熱軋卸卷小車升降液壓控制回路的改進

朱松濤

（新疆八一鋼鐵股份有限公司）

1 前言

卸卷小車是熱軋產(chǎn)線負責鋼卷運輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備,其功能是通過液壓系統(tǒng)控制的油缸和液壓馬達，實現(xiàn)升降平移動作，將卷取機卷筒上的鋼卷卸下并平移送至打捆機處進行打捆。由于卸卷小車在生產(chǎn)過程中，時常會因升降液壓控制回路截止不可靠，升降回路壓力下降20-30bar，出現(xiàn)升降位置無法保持鎖定住，不能正常將鋼卷卸出，造成故障停車，或出現(xiàn)抽芯，造成鋼卷切損增加，即給生產(chǎn)操作人員帶來額外工作量，又影響生產(chǎn)順行。

2 卸卷小車液壓故障分析

卸卷小車結(jié)構(gòu)如圖1所示，卸卷小車升降液壓控制回路，如圖2所示。

小車要把鋼卷從卷筒上卸出來，主回路中的比例換向閥右側(cè)電磁鐵得電，小車先上升到一位置等待；當鋼卷還剩幾圈時，輔助控制回路右側(cè)電磁換向閥得電，經(jīng)過二次減壓的壓力油經(jīng)板式液控單向閥進入升降油缸無桿腔，使小車上升托住鋼卷，當鋼卷的位置確定后，卷筒轉(zhuǎn)速降為零，然后收縮到730mm，同一時間輔助控制回路右側(cè)電磁換向閥失電，板式液控單向閥截止，小車保持住此時的高度位置不變，通過液壓馬達驅(qū)動小車水平移動，把熱卷從卷取機里運出來，然后放到打捆機處等待打捆。

卸卷小車液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，在卸鋼卷時會出現(xiàn)如下現(xiàn)象：當卷筒收縮到φ730mm時，小車升降油缸出現(xiàn)泄壓，連同鋼卷向下下降約10 mm，這樣造成鋼卷內(nèi)圈12點位置和卷筒之間的間隙大大減小甚至有接觸現(xiàn)象，使鋼卷抽芯或留在卷筒上卸不出來。分析認為小車升降油缸壓力下降，致使保壓不可靠是主要原因。

圖1 卸卷小車結(jié)構(gòu)圖

圖2 卸卷小車液壓系統(tǒng)原理圖

2.1 保壓不可靠原因分析

造成小車保壓不可靠，出現(xiàn)泄壓卸不出鋼卷的主要原因：

（1）小車升降液壓回路中輔助控制回路保壓，是通過外控外泄式的液控單向閥來實現(xiàn)的，控制油從輔助控制回路電磁換向閥出口旁路進入單向閥，單向閥截止條件是閥的出口壓力要大于進口壓力，同時先導閥閥芯回到初始位置。當輔助控制回路換向閥回到中位時，液控單向閥的X控制油與T口相通進行泄壓，但因為油口通徑太小，造成泄壓相對慢，而且易受油液中的污染顆粒物影響，導致液控單向閥的先導閥動作不靈活，主閥芯不能立即可靠關(guān)閉，小車出現(xiàn)泄壓下降現(xiàn)象。

（2）在輔助控制回路中的減壓溢流閥，起到二次減壓作用。在電磁換向閥回到中位時，減壓溢流閥閥芯由于P口壓力下降而使閥芯位移，出口壓力隨之下降，但有個降低過程，壓力降低快慢影響到液控單向閥的進出口壓差變化，從而影響到單向閥截止的快速可靠。

（3）作為減壓溢流閥和液控單向閥，對液壓回路中存在的污染顆粒物比較敏感。而在小車升降控制回路中，因油缸無桿腔緩沖腔與活塞桿摩擦刮削會不可避免地產(chǎn)生一些細小污染顆粒物，這就使得減壓溢流閥和液控單向閥易出現(xiàn)閥芯關(guān)閉不嚴或卡滯的問題，而使得小車保壓不可靠。

2.2 板式液控單向閥問題

卸卷小車升降輔助控制回路要求單向閥關(guān)閉迅速、保壓可靠。板式液控單向閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。板式液控單向閥要實現(xiàn)可靠關(guān)閉，一是要保證先導閥閥芯移動快速靈活，能在最短時間回到初始位置；二是需要單向閥進出口迅速建立一定的壓差，使主閥芯快速關(guān)閉。從現(xiàn)場卸卷小車液壓回路運行主從關(guān)系上看，板式液控單向閥關(guān)閉，是被動的依靠閥芯兩端壓力差來實現(xiàn)，受壓差和油液清潔度影響大，容易造成小車升降回路壓力不穩(wěn)定。

