环轧机液压系统设备组成及控制原理.pdf

2023 年 第 3 期（总 213 期）CFHI一重技术随着我国航空航天事业的发展，对于大型轻合金环件的质量、规格等要求越来越高，对生产环件的设备也提出更高要求。环轧与其它环件的生产过程相比具有产品范围广，尺寸精确，组织均匀，机械性能良好，生产率高，节省金属，成本低等优点1。我国环轧机起步较晚，发展较慢，在高精尖环轧机领域与发达国家相比还有差距。环轧机一般由机械设备、液压设备、电控系统等三部分组成，本文主要介绍环轧机液压系统的设备组成及其简要原理。环轧机的液压系统包括液压站、液压阀组、管路附件等。液压站提供动力源，液压阀组控制执行机构完成各种工艺动作及控制工艺参数，管路附件将液压站、液压阀组及液压执行机构连接成闭合回路。1液压站液压站由油箱、泵组、循环过滤装置、蓄能器组等组成。1.1油箱油箱用于储存油液，并具有散热、除气、沉淀污染物等功能，其上设有带液位传感器的磁翻柱式液位计、温度传感器、空气滤清器、球阀等附件。油箱内部按照吸油和回油功能用过滤网板分隔成两个区域。由于环轧机管路容积较小，液压缸数量也少。因此，油箱容积一般取系统流量的 35 倍。1.2泵组根据环轧机大小，泵组设置一般分两种情况。大型环轧机配置高压恒压变量泵组+低压定量工作泵组，即轧制液压缸在长行程快进/快退时由高、低压泵组同时供油，提高速度和效率，高压轧制时高压泵组工作，满足轧制速度和压力。小型环轧机一般配置高压恒压变量泵，工进、快进/快退采用同一种供油方式，生产效率较低，但是一次性投资成本低。1.3循环过滤装置循环过滤装置用于保证液压油的清洁度、温度等在合理范围。循环回路设有 1 台螺杆泵，其后安装有过滤精度为 3滋m 的过滤器，过滤器后设冷却器冷却油液。1.4蓄能器组蓄能器组用于临时补充油源及吸收主泵出口的1.一重集团大连工程技术有限公司工程师，辽宁大连116600环轧机液压系统设备组成及控制原理王江伟1摘要：介绍环轧机液压系统的设备组成及液压原理，指出环轧机液压系统的特点。关键词：环轧机；液压站；液压阀组中图分类号：TH137；TG333文献标识码：B文章编号：1673-3355（2023）03-0002-03Composition and Control Principle of the Hydraulic System of the Ring MillWang JiangweiAbstract:This paper introduces the composition and hydraulic principle of the hydraulic system of the ring mill,andsummarizes the characteristics of the hydraulic system.Key words:Ring mill；hydraulic station；hydraulic valve group10.3969/j.issn.1673-3355.2023.03.0024CFHI2023 年 第 3 期（总 213 期）CFHI TECHNOLOGY图 1环轧机液压站原理图图 2径向轧制缸阀组原理图压力波动，环轧机采用皮囊式蓄能器，数量根据机型合理选择。蓄能器组上还设置安全阀、手动球阀等附件（见图 1）。2液压阀组液压阀组主要由径向轧制缸阀组、径向抱臂缸阀组、轴向轧制缸阀组、机架随动缸阀组、芯辊升降缸阀组、芯辊辅助缸阀组、测量缸阀组等组成。2.1 径向轧制缸阀组径向轧制缸分工进、快进/快退两种工况。