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摘 要:主要分析了W12NC-20*2000型四辊卷板机卷制滚筒曲率不均匀及卷制效率低的原因,增加了油路补偿回路和反馈回路,提高液压系统的同步精度。
关键词:四辊卷板机;曲率不匀;同步精度;补偿油路;反馈油路
2007年2月,平煤集团东联公司带式输送机生产厂投产运行一台W12NC-20*2000型四辊卷板机,该机最大生产能力为,钢板最大弯卷厚度20mm;钢板最大弯卷宽度2000mm;最小可卷制直径Φ800mm的滚筒。结构上,除上辊采用机械传动(旋转)外,前、后侧及下辊的上、下运动及其他部件动作均采取液压传动。安装,调试后各部分均运转正常,但卷制工件时辊杠颤动严重,时常存在滚筒曲率不均匀,需要多次辊轧才能卷制成合格的产品。设备制造厂来人修过几次,但始终没有从根本上解决问题,不能正常投入使用,生产线生产能力受到极大影响,对工期和任务的顺利完成形成了阻碍。
经过对设备调研分析,我们认为,造成卷制滚筒不合格的主要原因是,该设备的液压系统配置不合理所致。该卷板机前、后侧辊的左、右油缸液压系统,采用串联缸式同步回路,两缸之间采用补油装置以减少积累误差。系统回路如图(一)所示。
该同步回路的优点是:结构简单,系统效率较高。缺点是同步精度较低(一般为2%～5%)。因此,卷制误差较大,减少积累误差成为一项频繁的操作工作。操作上比机械传动卷板机要麻烦得多积累误差也大大高于机械传动卷板机,从而大大应影响了卷制滚筒的质量、效率及卷板机的正常使用。根据多种液压同步回路的优、缺点的比较,我们对现有的液压同步回路进行改造,采用如图(二)所示的分流阀及机械伺服阀的复合同步回路。
具体思路是:先用分流集流阀进行粗略同步控制,精度一般为1%～3%。然后再用机械式伺服阀旁路放油方法自动消除积累误差,提高同步控制的精度,缩短卷制次数,最终实现提高效率和产品质量的目的。
所谓同步精度主要有两个方面:一是速度同步精度;二是位置同步精度。
1、活塞速度同步精度
活塞速度的同步精度决定于液压油流量精度。原设计串联缸式同步系统速度其速度同步精度较低,一般为2%～5%,改造后先采用分流集流阀进行粗略同步控制,其速度同步精度决定于分流阀的分流流量及集流流量同步精度。这个精度依靠分流集流阀的自行调节及节流阀7、8在系统调试时手工调定来保证。精度能够提高1%～2%,达到3%～6%,比原来的设计精度大大提高。
2、活塞位置同步精度
活塞位置的的同步精度决定于两活塞速度同步的积累误差大小。原设计中,积累误差的大小靠手动操作侧辊单端升降来调整,而要做到随时调整是很困难的,因此原来的设计位置同步精度不但低而且调整方式是不合理的。改造后的侧辊两活塞位置同步精度是靠自动反馈、自动调节来保证实现的,因此精度高且无需手动补偿。
自动反馈,是由一端固定在卷板机机架上,另一端经卷板机侧辊两端(前、后两侧辊为两独立的系统)的定滑轮12、13与机械伺服10阀杆联接(图二)的钢丝绳11来实现的。钢丝绳长度可调。系统调试时,以上辊为基准进行调整。
自动调节,是当两油缸活塞位置不同步时,两定滑轮12、13的中心的高度即产生一个差值t,而两定滑轮中心的距离增加可忽略不计。而钢丝绳一端是固定在机架上的,所以,差值t直接带动伺服阀阀杆上下移动。当定滑轮13高于12时,阀杆向上移动,油缸6即与油箱接通,进行放油。缸5、6活塞位置趋向同步。定滑轮12、13高度差t趋向零,伺服阀阀杆在复位弹簧的作用下趋向中间关闭状态。
位置位置同步精度决定于伺服阀阀杆与阀体关闭状态的搭边宽度。目前位置同步偏差控制在2mm以下,很好地满足了要求。
改造后的液压同步系统工作原理为:
侧辊上升时,压力油经电磁换向阀1进入分流集流阀2,然后分别经过液控单向阀3和4进入油缸5、6,推动活塞上行,使侧辊平稳上升,油缸5、6上腔压力油经节流阀7、8电磁换向阀1流回油箱。
侧辊下降时压力油经换向阀1,再分别经节流阀7、8流入油缸5、6推动活塞下行,是侧辊平稳下行。油缸下腔的油分别经液控单项阀3、4进入分流集流阀2,然后经换向阀1流回油箱。
