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液压气动与密封2011年第11期 矫直机中的液压控制系统原理 宁艳春 韩 艳 (烟台未来自动装备有限责任公司，山东烟台 264002) 摘要：在钢材的压力加工过程中，轧件由于受轧制、冷却、运输或热处理过程中的诸多因素影响会产生弯曲而影响产品质量。为了消 除这些弯曲缺陷，轧件需要在矫直机上进行矫直。本文简单介绍了六辊液压矫直机液压系统的设计原理、实现功能，及其工作流程。 关键词：弯曲；六辊液压矫直机；设计原理 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：10080813(2011)113 in aho，64002，in to or o on to 引言 本文着重六辊矫直机的快开式油路的设计该机 收稿日期：20110 作者简介：宁艳春(1970一)，女，山东省烟台市人，本科，工程师，主要从事 气阀、气控、液压系统设计及现场维护工作。 装有上下三组矫正辊，其中三组中的下辊为主动辊，上 辊为从动辊。人口上下辊，出口上下辊，中间上辊竖直 方向的运动分别由液压缸驱动，三个主动辊的转动由 电动机带动。每组矫正辊前加装光电开关用以即时感 应是否有管箍或管螺纹通过，当管材由输送线输送到 整机入口处，液压动力依次带动入口上下辊中间上 满足要求。 (2)开锁压力的验算。 工作时开锁要克服的力 是由密封圈与自锁体的 摩擦力 和弹簧力 组成。根据气缸最低启动标准压 力标准得出 A=o06x(25 4)=1 17N 而 为100N。 故 =217N 制动活塞的直径为50动锁直径22制 动活塞的受力面积为 T(尺 一=314x(252 ) =158256以需要的启动压力 P17158256。 =01371726 符合预设的参数值。 4 总结 此系列产品将在一些特定场合得到应用，丰富了 原有的气缸系列，为气动产品的应用拓宽了领域。 参 考文 献 1 路甬祥液压气动技术M北京：机械工业出版社，2002 2】成大先机械设计手册(第四版第2卷)【M】北京：化学工业出 版社2002 【3】成大先机械设计手册(第四版第5卷)【M】北京：化学工业出 版社2002 4张志凌大型定位气缸技术与应用叨液压气动与密封,2010(2) 5】左健民液压与气压传动【M】北京：机械工业出版社，1995 6】王正祥浅谈气动产品中弹簧的设计【J液压气动与密封， 2011(1) 7】 日本代实用气动技术(第三版)M】北京：机 械工业出版社2o1 1201 1 辊，出口上下辊迅速开启，管箍或管螺纹通过后上下辊 同时夹紧以实现矫直目的。本文的研究结论在生产现 场得到了验证，为企业取得良好的经济效益提供了可 靠的技术基础 1 矫直原理 矫直机应用于金属棒材、管材、线材等的矫直，是 通过矫直辊对棒材等进行挤压，使其改变直线度的压 力矫直设备。斜辊矫直机因其对矫直各个方位的纵剖 面弯曲的适应性更高，能大大提高矫直质量及合格率， 并具有矫直速度快、生产效率高、操作方便、工作可靠 的特点，也是油田修复弯曲油管、套管、抽油杆及钻杆 的理想设备。斜辊式矫直机矫直原理如图1所示。 图1斜辊矫直腺理 图1反映了钢管在轧辊下的受力情况，轧辊采用 渐开曲线设计31，上下分布，互成倾角设置。当管材进入 主机体后，矫正辊轮同时“夹持”并旋转被校管材，使被 校管材在螺旋前进中各断面受到多次弹塑性变形，最 终消除各方面的弯曲和断面的椭圆度。 2六辊矫直机基本性能参数 (1)矫正辊数目。共计6个矫正辊，上下各3个辊， 其中下面3辊又是主动辊。除下面中间辊外，其余5辊 压下或退回动作，分别由各自的液压缸驱动。 (2)主动辊驱动。主动辊由电动机驱动，驱动电动 机功率为53速器速比为1：415(3)矫正速度。矫正速度即钢管轴向移动速度，为 200(4)矫正辊倾角调整范围为27。33。 (5)矫正管材范围为4 12 、3 1，2 、2 78 、 2 38 。 (6)管材矫正前不直度允差为50(7)管材材质屈服极限为550m 。 (8)矫正精度15mmm。 (9)最大轧制力为647(10)液压缸行程为35(11)矫正辊快退、快进速度为V=80mms。 (12)液压站的公称压力为1253制定液压控制回路形式 本系统要求上下液压缸同时夹紧油管，故选择同 步控制回路。 同步回路是实现多个执行元件以相同的位移或相 等的速度运动的回路。随着液压技术在工程领域中的 应用日益扩大，大型设备负载能力增加或因布局的关 系，需要多个执行元件同时驱动一工作部件，同步运动 就显得更为突出。 流量同步是通过流量控制阀控制进入或流出液压 缸的流量，使液压缸活塞运动速度相等，实现速度同 步。在各液压缸的回油路上装上单向节流阀，调节节流 阀的流量达到近似的速度同步，节流阀同步回路液压 系统简单、成本低，可以调速和实现多液压缸的同步。 4制定压力控制方案 液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作 压力或在一定压力范围内工作。也有的需要多级或无 级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定 量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。容积 节流调速采用变量泵供油。节流阀或调速阀控制流人 (或流出)执行元件的流量，使泵的流量与执行元件所 需的流量相适应。优点是无溢流损失，速度负载特性 好，效率高。 在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油， 这时可考虑用增压回路得到高压而不用单设高压泵。 液压执行元件在工作循环中某段时问不需要供油，而 又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。在本系统 中，采用变量泵供油，节流阀控制元件流量。 5制定液压控制原理 上下轧辊的快速开启关闭是本套液压油管矫直机 的一大特点，要达到这一特性泵站的瞬时流量就会很 大，故采用蓄能器实现快速动作，蓄能器的设计既大量 地节省了能源，又有效地缓解了液压系统中的冲击和 脉动。另外回油管路设置了单向阀，增加了回油背压， 使系统运行平稳，该原理图中所有涂黑的截止阀在系 统的初始状态都处于截止状态。 液压系统图原理如图2所示。 电磁溢流阀处于常开状态启动电动机则液压泵 无负载启动。电磁铁统起压，系统可以正常 工作。等待人工上料，当油管管箍(或管螺纹)通过光电 开关1时，光电开关发讯给磁铁电，泵及蓄能器内的液压油推动人口上下液压缸同 67 液压气动与密封2011年第11期 时相背运动，人口上下辊快速打开，使油管通过，延时 6油管管箍(或管螺纹)通过后，5同时得电，人口上下缸同时相向运动，人口上下 辊夹紧油管，实现矫直功能；当油管管箍(或管螺纹)通 过光电开关2时，电磁铁间上辊液压缸也 开始向上动作。快速打开中间上辊在一、二组下主动辊 带动下继续前行；当油管管箍(或管螺纹)通过光电开关 3时电磁铁口上下辊快速打 开，经6油管管箍(或管螺纹)通过后12断电，11同时得电，出口上下辊也夹紧油管， 此时，3对6轧辊同时矫直油管。油管继续前进。当油管 另一端管箍(或管螺纹)通过光电开关1时，电磁铁口上下辊快速打开使得油管通过。此时 其他4辊仍处于矫直状态，当管箍(或管螺纹)通过光电 开关2时，中间上辊迅速开启，油管通过，当管箍(或管 螺纹)通过光电开关3时，出口上下辊迅速开启，油管通 过，矫直过程是连续的，送料口会不断有待矫油管送 出，油管矫直完毕由输送装置送入矫直完毕工位。 图2系统控制原理图 6结论 (1)本文在参考了很多相关资料的基础上，利用现 代控制理论知识，对于斜辊矫直机的液压系统及自动 控制部分的内容进行了合理的设计。 (2)本文的设计在安装调试后，取得了较好的控制 效果，完全满足了生产工艺的控制要求。本文的工作为 企业取得良好的经济效益提供了可靠的技术基础，同 时对于现代控制理论在工业现场的应用研究具有一定 的参考价值，对于国内同类轧机改造工作提供了参考 依据。 (3)斜辊矫直机液压系统的改进实现了快开进料 的功能。满足了工艺生产的要求，获得了较高的控制精 度和控制效果。 68 参 考 文 献 【1】崔甫矫直原理与矫直机械【M】北京：冶金工业出版社，2005 2】李强，杨文志，苏凤岐6究J】包头钢铁学院学报，1994