淺談步進(jìn)式加熱爐液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

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1、淺談步進(jìn)式加熱爐液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)隨著冶金軋鋼工藝自動(dòng)化程度不斷提高，步進(jìn)式加熱爐以其靈活的加熱方式、加熱質(zhì)量好，爐長(zhǎng)不受限制、操作方便、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，被愈來(lái)愈多新建的軋鋼加熱爐釆用。液壓傳動(dòng)因其體積小、負(fù)荷大、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制等優(yōu)勢(shì)，在步進(jìn)式加熱爐中有廣泛的應(yīng)用。步進(jìn)機(jī)構(gòu)通常按矩形軌跡運(yùn)動(dòng)，一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期由4個(gè)動(dòng)作組成：（1）動(dòng)梁上升，托起料坯；（2）動(dòng)梁及料坯按設(shè)定好的步距前進(jìn)一定距離；（3）動(dòng)梁下降,將料坯放在靜梁上；（4）動(dòng)梁水平移動(dòng)退回起始位置。步進(jìn)動(dòng)作周期根據(jù)生產(chǎn)工藝要求控制在一定的范圍內(nèi)。步進(jìn)

2、梁升降過(guò)程中要能實(shí)現(xiàn)對(duì)被加熱料坯的輕托輕放，滿(mǎn)足所有液壓缸啟、停均勻變速等要求。如圖1所示。圖1步進(jìn)動(dòng)作圖1步進(jìn)液壓缸的選擇一臺(tái)軋鋼步進(jìn)式加熱爐通常采用一到兩根步進(jìn)梁升降液壓缸，一根步進(jìn)梁平移液壓缸。液壓缸缸徑及活塞桿桿徑大小取決于所承受的外界負(fù)載。步進(jìn)式加熱爐液壓缸的安裝方式冃前主要有以下兩種型式，如圖2所示。圖2（a）所示方式是提升液壓缸安裝于步進(jìn)機(jī)構(gòu)一側(cè)，中間通過(guò)一同步軸連接，以液壓缸有桿腔作為承載腔，活塞桿承受提升拉應(yīng)力，在同等液壓系統(tǒng)工作壓力下，液壓缸選型較大，且液壓缸軸封裝置長(zhǎng)期處于高壓狀態(tài)，對(duì)活塞桿密

3、封有較高要求。圖2（b）所示方式是提升液壓缸安裝在底部，直接驅(qū)動(dòng)提升框架，液壓缸活塞桿承受壓應(yīng)力，因液壓缸無(wú)桿腔作為驅(qū)動(dòng)腔。選型相對(duì)可較小，步進(jìn)機(jī)械依靠自重下降，液壓缸軸封長(zhǎng)期處于低壓狀態(tài)，活塞桿密封就簡(jiǎn)單多了。故從減淺談步進(jìn)式加熱爐液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)隨著冶金軋鋼工藝自動(dòng)化程度不斷提高，步進(jìn)式加熱爐以其靈活的加熱方式、加熱質(zhì)量好，爐長(zhǎng)不受限制、操作方便、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，被愈來(lái)愈多新建的軋鋼加熱爐釆用。液壓傳動(dòng)因其體積小、負(fù)荷大、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制等優(yōu)勢(shì)，在步進(jìn)式加熱爐中有廣泛的應(yīng)用。步進(jìn)機(jī)構(gòu)通常按矩形軌跡運(yùn)動(dòng)

4、，一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期由4個(gè)動(dòng)作組成：（1）動(dòng)梁上升，托起料坯；（2）動(dòng)梁及料坯按設(shè)定好的步距前進(jìn)一定距離；（3）動(dòng)梁下降,將料坯放在靜梁上；（4）動(dòng)梁水平移動(dòng)退回起始位置。步進(jìn)動(dòng)作周期根據(jù)生產(chǎn)工藝要求控制在一定的范圍內(nèi)。步進(jìn)梁升降過(guò)程中要能實(shí)現(xiàn)對(duì)被加熱料坯的輕托輕放，滿(mǎn)足所有液壓缸啟、停均勻變速等要求。如圖1所示。圖1步進(jìn)動(dòng)作圖1步進(jìn)液壓缸的選擇一臺(tái)軋鋼步進(jìn)式加熱爐通常采用一到兩根步進(jìn)梁升降液壓缸，一根步進(jìn)梁平移液壓缸。液壓缸缸徑及活塞桿桿徑大小取決于所承受的外界負(fù)載。步進(jìn)式加熱爐液壓缸的安裝方式冃前主要有以下兩種型式，

