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                  鋼坯稱(chēng)重系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)
                         薛 峰
               (馬鞍山鋼鐵股份有限公司車(chē)輪公司,安徽馬鞍山 243O11)
摘 要:本文介紹了物料稱(chēng)重系統(tǒng)的改進(jìn)方案,闡述了新稱(chēng)重系統(tǒng)的油路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及相關(guān)設(shè)備的參數(shù)的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞: 稱(chēng)重; 液壓系統(tǒng);液壓泵
  1、引言
    物料的稱(chēng)重系統(tǒng)在生產(chǎn)中具有重要的作用,在原料進(jìn)入以及成品出廠等場(chǎng)合會(huì)經(jīng)常使用,稱(chēng)重系統(tǒng)的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系生產(chǎn)的質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益。但是由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性,稱(chēng)重設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)的耗損是十分巨大的,一方面會(huì)影響生產(chǎn)中計(jì)量的準(zhǔn)確性,間接地帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益損失,另一方面稱(chēng)重設(shè)備使用壽命的降低,也會(huì)增加在稱(chēng)重設(shè)備上維修和更新上的投人。
    馬鋼車(chē)輪公司在鋼坯切割工序使用了奧地利的硬質(zhì)合金圓盤(pán)冷鋸設(shè)備。在該套設(shè)備中使用稱(chēng)重系統(tǒng)對(duì)切下的鋼坯進(jìn)行重量檢測(cè),以判定鋼坯重量是否符合工藝規(guī)定的投料重量。由于設(shè)計(jì)原因,該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,難以長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。針對(duì)稱(chēng)重設(shè)備的具體情況,我們對(duì)馬鋼車(chē)輪公司的稱(chēng)重設(shè)備進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn),通過(guò)一段時(shí)間的使用,證明改造取得了非常好的效果。
  2、改造前后系統(tǒng)情況
  2.1 改造前的稱(chēng)重系統(tǒng)
   在舊的稱(chēng)重系統(tǒng)中,測(cè)量元件與稱(chēng)重臺(tái)采用剛性連接方式,切完的鋼坯直接在稱(chēng)重臺(tái)表面拖動(dòng)。采用這種結(jié)構(gòu),導(dǎo)致了兩個(gè)問(wèn)題:一是測(cè)量元件直接承受拖動(dòng)時(shí)的摩擦力,造成元件壽命低。另外,由于摩擦力不能傳遞到底醞長(zhǎng)期使用后,稱(chēng)重臺(tái)坍塌,不能工作。由于以上兩個(gè)問(wèn)題的存在給生產(chǎn)帶來(lái)了很大影響,經(jīng)常更換稱(chēng)重設(shè)備及其零部件增加了生產(chǎn)費(fèi)用。
  2.2 改造方案及改造后的系統(tǒng)
    為解決舊系統(tǒng)存在的問(wèn)題。我們制定了改進(jìn)方案:
  (1)在稱(chēng)重系統(tǒng)的兩端增設(shè)兩個(gè)液壓缸,過(guò)料時(shí),液壓缸動(dòng)作,抬起稱(chēng)重平臺(tái)。使得稱(chēng)重測(cè)量元件不承受拖動(dòng)時(shí)的摩擦力。稱(chēng)重時(shí),稱(chēng)重平臺(tái)下降。
  (2)在稱(chēng)重系統(tǒng)中心的底部增高兩個(gè)液壓缸。過(guò)料時(shí),液壓缸動(dòng)作,使稱(chēng)重平臺(tái)承受拖動(dòng)時(shí)的摩擦力傳遞到底座,而不是由稱(chēng)重系統(tǒng)兩端增設(shè)的兩個(gè)液壓缸活塞桿來(lái)承受,有效保護(hù)液壓活塞。
        
                       圖1: 稱(chēng)重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
          l--兩個(gè)主頂升液壓缸  2、3--邊頂升液壓缸  4、5--重量感應(yīng)器

