朱松濤

（新疆八一鋼鐵股份有限公司）

1 前言

卸卷小車是熱軋產(chǎn)線負(fù)責(zé)鋼卷運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備,其功能是通過液壓系統(tǒng)控制的油缸和液壓馬達(dá)，實(shí)現(xiàn)升降平移動(dòng)作，將卷取機(jī)卷筒上的鋼卷卸下并平移送至打捆機(jī)處進(jìn)行打捆。由于卸卷小車在生產(chǎn)過程中，時(shí)常會(huì)因升降液壓控制回路截止不可靠，升降回路壓力下降20-30bar，出現(xiàn)升降位置無(wú)法保持鎖定住，不能正常將鋼卷卸出，造成故障停車，或出現(xiàn)抽芯，造成鋼卷切損增加，即給生產(chǎn)操作人員帶來額外工作量，又影響生產(chǎn)順行。

2 卸卷小車液壓故障分析

卸卷小車結(jié)構(gòu)如圖1所示，卸卷小車升降液壓控制回路，如圖2所示。

小車要把鋼卷從卷筒上卸出來，主回路中的比例換向閥右側(cè)電磁鐵得電，小車先上升到一位置等待；當(dāng)鋼卷還剩幾圈時(shí)，輔助控制回路右側(cè)電磁換向閥得電，經(jīng)過二次減壓的壓力油經(jīng)板式液控單向閥進(jìn)入升降油缸無(wú)桿腔，使小車上升托住鋼卷，當(dāng)鋼卷的位置確定后，卷筒轉(zhuǎn)速降為零，然后收縮到730mm，同一時(shí)間輔助控制回路右側(cè)電磁換向閥失電，板式液控單向閥截止，小車保持住此時(shí)的高度位置不變，通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)小車水平移動(dòng)，把熱卷從卷取機(jī)里運(yùn)出來，然后放到打捆機(jī)處等待打捆。

卸卷小車液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，在卸鋼卷時(shí)會(huì)出現(xiàn)如下現(xiàn)象：當(dāng)卷筒收縮到φ730mm時(shí)，小車升降油缸出現(xiàn)泄壓，連同鋼卷向下下降約10 mm，這樣造成鋼卷內(nèi)圈12點(diǎn)位置和卷筒之間的間隙大大減小甚至有接觸現(xiàn)象，使鋼卷抽芯或留在卷筒上卸不出來。分析認(rèn)為小車升降油缸壓力下降，致使保壓不可靠是主要原因。

圖1 卸卷小車結(jié)構(gòu)圖

圖2 卸卷小車液壓系統(tǒng)原理圖

2.1 保壓不可靠原因分析

造成小車保壓不可靠，出現(xiàn)泄壓卸不出鋼卷的主要原因：

（1）小車升降液壓回路中輔助控制回路保壓，是通過外控外泄式的液控單向閥來實(shí)現(xiàn)的，控制油從輔助控制回路電磁換向閥出口旁路進(jìn)入單向閥，單向閥截止條件是閥的出口壓力要大于進(jìn)口壓力，同時(shí)先導(dǎo)閥閥芯回到初始位置。當(dāng)輔助控制回路換向閥回到中位時(shí)，液控單向閥的X控制油與T口相通進(jìn)行泄壓，但因?yàn)橛涂谕◤教。斐尚箟合鄬?duì)慢，而且易受油液中的污染顆粒物影響，導(dǎo)致液控單向閥的先導(dǎo)閥動(dòng)作不靈活，主閥芯不能立即可靠關(guān)閉，小車出現(xiàn)泄壓下降現(xiàn)象。

（2）在輔助控制回路中的減壓溢流閥，起到二次減壓作用。在電磁換向閥回到中位時(shí)，減壓溢流閥閥芯由于P口壓力下降而使閥芯位移，出口壓力隨之下降，但有個(gè)降低過程，壓力降低快慢影響到液控單向閥的進(jìn)出口壓差變化，從而影響到單向閥截止的快速可靠。

（3）作為減壓溢流閥和液控單向閥，對(duì)液壓回路中存在的污染顆粒物比較敏感。而在小車升降控制回路中，因油缸無(wú)桿腔緩沖腔與活塞桿摩擦刮削會(huì)不可避免地產(chǎn)生一些細(xì)小污染顆粒物，這就使得減壓溢流閥和液控單向閥易出現(xiàn)閥芯關(guān)閉不嚴(yán)或卡滯的問題，而使得小車保壓不可靠。

2.2 板式液控單向閥問題

卸卷小車升降輔助控制回路要求單向閥關(guān)閉迅速、保壓可靠。板式液控單向閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。板式液控單向閥要實(shí)現(xiàn)可靠關(guān)閉，一是要保證先導(dǎo)閥閥芯移動(dòng)快速靈活，能在最短時(shí)間回到初始位置；二是需要單向閥進(jìn)出口迅速建立一定的壓差，使主閥芯快速關(guān)閉。從現(xiàn)場(chǎng)卸卷小車液壓回路運(yùn)行主從關(guān)系上看，板式液控單向閥關(guān)閉，是被動(dòng)的依靠閥芯兩端壓力差來實(shí)現(xiàn)，受壓差和油液清潔度影響大，容易造成小車升降回路壓力不穩(wěn)定。

