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轧机AGC液压缸活塞偏摆分析与测试

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钢铁及有色金属中板带材的外形尺寸包括厚度、宽度、板形、板凸度、平面形状等。其中厚度精度是衡量板带材质量的重要指标之-。轧制过程中板带材厚度自动控制是现代化板带材生产中不可缺少的重要组成部分,其控制是通过传感器对带钢实际厚度连续进行测量,并根据实测值与给定值之间的偏差信号,借助控制回路和装置,调整轧机压下位置、张力或轧制速度等参数,把厚度控制在允许的偏差范围内。这种能实现厚度 自动控制的系统称为 AGC(Automatic GaugeContro1)系统。其控制原理如图 1所示。在该系统中,AGC液压缸活塞偏摆对板带材外形尺寸有较大影响。

近些年来,国内外许多生产企业在这方面进行了深入研究。

收稿 日期 :2012-10-08作者简介 :黄科夫(1957-),男 ,湖南嘉禾人,工程师,大本 ,主要从事液压元件研发和加工等工作。

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10 液压与气动 2013年第3期图 1 液压 AGC系统轧机辊缝控制原理1 轧机AGC液压缸结构简介轧机液压压下伺服系统的关键元件之-是 AGC液压缸,其性能好坏直接影响液压伺服系统的性能,从而影响板带材质量。因此,对 AGC液压缸的结构性能进行研究十分必要。

图2所示,为某热轧机上 AGC液压缸,由缸体、活塞和缸盖等几部分组成。缸体上开有无杆腔油 口A和传感器安装座,缸盖上有有杆腔油口B;活塞安装在缸体内,通过定位销 6使得活塞在上下运动时不发生活塞旋转现象;位移传感器安装在缸体上,用以准确测量活塞行程。当无杆腔供油时,压力油推动活塞向上运动,此时位移传感器将活塞的位移信号转换成电信号,与轧辊辊缝初设值进行比较,通过闭环系统反馈给控制系统准确调节轧辊辊缝。轧制完成后,有杆腔供油,推动活塞向下运动,活塞连接传动装置推动轧辊回到初始位置,轧辊辊缝也回到初始状态。其调节压下速度比电动、机械压下快6~10倍。

1.缸体 2.缸盖 3.活塞 4.位移传感器 5.传感器安装块 6.定 位销图2 传感器内置 AGC液压缸2 轧机 AGC液压缸活塞偏摆的原因及其处理对策分析轧机 AGC液压缸结构复杂,承载能力大,精度要求高,动、静态性能应满足规定值 ,否则影响产品质量。

根据多年来生产 AGC液压缸的体会,机加工和装配是影响偏摆的主要因素。

1)机加工的影响(1)缸体精加工后内孔变形,加工精度未达到图纸要求。

(2)缸体与缸盖配合螺钉孔位置未对齐,造成微小不同心。

(3)孔、槽等在加工冷却后,公差出现变化,影响装配,造成偏心。

2)为减少装配的不合理应该注意的问题(1)严格缸体装配,预防活塞偏摆。① 缸体应平稳置于两垫块或装配坑之间,用水平尺测量,调整缸体至水平面水平;② 安装吊耳、阀块、油口座、滑块、油口板、传感器电源线盒等附着零部件,封闭油口;③ 用食用面团滚过缸体孑L内表面、传感器安装孔、定位销孔、油孔、缸体各内安装螺孔,粘除微细污物,注意不得残留面粉残渣;④ 用白丝绸抹布抹净面粉团滚过的部位表面,不得残留纤维、粉尘和水分,防止裸手操作;⑤ 准确安装防转柱;⑥ 用喷壶将清洁度小于NAS5的液压油均匀喷雾于前序各部位表面上;⑦ 用干净塑料薄膜包封缸孔口,等待后序装配。

(2)严格活塞杆装配,预防活塞偏摆。① 活塞杆腔内各部位向上平稳置于平台上,用食用面团滚过活塞位下表面、传感器安装孔、底平面各螺孔和防转柱孔并用油枪将清洁液压油灌满螺孔防转柱孑L;② 用白丝绸抹布抹净面粉团滚过的部位各表面,不得残留纤维、粉尘和水分,严禁裸手操作;③ 活塞杆调头使腔内部位向下平稳置于两垫块或装配坑之间;④ 安装上面的垫板、吊耳;⑤ 用食用面团滚过活塞杆外表面、密封环槽 ,粘除微细污物,注意不得残留面粉残渣;⑥ 用白丝绸抹布抹净面粉团滚过的部位各表面,不得残留纤维、粉尘和水分,此工序不得裸手操作;⑦ 用喷壶将清洁度小于 NAS5的液压油均匀喷雾于前序各部位表面上;⑧ 按规定安装密封件、支撑带;⑨ 用干净塑料薄膜包封活塞杆的杆部以下部位,等待后序装配。

