粗中箔轧机新型开卷机液压系统设计分析.pdf

参l 匐 似 粗中箔轧机新型开卷机液压系统设计分析 Des i gn of r ol l i n g m i l l hy dr aul i c s ys t em f or m odel uncoi l er of coar se f oi l 李连军’ ，杨天博 ，樊锐’ L I L i a n - j u n ’ ，Y ANG T i a n b o ，F AN R u i ‘ 1 ． 涿神有色金属加工专用设备有限公司，涿州 0 7 2 7 5 0 ；2 ． 北京机械工业自动化研究所 ，北京 1 0 0 1 2 0 摘 要 介绍了粗中铝箔轧机新型开卷机锥头对钢套筒、纸套筒夹紧打开、左右移动及对中的液压系统 的设计分析。 关键词 粗中铝箔轧机；新型开卷机 ； 纸套筒及钢套筒；液压系统 中图分类号 T O3 0 5 文献标识码 B 文章编号1 0 0 9 -0 1 3 4 2 0 1 4 o 8 下 一 0 1 0 3 -0 3 D o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． 1 s s n ． 1 0 0 9 - 0 1 3 4 ． 2 0 1 4 ． o 8 下 ． 2 7 0 引言 由于箔带材 比较薄 ，在轧制 过程 中，开卷张 力相对较小 ，对张 力控 制要求较高 ，为 了减小转 动 惯量对张力控制 的影 响，同时也为 了带卷定位 准确 ，达到较高的控制精度 ，新 型开卷机采用了 双 锥头夹紧套筒型结构 ，利用轴 向移动 的双 锥头 夹 紧套筒及对 中卷材 。此开卷机 既能对缠 绕于钢 套 筒上 的铝箔来料开卷 ，又能对缠绕于纸质套 筒 上 的铝箔来料开卷 ，且满足多种套筒长度 。本 文 介绍了这种新型开卷机的液压系统 及功能分析 。 新型开卷机液压示意图如图1 所示。 1 新型开卷机液压系统 粗 中铝箔轧机的新型开卷机液压控制 系统原 理图如 图2 ～图4 所示。 1 ． 1锥头的夹紧及打开 1 ． 1 ． 1钢套筒的夹紧及打开 见新 型开卷机 锥头夹紧对 中缸液压原理 图如 图2 和开卷机锥头涨缩缸液压原理 图3 所示 。 图 1 新型开卷机液压示意 图 收穗日期2 0 1 3 -1 2 - 0 9 作者简介李连军 1 9 8 1 一，男，河北唐山人，工程师，本科，主要从事铸轧机相关设备的研究工作。 ’ 第3 6 卷第8 期2 0 1 4 0 8 C F [ 1 0 3 ] 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 务l 訇 化 开卷机推头夹紧对中缸 夹紧 七 图2 新型开卷机 锥头 夹紧对中缸 压原理 图 每 一机 型 的 铝箔 轧机 ，钢套 筒 长度 比较 固 定，开卷机设计时直接通过对 中夹紧缸来完成。 夹 紧时 ，阀4 ． 1 b 端得 电 ，夹紧对 中缸外腔进 油 ，锥头夹紧，同时阀1 3 a 端得电，涨缩缸有杆腔 进油，锥头涨；打开时 ，阀1 3 b 端得 电，涨缩缸无 杆腔进油 ，锥头缩 ，阀3 a 端得电 ，打开液控单 向 阀2 ， 阀4 ． 1 a 端得电，压力油通过阀4 ． 2 中位，夹紧 对 中缸 内腔进油，锥头打开。 