一种大流量液压比例控制系统的分析

　　1 概述

　　钢管再加热炉是轧钢工艺线上的热工设备。从连轧机出来的荒管在进入定张减机之前,为了提高荒管的温度,并使之温度均匀,在定径机之前设置有一座钢管再加热炉。

180钢管再加热炉为步进梁式炉。被加热的钢管在炉内被支撑在步进梁和固定梁上,梁的形状是弧形齿,适合于钢管的等间隔放置。而且,钢管在每次的步进过程中,都能转动一个角度,从而钢管的加热温度更加均匀。同时,避免了钢管在炉内弯曲变形。

　　步进梁的运动轨迹为矩形,如图1所示。其升降行程为200mm,水平行程为310mm,一个运动周期为30s,满足装出料步频120根/h的要求。

　　步进梁和固定梁带有特殊设计的弧形齿,齿的间距为350mm,大于梁的水平行程。当步进梁下降时,把钢管放在固定梁齿的斜面上,这样钢管即可向前滚动一个角度,见图2。步进梁如此往复,将钢管逐步从进口运送到出口。

　　2 液压系统

　　步进梁装置的运动是由4台液压缸驱动的,其中2个升降缸、2个横移缸。

　　根据工艺要求,步进梁在升降及横移过程中均需进行速度控制。而且在梁与钢管接触时要求慢速以保护钢管表面质量。因而此系统采用了比例节流调速回路。由于其动梁质量大,运动时所需的液压推动力大,因而液压缸缸径大,所需流量大,故采用插装阀,以实现大流量比例控制。

　　2.1 原理描述

　　图3为升降液压缸的液压原理图。其中,比例阀的通断由电磁铁M5控制,3个插装阀的内控油路由电磁铁M1、M2控制。

　　升降缸上升时,系统供出压力油p,如图3中所示。此时,电磁铁M1、M2不通电,M5通电,因而比例节流阀工作,两插装阀B、C均因后腔接压力油而不能开启。压力油p经比例节流阀调速后,流经插装阀C进入阀A,并且将A打开。然后顺油路进入液压缸后腔,推动升降缸向上运动。前腔油液顺油路流回油箱。升降缸下降时,系统泵卸载。图3中P管与泵站之间有一单向阀,可阻止图中油液流回泵站卸压。此时,M1、M2、M5均通电,比例阀工作,插装阀B、C开启。液压缸由于动梁自重回落而向下运动。后腔油液受压后压力升高,打开插装阀B,顺油路再返到比例节流阀,经调速后又打开插装阀C。此时,插装阀A后腔压力高于前腔,因而关闭。而升降缸在下降瞬间上腔出现真空,这样从阀C出来的油液顺油路进入液压缸上腔实现补油。

　　图4为横移液压缸的液压原理图。其前进和后退的工作原理相同,也基本类似于升降系统中的上升过程,这里不再赘述其工作过程。图4中的溢流阀1为回路的安全阀,起到过载保护的作用。因双向均需安全阀,故采用了桥式单向阀。图中单向阀与顺序阀组成平衡回路,作为回油路的背压,以保证进口压力补偿器的功能正常,使传动装置平稳制动。这样就可防止由于负载(动梁)惯性太大而发生前冲现象。