浅谈基于压力矫直机的小型液压站的设计论文_贺强

浅谈基于压力矫直机的小型液压站的设计论文_贺强

江阴兴澄特种钢铁有限公司 江苏江阴 214400

摘要:大棒精整四号线主要用于钢坯的矫直、抛丸和磁粉探伤。其中矫直机引入的是10MN压力矫直机,可以用于方钢与圆钢的矫直,相对于两辊矫直机,压力矫直机矫直的钢坯尺寸较广,不受到运输辊道的尺寸限制,其次压力较大,可以整形弯曲度较高的钢坯,由于压力矫直机主要的系统就是液压系统,本文主要讲述下压力矫直机的液压站的相关知识,同时也讨论下小型液压系统的相关设计,请同行多多指导。

关键词:压力矫直机、液压系统、系统设计

1前言

4号精整线引入的这套压力矫直机的主要参数为:最大矫直力:10MN,主液压缸为活塞缸,规格参数为:Φ700。工作压力为28MPa,主油缸行程:700mm,矫直机开度(压头和砧座间距离):630mm,矫直后弯曲度2mm/m。这套压力矫直机其原理就是一套液压系统加上压头油缸与由于固定油缸的辅助设备,操作人员可以利用翻转设备让钢坯的弯曲凸面朝向压头方向,弯曲凹面朝向砧座方向,使用压头完成对钢坯的矫直。

2压力矫直机液压系统

压力矫直机液压系统主要用于主液压缸(压头)及前后辅助设备(抬升装置、翻转装置)油缸提供动力。主要组成为:主油箱、液压泵、冷却装置、蓄能器和管路组成。

主油箱主要用于存储液压油,同时可以使得液压油中的杂质沉淀,设计时油箱占地较大,使得液压油能够有大的散热面积,同时有利于油液中汽泡的上升,消除管路中的空气,防止系统刚性下降,防止液压系统反应变的迟缓,使得压力系统更加稳定,主油箱旁设计了循环回路,使用循环泵使得液压油通过过滤设备完成对液压油中杂质的过滤,在回油回路中还设置了冷却装置,通过冷水对液压油管路的冷却,完成对液压油的温度控制。主泵装置共包含电动伺服变量柱塞泵,大流量叶片泵,恒压变量柱塞泵。主液压缸空载时伺服变量柱塞泵和叶片泵同时供液,主液压缸负荷状态时由伺服变量柱塞泵供液,叶片泵卸荷。

由于液压系统是一个相对封闭的系统,所以为了防止在每一个输送环节中出现问题,会在管路中加入很多的检测元件用于某些问题的预防,比如油温检测系统,通过油温检测,与加热器和冷却器进行联动,把油温控制在一定范围内,当油温过高时,启动冷却器,当油温过低时,启动加热器。其次由于管路的铺设,接头较多,在液压输送动力时管路会发生小幅度震动,会造成接口处的松动,就会造成液压油的泄漏,所以在主油缸中设置了磁性翻板液位计,可以一目了然看清楚油箱中液位的高低,同时配合抄表记录本,知道液位的变化,并且液位计提供的开关量能够进入到PLC中进行报警,停止运转液压泵,防止大规模的液压泄漏。

3小型液压站的设计

小型液压站的设计主要涉及到以下几个要素:动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆动力元件指的是油泵,一般使用的油泵根据泵的结构形式分为齿轮泵、叶轮泵和柱塞泵,由于压力矫直机需要高压力的输出,而且在矫直钢坯时需要稳定的压力输出,而且不同钢种需要矫直的压力值是变化的,所以齿轮泵无法满足要求,只能够使用柱塞泵作为压头的动力元件,配合着伺服电机,能够完成压头变量压力输出,同时使用了叶轮泵作为卸荷,为了高效的进行管路压力的状态的切换,使用了压力开关阀,这样能够对压头进行压力控制。

由于使用了柱塞泵与叶轮泵,对油品的要求比齿轮泵要高,同时压力矫直机压头油缸所在环境比较恶劣,油缸伸缩时杂质带入油品中较多,所以在设计过滤系统时,使用了一台较大功率的循环泵,考虑到油箱底部杂质较多,采用对油品要求较低的齿轮泵作为循环泵,循环管路中过滤器过滤精度能够达到15μm,为了防止由于过滤器问题造成的液压供油回路故障,同时也为了保护液压泵,在过滤器前后设置了压差检测,当压差达到一定数值时就会发出报警,提醒液压人员过滤器发生了堵塞。由于选用的泵的功率较大,泵对油的做功功率较大,导致油温很高,油温的上升会对液压油更加容易发生氧化变质,粘稠度降低,造成压力不稳,设计冷却系统时,冷却水的流量一定要能够满足要求,考虑到受到场地的制约,散热片与冷却水热量交互的有效面积设计为10平方米,可以满足夏天的散热。由于在用压头对弯曲进行矫直时,有反向的作用力,虽然使用单向阀体,可能会因为油品中杂质的影响导致阀芯一直顶在通路上,这样会造成压力的反向冲击力,同时由于柱塞泵的作用力较大,为了液压回路的安全,同时也能够节省能源,使得液压系统压力稳定,增加了蓄能器,当然液压油是不能被压缩,蓄能器由于管路中有较大压力,所以弹簧式蓄能器与活塞式蓄能器都不能满足要求,选择了气体式蓄能器,同时为了确保安全,在蓄能器周围设置了防护措施。执行元件选择了双向活塞式液压缸,这样可以实现压头的前进与后退双向运动。液压阀由于使用了伺服电机不再需要使用比例阀来控制,只需要使用开关式控制阀就可以,使得阀体结构简单方便维护更换,同时由于控制阀的电磁插头带有灯光,可以很快的判断阀应该在哪种状态,便于故障的查找。

4压力矫直机常见液压故障处理

由于压力矫直机工作环境较恶劣,灰尘等杂质会通过伸缩的主油缸带入,造成过滤器的堵塞,或者造成阀芯卡死或者运动不灵活,造成了压头的动作失灵,所以一定要定期清理过滤器,同时在油缸的进出管路上各增加了一套过滤装置,对过滤装置中的滤芯进行定期的清理。管路接头处液压油泄漏也是常见的,为了更好的跟踪好接头处的情况,对每一个接头处进行标号,通过平时的点检情况,制定出合理的点检周期,对液压管路的每一个接头进行定期的维护。主油缸的活塞密封情况需要经常查看,防止两腔的互漏情况。液压系统正常的工作温度是在40至60范围内,虽然有电气自动化程序进行温度检测控制,但是执行电磁阀得电后,还需要把检修预备阀打开,这样冷却水管内才有水流动,才能达到冷却的效果。

5结束语

通过对压力矫直机的维护与点检,增加了我对液压系统维护点检的经验,同时通过按照压力矫直机设备设计要求进行了小型液压站的设计,使得我对液压系统知识有了更加深入的了解,要根据设备的功能情况对液压站的动力元件、执行元件、辅助元件等进行详细的参数设计,完成对液压系统各个设备的选型。

参考文献

[1]成大先.机械设计手册[单行本液压传动].北京:化学工业出版社,2004

[2]陈启松.液压传动与控制手册[M].上海:上海科学技术出版社,2006

[3]机床液压系统及故障维修/凌志勇编著.北京:化学工业出版社,2007.7

论文作者:贺强

论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期

论文发表时间:2020/3/16

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