压力矫直机液压回路优化设计分析

关键词：压力矫直机；液压回路；优化设计

1前言

在钢铁行业中，冶金设备占据着重要的位置，其中矫直机是冶金生产工业中十分重要的设备。在钢材的压力加工工程中，轧件由于受轧制、冷却、运输或热处理等诸多因素影响而产生弯曲，影响了产品质量。而矫直机不仅能使轧制的成品得以整形，还能使钢产品的性能得到改善。矫直机不仅影响钢材产品的产量，更决定了钢材的质量。压力矫直机是矫直机的一种，是利用反复弯曲并逐渐减少压弯挠度达到矫直目的的设备。压力矫直机的工作原理是将带有原始弯曲的工件支撑在工作台的两个活动支点之间用压头对准最弯曲部位进行反向压弯的，当压弯量与工件弹复量相等时，压头撤回后工件的弯曲部位变直［1］。目前压力矫直机主流发展方向为全液压驱动，全液压矫直机的液压压下控制系统采用全液压装置驱动，数字化控制，压下位置控制精度高，矫直力大，速度响应快［2］。因此，如何设计一种高效、经济、可靠、能提高矫直精度的压力矫直机液压回路显得尤为重要。

2液压回路设计

2．1压力矫直机工作原理

某钢厂压力矫直机为全液压矫直机，液压回路控制对象为两个液压辅助缸和一个液压主缸驱动的压头。液压辅助缸为单活塞杆液压缸，液压主缸为柱塞缸，液压回路需实现快进功能、工进功能、快退功能以及过压保护功能。快进功能用于压头从初始位置向接近工件的位置快速移动，工进功能用于压头从接近工进的位置向工件移动并进行矫直，快退功能用于矫直完毕后压头向初始位置快速移动，过压保护功能用于保护液压回路［3］。

2．2液压回路设计方案

为满足上述压力矫直机功能要求，液压回路设计方案如下：快进功能由三位四通电液换向阀、液控单向阀、调速阀、二通插装阀、充液阀实现；电液方向阀为内控外泄式方向阀，该方向阀具有感应式行程开关，可以直接监测控制阀芯的切换位置，实现精确的外部调节，具有低换向冲击特性，以保证中位时正确关闭，方向阀中位选用Y型机能。液控单向阀为锥阀结构的液控单向阀，该阀作为有压液压回路部分的隔离，可避免执行机构在液压闭锁时候爬行或漂移；该阀具有预开启特征，可以实现液压缸中受压流体的平稳释压，从而避免可能的压力冲击。调速阀在一个方向上通过调整调速阀芯来限定流量，在相反方向上允许自由流动。二通插装阀由插装阀和控制盖板插装组成，控制盖板是装有一个方向阀的控制盖板，二通插装阀具有方向阀功能。充液阀是液控单向阀，它具有优良流量特性和相当低的关闭压力，该阀适合用于防气蚀功能和充液，如快速动作的压机主缸。工进功能由比例换向阀、液控单向阀、二通插装阀实现。比例换向阀为两位四通换向阀，该阀的先导阀是一个由比例电磁铁控制的三通减压阀，它的作用是将输入的电信号转化为一个与其成比例的压力输出信号，从而实现控制液流的方向和大小。快退功能由二位三通电磁换向阀、减压阀、三位四通电液换向阀、液控单向阀、调速阀、二通插装阀、充液阀实现；过压保护功能由压力开关、二通插装阀实现。

2．3工作原理

图1为压力矫直机液压回路控制原理图，当有不合格工件需要矫直并就位后，压力矫直机液压回路需通过快进功能驱动压头500接近需矫直工件，三位四通电液换向阀7电磁铁b得电，此时三位四通电液换向阀7右位工作，压力油经三位四通电液换向阀7通过液控单向阀5．3，调速阀8．1，通过油路100，油路120进入辅助缸400无杆腔，辅助油缸400带动主缸300驱动压头500向前移动，此时主缸300无杆腔形成负压，充液阀9打开，油箱的液压油通过充液阀向主缸无杆腔充液，实现压头快进功能，辅助缸400有杆腔油液经油路220，油路200，调速阀8．2，液控单向阀5．4，三位四通电液换向阀7与液压回路T管连接，进而实现回油。油路100中压力油经油路130、油路150与二通插装阀12A口接通，此时二通插装阀12控制盖板12．2中电磁换向阀电磁铁a得电，二通插装阀12A口与B口处于关闭状态，防止油路150中高压油与主缸300无杆腔中来自充液阀中低压油串通，影响充液阀充液进而影响快进效果。可通过调节调速阀8．2调节快进速度。当压头500接近所需矫直工件时，三位四通电液换向阀7电磁铁b失电，三位四通电液换向阀7中位工作，压力油切断。比例换向阀4电磁铁a得电，此时比例换向阀4左位工作，压力油经比例换向阀4通过液控单向阀5．2，经过油路110，油路130，油路120进入辅助缸400无杆腔，同时油路100经过150与二通插装阀12A口接通，此时二通插装阀12控制盖板12．2中电磁换向阀电磁铁a失电，二通插装阀12A口与B口处于流通状态，压力油进入主缸300无杆腔，辅助缸400有杆腔油液经油路220，油路210，液控单向阀5．1，比例换向阀4与液压回路T管连接，进而实现回油。以上过程为工进功能，实现工件的矫直。通过改变输入比例换向阀4电磁铁a的电流值，改变工进速度的大小。当工件矫直后，比例换向阀4电磁铁a失电，压力油切断。三位四通电液换向阀7电磁铁a得电，此时三位四通电液换向阀7左位工作，压力油经三位四通电液换向阀7通过液控单向阀5．4，调速阀8．2，通过油路200，油路220进入辅助缸400有杆腔，辅助缸400带动主缸300驱动压头500向后移动，辅助缸400无杆腔油液经油路120，油路100，调速阀8．1，液控单向阀5．3，三位四通电液换向阀7与液压回路T管连接，进而实现回油，同时二位三通电磁换向阀1电磁铁b得电，压力油经减压阀2，二位三通电磁换向阀1与充液阀X口接通，从而打开充液阀，主缸300无杆腔油液经充液阀回油箱，从而实现压头500快退功能，快速到达起始位置。到达起始位置后，三位四通电液换向阀7电磁铁a失电，压力油切断，二位三通电磁换向阀1电磁铁b失电，压力油切断。可通过调节调速阀8．1调节快退速度。当压力开关22．1、22．2、22．3任一压力值达到设定值时，二通插装阀13控制盖板13．2中电磁铁a得电，二通插装阀13B口与A口处于流体状态，油路140中压力油经二通插装阀13B口到达A口，与液压回路T管相连，从而实现卸压，达到保护液压回路的目的。

3结束语

针对某钢厂压力矫直机功能要求优化设计了液压回路，该回路实现了压力矫直机快进功能、工进功能、快退功能，且该液压回路有过压保护功能，液压回路使得压力矫直机工效和矫直精度均达到设备要求，且液压设备具有体积小、成本低、重量轻、和便于控制等优点。该项目自2017年投产至今运行稳定，故障率低。

参考文献

［1］张翔南．600t压力矫直机电气控制系统改造册［J］．本钢技术，2017（1－6）：82－83．

［2］王晶，王凯等．全液压矫直机伺服系统动态特性的联合仿真研究［J］．重型机械，2018（4）：35－40．

［3］冀谦，张宇青．矫直机液压系统及应用其的矫直机［P］CN206830554U2018．01．02．

作者：冀谦 单位：中冶东方工程技术有限公司