厚板軋機平衡彎輥液壓控制系統(tǒng)設計分析

【摘要】本文介紹4300 mm厚板精軋機平衡彎輥液壓控制系統(tǒng)的設備組成及工作原理和設計計算。

【關鍵詞】平衡彎輥；工作輥竄輥；軋機

0.前言

近年來，隨著我國工業(yè)的飛速發(fā)展，用戶在對厚扳需求量越來越大的同時，對厚板的質量要求也越來越高。。液壓彎輥是目前使用最為廣泛的一種板形控制手段，通過向工作輥或支承輥頸施加液壓彎輥力，使軋輥產生附加彎曲變形，從而改變軋機承載輥縫的形狀和軋后帶材沿橫向的分布，由此達到控制帶材板形的目的。正因如此，液壓彎輥系統(tǒng)已是現代厚板軋機的重要組成部分。工藝要求軋制過程中彎輥力的變化既要平穩(wěn)又要有一定的快速響應性，彎輥和平衡之間的轉換要平滑過渡，不應有沖擊現象。本文將結合萊鋼4300mm生產線的液壓彎輥系統(tǒng)，介紹其組成和主要參數的計算及液壓系統(tǒng)的設計方法。

1.主要工作原理及系統(tǒng)組成

液壓平衡彎輥系統(tǒng)的主要設備由一套以計算機、檢測元件為主的控制裝置和以一套液壓系統(tǒng)、液壓伺服缸為主的執(zhí)行機構組成。機架配有4套平衡彎輥缸，在每個壓上缸的活塞側和活塞桿側均配有壓力傳感器，檢測壓上缸兩側的工作壓力，從而得出彎輥力根據軋機機架的結構和軋機竄輥需要，我們首先確定了油缸尺寸和結構形式。在每個支承輥軸承座內，裝有兩個鑲塊，每個鑲塊內有兩個上工作輥彎輥缸，共八個上工作彎輥缸（Ф260/Ф180）都裝在支承輥的軸承座內。在每個牌坊窗口內，裝有兩個鑲塊，每個鑲塊內有兩個下工作輥彎輥缸，共八個下工作輥平衡彎輥缸安裝在每個牌坊窗口內。

2.液壓伺服系統(tǒng)靜態(tài)參數的計算及控制方式的確定

2.1平衡力的確定

為了有效地消除各部間隙，軋輥平衡缸的推力要略大于所需平衡的重力，即需要有一定的過平衡。通常：

F/W =f （1）

式中 F——平衡液壓缸的實際推力，F=ηT

T——平衡液壓缸的理論推力

η——液壓缸效率，取η=0.8～0.9

W—— 所需平衡的重量

f——過平衡系數，一般取 f=1.1～1.4

W=工作輥重量+支承輥重量=78T+165T=243T

通過計算可得P1≈11Mpa

此計算為軋鋼狀態(tài)下所需要的平衡力。但是精軋軋機具有竄輥功能，如果要實現竄輥狀態(tài)，平衡力不能過平衡，此時壓力應為70bar。因此我們在設計液壓系統(tǒng)回路時考慮以上因素設計的原理圖（共有四組組成）如上圖所示。

2.2工作輥平衡彎輥缸的控制

2.2.1平衡時有三種情況（選擇開關“控制”位）

①平衡一軋制位： 電磁鐵YVH1.11得電、電磁鐵YVH1.12得電，YVH4.11處于工作狀態(tài)，此時調整平衡壓力為110bar。

②平衡——工作輥換輥位：電磁鐵YVH1.11失電、電磁鐵YVH1.12得電，YVH2.13a位脈沖得電，YVH4.11處于非工作狀態(tài)，此時調整平衡壓力為70bar，通過工作輥平衡力使兩工作輥分開，加墊塊。然后電磁鐵YVH1.11失電、電磁鐵YVH1.12得電，YVH2.13b位脈沖得電，YVH4.11處于非工作狀態(tài)，再把彎輥缸組的無桿腔全部接回油，有桿腔則通以低壓油，使所有缸的活塞桿縮回。

③平衡——工作輥竄輥位：電磁鐵YVH1.11失電、電磁鐵YVH1.12得電，YVH2.13a位脈沖得電，YVH4.11處于非工作狀態(tài)，此時調整平衡壓力為70bar，然后進行竄輥。

2.2.2彎輥有兩種方式

①方式1：同平衡一軋制位一樣控制，伺服閥一組投入運行，此時，兩個伺服閥與相應壓力傳感器形成閉環(huán)控制，使彎輥力達到紿定值。

②方式2：同平衡一軋制位一樣控制，伺服閥兩組投入運行，此時，兩個伺服閥與相應壓力傳感器形成閉環(huán)控制，使彎輥力達到紿定值。

2.2.3軋機停車的要求

軋機的速度很高，支承輥和工作輥的轉動慣量相差很大，軋機停車過程中容易造成工作輥和支承輥之間的相對滑動，引起軋輥表面劃傷，為了防止相對滑動，當軋機有停車指令時，工作輥彎輥應馬上轉為平衡狀態(tài)，使工作輥和支承輥壓緊。

2.3大量采用插裝閥結構

與采用常規(guī)通用液壓閥的回路相比有如下優(yōu)點：

①插裝閥通流能力大，壓力損失小，平衡系統(tǒng)過平衡系數易保證。

②插裝閥易于采用疊加形式，閥組體積小、重量輕，閥塊簡單。

③插裝閥回路的控制簡單，維護方便。

④插裝閥是錐閥結構，與通用型閥的滑閥式結構相比泄漏量小。

3.結束語

液壓彎輥電液伺服控制系統(tǒng)融合了機械、電子、液壓以及控制理論和計算機技術，是一個典型的高精度位置-力伺服控制系統(tǒng)。 由于在設計階段已特別注意到液壓設備的設計及控制方式的選擇，因此在調試及生產過程中少走了不少彎路。實踐證明該系統(tǒng)具有響應快、超調量小、精確度較高、簡便實用、動態(tài)性能好、易維護等優(yōu)點。

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