1 縱剪機(jī)卷取部分的液壓系統(tǒng)改進(jìn) 摘要 本文中主要介紹了將卷取機(jī)卷取部分由電機(jī)控制改進(jìn)為液壓系統(tǒng)控制 并闡述了電機(jī)控制時(shí)的缺點(diǎn)以及改進(jìn)后的液壓控制的優(yōu)點(diǎn) 對(duì)液壓系統(tǒng)的回路 進(jìn)行了設(shè)計(jì)選擇 并通過計(jì)算來確定液壓泵和液壓馬達(dá)的相關(guān)性能進(jìn)而選擇了 各部分元件的型號(hào) 最后對(duì)通過液壓系統(tǒng)來控制卷取速度進(jìn)行了一定的分析 關(guān)鍵詞 卷取機(jī) 液壓系統(tǒng) 改進(jìn) 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(jī)的用途是收集超長(zhǎng)軋件 將其卷繞成卷以便于 生 產(chǎn) 運(yùn)輸和貯存 卷取機(jī)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(shí)踐證明 保 證卷取機(jī)順利工作對(duì)提高軋機(jī)的生產(chǎn)率有很重要的意義 而在我所設(shè)計(jì)的拉剪 式縱剪機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中卷取工作是靠電機(jī)的帶動(dòng)來完成動(dòng)作的 在進(jìn)行速 度控制時(shí)要同時(shí)考慮一下兩個(gè)因素 為適應(yīng)機(jī)組速度變化而調(diào)整卷取速度時(shí) 不應(yīng)影響電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩 為適應(yīng)卷徑變化而調(diào)整卷筒轉(zhuǎn)速時(shí) 不應(yīng)引起張力 的波動(dòng) 一般卷取機(jī)都同時(shí)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(jī)的容量 卷 取 機(jī) 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(shí) 保 持 張 力 恒 定 要 求 卷 取 機(jī) 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(dòng) 機(jī) 傳 動(dòng) 但是它也存在一定的缺點(diǎn) 例如啟動(dòng)時(shí)振動(dòng)比較大 制動(dòng) 緩慢 需要附加調(diào)速機(jī)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(jì)為用液壓系統(tǒng)來完成 液壓系統(tǒng)由很多優(yōu)點(diǎn) 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(dòng)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(dá) 的體積和質(zhì)量只有同等功率電動(dòng)機(jī)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(shí)現(xiàn)快速起動(dòng) 制動(dòng)和頻繁的換向 3 液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速 調(diào)速范圍可達(dá)2000 它還可以 在運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速 4 液壓傳動(dòng)易于對(duì)液體壓力 流量或流動(dòng)方向進(jìn)行調(diào)節(jié)或控制 當(dāng)將液壓 控制和電氣控制 電子控制或啟動(dòng)控制結(jié)合起來使用時(shí) 整個(gè)傳動(dòng)裝置能實(shí)現(xiàn) 很復(fù)雜的順序動(dòng)作 也能方便地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)化 5 液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù) 6 由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化 系列化和通用化 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 制造 和使用都比較方便 3 7 用液壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)比用機(jī)械傳動(dòng)簡(jiǎn)單 同樣當(dāng)液壓系統(tǒng)運(yùn)用到卷取機(jī)上時(shí)可使其具備以下優(yōu)點(diǎn) 1 起動(dòng)平穩(wěn) 制 動(dòng)快 2 卷取速度可進(jìn)行無級(jí)調(diào)速 無需附加任何調(diào)速機(jī)構(gòu)和裝置 3 易于 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 使全機(jī)聯(lián)動(dòng) 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制 4 噪音小 工作可靠性大 液壓系統(tǒng)回路的設(shè)計(jì) 在卷繞裝置等設(shè)備的驅(qū)動(dòng)中 要求功率不變 就是在卷繞過程中保持恒定 的拉力 當(dāng)卷繞直徑逐漸增大時(shí)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(dá)來達(dá)到恒功率的驅(qū)動(dòng)的調(diào)速回路 通過 改變變量馬達(dá)5的排量來調(diào)節(jié)器其轉(zhuǎn)速 溢流閥3起安全作用 補(bǔ)油液壓泵1用以 保持低壓管內(nèi)的壓力 補(bǔ)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(jià)格較高 元件泄漏對(duì)速度剛性有較大 影響 適合大功率場(chǎng)合 液壓泵功率的確定 卷取帶材所需的傳動(dòng)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(yuǎn)小于張力 故額 定功率 可按下式近似計(jì)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(dòng)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(shí)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(jī)械性能來確定 剪切速度太大會(huì)影響剪切質(zhì)量 太小又會(huì)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(jì)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(dá)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的確定 根據(jù)公式 nP 2Te 當(dāng)卷取半徑最大時(shí) n最小 由于R 1600 當(dāng)R 1600時(shí) 5 1 25 rad sRvn 1 25 30 11 94 r min 當(dāng)卷取半徑最小時(shí) n最大 37 47 r minRvn 當(dāng)n最小時(shí) 最大eT nP 2e 60 94 153 434 9 N m 取液壓馬達(dá)的機(jī)械效率 0 95 驅(qū)動(dòng)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(dá)的排量mP e2V 0 143 L reT95 012436 馬達(dá)不計(jì)泄漏量 根據(jù)排量計(jì)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(dá) QJM型徑向球塞馬達(dá)是一種低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá) 它用鋼球代替一般內(nèi)曲線馬達(dá) 的滾輪和橫梁 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diǎn) 適用于礦山 起重 運(yùn)輸 冶金 船舶 農(nóng)機(jī) 機(jī)床等各類 機(jī)械的液壓系統(tǒng)中作回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 6 根據(jù)上述計(jì)算參考 4 初步定為2QJM11 0 5型的QJM型徑向球塞馬達(dá) 寧波液 壓馬達(dá) 集團(tuán) 公司 兩個(gè)溢流閥定為DG 02 B 22 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的泵應(yīng)選為軸向式柱塞泵 這種電機(jī)所能達(dá)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(dá)閉式回路 因此還必須設(shè)置補(bǔ)油 裝置 以補(bǔ)充油路的泄漏 補(bǔ)油泵選為葉片泵 總結(jié) 從理論角度分析 將卷取機(jī)卷取部分改造成由液壓系統(tǒng)控制時(shí) 會(huì)帶來很 多的優(yōu)點(diǎn) 該系統(tǒng)能增加起動(dòng)的平穩(wěn)性 提高制動(dòng)速度 卷取速度可進(jìn)行無級(jí)調(diào) 速 無需附加任何調(diào)速機(jī)構(gòu)和裝置 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 使全機(jī)聯(lián)動(dòng) 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控 制 能夠縮減相關(guān)的費(fèi)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(shí)踐還需要多方面的 努力和支持 希望能夠得到批評(píng)指正 參考文獻(xiàn) 1 鄒家祥主編 軋鋼機(jī)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(jī)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(dòng)系統(tǒng)及設(shè)計(jì) 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(jì)元器件選型手冊(cè) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 5 王積偉 章宏甲 黃誼主編 液壓與氣動(dòng)傳動(dòng) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 7