以上液压回路同步精度较高,达到2%～3%的速度同步精度,为消除积累误差即位置误差,我们对分流阀2出来的两路压力油加接旁路放油回路,即加接了电磁换向阀9、机械伺服阀10.当油缸5、6的活塞位置不同步时,通过钢丝绳反馈给机械伺服阀10,并打开其中一路,达到旁路放油目的,即换向阀9与换向阀1联动,同时开关,以达到保压目的。使两缸在升、降时保持位置同步。
换向阀15、液控单向阀16、14组成油缸6单独升降回路,同时保留原设计中侧辊单端升降功能,便于卷制特种筒体,如锥形筒体等。
前、后侧辊为两套独立的液压系统,回路完全相同。
由于两侧辊液压回路的改动,新增电磁换向阀9(其电磁铁在电路中的代号为DT22、DT23)及中间继电器J11、J12。如图(三)所示。
并要求电磁换向阀9与前、后侧辊的动作同步,因此要控制电路做相应改进,增设一只开关K。但卷制特种滚筒时,先断开开关K。
当SA2处于“单端”位置时。J7工作,则DT22和DT23因电路断开而不能工作,则旁路放油回路断开。当SA1处于“前辊”位置时J3工作。SA2处于“升降”位置时J6工作。
(1)、按下QA8时,则J11工作—DT23、DT10工作,即DT10使前辊上升,DT23使前辊两端位置同步。当松开QA8时,DT10\\DT23一起停止工作。液压系统处于保压状态。
(2)当按下QA9时J12工作—DT23\\DT10工作,即DT11使前辊两端位置同步。当松开QA9时DT11\\DT23停止工作,液压系统处于保压状态。
(3)当SA1处于“后辊”位置,SA2处于“升降”,按下QA8或QA9时,相应电磁铁将工作,操作后辊同步上升。
该卷板机侧辊液压系统改进后,使用效果较好。操作方便,侧辊两油缸同步精度提高,卷制滚筒时单次弯曲进给量提高,筒体曲率均运,到达了“带式输送机滚筒制造标准”的要求。同时也是该设备的生产能力加强,在滚筒的大批量生产中发挥了关键作用。从而增强了带式输送机生产线的配套生产能力,经济效益是非常明显的。
参考文献:
[1]《实用设备修理技术》,湖南科学技术出版社,1995。
[2]《煤矿机厂设备管理与维修》,煤炭工业出版社,中册,1998。
[3]《机械设计手册》,化学工业出版社,2000。
关键词:四辊卷板机;曲率不匀;同步精度;补偿油路;反馈油路
2007年2月,平煤集团东联公司带式输送机生产厂投产运行一台W12NC-20*2000型四辊卷板机,该机最大生产能力为,钢板最大弯卷厚度20mm;钢板最大弯卷宽度2000mm;最小可卷制直径Φ800mm的滚筒。结构上,除上辊采用机械传动(旋转)外,前、后侧及下辊的上、下运动及其他部件动作均采取液压传动。安装,调试后各部分均运转正常,但卷制工件时辊杠颤动严重,时常存在滚筒曲率不均匀,需要多次辊轧才能卷制成合格的产品。设备制造厂来人修过几次,但始终没有从根本上解决问题,不能正常投入使用,生产线生产能力受到极大影响,对工期和任务的顺利完成形成了阻碍。
经过对设备调研分析,我们认为,造成卷制滚筒不合格的主要原因是,该设备的液压系统配置不合理所致。该卷板机前、后侧辊的左、右油缸液压系统,采用串联缸式同步回路,两缸之间采用补油装置以减少积累误差。系统回路如图(一)所示。
该同步回路的优点是:结构简单,系统效率较高。缺点是同步精度较低(一般为2%～5%)。因此,卷制误差较大,减少积累误差成为一项频繁的操作工作。操作上比机械传动卷板机要麻烦得多积累误差也大大高于机械传动卷板机,从而大大应影响了卷制滚筒的质量、效率及卷板机的正常使用。根据多种液压同步回路的优、缺点的比较,我们对现有的液压同步回路进行改造,采用如图(二)所示的分流阀及机械伺服阀的复合同步回路。
具体思路是:先用分流集流阀进行粗略同步控制,精度一般为1%～3%。然后再用机械式伺服阀旁路放油方法自动消除积累误差,提高同步控制的精度,缩短卷制次数,最终实现提高效率和产品质量的目的。
所谓同步精度主要有两个方面:一是速度同步精度;二是位置同步精度。
1、活塞速度同步精度
