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碳素成型油壓機(jī)液壓系統(tǒng)

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碳素產(chǎn)品較廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，尤其對(duì)電力、冶金、航空作用大應(yīng)用廣。為改變已有設(shè)備的落后狀況，新型油壓機(jī)取代了水壓機(jī)。

2500噸油壓機(jī)液壓系統(tǒng)為碳素廠碳棒擠壓成形生產(chǎn)主機(jī)系統(tǒng)，在整個(gè)生產(chǎn)流程中屬核心設(shè)備。壓機(jī)的生產(chǎn)能力、工作穩(wěn)定性及設(shè)備運(yùn)行可靠性對(duì)全部生產(chǎn)起到關(guān)鍵作用。該系統(tǒng)具有壓力級(jí)別高、系統(tǒng)流量大、控制精度高等特點(diǎn)。2500噸油壓機(jī)液壓系統(tǒng)如圖1所示。

油壓機(jī)液壓系統(tǒng)由進(jìn)油調(diào)壓回路、主壓機(jī)控制回路、附機(jī)控制回路（擋板控制回路、剪切控制回路、卡箍控制回路、授料進(jìn)給控制叫路）和自循環(huán)冷卻過(guò)濾系統(tǒng)兒部分組成。

(1)進(jìn)油調(diào)壓同路

本部分油路中設(shè)置3組電動(dòng)機(jī)泵組，其中2組工作，l組備用。系統(tǒng)所用泵為恒功率柱塞泵，能實(shí)現(xiàn)在高負(fù)載狀態(tài)下功率自動(dòng)匹配正常工作(見圖1)。油路中設(shè)置常規(guī)單向插裝閥，防止高壓反向沖擊，起到保護(hù)作用。

油路中并聯(lián)單向電磁溢流插裝閥油路進(jìn)行壓力無(wú)級(jí)凋節(jié)，全自動(dòng)加壓、卸載控制，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)正常工作狀態(tài)、低耗狀態(tài)及過(guò)載保護(hù)的壓力控制。

(2)主壓機(jī)控制回路

主壓機(jī)采用3缸工作制，有2個(gè)主動(dòng)缸和1個(gè)主缸，3缸采用機(jī)械同步互鎖。

主動(dòng)缸回路主要由5組電磁插裝閥組成，構(gòu)成2級(jí)三位四通換向回路。主動(dòng)缸回路單獨(dú)動(dòng)作時(shí)能實(shí)現(xiàn)壓機(jī)底壓快速進(jìn)退。在此過(guò)程中，充液閥控制油路同時(shí)切換以反向打開充液閥，使充液閥能向主缸快速補(bǔ)油和回油，實(shí)現(xiàn)主壓機(jī)同步進(jìn)退。

主缸回路是基于主動(dòng)缸回路設(shè)置，具有增壓、調(diào)速、保壓、降壓、預(yù)卸載等功能。本油路動(dòng)作時(shí)，主缸加壓使主壓機(jī)壓力達(dá)到25MN，從而保證棒料充分搗固壓實(shí)，并同時(shí)進(jìn)行碳料壓型出棒。油路中調(diào)速部分采用電液比例技術(shù)，用PLC微機(jī)精確自動(dòng)控制，同時(shí)在調(diào)速閥回路中并聯(lián)設(shè)置壓力補(bǔ)償器，使調(diào)速閥前后腔保持定值壓差，以使調(diào)速閥設(shè)定流量不受負(fù)載變化的影響(見圖2)。此部分油路保證主壓機(jī)壓形行走速度全部自動(dòng)控制并且非常精確。

主壓機(jī)油路中沒(méi)置單獨(dú)控油回路，此油路設(shè)置1個(gè)蓄能器，并沒(méi)有反向自封單向閥，使控制油路在系統(tǒng)壓力下降時(shí)能有足夠的壓力油保證所有插裝閥處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

主壓機(jī)油路中設(shè)有3個(gè)壓力傳感器并配有二次儀表，其中1套設(shè)置于主動(dòng)缸前進(jìn)油路中，2套設(shè)置于主缸前進(jìn)油路中，并設(shè)置3級(jí)壓力控制( 5MPa，lOMPa，29MPa)。此部分元件于PLC聯(lián)網(wǎng)對(duì)主壓機(jī)壓力進(jìn)行精確調(diào)整控制。

