浅谈出钢机液压系统的设计

1、浅谈出钢机液压系统的设计摘要：本文通过对推钢式出钢机实例的分析，介绍了其液压系统的的原理、优点以及在实际使用维护过程中应注意的事项、常见故障和解决办法。关键词：出钢机液压系统；设计引言：在许多轧钢厂的推钢式j加热炉设计中，较多采用了出钢机出料的方式。相对于其他轧钢设备，出钢机并不复杂，笔者以马钢高线厂出钢机为例，介绍出钢机液压系统的设计。1.出钢机的主要性能马钢高线厂出钢机包括横移机构和出钢机构。横移机构由两只并列的液压缸驱动，由于被牵引移动的出钢推杆装置底座装有滚轮，驱动时只需克服较小的摩擦力，所以两个横移油缸所需工作压力较低，但工作行程大，动作频繁。出钢机构是由电机通过减速箱带动一只辊轮，

2、辊轮则以一定压力压在出钢推杆上并利用摩擦力带动推杆前进，完成出钢动作。其中辊轮压下夹紧就是由液压缸完成，相对于弹簧压下，更易于控制，抬起方便等优点显而易见。夹紧缸在出钢机正常工作时没有动作要求,只需少量油液满足液压阀及油缸的需要,但其工作压力相对于横移缸则高出很多。2.系统流量调节方式的确定这是所有液压系统设计中必须首先考虑的，除了执行机构所需流量基本都相差无几的情况下，笔者认为应尽量少用定量泵加溢流阀的方式调节流量，因为如果需要降低流量时必须通过溢流阀，而溢流阀的调定压力又一定要高于系统正常工作压力，这样工作时不仅流量富裕，且系统压力过高,无用功率较大,效率低下。一般比较常用的是采用变量泵或

3、是定量泵加蓄能器。变量泵方式的优点是体积小，控制简单，压力波动小，但相对于定量泵加蓄能器的方式来说泵的成本较高，更重要的是变量泵组的泵排量和电机功率一般情况下要大很多，因为变量泵要满足系统中的最大流量，而定量泵加蓄能器的方式则只需要满足系统的平均流量。对于出钢机液压系统，平均流量于系统最大流量相差很大，因此综合考虑在设计中选用了定量泵加蓄能器作为系统的动力源。3.系统压力回路的确定出钢机液压系统的设计，笔者认为重要的是泵站对两种工作压力的控制问题。常见的方法：1.用一组泵(2用1备)及蓄能器分别为横移缸及夹紧缸提供动力源，一组低压一组高压，互不干涉。2.用两组泵(1用1备)及蓄能器，工作压力设

4、为夹紧缸所要求的压力，在横移缸控制阀组(而不是蓄能器前)上设减压阀，来满足所需的低压，即供油管为1根,即P管。比较两种方案，各有优点，又都有不足。第一种做法，为夹紧缸提供动力的泵组由于夹紧缸所需流量极小而实际上长期处于泄荷状态，且由于增加了1套泵组，加上备用泵组、安全泄荷阀等元件，不仅增加了投资，还使整个液压站相对占地面积增大。第二种方案在其他系统设计中倒是经常使用，但对于出钢机系统来说，由于夹紧缸与横移缸所需工作压力相差过大，而横移缸的工作流量占整个系统流量的主要部分。大部分油液通过减压阀以后推动横移缸移动。这样整个系统的工作效率就很低了。而且无用功转化为热能，使油液温升过高，这又造成工作介

5、质及密封材料使用寿命降低，冷却系统要求能力加大等一系列问题。能否有方法解决上述两种方案的不足呢？在分析比较的基础上,笔者使用两台油泵(1用1备)向两组不同压力等级的蓄能器组供油，在回路及控制方法上采取一些措施，做到了既不多一组油泵常期卸荷，又不由高压油减压变为低压油系统效率低下，尽管仍然还是原来这些元件，但效果却大不一样了，其泵站部分的系统原理图如下： 图1图中蓄能器分为两组分别接入夹紧缸回路和横移缸回路；减压阀置于蓄能器前。压力继电器PS1设为夹紧缸蓄能器的油压高限，PS1发讯，油泵卸荷；压力继电器PS2和PS3分别为夹紧缸油路及横移缸油路的油压低限，二者任一发讯，就要求油泵加载，向蓄能器供

6、油。减压阀设为横移缸蓄能器的油压高限设为Ph。在一个动作周期内，横移缸先动作，相应的蓄能器油压降低，至PS3发讯时，油泵开始加载。油泵所能产生的压力是由外部负载决定的。因此，此时油泵会以低压向横移缸蓄能器充油，由于回路中的压力值低于Ph，减压阀的阀芯会完全打开，减压阀前后压降几乎为0，油泵所能建立起来的压力便一直与横移缸蓄能器里油压一致。随着充液过程的继续，蓄能器内油压逐渐增加，当压力达到Ph时，由于减压阀的限压作用，蓄能器内油压就不能再升高了。这时对横移缸来说，因为油泵是按照平均流量的要求来选取的，其流量较油缸工作流量小，横移缸移动到位前，蓄能器内压力肯定小与Ph，即蓄能器内压力重新达到Ph

7、时，横移缸流量为0，油缸移动到位停止。这样就不会有油液通过减压阀，油泵工作压力瞬时升高，向夹紧缸充油，直至其移动到位停止。当PS1很快发讯，电磁卸荷阀电磁铁得电，油液不供向P管直接卸荷流回O管。油泵工作压力降至只需满足过滤器及冷却器压降的0.5MPa左右。整个工作过程中，油泵的工作压力根据需要而不断变化，减压阀的泄漏量也相对较少,系统的工作效率大大提高,另外在两套蓄能器回路中均设有单项阀,蓄能器内油液可以互不干扰独立工作。4.横移缸同步回路的确定关于液压系统执行机构，都存在是否需要系统考虑缓冲的问题。出钢机系统中的油缸都一般速度较慢，惯量较小，无需缓冲系统，但此处出钢机的横移装置中，一大一小两

8、个油缸，则有一定的同步要求。同步回路的设计方法很多，总的来说分为容积同步和节流同步两类。在精度要求不高的情况下，一般使用相对简单的节流同步。横移缸运动时，我们设计为同时起动，在到达规定的步距后两个油缸分别由两组位置控制开关控制而分别制动。因此，此系统设计中，比较合理的是利用单向节流阀或调速阀控制同步。考虑到尽管这两个油缸的大小及所受的负载均不同，但其负载较恒定，没有什么变化，为了使控制阀组更加简洁，笔者选用了叠加式单向节流阀，对横移油缸进行出口节流。出口节流比起进口节流和旁路节流，所控制的油缸动作上更加平稳。5.连锁控制连锁控制包括：主泵与备用泵连锁控制、油箱液位与循环泵及加热器连锁、液温与冷却器水阀及加热器连锁、油压与溢流阀连锁、泵启动与进油蝶阀限位开关连锁、机旁及远程主控室控制等。6.结束语此系统从马钢现场实际使用情况来看，反映良好，达到设计时所预期的效果。此后在柳州钢铁公司第二棒材及本溪北台棒材的出钢机液压系统设计中，也沿用了这种方法，得到了业主的一致好评。液压传动相对于机械传动来说，具有单位重量输出功率大，体积小，重量轻，启动控制迅速，调速方便，运动平稳，操纵简便，和电气控制一起可实现远程自动控制，执行机构能够自润滑自