運(yùn)卷小車(chē)液壓系統(tǒng)故障分析與診斷

吳遠(yuǎn)會(huì) 歐念源（中冶華天工程技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210019）

運(yùn)卷小車(chē)液壓系統(tǒng)故障分析與診斷

吳遠(yuǎn)會(huì) 歐念源
（中冶華天工程技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210019）

本文針對(duì)運(yùn)卷小車(chē)移動(dòng)臂壓卷過(guò)程中的回彈現(xiàn)象，分析移動(dòng)臂液壓馬達(dá)控制回路，找出移動(dòng)臂壓卷不穩(wěn)定的原因，提出并實(shí)施有效的改進(jìn)措施。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)際檢驗(yàn)，效果明顯，方案合理。

運(yùn)卷小車(chē)；液壓系統(tǒng)；移動(dòng)臂；高速線(xiàn)材

1 前言

運(yùn)卷小車(chē)是高速線(xiàn)材集卷系統(tǒng)的一部分，與集卷筒，盤(pán)卷板和雙芯棒協(xié)同工作，是芯棒旋轉(zhuǎn)的緊后工作，也是鋼卷掛鉤的緊前工作，其動(dòng)作程序在集卷系統(tǒng)中極為關(guān)鍵。運(yùn)卷小車(chē)由電氣傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)聯(lián)動(dòng)工作，聯(lián)鎖動(dòng)作繁雜，對(duì)整個(gè)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的控制提出了很高的要求。由于液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)與移動(dòng)臂之間為鏈條傳動(dòng)，柔性大，難以抗衡熱軋鋼卷的極大彈性。因此，運(yùn)卷小車(chē)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理與否顯得尤為重要。本文對(duì)某高速線(xiàn)材廠(chǎng)運(yùn)卷小車(chē)液壓系統(tǒng)工作中移動(dòng)臂壓卷不穩(wěn)定的問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出有效可行的改進(jìn)方案，取得了令人滿(mǎn)意的效果。

2 液壓系統(tǒng)的工作原理及分析

高速線(xiàn)材廠(chǎng)運(yùn)卷小車(chē)液壓系統(tǒng)移動(dòng)臂壓卷控制回路原理。該系統(tǒng)主回路由三位四通電磁換向閥，液控單向閥和單向節(jié)流閥組成。運(yùn)卷小車(chē)裝入鋼卷時(shí)，換向閥處于左位，液壓馬達(dá)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，馬達(dá)輸出端由鏈條帶動(dòng)移動(dòng)臂向前推進(jìn)，壓緊運(yùn)卷小車(chē)上橫臥的熱軋鋼卷。鋼卷離開(kāi)運(yùn)卷小車(chē)進(jìn)入掛鉤時(shí)，換向閥處于右位，液壓馬達(dá)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，馬達(dá)輸出端由鏈條帶動(dòng)移動(dòng)臂向后縮回，松開(kāi)熱軋鋼卷。單項(xiàng)節(jié)流閥為出口節(jié)流控制，用于調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的輸出速度，即移動(dòng)臂的行走速度。該節(jié)流閥調(diào)整到滿(mǎn)足工藝需求的開(kāi)口度，便鎖緊調(diào)整螺母。液控單向閥主要作用是保壓，換向閥處于中位時(shí)，液控單向閥可保證液壓馬達(dá)進(jìn)回油兩側(cè)壓力均衡，使移動(dòng)臂停止在原位不動(dòng)。

3 液壓系統(tǒng)故障分析及診斷

運(yùn)卷小車(chē)裝入鋼卷運(yùn)行時(shí)，存在以下問(wèn)題：當(dāng)壓卷板開(kāi)始接觸鋼卷時(shí)，小車(chē)兩側(cè)的移動(dòng)臂推進(jìn)的步調(diào)不一致；壓卷過(guò)程結(jié)束時(shí)，壓卷板出現(xiàn)回彈現(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)液壓管路各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)接入壓力表進(jìn)行監(jiān)控。采集的數(shù)據(jù)顯示，在壓卷板接觸鋼卷的一刻起，接入液壓馬達(dá)兩個(gè)工作腔支管路的壓力存在差異，直到壓卷完成，壓力達(dá)到峰值繼而回落。

