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軋機AGC液壓系統(tǒng)中背壓的改進

發(fā)布時間：2021-10-06 瀏覽：次

液壓伺服系統(tǒng)以其功率大、響應快、精度高的特點，其中液壓自動控制輥縫系統(tǒng)是所有冶金設備中液壓技術應用的典型代表，系統(tǒng)背壓的穩(wěn)定性，對 AGC 系統(tǒng)中液壓缸動作、閥的精準控制起關鍵性作用，通過對系統(tǒng)的背壓供油方式從閥減壓供油改為泵直供的改造，讓背壓在使用中更加穩(wěn)定。

一個完整的 AGC 系統(tǒng)由若干的自動控制系統(tǒng)組成，其中主要是位移閉環(huán)系統(tǒng)，壓下力閉環(huán)系統(tǒng)、軋制壓力變化補償系統(tǒng)。在軋機壓下力系統(tǒng)中，在液壓缸的無桿腔、有桿腔接入壓力檢測設備，其中有桿腔接入 5. 5 MPa 的背壓，用來防止因活塞及連接部分在工作中靠重力自行下落，且保證了在壓下過程中出現的吸空現象及避免液壓缸的的失速等工作不穩(wěn) 定現象，并作為使 AGC 液壓缸退回的動力源。

1 背壓改造的必要性

軋機背壓是通過一個三通減壓閥，將 30. 0 MPa壓力減壓為 5. 5 MPa，供到平衡缸、調整缸等需要背壓的部位，三架軋機 6 個背壓用的減壓閥，在實際生產過程中，軋制前，通過校準將軋輥產生的彈力、軋輥與 AGC 液壓缸的間隙及 AGC 液壓缸中長通的背壓消除，在正常生產中，由于進鋼的沖擊、油液的清潔度及壓下量的變化，經常產生背壓不穩(wěn)現象，造成壓下的軋制力不穩(wěn)定，影響軋制質量，甚者背壓的系統(tǒng)壓力點丟失，自動不執(zhí)行，廢鋼等事故產生。

背壓系統(tǒng)改造方案( 見圖 2) ，將軋機背壓使用的減壓閥取消，用現有的 A4V250 的恒壓變量主泵，把壓力調整到 5. 5 MPa，后單獨直接供背壓系統(tǒng)使用，并在這個系統(tǒng)的壓力管線上加裝蓄能器，保證了背壓系統(tǒng)的穩(wěn)定，減少了備件消耗較，減少了生產事故的產生。

2 數據的計算

軋機系統(tǒng)中共計有需要背壓的 AGC 液壓缸統(tǒng)計見表 1。

2. 1 正常工作狀態(tài)下系統(tǒng)流量計算正常

工作時，AGC 液壓缸動作的行程為 5 mm / s，為了能實現這一正常工作，對每秒需要系統(tǒng)流量進行計算。

( 1) UR、UF 上輥及下輥調整缸工作每秒需要的油液體積:

Va =π[( 活塞直徑 /2) 2 - ( 活塞桿直徑 /2) 2 ]× 行程 × 液壓缸數量 × 10 - 6 = 3. 14 × [( 460 /2) 2 - ( 180 /2) 2 ]× 5 × 8 × 10 - 6 = 5. 6 L

( 2) UR、UF 立輥調整缸工作每秒需要的油液體積:

Vb =π[( 活塞直徑 /2) 2 - ( 活塞桿直徑 /2) 2 ]× 行程 × 液壓缸數量 × 10 - 6 = 3. 14 × [( 360 /2) 2 - ( 300 /2) 2 ]× 5 × 8 × 10 - 6 = 1. 2 L

( 3) E 軋機上輥及下輥調整缸工作每秒需要的油液體積:

Vc =π[( 活塞直徑 /2) 2 - ( 活塞桿直徑 /2) 2 ]× 行程 × 液壓缸數量 × 10 - 6 = 3. 14 × [( 360 /2) 2 - ( 300 /2) 2 ]× 5 × 4 × 10 - 6 = 0. 6 L

