加热炉步进液压系统设计与应用

　　1 前言

　　济钢第一小型轧钢厂加热炉采用侧进侧出的双蓄热步进梁式加热炉，步进机械动梁和钢坯总负荷为300 t，动作周期为32—34 s。由于液压系统具有较大的功率一质量比，并且易于实现预设动作要求，因此采用液压系统驱动。

　　2 液压系统设计

　　2．1 机械动作要求

　　步进机械动梁结构示意图见图1。步进机械动梁运动轨迹示意图见图2。

　　图1 步进机械动梁结构示意图

　　图2 步进机械动梁运动轨迹示意图

　　动作原理如下：升降油缸活塞杆伸出，步进梁由“1”点位开始向“2”点位作上升运动一平移油缸活塞杆缩回驱动平移框架前进，步进梁由“2”点位运动到“3”点位一升降油缸活塞杆缩回，驱动升降框架下落，步进梁由“3”点运动到“4”点位一平移油缸活塞杆伸出，平移框架后退，步进梁由“4”点位运动到“1”点位。此时，步进梁完成一个动作循环。

　　2-2 技术要求

　　2-2．1 技术参数最大载荷300 t；步进周期32-34 s；升降油缸升、降时间各约10 s；平移油缸进、退时间各约7 s；升降油缸升、降距离±100 mm(以固定梁为基准)；平移油缸进、退距离±280 mm。

　　2-2．2 工艺要求液压系统要求达到3个主要指标：1)实现升降、平移预设速度一位移曲线；2)运行轨迹不受载荷分配的影响；3)液压系统可靠性高，易于维护。

　　2-2．3 技术难点 由于负载大，定位准确度要求高，系统运行和制动全部由油缸驱动。因此，在制定运行轨迹曲线时，需要合理地设定加速一匀速一减速曲线，既要满足运行周期和定位要求，又要尽可能降低由惯性力引起的冲击，以保护设备的运行稳定。

　　2．3 系统设计

　　2．3．1系统分析步进梁实现3种工艺动作：正循环、逆循环、踏步。对液压系统而言，无论执行哪种动作，该液压系统均可定义为开环速度控制系统，采用比例控制技术。步进梁的动梁在垂直和水平两个方向分别设置编码器，反映动梁垂直和水平方向的位置。升降油缸、水平油缸根据不同位置时的工艺要求，实现加速、减速、匀速，从而实现动梁对热坯的轻托、轻放，以及通过加、减速有效降低动梁因运动惯性引起的机械冲击。要保证在钢坯分布不平衡、载荷变化较大的情况下，系统能够继续按预设的动作曲线动作，保持步进梁和出钢节奏的稳定。因此，确定系统采用阀控形式。泵站为恒压源，调速型比例阀控制步进梁的动作。根据系统最低固有频率：