這樣整個(gè)系統(tǒng)的工作效率就很低了。而且無(wú)用功轉(zhuǎn)化為熱能，使油液溫升過(guò)高，這又造成工作介

5、質(zhì)及密封材料使用壽命降低，冷卻系統(tǒng)要求能力加大等一系列問(wèn)題。能否有方法解決上述兩種方案的不足呢？在分析比較的基礎(chǔ)上,筆者使用兩臺(tái)油泵(1用1備)向兩組不同壓力等級(jí)的蓄能器組供油，在回路及控制方法上采取一些措施，做到了既不多一組油泵常期卸荷，又不由高壓油減壓變?yōu)榈蛪河拖到y(tǒng)效率低下，盡管仍然還是原來(lái)這些元件，但效果卻大不一樣了，其泵站部分的系統(tǒng)原理圖如下： 圖1圖中蓄能器分為兩組分別接入夾緊缸回路和橫移缸回路；減壓閥置于蓄能器前。壓力繼電器PS1設(shè)為夾緊缸蓄能器的油壓高限，PS1發(fā)訊，油泵卸荷；壓力繼電器PS2和PS3分別為夾緊缸油路及橫移缸油路的油壓低限，二者任一發(fā)訊，就要求油泵加載，向蓄能器供

6、油。減壓閥設(shè)為橫移缸蓄能器的油壓高限設(shè)為Ph。在一個(gè)動(dòng)作周期內(nèi)，橫移缸先動(dòng)作，相應(yīng)的蓄能器油壓降低，至PS3發(fā)訊時(shí)，油泵開(kāi)始加載。油泵所能產(chǎn)生的壓力是由外部負(fù)載決定的。因此，此時(shí)油泵會(huì)以低壓向橫移缸蓄能器充油，由于回路中的壓力值低于Ph，減壓閥的閥芯會(huì)完全打開(kāi)，減壓閥前后壓降幾乎為0，油泵所能建立起來(lái)的壓力便一直與橫移缸蓄能器里油壓一致。隨著充液過(guò)程的繼續(xù)，蓄能器內(nèi)油壓逐漸增加，當(dāng)壓力達(dá)到Ph時(shí)，由于減壓閥的限壓作用，蓄能器內(nèi)油壓就不能再升高了。這時(shí)對(duì)橫移缸來(lái)說(shuō)，因?yàn)橛捅檬前凑掌骄髁康囊髞?lái)選取的，其流量較油缸工作流量小，橫移缸移動(dòng)到位前，蓄能器內(nèi)壓力肯定小與Ph，即蓄能器內(nèi)壓力重新達(dá)到Ph

7、時(shí)，橫移缸流量為0，油缸移動(dòng)到位停止。這樣就不會(huì)有油液通過(guò)減壓閥，油泵工作壓力瞬時(shí)升高，向夾緊缸充油，直至其移動(dòng)到位停止。當(dāng)PS1很快發(fā)訊，電磁卸荷閥電磁鐵得電，油液不供向P管直接卸荷流回O管。油泵工作壓力降至只需滿(mǎn)足過(guò)濾器及冷卻器壓降的0.5MPa左右。整個(gè)工作過(guò)程中，油泵的工作壓力根據(jù)需要而不斷變化，減壓閥的泄漏量也相對(duì)較少,系統(tǒng)的工作效率大大提高,另外在兩套蓄能器回路中均設(shè)有單項(xiàng)閥,蓄能器內(nèi)油液可以互不干擾獨(dú)立工作。4.橫移缸同步回路的確定關(guān)于液壓系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，都存在是否需要系統(tǒng)考慮緩沖的問(wèn)題。出鋼機(jī)系統(tǒng)中的油缸都一般速度較慢，慣量較小，無(wú)需緩沖系統(tǒng)，但此處出鋼機(jī)的橫移裝置中，一大一小兩

8、個(gè)油缸，則有一定的同步要求。同步回路的設(shè)計(jì)方法很多，總的來(lái)說(shuō)分為容積同步和節(jié)流同步兩類(lèi)。在精度要求不高的情況下，一般使用相對(duì)簡(jiǎn)單的節(jié)流同步。橫移缸運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)為同時(shí)起動(dòng)，在到達(dá)規(guī)定的步距后兩個(gè)油缸分別由兩組位置控制開(kāi)關(guān)控制而分別制動(dòng)。因此，此系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，比較合理的是利用單向節(jié)流閥或調(diào)速閥控制同步。考慮到盡管這兩個(gè)油缸的大小及所受的負(fù)載均不同，但其負(fù)載較恒定，沒(méi)有什么變化，為了使控制閥組更加簡(jiǎn)潔，筆者選用了疊加式單向節(jié)流閥，對(duì)橫移油缸進(jìn)行出口節(jié)流。出口節(jié)流比起進(jìn)口節(jié)流和旁路節(jié)流，所控制的油缸動(dòng)作上更加平穩(wěn)。5.連鎖控制連鎖控制包括：主泵與備用泵連鎖控制、油箱液位與循環(huán)泵及加熱器連鎖、液溫與冷卻器水閥及加熱器連鎖、油壓與溢流閥連鎖、泵啟動(dòng)與進(jìn)油蝶閥限位開(kāi)關(guān)連鎖、機(jī)旁及遠(yuǎn)程主控室控制等。6.結(jié)束語(yǔ)此系統(tǒng)從馬鋼現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用情況來(lái)看，反映良好，達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)所預(yù)期的效果。此后在柳州鋼鐵公司第二棒材及本溪北臺(tái)棒材的出鋼機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，也沿用了這種方法，得到了業(yè)主的一致好評(píng)。液壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，具有單位重量輸出功率大，體積小，重量輕，啟動(dòng)控制迅速，調(diào)速方便，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，操縱簡(jiǎn)便，和電氣控制一起可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠自潤(rùn)滑自