圖3 板式液控單向閥

3 改進(jìn)措施

3.1 更換為插裝式液控單向閥

針對(duì)板式液控單向閥在小車回路中應(yīng)用存在的問題，通過分析對(duì)比，決定采用插裝式液控單向閥（圖4所示）。插裝式單向閥，主閥芯關(guān)閉，是以較高的壓力油主動(dòng)地通過X口的通道，在主閥芯頂面產(chǎn)生作用力，以及主閥芯上下的面積比產(chǎn)生的壓力差，將主閥芯快速可靠關(guān)閉。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)看，動(dòng)作主動(dòng)性強(qiáng)，受油液清潔度影響較小，關(guān)閉可靠性高。因此，插裝式液控單向閥比板式液控單向閥更適合用于小車升降回路中，進(jìn)行有效截止保壓。

通過研究分析，確定了以下改進(jìn)措施：

（1）制作一油路塊安裝插裝式單向閥，把升降輔助回路中的液控單向閥改為帶控制蓋板的插裝單向閥（LFA 16EWA-7X/，LC 16 A20D-7X/），插裝單向閥的X控制油從閥臺(tái)主X供油管路接頭連接獲取，截止時(shí)通過X口系統(tǒng)工作壓力油主動(dòng)將單向閥關(guān)閉，保證關(guān)閉的迅速可靠嚴(yán)實(shí)，及小車升降的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）在小車的自動(dòng)控制上，需要增加插裝單向閥的電磁換向閥控制，即控制插裝閥的電磁鐵與輔助回路的電磁換向閥同時(shí)得電，同時(shí)失電，實(shí)現(xiàn)小車上升時(shí)插裝式單向閥有效打開，小車接卷保持位置時(shí)，插裝式單向閥可靠截止。

圖4 插裝式液控單向閥

將小車升降低壓上升回路改進(jìn)為插裝式單向閥后，小車卸卷過程中沒有再出現(xiàn)泄壓現(xiàn)象，保壓可靠問題得到了有效解決。但在一個(gè)工作周期結(jié)束后，小車回到初始等待位，會(huì)出現(xiàn)升降油缸緩慢上升，丟失低位信號(hào)的問題，從而影響到卸卷小車的自動(dòng)運(yùn)行，小車升降液壓回路的問題沒有得到徹底解決。

3.2 卸卷小車升降控制回路的改進(jìn)

通過卸卷小車工作原理可以得知，低壓上升回路中，14MPa壓力油始終通過控制蓋板的換向閥，作用在插裝閥閥芯的頂端。通過圖4進(jìn)一步分析可以看出，雖然插裝閥閥口被有效關(guān)閉，但由于閥芯和閥套是需要來回運(yùn)動(dòng)的，存在一定加工間隙，這就使壓力油能逐漸從閥芯閥套間隙通過，并進(jìn)入插裝式單向閥B口管路中，即進(jìn)入升降液壓缸無(wú)桿腔中，從而使升降油缸緩慢上升。

為此對(duì)卸卷小車升降控制回路改進(jìn)，如圖5所示。

（1）將原插裝式單向閥控制油從主X管路獲取，改為從插裝式單向閥出口B口處獲取，使得卸卷小車在回到初始等待位，不會(huì)有持續(xù)的壓力油作用在單向閥頂端；

（2）對(duì)安裝插裝式單向閥的油路塊進(jìn)行改進(jìn)，即通過工藝孔道，將單向閥出口B口與控制蓋板X口相連通；

（3）電氣控制方式改進(jìn)，插裝式單向閥的電磁鐵插頭控制電纜，與輔助回路的電磁換向閥控制電纜從一個(gè)接線端子并聯(lián)連接，即插裝式單向閥與輔助回路的電磁換向閥時(shí)得電，同時(shí)失電，實(shí)現(xiàn)小車上升時(shí)插裝式單向閥有效打開，小車接卷保持位置時(shí)，插裝式單向閥可靠截止。

圖5 改進(jìn)的小車升降控制回路

4 結(jié)束語(yǔ)

插裝式單向閥在小車升降控制回路中使用后，小車升降液壓缸無(wú)桿腔壓力始終穩(wěn)定在90bar，當(dāng)卷筒收縮到φ730mm時(shí)，鋼卷位置變化控制在1 mm以內(nèi)，解決了原來卸卷小車升降液壓系統(tǒng)長(zhǎng)期存在的保壓不可靠、鋼卷位置變化大的問題。生產(chǎn)實(shí)踐表明，改進(jìn)后每年可減少抽芯鋼卷約30卷，減少設(shè)備故障，保證了生產(chǎn)順行，同時(shí)降低了操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。改進(jìn)后的生產(chǎn)應(yīng)用進(jìn)一步驗(yàn)證了多種控制蓋板與插裝式單向閥的組合，應(yīng)用在卸卷小車回路中，截止迅速、主動(dòng)性強(qiáng)，比板式單向閥更靈活、更方便，也更可靠穩(wěn)定。

[1]張也影.流體力學(xué).北京：高等教育出版社,1999.9.

[2]楊征瑞.電液比例與伺服控制.北京：冶金工業(yè)出版社,2009.8.

[3]胡海清,陳慶勝.液壓氣動(dòng)控制技術(shù).北京:理工大學(xué)出版社，2009.