拉矫机液压系统的改造

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冷轧钢梁在轧制和退火过程中存在较大的残余应力，导致冷轧钢梁产生弯曲，不能满足用户的使用要求，需要对其进行矫直。拉伸矫直机依靠夹紧和拉伸装置，使钢梁完全受拉力作用产生-定的塑性变形而达到矫直的目的。本文介绍的拉伸矫直机是 20世纪70年代从国外进口的产品，其液压系统已经老化，液压元器件磨损严重，经常发生故障且使用的元件早已停产，设备维护困难，影响了设备的正常运转。针对此现状，对该拉伸矫直机的液压系统进行了改造，以提高该设备的技术水平及可靠性。

1 拉伸矫直机原液压系统工作原理及存在的问题拉矫机的液压控制阀站和泵站均顶置于拉矫机机体上部，液压系统原理如图 1所示。泵站包括4台液压泵，泵 1提供先导控制压力油；低压泵3和高压变量泵 2构成二级供油系统，提供 2O～30 MPa的压力油；泵 4为低压齿轮泵，其输出油的压力由节流阀9调整。

拉矫机工作时，电磁铁 2DT得电，电磁阀 15换向；先导压力油流人液控阀6的控制腔使阀6换向，泵2输出的压力油进入拉伸缸 B腔，推动拉矫小车前进；当拉矫小车前进速度较快，泵 2供油不足时，单向阀l9开启，由顶置油箱向拉伸缸 B腔补油。当拉矫小车前进到位时，电磁铁 2DT失电；由小车上的夹紧机构把型钢的-端夹持住，并发出小车后退信号。小车后退信号发出后，电磁铁 1DT、3DT同时得电，阀6、10换向，高压变量泵 2和低压齿轮泵 4同时向拉伸缸的 A腔供油，小车快速后退。随着被拉伸钢梁所受拉力增大，小车后退速度逐渐降低，拉伸缸 A腔的压力逐渐增高；当 A腔压力增大到20 MPa时，电接点压力表 22发讯，电磁铁 3DT失电，阀 10回到中位，泵 4的输出油通过阀 10流回油箱；此时由泵 2继续供给拉伸缸 A腔高压油，驱动小车对钢梁拉伸矫直；拉矫速度通过调节电磁溢流阀21的压力值进行控制，电磁溢流阀 21的最高压力值被安全阀 16限定为 10 MPa。完成钢梁拉伸矫直后，电磁铁 1DT失电，泵2的输出油通过阀6流回油箱；电磁铁 4DT得电，电液阀 17换向，对拉伸缸 A腔的高压油进行卸压。

该系统在运行过程中，存在以下问题：(1)泵站的油泵种类过多不便于El常维护管理；(2)在非工作时间，定量油泵 4通过液控换向阀10的中位卸荷，造成能量损耗，系统发热严重；(3)系统的油泵和阀件均为20世纪70年代由国外进口的二手设备，型号老旧无备件可供更换；(4)液压系统采用的是普通液压阀，通流能力小，抗污染能力差，长期使用后阀的内泄漏严重，导致系统的工作压力达不到设计要求，拉矫机无法正常工作；(5)液压阀块为卧式非标阀块，不便于拆装，处理故障时间较长，严重影响生产。

2 拉伸矫直机改造后的液压系统针对拉矫机原系统存在的问题，对整个系统进行了重新设计。新液压泵站如图2所示，采用国产恒压收稿日期：2012-08.13作者简介：郝兴安(1968～)，男，辽宁锦州人，副教授 ，硕士，主要从事液压技术方面的科研和教学工作。

