拉伸矫直机夹紧装置及其液压系统的改进.pdf

总第 1 5 1 期 2 0 1 4年 第5期 山西冶金 S HANXI METALL URGY T o t a l 1 5 1 No ． 5， 2 01 4 拉伸矫直机夹紧装置及其液压系统的改进 吴伟 ， 张 强， 薛占军， 刘 杰 中国重型机械研究院股份公司， 陕西西安7 1 0 0 3 2 摘要 分析了某型拉伸矫直机夹紧装置的结构及其液压系统存在的不足之处， 提出了新的解决方案。改进后 的夹紧装置工作安全稳定可靠， 提高了维护性和经济性。 关键词 拉伸机夹紧装置改进 中图分类号 T G3 3 3 ． 2 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 2 1 1 5 2 2 0 1 4 0 5 0 0 4 9 0 3 大型铝型材在高速交通及航空航天领域得到越 来越广泛的应用，近年来对铝型材中厚板的需求量 持续增长， 外观质量和力学性能要求也越来越高。 大 型拉伸矫直机是通过将工件拉伸至超过 自身屈服 点 ， 达到永久变形的处理方式 _ 1 ] ， 用来增加铝材的强 度和消除 内应力。 夹紧装置是拉伸机重要组成部分 ， 其结构的合理性对产品质量和设备寿命有一定影 响。通过对原有拉伸机夹紧装置中的不足提出改进 方案， 使改进后的夹紧装置可靠性提高。 1 改进前 的夹紧装置和液压原理 图 1 所示为改进前夹紧装置结构简图，夹紧装 置的工作过程 当工件送到钳 口后， 同步夹紧缸推动 1 一同步夹紧缸； 2 一上钳口夹紧缸； 3 一上钳口； 4 一下钳 口； 5 一同步梁 ； 6 一下钳 口夹紧缸 图 1 改进前夹紧装置结构简图 收稿 日期 2 0 1 4 0 5 0 6 第一作者简介 吴伟 1 9 8 O 一 ， 男， 主要从事流体传动及控制 方面的工作 ， 工程 师。E ma i l 2 3 7 1 6 7 4 2 9 3 q q ． c o m 同步梁和钳 口实现预夹紧 [ ， 即同步梁带动钳 口到 指定区域 此时上 、 下夹紧缸杆腔 、 塞腔均处卸荷状 态 。 然后上、 下夹紧缸同时加载使钳口夹紧工件； 拉 伸的动力由同拉伸端机头相连的主拉伸缸提供 ， 此 时夹紧缸及同步缸杆腔、 塞腔处于卸荷状态； 拉伸结 束后 ， 上 、 下夹紧缸先松开 ， 同步夹 紧缸后退让开位 置， 夹紧缸再带动钳口缩回。 拉伸全程由位移传感器 和压力传感器控制提供反馈信号进行控制。 下页 图 2所示 为改进 前夹紧装置液压 原理简 图， 夹紧装置液压回路主要 由同步夹紧油缸 、 上钳 口 油缸和下钳口油缸回路组成，各回路分别由大通径 的锥阀控制，先导级是 M型机能的三位四通换向 阀；并设有液压减震元件减小工件断裂时的弹性冲 击[ 。 改进前 的装置结构和液压原理可以实现夹紧功 能， 在长期使用中还存在以下不足 1 由于上、 下钳口与各 自轨道间的摩擦系数不 同，加上上、下钳口安装位置不同和本身la 重的关 系， 下钳 口所受摩擦力要大于上钳 口， 理论上很难在 机械零部件加工和安装上解决此类问题 。即使在滑 动面上涂润滑脂 ， 也只能使上钳 口之间的速度 、 下钳 口之间的速度趋于一致， 对解决上、 下钳 口的速度差 没有帮助。在相同驱动力下 ， 数十组上 、 下钳 口的动 作速度不同 ， 且差异较大 ， 最终反映在夹紧板带材的 位置投影不同 见下页图 3 ， 使得板带材的可用部 分减少，因为板带材与钳口的接触面部分最终要被 切除。 2 由于是用一组液压 回路同时控制所有上钳 口， 另一组液压回路同时控制所有下钳 口，当板带材较 宽度较小时， 不需要参与夹紧的油缸也在动作， 导致 5 0 山西冶金 E - ma i l s x y j b j b 1 2 6 ． c o rn 第 3 7卷 图 2 改进前夹紧装置液压原理简图 3 1夹钳实际位置 3 - 2 夹钳理想位置 图3 钳口夹紧装置示意图 流量损失， 总的动作时间变长， 增加了工作周期。而 且当板带材较窄时， 两边夹空的上、 下钳 口面直接接 触， 长期使用会导致钳口面损坏。 3 上 、 下钳 口夹紧缸各有数十个油缸 ， 动作时需 要高压大流量的参数匹配。 