(3)附機(jī)控制回路

在附機(jī)控制回路中，由于各附機(jī)工作壓力低于主壓機(jī)油壓，所以設(shè)置插裝減壓閥降低油壓，同時(shí)附機(jī)各控制油路取自減壓閥前腔高壓油，使控制油壓遠(yuǎn)高于工作油壓，避免插裝回路出現(xiàn)節(jié)流差動(dòng)現(xiàn)象。

擋板控制回路以4組插裝閥構(gòu)成三位四通換向回路，控制擋板升降以開閉壓機(jī)壓頭出口，在關(guān)閉狀態(tài)下插裝閥能完全密閉油路，此時(shí)擋板精確定位閉口，保證碳料加壓腔無(wú)滲漏，完全壓實(shí)。

剪切控制回路原理與擋板控制回路相同，在進(jìn)出油腔設(shè)置單向調(diào)速閥，剪切棒材時(shí)能對(duì)剪切速度進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，并能調(diào)節(jié)雙向同步剪切。

卡箍、授料控制回路為常規(guī)電磁換向回路，骨箍電磁鐵在工作過(guò)程中必須斷電，同時(shí)配有手動(dòng)關(guān)閉功能保證不產(chǎn)生誤動(dòng)作，授料回路中設(shè)有雙單向調(diào)速閥以使授料運(yùn)行平衡、安全、可靠。

(4)自循環(huán)冷卻過(guò)濾系統(tǒng)

2500噸油壓機(jī)設(shè)置自循環(huán)冷卻過(guò)濾系統(tǒng)，此系統(tǒng)為連續(xù)工作制，保證系統(tǒng)用油足夠的清潔度（NSA19/16級(jí)），同時(shí)冷卻油液使油溫處于正常工作溫度。

整個(gè)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

(1)使用安全忭

系統(tǒng)設(shè)有壓力傳感器、卸荷溢流閥和限壓安全閥，用以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過(guò)載保護(hù)，除此以外，各液壓缸均設(shè)置行程開關(guān)，當(dāng)行程到位時(shí)，換向控制油路卸壓，液壓缸停止動(dòng)作，保證設(shè)備安全。

(2)工作平穩(wěn)性

系統(tǒng)采用電磁球座閥、單向插裝閥、疊加節(jié)流閥和溢流閥構(gòu)成主缸的卸壓同路，以消除主缸降壓、卸壓時(shí)的沖擊。以往某些設(shè)備主缸的卸壓大都是通過(guò)充液閥的預(yù)卸閥完成，由于結(jié)構(gòu)所限，這種預(yù)卸閥的開啟速度和開口量不能按系統(tǒng)工作的實(shí)際情況隨時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，造成主缸卸壓的沖擊較大。本系統(tǒng)采用的卸壓回路在開啟過(guò)程中，閥口的面積變化比較緩慢，控制蓋板上的阻尼小孔和霍加節(jié)流閥可精確控制主閥開啟速度，溢流閥能使油路有一定的背壓用于主機(jī)工藝要求，因此可以得到滿意的卸壓緩沖效果。

圖2 2500噸油壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖

圖3 泵壓力-流量特性曲線

圖4 壓力補(bǔ)償設(shè)置原理圖

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便性

系統(tǒng)回路構(gòu)成大景采用插裝閥控制方式，這使得整個(gè)系統(tǒng)元件數(shù)量少、成本低、體積小、重量輕，系統(tǒng)中主壓機(jī)油路主要由插裝閥構(gòu)成，集方向控制、壓力控制、流量控制等多種機(jī)能為一體，是一典型的多種功能大流量、高壓力控制實(shí)例。

鋼管張力減徑機(jī)液壓系統(tǒng)