2013年第2期 液压与气动 75矫直 返回 向前T1.定量泵 2.变量柱塞泵 3、4.齿轮泵 5、7、16.溢流阀 6.液动换向阀 8、11、19.单向阀 9、18.节流阀 10.DN65电液换向阀12、13、20.单向节流阀 14、15.电磁换向阀 17.DN40电液换向阀 21.电磁溢流阀 22.电接点压力表 23.拉伸油缸 24.液动换向阀图 1 拉矫机的原液压系统原理图1.高压变量泵 2.低压齿轮泵 3、4.溢流阀组 5.压力继电器图2 拉矫机改造后的泵站原理图变量泵 1和低压大流量齿轮泵 2供油，油箱的布置仍为架高结构，便于油泵吸油。恒压变量泵的优点是，油泵供油量与执行元件工作中实际需要量进行自动的最佳匹配，泵 1的工作压力为 1O-25 MPa，输出流量为370 L/rain。低压大流量齿轮泵 2的额定压力 6.3MPa，输出流量 1500 L/min；为实现节能，该泵的驱动电动机 M2采用变频控制，通过控制电机的转速来调节油泵的输出流量。当拉伸油缸快速回退时，在变频器控制下泵2的转速提高到额定转速，泵2和泵 1-起给拉伸油缸A腔(见图3)供油；当拉伸油缸进入到拉矫状态，拉伸油缸回退速度逐渐减低，拉伸油缸 A腔的压力随之增加。当拉伸缸 A腔的压力升到5 MPa时，压力继电器5发讯，变频器输出功率降低，泵2输出小流量；同时电磁铁 1DT失电，使溢流阀组 4处于卸荷状态。恒压变量泵 1和变频调速泵 2的组合应用，可使泵的输出流量与系统所需流量相匹配，高效节能，系统发热低，可延长液压元件及密封件的使用寿命。

在拉矫机液压缸控制系统改造时，采用通流能力大、阻力孝抗污染能力强、泄漏孝响应快、维修方便的插装阀，原理如图3所示。系统分为拉伸油缸 12和增压缸 9两个子系统，增压缸 9的增压比为 1：2，利用增压缸降低泵站的最高工作压力，达到延长油泵寿命的目的。

当电磁铁 3DT得电时，电磁换向阀 5换向，系统压力油经插装阀 l6进入拉伸缸 12的 B腔，拉伸缸 A腔液压油经插装阀 15流回油箱，拉伸缸 12推动拉矫小车前进；当拉矫小车前进速度较快，系统供油不足时，单向阀 10开启，由顶置油箱向拉伸缸 B腔补油。

拉矫小车前进到位时，电磁铁3DT失电；由小车上的夹紧机构把钢梁的-端夹持住，并发出小车后退信号。

小车后退信号发出后，电磁铁 2DT得电，电磁换向阀576 液压与气动 2013年第2期矫直 返回 向前P L T1～4、11.二位四通电磁换向阀 5.三位四通电磁换向阀 6.溢流阀 7.液控单向阀 8.电磁溢流阀 9.增压缸 10.单向阀12.拉伸缸 13.压力继电器 14、l6、18、2O.插装式方向阀 15、17、19、21.插装式节流阀图3 拉矫机改造后的阀站原理图换向，系统压力油经插装阀 14进入拉伸缸的 A腔，拉伸油缸B腔液压油经插装阀l7流回油箱，拉伸缸 l2推动拉矫小车回退。随着被拉伸钢梁所受拉力增大，拉伸缸 A腔的压力逐渐增高；当 A腔压力增大到 20MPa时，压力继电器 13发讯，电磁铁 2DT失电，电磁换向阀5换向，插装阀 15、16关闭；电磁铁 6DT得电，电磁换向阀1换向，系统压力油经插装阀20流入增压缸 9的无杆腔，增压缸 9有杆腔的液压油经增压后流人拉伸缸 12的 B腔，推动拉矫小车对钢梁继续拉伸；此时拉矫速度通过调节电磁溢流阀8的压力值进行控制，电磁溢流阀 8的最高压力值被安全阀 6限定为l0 MPa。

钢梁拉矫完毕后，电磁铁 6DT失电，电磁换向阀 1换向，插装阀20关闭；电磁铁8DT得电，电磁换向阀11换向，对拉伸缸 A腔的高压油进行预卸压；预卸压延时 1 S后，电磁铁 5DT得电，电磁换向阀4换向，插装阀 19开启，对拉伸缸 A腔进-步卸压。拉伸缸 A腔卸压完毕，电磁铁 5DT失电，插装阀 l9关闭；电磁铁4DT、7DT同时得电，插装阀 18、21开启，增压缸有杆腔充油，为下次增压排油作准备。

3 结论经过上述的技术改造，消除了拉伸矫直机原系统的老化问题，降低了能耗和系统油液温度。通过生产现场使用证明，该机液压系统运行稳定，增加了系统的可靠性，便于调节和维修，降低了系统的故障率，得到用户的认可。