淺談出鋼機液壓系統(tǒng)的設計

1、淺談出鋼機液壓系統(tǒng)的設計摘要：本文通過對推鋼式出鋼機實例的分析，介紹了其液壓系統(tǒng)的的原理、優(yōu)點以及在實際使用維護過程中應注意的事項、常見故障和解決辦法。關鍵詞：出鋼機液壓系統(tǒng)；設計引言：在許多軋鋼廠的推鋼式j加熱爐設計中，較多采用了出鋼機出料的方式。相對于其他軋鋼設備，出鋼機并不復雜，筆者以馬鋼高線廠出鋼機為例，介紹出鋼機液壓系統(tǒng)的設計。1.出鋼機的主要性能馬鋼高線廠出鋼機包括橫移機構和出鋼機構。橫移機構由兩只并列的液壓缸驅動，由于被牽引移動的出鋼推桿裝置底座裝有滾輪，驅動時只需克服較小的摩擦力，所以兩個橫移油缸所需工作壓力較低，但工作行程大，動作頻繁。出鋼機構是由電機通過減速箱帶動一只輥輪，

2、輥輪則以一定壓力壓在出鋼推桿上并利用摩擦力帶動推桿前進，完成出鋼動作。其中輥輪壓下夾緊就是由液壓缸完成，相對于彈簧壓下，更易于控制，抬起方便等優(yōu)點顯而易見。夾緊缸在出鋼機正常工作時沒有動作要求,只需少量油液滿足液壓閥及油缸的需要,但其工作壓力相對于橫移缸則高出很多。2.系統(tǒng)流量調節(jié)方式的確定這是所有液壓系統(tǒng)設計中必須首先考慮的，除了執(zhí)行機構所需流量基本都相差無幾的情況下，筆者認為應盡量少用定量泵加溢流閥的方式調節(jié)流量，因為如果需要降低流量時必須通過溢流閥，而溢流閥的調定壓力又一定要高于系統(tǒng)正常工作壓力，這樣工作時不僅流量富裕，且系統(tǒng)壓力過高,無用功率較大,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)點是體積小，控制簡單，壓力波動小，但相對于定量泵加蓄能器的方式來說泵的成本較高，更重要的是變量泵組的泵排量和電機功率一般情況下要大很多，因為變量泵要滿足系統(tǒng)中的最大流量，而定量泵加蓄能器的方式則只需要滿足系統(tǒng)的平均流量。對于出鋼機液壓系統(tǒng)，平均流量于系統(tǒng)最大流量相差很大，因此綜合考慮在設計中選用了定量泵加蓄能器作為系統(tǒng)的動力源。3.系統(tǒng)壓力回路的確定出鋼機液壓系統(tǒng)的設計，筆者認為重要的是泵站對兩種工作壓力的控制問題。常見的方法：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

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)上設減壓閥，來滿足所需的低壓，即供油管為1根,即P管。比較兩種方案，各有優(yōu)點，又都有不足。第一種做法，為夾緊缸提供動力的泵組由于夾緊缸所需流量極小而實際上長期處于泄荷狀態(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，還使整個液壓站相對占地面積增大。第二種方案在其他系統(tǒng)設計中倒是經(jīng)常使用，但對于出鋼機系統(tǒng)來說，由于夾緊缸與橫移缸所需工作壓力相差過大，而橫移缸的工作流量占整個系統(tǒng)流量的主要部分。大部分油液通過減壓閥以后推動橫移缸移動。這樣整個系統(tǒng)的工作效率就很低了。而且無用功轉化為熱能，使油液溫升過高，這又造成工作介

5、質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？在分析比較的基礎上,筆者使用兩臺油泵(1用1備)向兩組不同壓力等級的蓄能器組供油，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。減壓閥設為橫移缸蓄能器的油壓高限設為Ph。在一個動作周期內，橫移缸先動作，相應的蓄能器油壓降低，至PS3發(fā)訊時，油泵開始加載。油泵所能產(chǎn)生的壓力是由外部負載決定的。因此，此時油泵會以低壓向橫移缸蓄能器充油，由于回路中的壓力值低于Ph，減壓閥的閥芯會完全打開，減壓閥前后壓降幾乎為0，油泵所能建立起來的壓力便一直與橫移缸蓄能器里油壓一致。隨著充液過程的繼續(xù)，蓄能器內油壓逐漸增加，當壓力達到Ph時，由于減壓閥的限壓作用，蓄能器內油壓就不能再升高了。這時對橫移缸來說，因為油泵是按照平均流量的要求來選取的，其流量較油缸工作流量小，橫移缸移動到位前，蓄能器內壓力肯定小與Ph，即蓄能器內壓力重新達到Ph

7、時，橫移缸流量為0，油缸移動到位停止。這樣就不會有油液通過減壓閥，油泵工作壓力瞬時升高，向夾緊缸充油，直至其移動到位停止。當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足過濾器及冷卻器壓降的0.5MPa左右。整個工作過程中，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有單項閥,蓄能器內油液可以互不干擾獨立工作。4.橫移缸同步回路的確定關于液壓系統(tǒng)執(zhí)行機構，都存在是否需要系統(tǒng)考慮緩沖的問題。出鋼機系統(tǒng)中的油缸都一般速度較慢，慣量較小，無需緩沖系統(tǒng)，但此處出鋼機的橫移裝置中，一大一小兩

8、個油缸，則有一定的同步要求。同步回路的設計方法很多，總的來說分為容積同步和節(jié)流同步兩類。在精度要求不高的情況下，一般使用相對簡單的節(jié)流同步。橫移缸運動時，我們設計為同時起動，在到達規(guī)定的步距后兩個油缸分別由兩組位置控制開關控制而分別制動。因此，此系統(tǒng)設計中，比較合理的是利用單向節(jié)流閥或調速閥控制同步。考慮到盡管這兩個油缸的大小及所受的負載均不同，但其負載較恒定，沒有什么變化，為了使控制閥組更加簡潔，筆者選用了疊加式單向節(jié)流閥，對橫移油缸進行出口節(jié)流。出口節(jié)流比起進口節(jié)流和旁路節(jié)流，所控制的油缸動作上更加平穩(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、泵啟動與進油蝶閥限位開關連鎖、機旁及遠程主控室控制等。6.結束語此系統(tǒng)從馬鋼現(xiàn)場實際使用情況來看，反映良好，達到設計時所預期的效果。此后在柳州鋼鐵公司第二棒材及本溪北臺棒材的出鋼機液壓系統(tǒng)設計中，也沿用了這種方法，得到了業(yè)主的一致好評。液壓傳動相對于機械傳動來說，具有單位重量輸出功率大，體積小，重量輕，啟動控制迅速，調速方便，運動平穩(wěn)，操縱簡便，和電氣控制一起可實現(xiàn)遠程自動控制，執(zhí)行機構能夠自潤滑自