5、如圖2所示。圖2（a）所示方式是提升液壓缸安裝于步進(jìn)機(jī)構(gòu)一側(cè)，中間通過(guò)一同步軸連接，以液壓缸有桿腔作為承載腔，活塞桿承受提升拉應(yīng)力，在同等液壓系統(tǒng)工作壓力下，液壓缸選型較大，且液壓缸軸封裝置長(zhǎng)期處于高壓狀態(tài)，對(duì)活塞桿密封有較高要求。圖2（b）所示方式是提升液壓缸安裝在底部，直接驅(qū)動(dòng)提升框架，液壓缸活塞桿承受壓應(yīng)力，因液壓缸無(wú)桿腔作為驅(qū)動(dòng)腔。選型相對(duì)可較小，步進(jìn)機(jī)械依靠自重下降，液壓缸軸封長(zhǎng)期處于低壓狀態(tài)，活塞桿密封就簡(jiǎn)單多了。故從減小液壓缸的尺寸、減少液壓缸密封泄漏和故障率、簡(jiǎn)化傳動(dòng)設(shè)備、提高設(shè)備使用壽命考慮，新建

6、步進(jìn)加熱爐應(yīng)采用圖2（b）所示的安裝型式。圖2步進(jìn)液壓缸的安裝方式2液壓泵站的選擇根據(jù)步進(jìn)周期長(zhǎng)短和液壓缸大小，可相應(yīng)選擇液壓泵。早期從造價(jià)等因素考慮，加熱爐液壓泵站常選用定量泵出口配中位卸荷的電磁溢流閥型式，這種配置液壓泵的最大供油能力是與執(zhí)行元件最大需用油量相適應(yīng)的，但在不同的液壓缸動(dòng)作及液壓缸動(dòng)作速度變化時(shí)，勢(shì)必造成液壓泵出口油液高壓溢流，液壓系統(tǒng)功率損耗大，油液發(fā)熱大。隨著高壓變量泵的普及，新建的步進(jìn)加熱爐液壓站大多開(kāi)始釆用恒壓變量泵，這種配置液壓泵輸出流量的多少隨執(zhí)行元件所需流量多少而變化，較之定量泵系統(tǒng)

7、而言，功率損耗降低，油液發(fā)熱減少。對(duì)于一個(gè)泵站供多個(gè)步進(jìn)加熱爐使用的場(chǎng)合，泵站配置往往會(huì)較龐大，因步進(jìn)式加熱爐液壓系統(tǒng)工作壓力通常允許在一定范圍內(nèi)變化，可在液壓泵站安裝一定數(shù)量的蓄能器作為輔助能源，能有效減少總裝機(jī)容量，降低設(shè)備投資，對(duì)吸收沖擊振動(dòng)也有一定的效果。3步進(jìn)控制閥架的設(shè)計(jì)步進(jìn)控制閥架是這套系統(tǒng)最為關(guān)鍵的部分，能否很好地實(shí)現(xiàn)步進(jìn)梁升降過(guò)程料坯的輕托輕放，在料坯人爐及出爐均為爐內(nèi)懸臂輻道輸送時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)精確地控制平移步距等需要一個(gè)很好的控制系統(tǒng)來(lái)保證。圖3所示為幾種步進(jìn)加熱爐控制閥架液壓原理圖。圖3由一個(gè)比

8、例流量閥控制所有步進(jìn)動(dòng)作速度，閥架結(jié)構(gòu)小，造價(jià)相對(duì)較低。但這種系統(tǒng)常出現(xiàn)液壓缸運(yùn)動(dòng)互相干涉的情況，主要有兩類(lèi):(1)步進(jìn)梁上升到位轉(zhuǎn)為前進(jìn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)升降缸突然下沉，平移油缸前沖；(2)步進(jìn)梁下降到位轉(zhuǎn)為后退時(shí)會(huì)出現(xiàn)提升油缸反向上升。這種運(yùn)動(dòng)干涉的結(jié)果使步進(jìn)機(jī)構(gòu)動(dòng)作平穩(wěn)性受到影響，尤其是在步進(jìn)梁運(yùn)動(dòng)上下極限位置由接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)吋會(huì)造成檢測(cè)信號(hào)丟失，爐區(qū)設(shè)備口動(dòng)控制