液压系统主泵是压力和流 量双闭环比例泵， 在功率输出时能设定合适的斜坡时 间以减小对系统的冲击 ， 同时液压回路 中也有相应的 措施降低换向冲击振动， 但还是难以彻底消除。 4 每个夹紧缸都有相应的液压缓冲保护 ， 但是 为减小换向冲击采取的措施如改变先导控制油路的 阻尼节流塞 和调节溢流阀 、 换 向阀换向时间 等措 施 ， 必然使主阀芯打开时间增加 ， 所 以断带时夹紧缸 的塞腔受冲击时排油并非完全通畅，那么在断带瞬 间夹紧缸内必然有冲击力产生， 不利于密封寿命。 2 改进后的夹紧装置和液压原理 针对以上存在的不足，对夹紧装置进行结构改 进设计 ， 图 4所示改进后夹紧装置结构简图。 夹紧装 置的工作过程是 当工件送到钳 口后， 同步夹紧油缸 推动同步梁和钳口实现预夹紧，即同步梁带动钳 口 到指定 区域 返程缸塞腔 、夹紧缸杆腔处于卸荷状 1 一同步夹紧缸； 2 一返程缸； 3 一钳 口夹紧缸 ； 4 一钢丝绳 5 一同步梁； 6 一钳口 图4 改进后夹紧装置结构简图 态 ， 然后上、 下夹紧缸同时加载作使钳 口夹紧工件； 拉伸的动力由同拉伸端机头相连的主拉伸缸提供， 从预拉伸到正式拉伸整个过程中同步缸卸荷；拉伸 结束后 ， 上 、 下夹 紧缸先松开 ， 同步夹紧缸退让开位 置 ， 夹紧缸再带动钳 口缩回。 拉伸全程由位移传感器 和压力传感器提供反馈信号进行控制。 下页图 5所示为改进后夹紧装置液压原理简 图，夹紧装置液压 回路 由同步夹紧油缸 、上返程油 缸 、下返程油缸 、上钳 口油缸和下钳 口油缸 回路组 成， 返程油缸回路带二次压力及溢流功能， 十余个钳 口缸则分别由两位四通换向阀控制。同步夹紧缸控 制回路仍然用锥阀控制， 没有大的变化。 新的夹紧装 置针对原装置存在的不足 ， 有以下改进 1 返程缸活塞杆被钳 口夹紧缸带动伸 出时缸 内 会产生阻力。利用这一点 ，在夹紧缸带动钳 口夹紧 时， 只要让上返程缸比下返程缸提供更大的阻力， 弥 补上 、 下钳口所受摩擦力的差值 ， 就能使上、 下钳 口 2 0 1 4年第 5 期 吴伟 ， 等 拉伸矫直机夹紧装置及其液压系统的改进 图 5 改进后 夹紧装置 液压原理简 图 得到相同的阻力， 进而使之获得接近的速度， 达到理 想的夹紧位置。钳 口夹紧后在板带材的投影位置见 图 3 2 。另外从 图 5中可以看出夹紧缸推动钳 口夹 紧时， 返程缸杆腔的液压油依次通过电液阀、 液控单 向阀和溢流阀回油箱，溢流阀在此起到背压阀的作 用 。下返程缸 回路 中溢流阀的设定值 比上返程缸 回 路 中溢流阀的设定值高 0 ． 2 ～ 0 ． 3 MP a ， 可根据实际使 用情况调整 ， 这样就很好解决了上 、 下钳 口夹紧位置 不同导致板带材两端废料部分更多的问题。 2 每个夹紧缸单独由一个电磁阀控制， 根据工 况需要选择合适位置的油缸参与夹紧。即可提高工 作效率 ， 又避免 了钳 口磨损 。 3 同样基于夹紧缸是单独控制的原 因， 换 向冲击 由原先集中在一两个锥阀上分散到几个或十几个小 通径电磁换向阀上，这样就能极大的减小冲击危害。 再加上液压比例系统的特性 ， 通过电气控制参数的调 整， 在实际使用中可以忽略换向冲击带来的影响。 4 改进后新系统中夹紧缸负责夹紧、 返程缸负 责松开。 夹紧缸和夹钳间没有机械结构连接， 在夹紧 并且预拉伸完成后夹紧缸与夹钳分开，这样夹紧缸 完全不会受到断带 冲击力。同样返程缸由钢丝绳柔 性连到夹钳上 ， 也完全不受断带冲击的影响。 3 结语 改进后的夹紧装置在一年多的运行过程中安全 平稳可靠， 大大减少了维护工作量和易损件消耗， 大 幅度缩短了拉伸工作周期。本次改进采取的措施对 其他拉伸机夹紧装置的设计有借鉴意义。 参 考文献 [ 1 ] 杜学斌， 张君 ， 卫凌云．新型 2 0 M N铝型材液压拉伸矫直机[ J ] ． 重型机械科技 ， 2 0 0 6 2 7 - 9 ． [ 2 ] 黄维勇， 汪恩辉， 张超， 等． 西南铝 1 2 0 M N全浮动张力拉伸机组 [ J ] ． 重型机械 ， 2 0 1 3 1 7 9 ． [ 3 ] 张超， 汪恩辉， 黄维勇． 