操作 侧和驱动侧锥头 采用两个规格 相同的对 中液压缸驱动 ，但考虑到加工误差 ，两油缸实际 尺寸必然存在误差 ，摩擦阻力不可能完全 一样， 驱动侧与操作侧锥头连接结构不一样，移动 时， 负载也不一样 ，这就会造成夹紧时，两锥头不 同 步 ，造成套筒夹紧时 ，中间位偏差加大 ，通过调 节桥式调速阀l 可以分别精确的调节两侧速度，保 持一致 ；桥式 调速阀调 速的精度高 ，并且不受液 压系统温度和压力变化的影响 ；液控单向阀2 起到 锁紧保护作用，在突然断电和 系统压力降低时 ， 保证锥头不松开，减压 阀6 设定夹紧压力，锥头夹 紧压 力过大时 ，开卷带上张力后 ，锥头轴 承负载 大，容易产生异响，影响轴承使用寿命 。 【 1 0 4 】 第3 6 卷第8 期2 0 1 4 - 0 8 下 开卷机罐头褊 缸 图3 新型开卷机锥头涨 缩缸 液压 原理 图 当开卷 机 锥头 走 到夹 紧 位时 ，锥头 涨 ， 固 定 好套筒 ，压 力可以通过压 力传感器 8 来显示压 力 ，并可 以设一涨紧值时，当低于设定值时 ，发 出报警信号 ，防止生产时，锥头卷材跳动或掉卷 现象 ；安全阀1 5 压力过高时，可以溢流 ；蓄能器 1 6 起到稳压和缓冲作用，保 证锥头涨时 ，缓冲压 力 ，保护锥头压力瞬问过高 ，压力低时 ，稳定压 力 ，保证锥头 不松动 ；减压 阀l 0 设定涨缩压力 ， 锥头涨缩压力过大时，夹紧纸套筒时 ，易将纸套 筒撑破 ；单向节流阀7 调节涨缩速度，采用出 口节 流，保证调节速度平稳 。 1 ． 1 ． 2 纸套筒的夹紧及打开 每一机型的铝箔轧机 ，一般规定卷材的最小 宽度和最宽宽度，纸套筒都和卷材宽度一样 ，有 时卷材比较窄时，用对 中缸夹紧 ，行程不够 ，这 样 ，开卷机设 计时，对 中缸 固定在活动机架上， 有两液压缸 驱动机架 ，增加一部分行程 ，然后， 再用对中缸夹 紧不 同宽度的卷材 ，开卷机机架夹 紧液压原理 图如图4 所示 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 务I 匐 似 有 开 卷机机架夹紧打开 夹紧 I 图4 新型开卷机机架夹 紧打 开液压原理图 夹紧时 ，阀1 9 a 端得 电，机 架夹紧缸有杆腔进 油 ，机架夹 紧，然后，再 夹紧纸套筒 ，和钢套筒 的夹紧动作一样 ，打开 时，先按钢套筒的打开动 作 ，将纸套筒打开 ，再阀1 9 b 端得电，机架夹紧缸 无杆腔进油，机架打开 。 操作侧和驱动侧夹紧液压缸也可造成不 同步， 只需两液压缸达到夹紧行程 ，对同步性要求不高， 单向调节阀l 7 就可以满足调节同步性 ，双液控单向 阀1 8 起到锁紧保护作用，在突然断电和 系统压力降 机 低时，保证机架夹紧不松开，套筒不偏移。 1 ．2 锥头的左右移动 见开卷机锥头夹紧对中缸液压原理图如图2 所示。 在锥头 夹紧套筒后，左右移动时 ，阀4 ． 2 b 端 得 电时 ，驱动侧油缸 内腔进油 ，f 1 F 2 F 1 f 2 f l 为驱动侧内腔移动压力，F 2 为操作侧外腔夹紧压 力 ，Fl 为驱动侧外腔夹 紧压力 ，f 2 为操作侧 内腔 移动压力 操作侧夹紧缸即推动卷材和套筒向驱动 侧移动 ，操作侧内腔液压油通过T口回油箱，驱动 侧外腔液压油通过调速 阀流 向操作侧外腔 ，保持 流量平衡 。反之，当阀4 ． 2 a 得电时， 驱动侧夹 紧缸 即推动卷材和套筒向操作侧移动 。节流阀5 调节左 右移动的速度 ，双锥头移动速度较快时 ，在卷材 对 中时，影响对中精度。 1 ． 3 卷材对 中 在铝箔轧制过程 中，上一道 次提 供的卷 材并 不 一定在套筒的正 中心 ，而上 卷时 ，必须保证卷 材 中心线 卷 材 宽度 上 与 轧机 中心 线 一致 ， 并 不是套筒 中心线对准轧机 中心线 。