切邊剪鋼板調整裝置液壓回路的優化設計

張海山

（濟鋼集團國際工程技術有限公司，濟南 山東250101）

1 前言

切邊剪主要用來剪切鋼板的縱向邊部。在切邊之前，切邊剪需要用調整裝置對鋼板進行對中調整，以得到不同寬度規格的成品鋼板和確保剪切的質量。鋼板調整裝置由抬升設備和磁力移鋼設備組成，由液壓系統作為動力源，通過自動控制系統控制液壓缸的動作，實現對鋼板的對中調整。在鋼板調整過程中，為提高工作效率，需要液壓缸在不同的階段運行速度不同，要實現速度可調，并且在行程范圍內的任何位置上都能可靠停止，所以在液壓回路設計時，要包含速度調節功能、安全卸荷功能和位置鎖定功能。結合某軋鋼廠切邊剪鋼板調整裝置在生產過程中表現出的效率低、設備故障率高的問題，對系統液壓回路進行了技術分析，并提出了優化方案。

2 鋼板調整裝置

2.1 機械設備

鋼板抬升裝置共有7套，每套主要由帶滾輪的升降托梁、橫梁、軸、曲柄、抬升液壓缸等組成。磁力移鋼裝置共有8套，每套主要由鋼軌、橫移車、橫移液壓缸、頂升液壓缸、磁力裝置及其附屬部件。在生產過程中，使用抬升裝置和磁力移鋼裝置時，一般情況下是根據鋼板長度和工人的實際操作經驗，優先選擇靠近剪機的幾組設備參與工作，極限狀況下每組設備都參與工作。

2.2 液壓設備

液壓設備包括：8 m3油箱1個，用來存儲液壓油；流量為260 L/min柱塞泵5臺；90 kW電機5臺；流量為580 L/min的螺桿泵2臺；鋼板對中調整控制閥組1個；蓄能器等其他附件。

2.3 鋼板對中調整裝置工作過程

首先，由布置在剪切機入口運輸輥道之間的升降托梁將鋼板托起，并高于運輸輥輥面；其次，安裝在橫移小車上的頂升液壓缸將磁力裝置升起并吸住鋼板；然后磁力移鋼機橫移液壓缸工作，推動橫移車移動鋼板，通過位置控制系統精確地將鋼板移動到目標位置，實現鋼板的對中操作。

在對中過程中，為確保表面質量，在升降托梁上裝有若干滾輪，鋼板在滾輪上橫向移動，避免滑動摩擦造成鋼板表面劃傷。完成鋼板的對中操作后，磁力移鋼裝置和抬升裝置分別復位，輥道輸送鋼板向剪切機內運動，剪切機開始進行切邊工作。

3 液壓回路的設計優化

3.1 對閥組原有液壓回路的分析

圖1所示為鋼板調整裝置液壓閥組中的部分回路，此閥組共有磁力移鋼液壓回路8套，抬升裝置液壓回路7套。根據對中調整裝置工作的過程，對兩套回路分析如下。

圖1 原系統液壓回路

抬升裝置液壓回路：抬升裝置主要作用是將待剪切鋼板抬高至輥道上表面以上，抬升時換向閥07的b位電磁鐵得電，壓力油經液壓閥供至抬升液壓缸無桿腔，液壓缸動作將鋼板抬升至目標位置后，換向閥07的b位電磁鐵失電，由單向閥08鎖定鋼板位置。節流閥09控制液壓缸伸出和縮回時的運行速度。在抬升鋼板的這一過程中，液壓缸的無桿腔為工作腔，受力主要為待剪切鋼板和設備的重力，所承擔負載較大。另外，因鋼板規格不同，以及所選抬升裝置工作數量不同，可能出現過載情況，因無桿腔油路上未設置安全閥，壓力會超出額定值，導致密封、管路以及液壓缸等出現故障，同時也存在造成人員傷害的安全隱患。

磁力移鋼液壓回路：頂升液壓缸主要是實現磁力裝置的升降，受力主要為磁力裝置的重力，所承擔的負載較小，不會出現過載現象，油路中可以不設置安全閥。

橫移液壓缸移動鋼板時，比例閥01的b位得電工作，換向閥02的a位得電工作，壓力油經過閥01和閥03供給液壓缸無桿腔，實現鋼板的橫向移動，其中比例閥01可控制液壓缸運行速度，單向閥03鎖定鋼板位置。

根據流量計算公式：

式中：Q為流量，L/min；A為作用面積，㎡；V為油液流速，m/s。

可以計算每組橫移缸工作所需最大流量為181 L/min。在極限條件下，若8組橫移缸同時工作，所需泵站流量為1 448 L/min，所以此回路要求液壓站工作泵組輸出流量大，需要液壓站設置多臺液壓泵。

3.2 對閥組液壓回路的設計優化

根據以上分析，對鋼板對中調整裝置閥組液壓回路進行了設計優化，優化后的液壓回路見圖2。

在每一套抬升裝置液壓回路中增加安全閥11，這樣當抬升液壓缸所承載的重量超過額定值時，壓力油通過閥11回到油箱，確保系統壓力不會因過載而急劇增加，導致設備損壞和安全事故。

圖2 優化后的液壓回路

在每一套磁力移鋼液壓回路中增加疊加式單向閥10，實現液壓缸的差動連接，這樣在無桿腔工作移動鋼板時，比例閥01的b位得電工作，換向閥02的a位得電工作，壓力油經過閥01和03供給液壓缸無桿腔，同時有桿腔油液通過閥10匯集到比例閥01的P口，與液壓泵輸出的油液一起供到液壓缸無桿腔，這樣每一套回路可節約流量110 L/min，大大減少了液壓站的所需輸出的流量。

4 結語

通過對液壓系統回路的分析，找到系統存在的不穩定環節和不合理地方，并結合現場使用經驗，對液壓回路進行設計優化，達到了良好的使用效果和可觀的經濟效益。1）消除了生產過程中存在的危及人員和設備安全的隱患，確保了系統的可靠運行。2）解決了液壓系統管路、密封以及液壓缸等液壓元件頻繁故障的瓶頸問題，提高了設備使用率，提高了生產效率。3）減少了液壓元件和液壓油的消耗量，降低了備件和材料費用。4）減少了液壓站的輸出流量，這樣可以減少工作泵組的使用數量，同時降低了用電費用。