1500T校直機液壓控制系統(tǒng)改造

1500T校直機液壓控制系統(tǒng)改造作者：邢磊來源：《農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備》2014年第8期邢磊（中國第一重型機械股份公司鑄鍛鋼事業(yè)部，黑龍江富拉爾基161042）摘要：采用新型液壓控制元件對1500T校直機液壓控制系統(tǒng)進行改造，在提高設(shè)備穩(wěn)定性的同時降低維護成本。關(guān)鍵詞：校直機；液壓控制系統(tǒng)；改造；工藝流程；內(nèi)嚙合齒輪泵1500T校直機由蘇聯(lián)廠家設(shè)計制造，投產(chǎn)于1961年，可用于校正直徑200cm到600cm,長度2m到12m的鋼制件，是熱處理分廠重要的校直設(shè)備。經(jīng)過半個多世紀(jì)使用，其液壓控制系統(tǒng)的主、輔件已經(jīng)磨損嚴(yán)重，且備件生產(chǎn)廠家早已不再生產(chǎn)，使得校直機在運行過程中故障頻發(fā),運行可靠性和穩(wěn)定性很低。急需對校直機液壓控制系統(tǒng)進行全面改造升級，恢復(fù)設(shè)計生產(chǎn)能力。本次改造是依據(jù)該設(shè)備原始設(shè)計參數(shù)對液壓控制系統(tǒng)進行全新設(shè)計，液壓元件的選型充分考慮到公司大部分液壓設(shè)備備件具有通用性和互換性。在結(jié)構(gòu)形式上，將原管式的安裝形式改為控制閥塊的方式，把大部分液壓閥安裝在一個控制閥組上，便于日常點檢和維護工作。在動作功能上，可實現(xiàn)快降、慢降、加壓、停止、卸壓回程共6個工作過程。1工作過程及設(shè)計參數(shù)選擇1.1校直機工作過程本次液壓控制系統(tǒng)改造采用電動控制方式，使活動橫梁能以較快的速度進入校正區(qū)域，并慢速靠近鋼件，當(dāng)錘頭與鋼件接觸后，可實現(xiàn)校正壓力的無級調(diào)節(jié)以滿足不同鋼件所需要的不同校正壓力，當(dāng)鋼件完成校正后，活動橫梁能迅速停止以防止校正過量，在活動橫梁回程前，可將壓力迅速卸掉。1.2液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)選擇由于本次改造只針對液壓控制系統(tǒng)進行設(shè)計，其它各部分機構(gòu)均保持不變，設(shè)計技術(shù)參數(shù)是參照校直機原始技術(shù)參數(shù)（見表1）。IfflW悽『腫繩?目駟

利屈A（1!）I加I仙）eM）R嗣2控制系統(tǒng)設(shè)計2.1壓力控制系統(tǒng)設(shè)計液壓系統(tǒng)中壓力必須與載荷相適應(yīng)，才能滿足工作要求有減少動力損耗，因此需根據(jù)校直機工作狀態(tài)來調(diào)整主泵的輸出壓力，從而降低能耗。本次設(shè)計利用比例控制來調(diào)整主泵輸出壓力，同時利用電磁溢流閥來改變主泵輸出流量是進入控制系統(tǒng)還是直接返回油箱處于循環(huán)狀態(tài)。DBAEE型泵用安全閥塊是一種集成式先導(dǎo)溢流閥，這種控制閥塊可直接安裝在主泵的SAE型壓力油口上，用來限制或卸除系統(tǒng)壓力。其主要組成部分為閥體和DBETE型比例溢流閥。