對(duì)以上數(shù)據(jù)檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行分析后，得出如下結(jié)論：熱軋鋼卷在捆綁前較為松散，卷身端面參差不齊，周向各處抗衡壓卷板的步調(diào)也不一致，導(dǎo)致壓卷過(guò)程中，運(yùn)卷小車(chē)兩側(cè)的移動(dòng)臂運(yùn)行速度不一致，從而對(duì)液壓系統(tǒng)的同步性能產(chǎn)生影響。隨著移動(dòng)臂的繼續(xù)推進(jìn)，鋼卷抗衡壓卷板的彈力也越來(lái)越大，直至壓卷動(dòng)作完成，達(dá)到極限。此時(shí)，液壓系統(tǒng)主回路處在中位，系統(tǒng)泄壓，理論上，工作腔的壓力依靠液控單向閥鎖住。液控單向閥的保壓功能對(duì)密閉容腔的密封性能要求很高，要實(shí)現(xiàn)裝配零密封實(shí)屬不易。由于閥芯的蠕變變形，滑動(dòng)配合間隙及錐面的加工精度等因素存在，在實(shí)際工況較為復(fù)雜的情況下，壓力波動(dòng)的沖擊必然會(huì)使液控單向閥保壓失效。

結(jié)合以上分析，對(duì)原液壓系統(tǒng)提出以下改進(jìn)措施：

（1）在液壓系統(tǒng)主回路出口與液壓馬達(dá)之間增設(shè)同步精度較高的同步馬達(dá)5，以保證與液壓馬達(dá)柔性連接的兩個(gè)獨(dú)立工作的移動(dòng)臂同步運(yùn)行。需要注意的是，同步馬達(dá)出口至液壓馬達(dá)之間的支管路須力求對(duì)稱(chēng)布置，以避免因管路壓力損失不一致而對(duì)輸出機(jī)構(gòu)的同步動(dòng)作產(chǎn)生影響。

（2）在液壓馬達(dá)的工作腔，即壓卷工作回路增加保壓功能的蓄能器4，吸收鋼卷伸張引入的負(fù)載干擾，減輕工作腔的壓力沖擊，對(duì)液控單向閥起保護(hù)作用。

改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)投入運(yùn)行后，移動(dòng)臂同步運(yùn)行，壓卷過(guò)程中的回彈現(xiàn)象也隨之消除。投入生產(chǎn)保產(chǎn)期內(nèi)，尚未出現(xiàn)故障，系統(tǒng)工作平穩(wěn)。

結(jié)論

運(yùn)卷小車(chē)動(dòng)作頻繁，執(zhí)行機(jī)構(gòu)較多，聯(lián)鎖復(fù)雜，給液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求：既要抗衡鋼卷伸張引起的壓力波動(dòng)，又要保證兩個(gè)柔性連接的移動(dòng)臂同步動(dòng)作。本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)運(yùn)卷小車(chē)液壓系統(tǒng)移動(dòng)臂壓卷控制回路進(jìn)行了優(yōu)化，排除了故障，取得了理想的效果。

[1]張國(guó)林. 高速線(xiàn)材廠(chǎng)運(yùn)卷小車(chē)的改造[J].軋鋼，2014（04）.

[2]左健民. 液壓與氣壓傳動(dòng)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2005.

[3]黃玉琴. 液控單向閥保壓失效問(wèn)題的研究[J]. 蘭州：蘭州工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2007（03）.

[4]吳曉明，董香令. 連鑄結(jié)晶器同步控制的研究[J]. 廣州：機(jī)床與液壓， 2008（05）：68-69.

歐念源，男，1976年生，1999年畢業(yè)于東北大學(xué)流體傳動(dòng)與控制專(zhuān)業(yè)，工學(xué)學(xué)士，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事冶金機(jī)械和流體傳動(dòng)與控制的設(shè)計(jì)與研究工作。

TH137

A

吳遠(yuǎn)會(huì)，男，1982年生，2008年畢業(yè)于武漢科技大學(xué)機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)，工學(xué)碩士，工程師，現(xiàn)從事冶金機(jī)械和流體傳動(dòng)與控制的設(shè)計(jì)與研究工作。