( 4) 液壓缸工作時每秒需要背壓的總油液體積為: Vz = Va + Vb + Vc = 5. 6 + 1. 2 + 0. 6 = 7. 4 L

( 5) 1 臺 A4V 250 液壓泵的每秒流量計算: 泵的流量 = 泵的排量 × 泵的轉速 × 容積效率 × 10 - 3 /時間 = 250 × 1 480 × 0. 98 × 10 - 3 /60 = 362. 6 /60 = 6. 1 L

從計算得出，如果在正常工作時，需要 2 臺液壓主泵能滿足 AGC 液壓缸的正常動作。

2. 2 快速退回狀態(tài)下系統(tǒng)流量計算

在液壓缸動作量達到較大、動作速度較快的情況下，需要的提供的油液體積較多，采用蓄能器進行輔助工作，吸收脈沖，穩(wěn)定液壓缸動作。AGC 系統(tǒng)在產生軋制力超范圍時、或者生產中軋機系統(tǒng)故障，避免卡鋼等故障，有一個快速釋放系統(tǒng)，即靠背壓快速的將壓下液壓缸縮回，要求時間為 5 s，此時需流量較大。

( 1) UR、UF 上輥及下輥調整缸從較大工作行程退回需要的油液體積為:

V1 =π[( 活塞直徑/2) 2 - ( 活塞桿直徑/2) 2 ]× 較大行程 × 液壓缸數量 × 10 - 6 = 3. 14 × [( 460 /2) 2 - ( 180 /2) 2 ]× 100 × 8 × 10 - 6 = 112. 5 L

( 2) UR、UF 立輥調整缸從較大工作行程退回需要的油液體積為:

V2 =π[( 活塞直徑/2) 2 - ( 活塞桿直徑/2) 2 ]× 較大行程 × 液壓缸數量 × 10 - 6 = 3. 14 × [( 360 /2) 2 - ( 300 /2) 2 ]× 100 × 8 × 10 - 6 = 24. 9 L

( 3) E 軋機上輥及下輥調整缸從較大工作行程退回需要的油液體積為:

V3 =π[( 活塞直徑/2) 2 - ( 活塞直徑/2) 2 ]× 較大行程 × 液壓缸數量 × 10 - 6 = 3. 14 × [( 360 /2) 2 - ( 300 /2) 2 ]× 100 × 4 × 10 - 6 = 12. 4 L

( 4) 液壓缸退回時需要的總油液體積為:

V = V1 + V2 + V3 = 112. 5 + 24. 9 + 12. 4 = 149. 8 L

( 5) 在液壓缸退回過程中，較低壓力要求為 4. 0 MPa，此過程中蓄能器作為供油動力源，需要提供油液的體積為: 總體積 - 液壓泵流量 × 2 × 5 = 149. 8 - 6. 1 × 2 × 5 = 88. 8 L。

蓄能器作為動力源，排出油液的速度很快，蓄能器內體積變化可以按絕熱變化考慮，需要蓄能器的體積為:

V0 = △V × P10. 7 1 × P0. 71 2 / P0. 71 0 ( P0. 71 1 - P0. 71 2 )

= 88. 8 × 550. 71 × 400. 71 / 480. 71( 550. 71 - 400. 71)

= 386 L

式中: V0 ———蓄能器的總容量，L;

P0 ———供油前充氣壓力，Pa;

P1 ———較高工作壓力，Pa;

P2 ———較低工作壓力，Pa;

△V ———蓄能器排出油量，L。

通過計算，需要蓄能器的體積為 386 L，實際選擇 4 個 100 L 的蓄能器，接入系統(tǒng)，即可滿足現場的較大要求。

現場實際改造后，校準軋輥產生的彈力、軋輥與 AGC 液壓缸的間隙的功能正常，快速退回功能正常，滿足設計要求，在正常生產中，由于進鋼的沖擊、油液的清潔度及壓下量的變化，產生背壓不穩(wěn)現象消失。通過改造執(zhí)行元件的運行平穩(wěn)性得到極大提高，運行過程中自動 AGC 執(zhí)行正常，軋制需要的各實際位置能按設定要求準確達到，使軋件的質量精度得到有效保證，背壓檢測壓力點沒有丟失等情況產生，減少了設備事故的產生。實際使用中效果良好，值得廣泛推廣。

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