閥體中有1個進油口P和1個出油口P1，在油路的并聯(lián)支路中是比例溢流閥的閥芯，控制閥芯的位置可使油路與油口T（連接油箱）處于阻斷或相通狀態(tài)?？刂朴涂赬處的壓力通過調(diào)整DBETE型比例溢流閥來改變，即可以隨輸入電信號強度的變化，在0?10（V）之間來改變電磁鐵的磁力,從而改變閥體彈簧的壓縮量，進而改變錐閥開啟壓力，最終實現(xiàn)了主泵出口壓力的無級調(diào)節(jié)（見圖1）。禺1壓力擔(dān)制功能!￡）2.2方向控制設(shè)計當(dāng)液壓泵源源不斷地向系統(tǒng)提供液壓油時，對油液的方向、壓力或流量都需要進行調(diào)節(jié)和控制。本著操作、維護簡便的原則，本次設(shè)計沒有選擇比例換向而是采用普通換向閥，結(jié)合最大流量97.2L/min，并且為保證液壓缸鎖緊無泄漏的功能，選中位機能為J型電磁換向閥，可將液控單向閥控制油口壓力為0,參考力士樂樣本選取換向閥型號為4WE10J4X/CG24N9K4。在本液壓系統(tǒng)中，柱塞缸作為執(zhí)行器需要使液壓缸在任意位置保持停留并承受一定的負載力，在換向閥出口分別用兩個液控單向閥形成互鎖回路來保證液壓缸位置的穩(wěn)定，由于兩側(cè)油路都關(guān)閉，無油液泄漏，柱塞缸不能移動，即便用外力也保持不動，這就意味著，帶載液壓缸即使長期停機也不會發(fā)生“蠕滑”現(xiàn)象。為了保證能安全關(guān)閉，當(dāng)換向閥處于中位時，兩端口（A和B）必須連接至回油路，實現(xiàn)泄荷。pejw*說冋捽子夷科口旳gg2.3液壓缸充液工程設(shè)計充液閥是大尺寸的單向閥，主要用于向大液壓缸的腔體進行充液，并使之與壓力主回路隔離開來。如圖2所示的充液閥，端口A直接與液壓缸上方的油箱連接。閥芯受到其上方的液柱作用。如果壓機的柱塞桿一側(cè)（環(huán)形面積AK）卸荷，則液壓缸柱塞會因重量而下降，在AK上方的腔體也會出現(xiàn)真空，而使B端口也受影響，使其打開。于是打來了液壓缸上方與油箱的連通管路,在液壓缸外伸時從油箱吸油。與此同時，高壓液壓泵將油液注入AK上方的腔體。在液壓缸即將到達形成終點前（加壓過程），液壓缸減速至加壓速度。建立起來的壓力，影響到充液閥B端口，使其關(guān)閉，因而工作回路就與油箱隔離。在工作形成執(zhí)行完以后，壓機缸要回縮。經(jīng)控制元件的控制，通過充液閥控制端口X,壓力有作用在環(huán)形面積AK和控制柱塞上。它先推開的是預(yù)開口閥芯（1）,其次是主閥芯（2）。于是AK表面的液壓油可流回油箱，使液壓機缸回縮。3校直機動作過程控制為避免油泵帶載啟動造成電動機電流瞬間過大，電機3啟動5秒鐘內(nèi)齒輪泵2所供的系統(tǒng)油液為循環(huán)狀態(tài)，即電磁溢流閥6處于連通狀態(tài)，此時油液從泵的排油口直接經(jīng)過電磁溢流閥回油箱。5s過后，電磁溢流閥2YA得電，此時的電磁溢流閥6處于關(guān)閉狀態(tài)，只有系統(tǒng)壓力超過所設(shè)定的壓力才能使油液溢流。而泵的排油口壓力取決于泵用安全閥塊4的給定值，該值是0?10V的電信號，該信號的大小可由操作者控制臺旋鈕進行控制，從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，最終影響校直機的工作壓力。