張力減釋機(jī)是生產(chǎn)熱軋鋼管的一種重要設(shè)備。它是由若十個(gè)機(jī)架組成的一種不帶芯棒的連續(xù)軋管機(jī)組。大直徑的鋼管坯料在連續(xù)軋制過(guò)程中不但使外徑減小，同時(shí)軸向受到拉伸使壁厚也減薄。拉伸張力是由機(jī)架間軋輥的速度差造成的。為使壁厚均勻且壁厚減薄量能夠控制，要求各機(jī)架軋輥的速度差可調(diào)而穩(wěn)定，不因軋制過(guò)程中載荷的變化而改變。這就要求張力減徑機(jī)的速度控制系統(tǒng)不僅要有較大的調(diào)速范圍（約±30%），而且要求速度剛度大、響應(yīng)速度足夠快，以保證速度穩(wěn)定。因此，采用了混合傳動(dòng)方式，即主傳動(dòng)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，迭

加傳動(dòng)則采用液壓傳動(dòng)。

張力減徑機(jī)工作原理如圖5所小。主電動(dòng)機(jī)1通過(guò)變速齒輪箱2經(jīng)分配齒輪箱3將主傳動(dòng)動(dòng)力傳遞給若干個(gè)（一般為16或18個(gè)）機(jī)架(N01-……-N016)，主傳動(dòng)可以更換兩擋傳動(dòng)速度。對(duì)于任一個(gè)機(jī)架（圖中只表示No1機(jī)架），主傳動(dòng)的動(dòng)力除傳遞給差動(dòng)齒輪箱4外，另一部分驅(qū)動(dòng)變量液壓泵5，液壓泵向液壓馬達(dá)6傳遞流體動(dòng)兒。差動(dòng)齒輪箱將電動(dòng)機(jī)的主傳動(dòng)和液壓馬達(dá)的迭加傳動(dòng)混合后，通過(guò)減速齒輪箱7驅(qū)動(dòng)軋管機(jī)8對(duì)鋼管9進(jìn)行軋制。軋輥10的轉(zhuǎn)速由測(cè)速儀1l測(cè)得。在差動(dòng)齒輪箱中，主傳動(dòng)動(dòng)力傳遞給太陽(yáng)輪12，設(shè)其齒數(shù)為Z1，轉(zhuǎn)速為n1；迭加傳動(dòng)動(dòng)力傳遞給齒圈13，設(shè)其齒數(shù)為Z2，轉(zhuǎn)速為n2；混合后的動(dòng)力由系桿軸14傳出，設(shè)其轉(zhuǎn)速為n3。差動(dòng)齒輪箱輸出軸的轉(zhuǎn)速由下列關(guān)系所決定：

n3=n1/(1+z2/z1)+n2/(1+z1/z2)

可見，軋管機(jī)的轉(zhuǎn)速由兩部分組成：一部分是主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速，在主變速齒輪箱中只能進(jìn)行有級(jí)變擋；另一部分是液壓馬達(dá)的迭加轉(zhuǎn)速，可以進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速。對(duì)每個(gè)機(jī)架軋輥的轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán)控制就可以保證轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定，從而也就可以保證各機(jī)架之間軋輥速度差的穩(wěn)定。

圖5為鋼管張力減徑機(jī)的液壓系統(tǒng)圖。電液伺服雙向變量液壓泵l和雙向定量液壓馬達(dá)2組成容積調(diào)速閉式回路。電液伺服雙向變量泵輸入信號(hào)電流的大小和方向也就決定了液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和方向補(bǔ)油單元3可向主油路任一低壓側(cè)補(bǔ)油，補(bǔ)入的冷油不僅可帶走熱量也補(bǔ)償了主油路的外泄量。溢流單元4可以限制主油路任一高壓側(cè)的最高油壓，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)載保證。排油單元5可從主油路任一低壓側(cè)排出熱油，排出量可以進(jìn)行調(diào)整。

鋼管張力減徑機(jī)的速度控制方框圖如圖6所示。可見在軋輥速度控制閉環(huán)中，只要系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，軋輥實(shí)際轉(zhuǎn)速就能跟蹤給定值而變；當(dāng)轉(zhuǎn)速給定為定值后，由于主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速波動(dòng)或其他干擾引起軋輥實(shí)際速度的變化就能自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，而使軋輥轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。