活塞速度的同步精度决定于液压油流量精度。原设计串联缸式同步系统速度其速度同步精度较低,一般为2%～5%,改造后先采用分流集流阀进行粗略同步控制,其速度同步精度决定于分流阀的分流流量及集流流量同步精度。这个精度依靠分流集流阀的自行调节及节流阀7、8在系统调试时手工调定来保证。精度能够提高1%～2%,达到3%～6%,比原来的设计精度大大提高。
2、活塞位置同步精度
活塞位置的的同步精度决定于两活塞速度同步的积累误差大小。原设计中,积累误差的大小靠手动操作侧辊单端升降来调整,而要做到随时调整是很困难的,因此原来的设计位置同步精度不但低而且调整方式是不合理的。改造后的侧辊两活塞位置同步精度是靠自动反馈、自动调节来保证实现的,因此精度高且无需手动补偿。
自动反馈,是由一端固定在卷板机机架上,另一端经卷板机侧辊两端(前、后两侧辊为两独立的系统)的定滑轮12、13与机械伺服10阀杆联接(图二)的钢丝绳11来实现的。钢丝绳长度可调。系统调试时,以上辊为基准进行调整。
自动调节,是当两油缸活塞位置不同步时,两定滑轮12、13的中心的高度即产生一个差值t,而两定滑轮中心的距离增加可忽略不计。而钢丝绳一端是固定在机架上的,所以,差值t直接带动伺服阀阀杆上下移动。当定滑轮13高于12时,阀杆向上移动,油缸6即与油箱接通,进行放油。缸5、6活塞位置趋向同步。定滑轮12、13高度差t趋向零,伺服阀阀杆在复位弹簧的作用下趋向中间关闭状态。
位置位置同步精度决定于伺服阀阀杆与阀体关闭状态的搭边宽度。目前位置同步偏差控制在2mm以下,很好地满足了要求。
改造后的液压同步系统工作原理为:
侧辊上升时,压力油经电磁换向阀1进入分流集流阀2,然后分别经过液控单向阀3和4进入油缸5、6,推动活塞上行,使侧辊平稳上升,油缸5、6上腔压力油经节流阀7、8电磁换向阀1流回油箱。
侧辊下降时压力油经换向阀1,再分别经节流阀7、8流入油缸5、6推动活塞下行,是侧辊平稳下行。油缸下腔的油分别经液控单项阀3、4进入分流集流阀2,然后经换向阀1流回油箱。
以上液压回路同步精度较高,达到2%～3%的速度同步精度,为消除积累误差即位置误差,我们对分流阀2出来的两路压力油加接旁路放油回路,即加接了电磁换向阀9、机械伺服阀10.当油缸5、6的活塞位置不同步时,通过钢丝绳反馈给机械伺服阀10,并打开其中一路,达到旁路放油目的,即换向阀9与换向阀1联动,同时开关,以达到保压目的。使两缸在升、降时保持位置同步。
换向阀15、液控单向阀16、14组成油缸6单独升降回路,同时保留原设计中侧辊单端升降功能,便于卷制特种筒体,如锥形筒体等。
前、后侧辊为两套独立的液压系统,回路完全相同。
由于两侧辊液压回路的改动,新增电磁换向阀9(其电磁铁在电路中的代号为DT22、DT23)及中间继电器J11、J12。如图(三)所示。
并要求电磁换向阀9与前、后侧辊的动作同步,因此要控制电路做相应改进,增设一只开关K。但卷制特种滚筒时,先断开开关K。
当SA2处于“单端”位置时。J7工作,则DT22和DT23因电路断开而不能工作,则旁路放油回路断开。当SA1处于“前辊”位置时J3工作。SA2处于“升降”位置时J6工作。
(1)、按下QA8时,则J11工作—DT23、DT10工作,即DT10使前辊上升,DT23使前辊两端位置同步。当松开QA8时,DT10\\DT23一起停止工作。液压系统处于保压状态。
(2)当按下QA9时J12工作—DT23\\DT10工作,即DT11使前辊两端位置同步。当松开QA9时DT11\\DT23停止工作,液压系统处于保压状态。
(3)当SA1处于“后辊”位置,SA2处于“升降”,按下QA8或QA9时,相应电磁铁将工作,操作后辊同步上升。
该卷板机侧辊液压系统改进后,使用效果较好。操作方便,侧辊两油缸同步精度提高,卷制滚筒时单次弯曲进给量提高,筒体曲率均运,到达了“带式输送机滚筒制造标准”的要求。同时也是该设备的生产能力加强,在滚筒的大批量生产中发挥了关键作用。从而增强了带式输送机生产线的配套生产能力,经济效益是非常明显的。
参考文献:
[1]《实用设备修理技术》,湖南科学技术出版社,1995。
[2]《煤矿机厂设备管理与维修》,煤炭工业出版社,中册,1998。
[3]《机械设计手册》,化学工业出版社,2000。