系統(tǒng)油繼續(xù)通過高壓過濾器5進行過濾，使得系統(tǒng)供油能達到7級精度,滿足系統(tǒng)要求后進入控制閥組內(nèi)，控制閥組采用塊式，將序號6至序號13的各控制閥安裝在集成塊上，集成塊內(nèi)部通過各工藝孔和閥的通斷來實現(xiàn)油路的通斷（見圖3）1*13宰統(tǒng)，祖王里i+E3.1快速下降動作快速下降過程中，液壓缸活塞側(cè)大量進油，活塞桿側(cè)大量排油，即實現(xiàn)快速下降功能。活塞側(cè)大量進油主要來源于從充液閥14進入缸體的低壓油和油控制閥組的高壓油共同實現(xiàn)從充液閥進入的低壓油是在柱塞自重和油箱處于缸體頂部的原因，使得油液能迅速充滿缸體內(nèi)部，系統(tǒng)供油經(jīng)過電磁換向閥7的左位、液控單向閥8.2及電磁換向閥9的中位進入到活塞側(cè)，使得活塞側(cè)壓力增加?；钊麠U側(cè)通過電磁換向閥11的5YA得電將液控單向閥12打開，使得活塞桿側(cè)的油從經(jīng)液控單向閥12、液控單向閥11和電磁換向閥7的左位回到油箱。3.2慢速下降動作當(dāng)錘頭逐漸接近鋼件時，需要校直機實現(xiàn)慢降功能，便于鋼件的調(diào)整慢速下降時，電磁換向閥11的5YA斷電，使得液控單向閥12關(guān)閉，此時活塞桿側(cè)的排油經(jīng)過溢流閥13后繼續(xù)回到油箱。此時活塞桿側(cè)下腔形成背壓，活塞側(cè)壓力也逐漸升高，使得充液閥14關(guān)閉，只有系統(tǒng)供油進入活塞側(cè)。加壓動作當(dāng)錘頭接觸到鋼件后，系統(tǒng)壓力逐漸升高，最高壓力可由帶比例調(diào)節(jié)功能的泵用安全閥塊來調(diào)整系統(tǒng)壓力，從而改變校直力的大小。此時電磁換向閥11的5YA得電，液控單向閥12打開后將活塞桿側(cè)壓力全部泄荷，形成最大的校正壓力。停止動作當(dāng)操作者目測鋼件校正完畢或者需調(diào)整錘頭固定在某一位置，需馬上停止液壓缸動作時，電磁換向閥7立即回到中位，關(guān)閉液控單向閥8.1和8.2，使得活塞側(cè)和活塞桿側(cè)的液壓油全部封閉。此時電磁溢流閥6的2YA斷電，系統(tǒng)供油處于循環(huán)狀態(tài)，降低能源消耗。泄壓動作泄壓狀態(tài)時電磁換向閥7的4YA得電，使系統(tǒng)供油經(jīng)過液控單向閥8.1和液控單向閥12進入活塞桿側(cè)，系統(tǒng)供油還經(jīng)過減壓閥10進入到充液閥控油油口，從而打開充液閥，電磁換向閥9的6YA使得活塞桿側(cè)的液壓油不能經(jīng)過控制閥組回到油箱，而只能通過充液閥迅速泄掉，這樣避免了高壓油經(jīng)控制閥組泄油所造成的管路振動、發(fā)熱等問題。提升動作泄壓完成后，系統(tǒng)供油繼續(xù)進入活塞桿側(cè)，電磁換向閥9的6YA斷電后，活塞側(cè)的壓力油經(jīng)過充液閥14和控制閥組的液控單向閥8.2及電磁換向閥7同時回到油箱，使活塞側(cè)快速回油實現(xiàn)提升動作。4總結(jié)本次設(shè)計是在原有設(shè)計參數(shù)基礎(chǔ)上對液壓系統(tǒng)進行改造，擬定了液壓系統(tǒng)的原理圖；根據(jù)工作情況進行了動力系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、方向控制系統(tǒng)等的設(shè)計。通過此次改造能夠提高1500T校直機運行穩(wěn)定性，