8 M N新型拉伸矫直机的研发及技术特 点[ J ] ．重型机械， 2 0 0 6 3 2 3 2 6 ． [ 4 ] 唐密． 5 0 M N拉伸矫直机液压系统 冲击原 因分析及处理 [ J ] ． 铝加工， 2 0 0 4 3 2 9 3 1 编辑 白龙 下转第 5 5页 2 0 1 4年第 5期 许满胜 炉料结构优化经济效益分析及建议 且其有害杂质会侵蚀炉底碳砖、炉墙 ，降低高炉寿 命 ； 破坏焦炭内部结构 ， 使得焦炭质量下降， 最终影 响到高炉的顺行度及高炉指标的提高。因此建议使 用铁品位为 6 0 ％左右的优质块为主。 机烧品位的降低每月虽有 4 2 万元的效益， 但机 烧变料频繁， 虽然从强度上看没有太大的变化， 但实 际碱度、 还原性、 低温还原粉化率及粒度不断变化。 从高炉槽下抽查 的烧 结入炉粒度为 8 ～ 1 0 mm的炉 料质量分数最高达到 6 4 ％， 经常超过 4 0 ％。还原性 最低为 3 4 ％， 创历史最低水平。且烧结 w Z n 连续偏 高，从 2 0 1 3 年 3 月份后逐渐升高， 5 月份为 0 ．0 4 5 ％ 左 右 ， 6 、 7月份最 高 ， 7月份平 均 0 ． 0 7 4 ％，最 高为 0 ． 1 6 9 ％， 严重超出标准 0 ． 0 3 ％的要求 ， 导致高炉人炉 锌负荷达 1 ．0 k g ／ t 以上， 对高炉的长寿与炉况的稳定 顺行造成不利影响，高炉经常出现排锌炉温低的现 象 ， 并且二套上翘 ， 炉墙结厚。 另外， 烧结厂重复性地 存料检修， 加之频繁调整碱度， 导致炼铁没有长期稳 定的炉料结构； 机烧比例低于 6 5 ％， 高炉透气性又变 差， 严重影响到高炉操作和调剂。因此建议， 稳定配 矿结构 ， 机烧品位不低于 5 3 ％， 稳定 w S i O 2 并且保 证不超过 6 ． 5 ％。 不考虑焦炭强度及灰分对高炉的影响，仅焦炭 含 S 和水分含量的升高，炼铁厂就有 5 3 8 万元以上 的亏损。另外， 频繁调整焦炭配煤结构， 焦丁量逐步 升高， 从 9 月份每天的 1 1 5 t 升高至 1 7 2 t ， 加之工艺 装备老化， 焦炭质量及水分波动较大， 对高炉操作和 成本造成很大的影响。如果配煤结构优化不足以弥 补其带来的损失或持平 ， 从降本增效方面都是不合 算的。建议焦炭水分越低越好， 降低 S 至 O ．7 ％以 下 ， 稳定配煤结构。 4结语 优化炉料结构工艺路线应以经济料为基础， 严 格控制有害杂质，特别是 z n 、 K 、 N a 等碱金属含量。 做到焦化、 烧结 、 炼铁整体成本核算， 树立一盘棋思 想。 在此基础上优化各项技术经济指标， 降本增效才 会跃上一个新 台阶。 编辑 胡玉香 Ec o n o m i c Be n e fit An al y s i s a n d Re c o m m e nda t i o ns o f Bu r d e n S t r u c t u r a l Op t i mi z a t i o n Xu M a ns he ng I r o n w o r k s o f S h o u g a n g C h a n g z h i I r o n S t e e l Co ． ． C h a n g z h i S h a n x i 0 4 6 0 3 1 Abs t r ac t Thr o u g h t he s e l e c t i o n a nd p r o c e s s i n g o f p r o d uc t i o n da t a ， qu a nt i t a t i v e an a l y s i s o f l i n e a r r e l a t i o ns hi p b e t we e n g r a d e a n d f u e l ，b a s e d o n i r o n o r e gra d e c o mp r e h e n s i v e e v a l u a t i o n me t h o d t h i s p a p e r d e t e r