(3)严格活塞密封装配,预防活塞偏摆。装配活塞密封必须用伺服套安装和收紧;当活塞无相应的伺服套时,先平滑顺应装好 O形圈,同时检查 T圈厚度的均匀性,达到要求后 ,用 40oC~80'E的干净温水泡热 T圈,用丝绸抹布擦拭干净后,再用清洁液压油喷抹-次,以保证去除水分,然后用绸带均匀沿活塞四周拉伸装入密封槽,后用支撑带围起再用钢带收紧。

(4)严格缸盖装配,预防活塞偏摆。① 缸盖腔内部位止口向上平稳置于平台上;② 用食用面团滚过腔内部位止口孔内和下端表面、支撑空、密封环槽,粘除微细污物,注意不得残留面粉残渣;③ 用 白丝绸抹布抹净面粉团滚过的部位各表面,不得残留纤维、粉尘和水分,不得裸手操作;④ 用白丝绸抹布抹净面粉团滚过的部位各表面,不得残留纤维、粉尘和水分,防止裸手操作;⑤ 用喷壶将清洁度小于 NAS5的液压油均匀喷雾于前序各部位表面上;⑥ 安装吊耳、油口座、油口2013年第3期 液压与气动 1 1板、堵头等附着零部件,封闭油口;⑦ 用干净塑料薄膜包封缸盖油口,等待后序装配。

总之,减少液压缸偏摆值应注意:严格按图纸加工,每道加工工序要严格检测,达到要求后,方可进到下-道工序;总装时,必须按装配工艺进行 ,特别是影响同心度的装配工序;在试验台测试偏摆时,若超过规定,必须返工处理。

3 轧机 AGC液压缸偏摆测试轧机 AGC液压缸活塞运行过程中,活塞杆中心线与缸筒中心线夹角的变化范围称为液压缸的偏摆。在工程中也常用活塞杆圆周上两对称点的垂直位移差来表示。由于AGC液压缸的活塞直径较大,在其上下运行时容易因局部压力不等造成活塞的偏摆 ;为了较全面的了解伺服液压缸的性能使得其较准确地调节轧辊辊缝 ,需要对其偏摆进行测试。我们在能承载5000吨轧制力 的轧 机 AGC液 压 缸试 验 台上,对 1450mmAGC液压缸的偏摆进行测试。

测试方法:该测试系统如图3所示,液压泵 11与电机 l2同轴连接,其吸油 口与油箱 l3相通;液压泵11的出油口通过过滤器 14与电液伺服阀 l6的 P口相通,电液伺服阀 16的 A口与被测试大型伺服液压缸 18的无杆腔相通,电液伺服阀16的B口封闭;电液伺服阀 16的T口与油箱 13相通;被测试大型伺服液压缸 18的有杆腔加背压P ;在电液伺服阀 l6的P口压油管路与T口之间连接有电磁溢流阀 15,被测试大型伺服液压缸 18安装在闭式机架 17内,被测试大型伺服液压缸 18的活塞杆与机架之间放置垫块 3。用位移传感器支架4、19将两支同型号的位移传感器4,装置7相对缸中心对称安装在被测试大型伺服液压缸18的有杆腔端的缸筒上,分别对缸筒和活塞杆的相对位移进行检测,两支位移传感器 1、5分别与数据采集卡6的A/D-2、A/D.3口相连接;在大型伺服液压缸 18有杆腔油口和无杆腔油口分别对应装有相同的第-压力传感器 2和第二压力传感器 9。第-压力传感器 2与数据采集卡 6的A/D.1通道电连接,第二压力传感器分别与数据采集卡6的A/D4通道和控制器8的-端电连接;伺服放大器 1O的-端与电液伺服阀 16的控制线圈电连接,伺服放大器 10的另-端通过控制器8与数据采集卡6的D/A-1通道电连接,数据采集卡6和计算机辅助测试软件7安装在计算机内。通过计算机给伺服阀发出斜坡信号,随着控制信号的增大,伺服阀控制液压缸从静止开始运动,同时计算机通过数据采集卡接收液压缸的内置位移传感器和外置磁尺式位置传感器信号,并绘制出 AGC液压缸的偏摆测试 曲线。如图4所示,通过运算,获得该缸最大偏摆值为0.027 mm,此值达到企业要求。

图3 偏摆测试系统点数图 4 伺服液压缸摆动特性测试曲线4 结论轧机 AGC液压缸是调整板带材轧机辊缝的关键元件,其性能除了其动态特性有较高要求外,对偏摆值也要严格控制,如果液压缸偏摆值超过轧机要求,将严重影响板带材表面质量。我们在韶关液压件厂生产轧机 AGC液压缸,在有关部门配合下对液压缸偏摆值进行测试,分析影响该缸偏摆值的主要因素是机加工和装配。为了延长液压缸的使用寿命 ,提高板带材表面质量,建议液压缸的活塞直径在 500 mm以上时,均应作偏摆测试,本文还对液压缸偏摆值的测试提供了-种方法供大家参考。

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