因此需 要检 测卷材实 际位置 ，通过左 右移动 ，保证 卷材 对 中。开卷机卷材对中示意图如图5 所示 。 检 测卷材 的实际位置是激光测距仪 ，安 装在 锥 头 的 固定底 座两 侧 ，照 射在 卷材 的 两个 端面 上 。激光测距仪不要求对称于轧机 中心线安 装， 减少 了安装误差 。首先 ，通过卷材 的左右移动 ， 保证卷材 中心线与轧机 中心线一致 ，假设检 测到 图5 新型开卷机卷 材对中分析示意图 机架 第3 6 卷第8 期2 0 1 4 - 0 8 下 [ a o s ] 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m l 訇 似 激光 测距仪 到 左断 面 的距离为L1 ，检测到 激光 测距 仪到 右断 面 的距离 为L 2 ，标定 好两侧 差数 据A L 2 一 L1 。当更换不 同宽度的卷 材时，检 测到 激 光 测距仪 到 左 断面 的 距 离为L1 ，检 测 到激 光 测距 仪到右 断 面的距 离为L2 ， 两侧 差数据 A L 2 一 L1 ，可计 算卷 材中心线 与轧机 中心线 的偏移量 8，6 1 ／ 2 AA ，根据这一计算值相 应的移动 锥头 ，即可减小和消除卷材 中心的位置 误差 。理论上希望 6等于或接近于零 ，但实际上 误差很难 消除，一般允许有个较小的偏移量 一 般可取 6 l 一 2 mm。当 6 大于零时，卷材须向操 作侧移动 6 mm，当 6小于零时，卷材须向驱动操 作侧移动 8 mn l 的绝对值。 此对 中方式简单，对安装要求不高，能较快 方便的使卷材对 中。 2 结束语 此新型开卷机 ，可 以同时适应一定宽度的钢 套筒和不 同宽度的纸套筒，放宽 了开卷机来料 的 范 围 ，改变 了锥 头功 能单 一 的现 状 。此 液压 系 统 ，投 入使 用后 ，夹 紧打 开 ，左右移 动性 能 稳 定 ，通过激光测距仪 ，克服了卷材在套筒上对 中 的位置 偏差 等种 种原 因，在轧 制过程 中形成 精 确 、稳定的后张力 ，为铝箔轧机能够高速、宽幅 轧制，提供了保证。 参考文献 【 1 】成大先． 机械设计手册单行本液压传动【 M】 ． 化学工业出 版社 2 0 0 4 ． ●t● 童● 矗● ‘‘ 童‘ t● 矗● 蠡‘ 生‘ ●■● 童‘ 囊‘ ． 矗● 矗● 童● 矗● 蠡‘ ‘ ‘ ．●囊I ●童● 童● 【 上接第1 0 2 页】 根 据模型计 算的结果 ，优化 了溢流阀结构 ， 使溢流 阀控制腔前的节流段节流效果增大，并再 次进行试验 。优化改进效果明显，溢流阀噪音消 失，管路振动消除。 5 结束语 通 过对溢流阀建立一个六阶微 分方程组 的虚 拟样机模型，并对其用R u n g e K u t t a 法进行求解， 对溢流 阀的工作状态进行 了模拟 。并将计算结果 与试验 数据 进 行 比较 ，验证 了数 学模 型 的有效 性 ，根据模型进一步的计算结果，对物理样机进 行了优化，起到 了较好的改进效果 。 在未来进一步的研究中，将对溢流阀的各处容 积、节流效果、密封面积的匹配关系进行研究n 钔 ， 用以指导溢流阀的优化研发 。 参考文献 [ 1 】李然． 乳化液泵阀座拉升器疲劳裂纹扩展有限元分析[ J 】 ． 煤 炭科 学技 术， 2 0 1 3 ， 4 1 5 1 o 4 - 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