圖3 板式液控單向閥

3 改進措施

3.1 更換為插裝式液控單向閥

針對板式液控單向閥在小車回路中應用存在的問題，通過分析對比，決定采用插裝式液控單向閥（圖4所示）。插裝式單向閥，主閥芯關(guān)閉，是以較高的壓力油主動地通過X口的通道，在主閥芯頂面產(chǎn)生作用力，以及主閥芯上下的面積比產(chǎn)生的壓力差，將主閥芯快速可靠關(guān)閉。從結(jié)構(gòu)設(shè)計看，動作主動性強，受油液清潔度影響較小，關(guān)閉可靠性高。因此，插裝式液控單向閥比板式液控單向閥更適合用于小車升降回路中，進行有效截止保壓。

通過研究分析，確定了以下改進措施：

（1）制作一油路塊安裝插裝式單向閥，把升降輔助回路中的液控單向閥改為帶控制蓋板的插裝單向閥（LFA 16EWA-7X/，LC 16 A20D-7X/），插裝單向閥的X控制油從閥臺主X供油管路接頭連接獲取，截止時通過X口系統(tǒng)工作壓力油主動將單向閥關(guān)閉，保證關(guān)閉的迅速可靠嚴實，及小車升降的長期穩(wěn)定運行。

（2）在小車的自動控制上，需要增加插裝單向閥的電磁換向閥控制，即控制插裝閥的電磁鐵與輔助回路的電磁換向閥同時得電，同時失電，實現(xiàn)小車上升時插裝式單向閥有效打開，小車接卷保持位置時，插裝式單向閥可靠截止。

圖4 插裝式液控單向閥

將小車升降低壓上升回路改進為插裝式單向閥后，小車卸卷過程中沒有再出現(xiàn)泄壓現(xiàn)象，保壓可靠問題得到了有效解決。但在一個工作周期結(jié)束后，小車回到初始等待位，會出現(xiàn)升降油缸緩慢上升，丟失低位信號的問題，從而影響到卸卷小車的自動運行，小車升降液壓回路的問題沒有得到徹底解決。

3.2 卸卷小車升降控制回路的改進

通過卸卷小車工作原理可以得知，低壓上升回路中，14MPa壓力油始終通過控制蓋板的換向閥，作用在插裝閥閥芯的頂端。通過圖4進一步分析可以看出，雖然插裝閥閥口被有效關(guān)閉，但由于閥芯和閥套是需要來回運動的，存在一定加工間隙，這就使壓力油能逐漸從閥芯閥套間隙通過，并進入插裝式單向閥B口管路中，即進入升降液壓缸無桿腔中，從而使升降油缸緩慢上升。

為此對卸卷小車升降控制回路改進，如圖5所示。

（1）將原插裝式單向閥控制油從主X管路獲取，改為從插裝式單向閥出口B口處獲取，使得卸卷小車在回到初始等待位，不會有持續(xù)的壓力油作用在單向閥頂端；

（2）對安裝插裝式單向閥的油路塊進行改進，即通過工藝孔道，將單向閥出口B口與控制蓋板X口相連通；

（3）電氣控制方式改進，插裝式單向閥的電磁鐵插頭控制電纜，與輔助回路的電磁換向閥控制電纜從一個接線端子并聯(lián)連接，即插裝式單向閥與輔助回路的電磁換向閥時得電，同時失電，實現(xiàn)小車上升時插裝式單向閥有效打開，小車接卷保持位置時，插裝式單向閥可靠截止。

圖5 改進的小車升降控制回路

4 結(jié)束語

插裝式單向閥在小車升降控制回路中使用后，小車升降液壓缸無桿腔壓力始終穩(wěn)定在90bar，當卷筒收縮到φ730mm時，鋼卷位置變化控制在1 mm以內(nèi)，解決了原來卸卷小車升降液壓系統(tǒng)長期存在的保壓不可靠、鋼卷位置變化大的問題。生產(chǎn)實踐表明，改進后每年可減少抽芯鋼卷約30卷，減少設(shè)備故障，保證了生產(chǎn)順行，同時降低了操作人員勞動強度。改進后的生產(chǎn)應用進一步驗證了多種控制蓋板與插裝式單向閥的組合，應用在卸卷小車回路中，截止迅速、主動性強，比板式單向閥更靈活、更方便，也更可靠穩(wěn)定。

[1]張也影.流體力學.北京：高等教育出版社,1999.9.

[2]楊征瑞.電液比例與伺服控制.北京：冶金工業(yè)出版社,2009.8.

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