1 縱剪機卷取部分的液壓系統(tǒng)改進 摘要 本文中主要介紹了將卷取機卷取部分由電機控制改進為液壓系統(tǒng)控制 并闡述了電機控制時的缺點以及改進后的液壓控制的優(yōu)點 對液壓系統(tǒng)的回路 進行了設(shè)計選擇 并通過計算來確定液壓泵和液壓馬達的相關(guān)性能進而選擇了 各部分元件的型號 最后對通過液壓系統(tǒng)來控制卷取速度進行了一定的分析 關(guān)鍵詞 卷取機 液壓系統(tǒng) 改進 The improvement on the hydraulic system of the Coiling part of the longitudinal shearing machine CUI Jia bin Department of Machinery Inner Mongolia University of Science Hydraulic system Improvement 緒論 2 在近代軋鋼生產(chǎn)中 卷取機的用途是收集超長軋件 將其卷繞成卷以便于 生 產(chǎn) 運輸和貯存 卷取機是軋鋼車間的重要輔助設(shè)備 是成卷軋制主軋線中 必不可少的設(shè)備 在帶材和線材生產(chǎn)中均被廣泛應(yīng)用 軋鋼生產(chǎn)實踐證明 保 證卷取機順利工作對提高軋機的生產(chǎn)率有很重要的意義 而在我所設(shè)計的拉剪 式縱剪機液壓系統(tǒng)的設(shè)計中卷取工作是靠電機的帶動來完成動作的 在進行速 度控制時要同時考慮一下兩個因素 為適應(yīng)機組速度變化而調(diào)整卷取速度時 不應(yīng)影響電機的驅(qū)動力矩 為適應(yīng)卷徑變化而調(diào)整卷筒轉(zhuǎn)速時 不應(yīng)引起張力 的波動 一般卷取機都同時采用調(diào)壓 恒力矩 和調(diào)激磁 恒功率 兩種調(diào)速 方法 分別適應(yīng)上述兩種情況 以充分利用電機的容量 卷 取 機 在 卷 取 帶 鋼 過 程 中 鋼 卷 直 徑 在 變 化 這 就 引 起 卷 取 速 度 的 不 斷 變 化 為 了 使 卷 取 速 度 與 軋 制 速 度 相 適 應(yīng) 以 及 帶 鋼 軋 制 時 保 持 張 力 恒 定 要 求 卷 取 機 的 轉(zhuǎn) 速 是 可 調(diào) 的 調(diào) 速 范 圍 應(yīng) 適 應(yīng) 軋 制 速 度 變 化 和 鋼 卷 直 徑 變 化 因 此 一 般 采 用 可 調(diào) 速 的 直 流 電 動 機 傳 動 但是它也存在一定的缺點 例如啟動時振動比較大 制動 緩慢 需要附加調(diào)速機構(gòu)和裝置等 這就給我們的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中帶來了很多不便 所以可以考慮將此部分設(shè)計為用液壓系統(tǒng)來完成 液壓系統(tǒng)由很多優(yōu)點 1 在同等的體積下 液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更大的動力 在同等的 功率下 液壓裝置的體積小 質(zhì)量輕 即其功率密度大 結(jié)構(gòu)緊湊 液壓馬達 的體積和質(zhì)量只有同等功率電動機的12 左右 2 液壓裝置工作比較平穩(wěn) 由于質(zhì)量輕 慣性小 反應(yīng)快 液壓裝置易于 實現(xiàn)快速起動 制動和頻繁的換向 3 液壓裝置能在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速 調(diào)速范圍可達2000 它還可以 在運行的過程中進行調(diào)速 4 液壓傳動易于對液體壓力 流量或流動方向進行調(diào)節(jié)或控制 當將液壓 控制和電氣控制 電子控制或啟動控制結(jié)合起來使用時 整個傳動裝置能實現(xiàn) 很復(fù)雜的順序動作 也能方便地實現(xiàn)遠程控制和自動化 5 液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護 6 由于液壓元件已實現(xiàn)標準化 系列化和通用化 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 制造 和使用都比較方便 3 7 用液壓傳動實現(xiàn)直線運動遠比用機械傳動簡單 同樣當液壓系統(tǒng)運用到卷取機上時可使其具備以下優(yōu)點 1 起動平穩(wěn) 制 動快 2 卷取速度可進行無級調(diào)速 無需附加任何調(diào)速機構(gòu)和裝置 3 易于 實現(xiàn)自動化 使全機聯(lián)動 實現(xiàn)遠程控制 4 噪音小 工作可靠性大 液壓系統(tǒng)回路的設(shè)計 在卷繞裝置等設(shè)備的驅(qū)動中 要求功率不變 就是在卷繞過程中保持恒定 的拉力 