工进时，芯辊径向运动简化为进给速度，或每转进给量，或环件外半径增长速度为常数的恒值进给2。因此，液压缸采用速度闭环控制，通常速度范围在 310 mm/s。速度控制精度很高，采用伺服阀控制。快进/快退时多采用差动回路，以节省液压站主泵供油量。同时，为了提高工进时伺服阀的控制精度，工进伺服阀流量不宜过大。因此，快进/快退时需另设比例阀或普通换向阀控制（见图 2）。2.2径向抱臂缸阀组径向抱臂缸用于在轧制过程中防止轧件摆动，工作时采用恒压力控制（见图 3），一般分两种控制方式。图 3径向抱臂缸阀组原理图对于产品质量精度要求不高的设备采用开环控制，一般设置一个比例减压阀控制液压缸内压力的恒定。对于产品质量精度要求高的设备采用压力闭环控制，采用伺服阀+压力传感器控制液压缸内压力的恒定。2.3轴向轧制缸阀组轴向轧制缸分工进、快进/快退两种工况。工进时，液压缸带动轴向轧辊以某个速度轧制轧件，控制轧件的轴向尺寸，液压缸速度采取闭环控制，控制精度要求很高，通常采用伺服阀控制。快进/快退时多采用差动回路。由于工进伺服阀流量不宜过大。因此，需要另设比例阀或普通换向阀控制快进/快退。轴向轧制缸阀组还设平衡缸控制阀以平衡轴向轧制机架的重量，通常采用溢流阀控制（见图4）。2.4机架随动缸阀组机架随动缸分工进、快进/快退两种工况。工进时，环件直增大，液压缸带动轴向轧制机架外移，采用位置控制方式，高频比例阀控制。52023 年 第 3 期（总 213 期）CFHI一重技术图 5机架随动缸阀组原理图轧制开始前，由液压缸带动轴向轧制机架快速移动到轧件；轧制结束后，液压缸带动轴向轧制机架快速退回到初始位置。快进/快退时采用差动回路，需另设普通换向阀控制（见图 5）。2.5芯辊升降缸阀组芯辊升降缸带动芯辊升降，将芯辊准确伸入轧件中心孔。芯辊高度方向需要精确定位，一般采用高频比例阀控制。2.6 芯辊辅助缸阀组、测量缸阀组等芯辊辅助缸阀组、测量缸阀组等其他辅助阀组采用电控换向阀。3管路附件管路系统包括管道(无缝钢管、钢丝缠绕胶管及一般胶管)、管夹、通体、中间法兰、中间管接头及弯头等。环轧机液压系统高压压力一般高达 25 MPa，工作环境恶劣，管路材质采用不锈钢。4结语（1）环轧机液压系统属于典型的低压大流量、高压小流量的伺服控制系统，多数液压缸为工进、快进/快退工况。因此，液压站主泵可以同时配置高压泵和低压泵，液压阀组采用差动回路。（2）轧制液压缸、抱臂缸等执行机构闭环控制，为实现精确控制，伺服阀规格不宜过大，设计时应采用大规格换向阀+小规格伺服阀并联方式。（3）伺服系统对液压介质清洁度要求很高。因此，液压站、液压阀组上均应设置高压过滤器。参考文献1 援许思广，王海文，李国祯.环件轧制过程中宽展的研究 J.太原重型机械学院学报，1988(03)：1-10.2 援蒲思洪，孙莉芳，王龙祥.径-轴双向环轧工艺的研究进展 J.精密成形工程，2010，2(04)：43-47，71收稿日期：2023-01-30图 4轴向轧制缸阀组原理图理，而新制扁头套时需要优化扁头套的结构。有衬板扁头套通过更换衬板即可保证内孔的尺寸精度，但扁头套本体的安全系数降低；无衬板扁头套与工作辊扁头匹配面磨损后，需要下线维修以保证内孔的尺寸精度，增加维护难度及成本，但扁头套本体安全系数大。故为了保证扁头套强度采用无衬板扁头套结构，在制造中通过激光熔覆钴合金等以提高内孔表面的耐磨性。3结语通过在扁孔表面激光熔覆钴合金等提高内孔表面的耐磨性，不仅弥补原扁头套本体下线维修的不足，提高扁头套的安全系数，而且延长扁头套使用寿命，降低使用成本。收稿日期：2023-02-21（上接第 50 页）6