mi n e s t h e r e l a t i o n s h i p b e tw e e n t h e S i O2 c o n t e n t a n d g r a d e ；o n thi s b a s i s ，t h r o u g h f u r t h e r e s t i ma t e s o f b u r d e n r a t i o d e t e r mi n a t i o n ，i t als o p r o v i d e s b u r d e n s t r u c t u r a l o p t i mi z a t i o n r e c o mme n d a t i o n s ．P r o p o s a l s i n d i c a t e t h e l o w q u a l i t y o f t h e b u r d e n s t r u c t u r al o p t i mi z a t i o n r o u t e i s n o t s u i t a b l e f o r a l o n g - t e r m f o c u s o n s e l e c t i o n ， o n l y s h o r t - t e rm，i n t e rm i t t e n t，mi x e d w i t h a s mall a mo u n t i n t e r p o l a t i o n u s i n g； r e a s o n a b l e b u r d e n s t ruc t u r a l o p t i mi z a t i o n me asu r e s a r e a l s o g i v e n ． Ke y wor ds b ur d e n s t ru c t ur e ，o pt i mi z a t i on ，l o s s 上接第 5 1页 I mp r o v e me n t o f Cl a mp i n g De v i c e a n d Hy d r a u l i c S y s t e m i n Te n s i o n S t r a i g h t e n e r Wu We i ， Z h a n g Qi a n g ， Xu e Z h a n J u ， L i u J i e C h i n a Na t i o n a l He a v y Ma c h i n e r y R e s e a r c h I n s t i t u t e C o ． L t d ． ． Xi a n S h a n x i 7 1 0 0 3 2 Ab s t r a c t I n t h i s p a p e r ， t h e i n a d e q u a c i e s a b o u t s t ruc t u r e a n d h y d r a u l i c s y s t e m o f the c l a mp i n g d e v i c e i n a t e n s i o n s t r a i g h t e n e are a n aly z e d ， a n d a n e w s o l u t i o n i s p u t f o r w a r d ． T h e n e w c l a mp i n g d e v i c e c a n i mp r o v e t h e w o r k s a f e t y tha t i t i s s t abl e a n d r e l i abl e t o g e t h i g h e r ma i n t a i n abi l i ty a n d e c o n o my ． Ke y wo r d s s t r e t c h i n g s t r a i g h t e n e r ， c l a mp i n g d e v i c e ， i mp r o v e me n t