當卷繞直徑逐漸增大時相應(yīng)的轉(zhuǎn)速必須減慢 該回路是由定量泵與變量液壓馬達來達到恒功率的驅(qū)動的調(diào)速回路 通過 改變變量馬達5的排量來調(diào)節(jié)器其轉(zhuǎn)速 溢流閥3起安全作用 補油液壓泵1用以 保持低壓管內(nèi)的壓力 補油壓力由溢流閥4來調(diào)定 該回路效率高 輸出功率為 恒值 但調(diào)速范圍小 最大速比為3 4 價格較高 元件泄漏對速度剛性有較大 影響 適合大功率場合 液壓泵功率的確定 卷取帶材所需的傳動功率應(yīng)由帶材的張力 塑性彎曲變形 卷取的速度和 4 加速度及摩擦阻力等因素確定 由于塑性彎曲和摩擦的影響遠小于張力 故額 定功率 可按下式近似計算 erN 10 max2TvKNjer 式中 塑性彎曲及摩擦影響系數(shù) 取1 1 1 2 取為1 12K T 卷取張力 N v 卷取速度 m s 傳動效率 取 0 85 0 9 參考 1 P424 定為 0 85 卷取張力T可從 1 P413得知 最大卷取張力為210 kN 確定鋼帶在剪切時的剪切速度 剪切速度要根據(jù)生產(chǎn)率 被切鋼板厚度和 機械性能來確定 剪切速度太大會影響剪切質(zhì)量 太小又會影響生產(chǎn)率 常用 的剪切速度可按下表來選取 參考 2 P181 表 9 6 鋼板厚度 mm 2 5 5 10 10 20 20 35 剪切速度 m s 1 0 2 0 0 5 1 0 0 25 0 5 0 2 0 3 由于本人設(shè)計要求的鋼板厚度為 0 15 3 0mm 所以剪切速度暫定為 2 0 m s 材料為 45 鋼 密度為 7 85 kg 帶寬為 310mm 卷材外徑310 m 1600mm 則 kW53 48 012 N 3j 液壓馬達驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的確定 根據(jù)公式 nP 2Te 當卷取半徑最大時 n最小 由于R 1600 當R 1600時 5 1 25 rad sRvn 1 25 30 11 94 r min 當卷取半徑最小時 n最大 37 47 r minRvn 當n最小時 最大eT nP 2e 60 94 153 434 9 N m 取液壓馬達的機械效率 0 95 驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 457 8 N m95 0430 meT 參考 3 表5 6和 1 P414 預(yù)選系統(tǒng)工作壓力為20 MPa 根據(jù)公式 確定馬達的排量mP e2V 0 143 L reT95 012436 馬達不計泄漏量 根據(jù)排量計算所得的指定轉(zhuǎn)速所需的流量 0 143 37 47 5 36 L minVnt q 相關(guān)元件的選型 QJM型徑向球塞馬達 QJM型徑向球塞馬達是一種低速大轉(zhuǎn)矩馬達 它用鋼球代替一般內(nèi)曲線馬達 的滾輪和橫梁 具有結(jié)構(gòu)簡單 體積小 工作可靠 耐沖擊性好 背壓低 調(diào) 整范圍大等特點 適用于礦山 起重 運輸 冶金 船舶 農(nóng)機 機床等各類 機械的液壓系統(tǒng)中作回轉(zhuǎn)機構(gòu) 6 根據(jù)上述計算參考 4 初步定為2QJM11 0 5型的QJM型徑向球塞馬達 寧波液 壓馬達 集團 公司 兩個溢流閥定為DG 02 B 22 驅(qū)動馬達的泵應(yīng)選為軸向式柱塞泵 這種電機所能達到的功率比較高 適 合此處的要求 由于本系統(tǒng)采用油泵和油馬達閉式回路 因此還必須設(shè)置補油 裝置 以補充油路的泄漏 補油泵選為葉片泵 總結(jié) 從理論角度分析 將卷取機卷取部分改造成由液壓系統(tǒng)控制時 會帶來很 多的優(yōu)點 該系統(tǒng)能增加起動的平穩(wěn)性 提高制動速度 卷取速度可進行無級調(diào) 速 無需附加任何調(diào)速機構(gòu)和裝置 易于實現(xiàn)自動化 使全機聯(lián)動 實現(xiàn)遠程控 制 能夠縮減相關(guān)的費用 減小噪音 提高工作可靠性 能夠提高工作環(huán)境 但 是由于本人能力和條件有限只能做初步的理論分析 具體實踐還需要多方面的 努力和支持 希望能夠得到批評指正 參考文獻 1 鄒家祥主編 軋鋼機械 M 第三版 北京 冶金工業(yè)出版社 2004 2 文慶明主編 軋鋼機械設(shè)備 M 北京 人民郵電出版社 2006 3 張利平主編 液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計 M 北京 化工工業(yè)出版社 2005 4 周思濤主編 液壓系統(tǒng)設(shè)計元器件選型手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2007 5 王積偉 章宏甲 黃誼主編 液壓與氣動傳動 M 北京 機械工業(yè)出版社 2005 7