厚板軋機(jī)平衡彎輥液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

【摘要】本文介紹4300 mm厚板精軋機(jī)平衡彎輥液壓控制系統(tǒng)的設(shè)備組成及工作原理和設(shè)計(jì)計(jì)算。

【關(guān)鍵詞】平衡彎輥；工作輥竄輥；軋機(jī)

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(shí)，對厚板的質(zhì)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(chǎn)生附加彎曲變形，從而改變軋機(jī)承載輥縫的形狀和軋后帶材沿橫向的分布，由此達(dá)到控制帶材板形的目的。正因如此，液壓彎輥系統(tǒng)已是現(xiàn)代厚板軋機(jī)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(yīng)性，彎輥和平衡之間的轉(zhuǎn)換要平滑過渡，不應(yīng)有沖擊現(xiàn)象。本文將結(jié)合萊鋼4300mm生產(chǎn)線的液壓彎輥系統(tǒng)，介紹其組成和主要參數(shù)的計(jì)算及液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shè)備由一套以計(jì)算機(jī)、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(jī)構(gòu)組成。機(jī)架配有4套平衡彎輥缸，在每個(gè)壓上缸的活塞側(cè)和活塞桿側(cè)均配有壓力傳感器，檢測壓上缸兩側(cè)的工作壓力，從而得出彎輥力根據(jù)軋機(jī)機(jī)架的結(jié)構(gòu)和軋機(jī)竄輥需要，我們首先確定了油缸尺寸和結(jié)構(gòu)形式。在每個(gè)支承輥軸承座內(nèi)，裝有兩個(gè)鑲塊，每個(gè)鑲塊內(nèi)有兩個(gè)上工作輥彎輥缸，共八個(gè)上工作彎輥缸（Ф260/Ф180）都裝在支承輥的軸承座內(nèi)。在每個(gè)牌坊窗口內(nèi)，裝有兩個(gè)鑲塊，每個(gè)鑲塊內(nèi)有兩個(gè)下工作輥彎輥缸，共八個(gè)下工作輥平衡彎輥缸安裝在每個(gè)牌坊窗口內(nèi)。

2.液壓伺服系統(tǒng)靜態(tài)參數(shù)的計(jì)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(shí)際推力，F(xiàn)=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(shù)，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(jì)算可得P1≈11Mpa

此計(jì)算為軋鋼狀態(tài)下所需要的平衡力。但是精軋軋機(jī)具有竄輥功能，如果要實(shí)現(xiàn)竄輥狀態(tài)，平衡力不能過平衡，此時(shí)壓力應(yīng)為70bar。因此我們在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)回路時(shí)考慮以上因素設(shè)計(jì)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(shí)有三種情況（選擇開關(guān)“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(shí)調(diào)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(shí)調(diào)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(shí)調(diào)整平衡壓力為70bar，然后進(jìn)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(yùn)行，此時(shí)，兩個(gè)伺服閥與相應(yīng)壓力傳感器形成閉環(huán)控制，使彎輥力達(dá)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(yùn)行，此時(shí)，兩個(gè)伺服閥與相應(yīng)壓力傳感器形成閉環(huán)控制，使彎輥力達(dá)到紿定值。

2.2.3軋機(jī)停車的要求

軋機(jī)的速度很高，支承輥和工作輥的轉(zhuǎn)動慣量相差很大，軋機(jī)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(dāng)軋機(jī)有停車指令時(shí)，工作輥彎輥應(yīng)馬上轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)

與采用常規(guī)通用液壓閥的回路相比有如下優(yōu)點(diǎn)：

①插裝閥通流能力大，壓力損失小，平衡系統(tǒng)過平衡系數(shù)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(hù)方便。

④插裝閥是錐閥結(jié)構(gòu)，與通用型閥的滑閥式結(jié)構(gòu)相比泄漏量小。

3.結(jié)束語

液壓彎輥電液伺服控制系統(tǒng)融合了機(jī)械、電子、液壓以及控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)，是一個(gè)典型的高精度位置-力伺服控制系統(tǒng)。 由于在設(shè)計(jì)階段已特別注意到液壓設(shè)備的設(shè)計(jì)及控制方式的選擇，因此在調(diào)試及生產(chǎn)過程中少走了不少彎路。實(shí)踐證明該系統(tǒng)具有響應(yīng)快、超調(diào)量小、精確度較高、簡便實(shí)用、動態(tài)性能好、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

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