攀钢HSM空切缸液压系统回路优化

　　一横摆式飞剪是攀钢1450热轧板厂1#横切线上最重要的关键设备,它把板厚2~6mm,板宽700~1250mm的钢板,以不同速度从活套中拉出,经过矫直,在运动中把钢板横向剪切成L=2000~800mm的不同定尺,飞剪为摆式曲柄结构,上剪刃为人字斜剪刃,下剪刃为直剪刃。上剪架由电机驱动偏心轮实现往复摆线式连续运动,下剪架由空切缸驱动曲柄连杆机构实现上、下运动。当带钢输送到要求定尺时,空切缸上下运动进行一次剪切。由于空切缸驱动的机构质量大且定位精度高,现液压控制系统在换向制动和剪切时冲击很大,经常损坏空切缸,严重时损坏机架零部件,影响作业线的正常工作。

　　1 液压控制回路分析

　　1.1 飞剪液压控制系统

　　一横曲柄摆式飞剪的液压传动系统由一个两位四通电磁换向阀和一个叠加式的单向节流阀组成控制空切缸动作的液压阀块集成于空切缸上,其中车间管路设有蓄能器,系统工作压力P=15~16.3MPa,流量q=186L/min,流速T=2m/s,泵到阀块(空切缸)的管道长度L=10m,压油管内径d=0.05m。具体回路如图1所示。该液压回路采用出口节流调速来驱动空切缸运动,由于液压执行元件驱动质量和速度较大的下剪体运动,运动部件有很大的动能,且其定位精度高,液压回路中就会产生很大的冲击和振动,影响运动部件的定位精度,严重时损坏机件,增加泄漏,从而可能使飞剪出现剪不断带钢,定尺不准,崩刃及飞剪机械等故障。

　　1.2 换向阀换向时的液压冲击分析

　　该换向阀是两位四通的滑阀结构,所以在换向时不可避免的在换向阀前产生压力峰值。形成在阀前的压力冲击,该冲击不但影响系统的正常工作还会使换向阀面的密封损坏。

　　由于钢管的弹性模量E=19.610¹⁰N。m^-2很大,则可近似为无弹性管道,则由公式有压力波在管道中的传播速度c=K/p=2。K为液压油的体积弹性模量K=2100MPa,液压油密度p=900kg/m³。

　　则:c=2.110⁹N/m^-2/900kg/m³=1527m/s

　　冲击波在阀与泵之间的往返时间:

　　而一般液控电磁换向阀的每次换向时间Tz0.01s,因>Tz所以该冲击为直接冲击。由儒可夫斯基公式有:

　　即由以上计算可以看出当液控电磁换向阀换向时,压油管道中的液压冲击可以达2。75 MPa。

　　1.3 空切缸启动和制动时的液压冲击分析

　　同样由儒可夫斯基公式1=cpv0,可以计算空切缸里的液压冲击,由于空切缸的容积是变化的,由变断面管中流体的流动特性可知;在刚启动与制动时,存在最大速度vmax和最小速度vmin,为了了解启动时液压冲击的最大值,将v0带以vmax来计算,空切缸内在刚启动与制动时其进出油口比较小(同时制动和启动时有缓冲作用),因空切缸启动时通流面积S比进油管小的多,所以vmax比压油管中的流速大,查图知S=0.25A(A为油管的通流面积)。