銅管行星軋機成卷和鋁箔軋機液壓馬達傳動系統
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        PSW-80型行星軋機是從國外引進的銅管加工設備,用于管狀銅坯的軋制成型加工,產品長達數百米。軋機出口成卷導向輥由火影忍者博人传日语中字驅動,主要用于成品的導向、牽引、矯直、成卷和廢品處理。
       圖5-4 (a)所示為該機原有的成卷液壓系統原理圖,這是一個泵控馬達開式容積調速系統。系統的執行器為配成4對的8個雙向定量液壓馬達11~18,每對同側的四個液壓馬達串聯連接,其中馬達13與馬達14的軸通過一對齒輪19嚙合,以實現8個馬達的轉速同步。系統的油源為變量液壓泵1,其供油壓力由溢流閥5設定,并由壓力表6顯示;泵1的排量大小取決于變量缸2的位置,變量缸的位移由電液比例閥4控制;控制油源為定量液壓泵7,其控制壓力由溢流閥8設定并通過壓力表9顯示。而各液壓馬達的旋轉方向由三位四通電液換向閥10控制。 

                      
                                                                          (a)泵控馬達調速系統 (b)閥空馬達調速系統
                                                                                  圖5-4行星軋機液壓系統原理圖
1-比例變量液壓泵;2-變量缸;3-比例控制器;4-比例閥;5、8、21-溢流閥; 6、9、23-壓力表;7-控制液壓泵;10 -三位四通電液換向閥;11~18 -雙向定量液壓馬達;19-齒輪;20-恒壓變量液壓泵;22-蓄能器;24-電液比例方向閥 
         系統工作時,軋制的銅管制品從成對馬達驅動的導向輥中通過,運行中要求導向輥表面的線速度與銅管的移動速度相等。否則,導向輥與銅管之間的相對滑動將滑傷銅管外表面,造成產品報廢。為此通過調節比例閥4控制的變量泵1的流量對馬達進行容積調速,而馬達空載和牽引時所需的不同壓力由比例控制器3的壓力控制通道進行控制。但是在實際生產運行中,該系統液壓馬達的轉速控制精度較低,操作者難以精確調整馬達轉速使輥輪與銅管間的線速度同步,影響產品的表面質量。
        造成上述結果的主要原因是比例閥控制的變量泵的流量調節精度較低。改進后的液壓系統如圖5-4 (b)所示。執行器部分與原系統相同,但是油源及馬達的換向回路有較大改動。系統改用恒壓變量泵20供油,壓力由溢流閥21設定,泵出口加設的蓄能器22作泵的輔助動力源,以滿足系統短時大流量的要求。原電液換向閥10改換成電液比例方向閥24,用于控制馬達的旋轉方向和流量,實現調速。系統運行時,只要通過比例控制器調節比例方向閥24的電信號方向和大小,即可獲得所要求的方向和流量,使馬達轉速與導向輥線速度一致。
        (3)技術特點
         1)原系統采用比例泵容積調速,精度較低。
         2)改進后的系統采用比例閥直接調速,油路結構簡單,控制精度和系統的工作可靠性提高,操作維護難度和系統發熱降低。通過設置蓄能器可以降低液壓泵的規格。
         該鋁箔粗、精軋機組是從德國ACHENBACH公司引進的先進鋁箔軋制設備?;椴捎昧慫墓醪豢贍婧閽屏?、有輥縫和無輥縫兩種軋制工藝。最終產品為B=l. 55m,δ=2×6μm的鋁箔。全機組采用了多種先進的液壓控制技術,以實現高精度、高質量的鋁箔產品生產,尤其是軋機液壓推上系統采用了美國伺服公司(SCA)的液壓伺服控制技術,用電液伺服閥來控制軋機軋輥的推上,是在電動液壓控制、機械伺服閥控制的基礎上發展起來的全液壓結構。 
        電液伺服控制系統及其工作原理
        圖5-5所示為該軋機液壓馬達控制系統的原理圖。系統的油源為兩臺徑向柱塞變量液壓泵5和6,泵的出口設置的溢流閥7用來設定液壓系統的最高工作壓力,防止液壓泵過載;系統最低壓力由壓力繼電器8控制,帶污染報警壓差繼電器的精密過濾器9用以防止電液伺服閥11因油液污染而堵塞。系統采用不銹鋼油箱1,油箱設有油溫控制調節器3和液位控制器4;獨立于主系統的定量液壓泵2用于系統的離線冷卻循環過濾。系統有兩個傳動側,A側和B側的壓下缸采用電液伺服閥控制(圖中未畫出)。SCA系統的執行器是裝在軋機下支承輥軸承座下面機架窗口處的兩個既有油路聯系又能獨立工作的活塞式液壓缸20,主要由電液伺服閥11控制;A、B側回路中各有一套皮囊式蓄能器16;Bl、B2、B3、B4為A、B側檢測液壓缸20帶動工作輥位移的位置傳感器;A、B側回路中的壓力傳感器17用以檢測液壓缸20在軋制工作中的工作壓力。圖5-6所示為SCA系統的控制原理方塊圖,其功能包括工作輥的位置控制、軋制力控制、兩個工作輥輥縫開合調節控制及軋輥傾斜度控制。 

                                                                                               圖5-5 軋機液壓馬達系統原理圖
1-油箱;2-定量液壓泵;3-油溫控制調節器;4-液位計;5-徑向柱塞變量液壓泵; 6、10-單向閥7-溢流閥;8-壓力繼電器;9-精密過濾器;11-電液伺服閥; 12-二位二通電磁換向閥;13 -溢流閥14-二位三通電磁換向閥;15-=位二通手動換向閥;16-皮囊式蓄能器;17 -壓力傳感器;18-節流閥;19-雙作用三通壓力閥;20-推上活塞缸;Bl—B4-位置傳感器 
                                                     
