基于小型棒材冷剪氣動(dòng)控制系統(tǒng)的改進(jìn)實(shí)踐

王 剛

（寶武集團(tuán)鄂城鋼鐵軋材廠，湖北 鄂州 436000）

近年來，隨著國(guó)家鋼鐵產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)軋鋼質(zhì)量的要求也越來越高。冷剪是棒材生產(chǎn)線上必不可少的設(shè)備。在連續(xù)切割線上，由于對(duì)冷剪定位控制的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性有很高的要求，因此通常通過變頻器或直流調(diào)速裝置進(jìn)行控制。對(duì)于使用施膠機(jī)完成棒組長(zhǎng)度定位的生產(chǎn)線，由于在切割前必須將棒組完全停在輥道上，因此冷剪定位控制的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性不是很高。對(duì)于交流電動(dòng)機(jī)，請(qǐng)考慮使用軟啟動(dòng)器進(jìn)行控制，從而大大減少了設(shè)備投資。

冷剪它主要用于棒材成品的定尺剪切，其傳動(dòng)是由電機(jī)帶動(dòng)高速軸組件，高速軸配有制動(dòng)器、離合器、飛輪，高速軸通過齒輪組帶動(dòng)曲軸、滑塊裝置，實(shí)現(xiàn)剪切動(dòng)作，而高速軸組件上的氣動(dòng)離合器、制動(dòng)器通過氣動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)它們的交互動(dòng)作來控制冷剪剪切工作的啟停，因此冷剪制動(dòng)器、離合器氣動(dòng)控制系統(tǒng)的合理性對(duì)冷剪的正常穩(wěn)定運(yùn)行是很關(guān)鍵的。

1 存在的問題及分析過程

冷剪具有兩種結(jié)構(gòu)：一種是固定成品后的冷剪，另一種是成品移動(dòng)過程中的飛剪。固定剪的規(guī)格有350t，650t，850t等。我廠設(shè)計(jì)使用650t固定冷剪（見圖1）。切割動(dòng)作是固定下刀架，并下切上刀架。上刀架由曲柄搖桿結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)；冷剪主軸配有飛輪。冷剪電動(dòng)機(jī)選擇Y3-315L2-6、132kW，990r/min。電機(jī)正常旋轉(zhuǎn)，主軸的旋轉(zhuǎn)由氣動(dòng)離合器和氣動(dòng)制動(dòng)器控制，以控制冷剪的切割動(dòng)作。冷剪裝置的基本工作原理是：電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，t0～t1期間曲軸由高變低，曲軸帶動(dòng)剪切刀片通過連桿箱向下運(yùn)動(dòng)，完成棒料的切割。；在t1～t2范圍內(nèi)，曲軸從低位置移動(dòng)到高位置，曲軸將切削刀片提起穿過曲軸的上蓋，從而完成了冷剪切循環(huán)的整個(gè)過程。

圖1 650t固定式冷剪

650T的冷剪在使用過程中出現(xiàn)制動(dòng)器離合器溫度高、摩擦片使用壽命僅30天左右、維護(hù)工作量大等問題，現(xiàn)象初期懷疑是制動(dòng)器、離合器間隙調(diào)整不當(dāng)或者氣壓偏低，經(jīng)過檢查排除了以上原因，之后對(duì)制動(dòng)器離合器氣動(dòng)控制系統(tǒng)原理并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有氣動(dòng)控制系統(tǒng)原理（圖2）存在缺陷，由于制動(dòng)器和離合器采用同一個(gè)二位五通電磁換向閥控制交互動(dòng)作，當(dāng)冷剪在停止位時(shí)（圖3接近開關(guān)JK信號(hào)來），剪刃在最高位，二位五通電磁換向閥處于常態(tài)不得電，制動(dòng)器通氣夾緊，離合器未通氣松開。開始剪切時(shí)二位五通電磁換向閥DT得電，制動(dòng)器斷氣松開同時(shí)離合器通氣夾緊，飛輪隨之帶動(dòng)高速軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪組帶動(dòng)曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)剪切動(dòng)作，當(dāng)曲軸繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到接近開關(guān)JK 處時(shí)（冷剪停止位），換向閥DT失電，離合器斷氣松開同時(shí)制動(dòng)器通氣夾緊，高速軸隨之制動(dòng)，停止剪切動(dòng)作。在這個(gè)動(dòng)作過程中存在以下缺陷：由于制動(dòng)器和離合器采用同一個(gè)二位五通電磁換向閥控制交互動(dòng)作，制動(dòng)器和離合器的動(dòng)作幾乎是同時(shí)的，存在制動(dòng)器和離合器同時(shí)夾緊的情況，這時(shí)摩擦片會(huì)急劇磨損并產(chǎn)生大量的熱量；曲軸一直運(yùn)動(dòng)到接近開關(guān)JK 處時(shí)（冷剪停止位）制動(dòng)器夾緊，但同時(shí)離合器才松開，此時(shí)主動(dòng)慣量大，摩擦片加劇磨損，發(fā)熱大。

圖2 氣動(dòng)控制系統(tǒng)原理

圖3 冷剪在停止位時(shí)接近開關(guān)JK信號(hào)

圖4 優(yōu)化制動(dòng)器離合器氣動(dòng)控制系統(tǒng)

圖5 增加一個(gè)接近開關(guān)JK2

2 改進(jìn)措施

針對(duì)以上問題，優(yōu)化制動(dòng)器離合器氣動(dòng)控制系統(tǒng)采用兩個(gè)串聯(lián)的二位五通電磁換向閥分別控制制動(dòng)器離合器交互動(dòng)作（圖4），同時(shí)在曲軸的剪刃最下位增加一個(gè)接近開關(guān)JK2（圖5），當(dāng)冷剪在停止位時(shí)（接近開關(guān)JK1信號(hào)來），剪刃在最高位，二位五通電磁換向閥1、閥2處于常態(tài)不得電，制動(dòng)器通氣夾緊，二位五通電磁換向閥2未送氣，離合器松開。開始剪切時(shí)二位五通電磁換向閥DT1得電，制動(dòng)器斷氣松開，同時(shí)向電磁換向閥2送氣，延時(shí)1秒后電磁換向閥DT2得電離合器通氣夾緊，飛輪隨之帶動(dòng)高速軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪組帶動(dòng)曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)，從而連桿滑塊實(shí)現(xiàn)剪切動(dòng)作，當(dāng)曲軸運(yùn)動(dòng)到接近開關(guān)JK 2處時(shí)（剪刃最下位），換向閥DT2失電，離合器斷氣松開，滑塊依靠慣性上升，曲軸一直運(yùn)動(dòng)到接近開關(guān)JK 1處時(shí)制動(dòng)器夾緊，高速軸隨之制動(dòng)，停止剪切動(dòng)作。由于采取了兩個(gè)串聯(lián)的二位五通電磁換向閥分別控制制動(dòng)器離合器和延時(shí)控制的兩種方法，完全消除了原來制動(dòng)器和離合器同時(shí)夾緊的情況，而且滑塊在剪切后離合器馬上松開，然后只是依靠慣性上升回到冷剪停止位制動(dòng)器夾緊，這時(shí)慣量小，發(fā)熱少。

3 小結(jié)

經(jīng)過一年多的運(yùn)行，冷剪制動(dòng)器、離合器溫度正常，摩擦片的使用壽命也達(dá)到4個(gè)月左右，維護(hù)量減小，冷剪運(yùn)行穩(wěn)定高效，徹底解決了冷剪制動(dòng)器離合器原有氣動(dòng)控制系統(tǒng)存在的問題。