芯棒预穿和打头装置液压系统设计

　　1 概 述

　　芯棒预穿和打头装置是周期轧管机组的重要组成部分。主要功能：将冷却后的芯棒用夹钳车运送到预穿工位，润滑后芯棒在这里完成预穿和打头工序，芯棒的中心不可调，前面的毛管设有高度调整装置。穿完毛管后用机械手送到轧制线上进行轧制。在周期轧管机组中，轧管机的效率一直是薄弱环节，因此根据轧制工艺要求，芯棒预穿和打头夹紧要尽量快，少占用辅助时间，减少周期轧管轧制周期，提高生产效率。由此可知，有效地控制和提高预穿油缸和打头夹紧油缸的运行节奏，可以缩短轧制周期，提高生产效率。因此液压系统的合理设计就显得尤为重要。

　　2009年，我们开发设计、制造的年产20万t/年的周期轧管机组，现已投入生产并顺利达产，其中芯棒预穿和打头装置液压控制系统的合理设计，有效地节约了轧制时间，高效可靠地完成了工艺动作。

　　2 机械结构示意

　　如图1所示，芯棒预穿和打头装置主要由毛管芯棒升降受料台、定位对齐小车、皮尔格环架、打头机、预穿小车、芯棒支撑辊、预穿油缸、芯棒石墨润滑系统组成。

　　3 液压系统的设计^[1]

　　芯棒预穿和打头装置液压系统是周期轧管机组芯棒预穿装置，打头夹紧装置及运输装置的配套设备。由计算得知，芯棒预穿和打头装置液压系统为高压、大流量系统，且压力、流量变化大。在满足系统对压力要求的条件下，要注意提高执行机构运行速度和提高系统效率，防止产生液压冲击，为此，在设计中，采用柱塞变量泵高低压切换+活塞式蓄能器控制方式，两级溢流，高低压切换，满足打头夹紧缸低压快速运行，快速切换高压慢速夹紧，低压快速返回的功能。这样大幅度降低系统装机容量，节省了投资成本和运营成本，同时活塞式蓄能器在高压系统中能吸收液压冲击，使得液压系统运行平稳可靠。活塞式蓄能器响应快，安装容易，结构简单，维护方便，充气方便;压力可以很高，耐高温;可以承受很大的压力波动幅度，能有效地提高执行元件的运行速度。采用变量泵高低压切换的方式，不但完全满足轧制工艺动作的要求，同时大大减小了系统压力损失，提高了系统工作效率。

　　1)打头夹紧缸是打头装置主要动力机构。打头夹紧缸(2- 800/ 500-550)mm延预穿线，固定于打头装置两侧。工作行程550 mm，前300 mm为空负荷行程，为低压快速工进段;后250 mm为打头夹紧行程，为高压慢速夹紧段，工作压力为21 MPa;高压夹紧完成后，打头夹紧缸快速返回，完成一个工作周期。打头夹紧缸对称布置于打头装置两侧，工作时要考虑两缸运行的同步性，具体分三个工况：