                                                                                                                                       圖5-6 SCA系統控制原理方塊圖
       根據原料厚度不同,鋁箔的軋制分為兩個不同的軋制工藝:原料厚度由0.5mm軋制到0.15mm的軋制過程采用有輥縫、恒軋制力軋制;由0.15mm軋制到12μm(兩層)的軋制過程采用無輥縫、恒軋制力軋制。無論是有輥縫還是無輥縫軋制,在初調時,輥縫、軋制力、軋輥的傾斜度的給定值均被設定為零,并輸入計算機儲存。 
      1)有輥縫軋制工作時,首先啟動冷卻循環過濾泵1使油箱中的油液達到一定的溫度和清潔度,然后啟動工作泵5,按要求向系統輸送一定流量和壓力的油液。根據軋制工藝要求,人工給定一個代表初始厚度的電量Aeho后,經伺服放大器變成輸出電流Δi,電液伺服閥中的閥心(滑閥)運動,從而將輸出流量Aq,至A側和B側液壓缸20的無桿腔,推動液壓缸活塞向上移動,液壓缸有桿腔的油液通過閥19、14排回油箱。
當空負載時,只有安裝在推上缸20兩側的位置傳感器Bl~B4發出反饋信號Δes與給定信號Δepho進行比較,兩者相平衡(相等)時,則伺服閥輸入電量為零,系統輸出也為零,液壓缸活塞停止移動。此時,兩工作輥之間保持一定的輥縫,如果輥縫的大小不滿足工藝要求,還需要調整輥縫,只需增大或減少給定值即可。
        當輥子咬入鋁帶時,因軋制力變化引起軋機機體彈跳變化造成真實輥縫的改變,此時的給定值仍然不變,而反饋量發生改變破壞了平衡。伺服放大器反向輸出,自動進行糾偏調節,而達到新的平衡。軋制力的變化由安裝在伺服閥輸出管路上的壓力傳感器17發出反饋信號Δep與給定信號Δepo進行比較,當兩者平衡時,伺服閥的輸入電量為零,液壓缸20的活塞停止。
       為了克服因給定值不準確、軋輥的磨損,元件本身誤差等因素對所軋制的鋁箔厚度的影響,在上述位移反饋和壓力反饋兩個閉環基礎上,SCA系統出口還設有帶材測厚儀反饋檢測環節(外閉環),用以測出厚度差,其反饋信號和初始的給定量疊加,修正出精確的輥縫,進一步提高控制精度,使產品質量達到要求。
        2)無輥縫軋制無輥縫軋制時,靠軋輥的彈性變形來軋制。與有輥縫軋制相同的是,輥縫和軋制力的控制調節,仍然依靠位置傳感器B1~B4和壓力傳感器2所測的實際值作為反饋,與給定值進行比較后,輸給伺服閥進行調節,以滿足工藝要求,但出口帶材的厚度不是由SCA系統控制,而是靠改變卷曲機的張力和軋制速度來實現的。
       在軋制過程中,如果發生“斷帶”故障,位置傳感器迅速發出信號,事故程序控制系統立即使電液伺服閥11和電磁換向閥12通電換向,液壓缸無桿腔流量卸載,閥12是伺服閥的輔助閥,起快速卸載作用。此時電磁換向閥14也通電換向,使液壓泵的壓力油經雙作用三通壓力閥19進入缸20的有桿腔,加速液壓缸退回,以免軋輥在斷帶時燒損。 
       推上缸20和伺服閥11靠安全溢流閥13進行壓力卸載?;?。由于伺服閥存在著壓力零位漂移,會影響伺服閥的控制精度,甚至引起系統共振,所以為了穩定伺服閥的供油壓力,在系統中裝有皮囊式蓄能器,并且由閥13?;?。
        如果伺服閥堵塞及油液污染,則精密過濾器9的進出口壓差將增加,其附帶的壓差繼電器迅速發出濾芯污染報警信號,使供油停止。更換新的濾芯后警報解除,繼續向系統供油,以高清潔度的油液保證伺服閥正常工作。
        (3)技術特點
        1)優點
        ①本鋁箔軋機采用了先進的電液伺服控制技術、傳感技術和計算機控制技術。其結構型式和控制方式與電動液壓推上機械伺服閥控制的液壓推上系統相比更簡單、更穩定、更可靠、精度更高。所以被國際上公認為最理想的軋機推上控制方式。西歐各國在鋁箔軋機上基本都采用了這種結構和控制方式。
       ②采用電液伺服控制系統控制軋機軋輥的推上,由高精度的輥縫位移傳感器、壓力傳感器和測厚儀組成閉環反饋控制,響應快、精度高,保證了鋁箔產品的軋制質量。
       ③液壓系統的壓力、流量、溫度及油液清潔度等采用了程序控制和措施,如軋制過程斷帶出現時的快速卸載、系統的離線冷卻循環過濾等,是系統正常運行的可靠保證。
      2)缺點 
     ①油源供油壓力高,要選用高壓泵。
     ②對油液的清潔度要求苛刻,一般為NAS4級以上,油液稍有污染,就會造成閥件堵塞。 
     ③對環境要求苛刻,工作環境條件的變化會引起電液伺服閥零位漂移,使系統出現誤差。
     ④電液伺服閥的精度比較高,維護、檢修等比較困難。


本文標題:銅管行星軋機成卷和鋁箔軋機液壓馬達傳動系統


分類:液壓行業知識
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