    在圖1中,1所指的是兩個(gè)在中央位置相距有一定距離的油缸,之所以采用兩個(gè)而不是一個(gè)液壓缸,主要是考慮到平衡問(wèn)題。中間的兩個(gè)主頂升液壓缸主要的作用是將液壓缸上部的滑塊頂起。曲于滑塊和稱(chēng)重主體結(jié)構(gòu)采用過(guò)盈配合,頂起后相當(dāng)于一個(gè)整體,這樣橫向的摩擦力就被傳遞到主體結(jié)構(gòu)上，不會(huì)損傷感應(yīng)器件和液壓缸。圖中2和3所指示的是邊頂升液壓缸,
它們的作用是在不稱(chēng)重時(shí)升起。不讓感應(yīng)器件4和5承受壓力。當(dāng)需要稱(chēng)重時(shí)才降下來(lái)。讓感應(yīng)器件承受重量,感應(yīng)重量的數(shù)值。這樣只讓感應(yīng)器件在稱(chēng)重的瞬間承受力,有效地保護(hù)了感應(yīng)器件,延長(zhǎng)了使用壽命,節(jié)省了開(kāi)支。
     3、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    3.1 油路的設(shè)計(jì)
   油路的設(shè)計(jì)也是改造的關(guān)鍵。由于稱(chēng)重裝置是在整個(gè)的生產(chǎn)系統(tǒng)中,所以稱(chēng)重系統(tǒng)作為生產(chǎn)系統(tǒng)的一部分而設(shè)計(jì),與其它的工藝系統(tǒng)共同享用一個(gè)液壓系統(tǒng)。設(shè)計(jì)中主要是要滿(mǎn)足動(dòng)作的要求。保證適當(dāng)?shù)膲毫?還要滿(mǎn)足工藝上稱(chēng)量范圍的需求。 由于該稱(chēng)重系統(tǒng)是生產(chǎn)系統(tǒng)的一個(gè)部分。在油路上，油泵供油，蓄能器儲(chǔ)能,過(guò)濾器過(guò)濾油等都采用整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的油路。稱(chēng)重部分通過(guò)P、O兩個(gè)油管按入系統(tǒng)。其中P負(fù)責(zé)供油.而O管道負(fù)責(zé)回油。
    3.1.l 主頂升部分液壓系統(tǒng)
  在圖2中，帶彈簧的液壓缸1、2的彈簧力設(shè)定在195N,液壓繼電器3當(dāng)液壓力超過(guò)10MPa時(shí),繼電器動(dòng)作。繼電器的信號(hào)送入PLC。由PLC來(lái)控制相應(yīng)的電磁閥。單向節(jié)流閥4當(dāng)油從P管向上面的液壓缸中流動(dòng)時(shí)，起到單向閥的作用，油不會(huì)產(chǎn)生回流,這樣即使由于彈射的作用，也不會(huì)引起頂升時(shí)機(jī)械性能變軟。當(dāng)需要回油時(shí)，起到節(jié)流閥的作用，通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿的位置，從而改變節(jié)流口的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)流量。電磁換向閥5當(dāng)過(guò)料時(shí)，換向閥右邊的位置處于工作位置,油從P管向上流入液壓缸克服彈簧的阻力,向上頂升。過(guò)料結(jié)束后，電磁閥5的1YA線圈得電,5的左位處于工作位置,液壓缸中的油通過(guò)O管進(jìn)行回油,液壓缸的頂桿放下。
               
                  圖2：主頂升機(jī)構(gòu)液壓圖
           1、2--液壓缸  3--壓力繼電器  4--單向節(jié)流閥  5--二位三通電磁換向閥

      3.1.2 邊頂升部分液壓系統(tǒng)
  邊頂升部分主要任務(wù)是保護(hù)稱(chēng)重的測(cè)量元件,延長(zhǎng)其使用壽命。它在過(guò)料時(shí)頂起平臺(tái),是傳感器免受重量,稱(chēng)重時(shí)降下,感受物體重量。
  邊頂升部分液壓系統(tǒng)圖,如圖3所示。
                   
                    圖3：測(cè)量元件邊的液壓缸液壓圖
           1--液壓缸  2--二位二通換向閥  3--減壓閥  4、5--單向節(jié)流閥  6--三位四通電磁換向閥

   在上圖中,單桿液壓缸1主要負(fù)責(zé)向上托起稱(chēng)量平臺(tái)。二位二通閥2主要可以在雙向通行和單向通行之間切換,當(dāng)切到單向時(shí),起到一個(gè)單向閥的作用,起到保壓的作用。先導(dǎo)式減壓閥3主要作用是將經(jīng)管道P流入的壓力經(jīng)3后保持設(shè)定的恒定壓力,保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)行。節(jié)流閥4、5當(dāng)液體向上流動(dòng)的時(shí)候,可以通過(guò)調(diào)節(jié)桿調(diào)整液體的流量;如果液體向下流動(dòng)的
時(shí)候,4、5就成了單向閥,液體能夠順利通過(guò)節(jié)流閥。三位四通電磁換向閥6的6YA得電吸合時(shí),左位處于工作位置,油從P管流入,通過(guò)5、2進(jìn)人液壓缸的上油腔,而下油腔中的油從0回油,油桿迅速下降,這主要完成測(cè)量時(shí)迅速放下稱(chēng)重平臺(tái)的作用;當(dāng)6YA和7YA同時(shí)不得電的時(shí)候,換向閥處于中間的位置,P管被封閉,上下油腔的油可以通過(guò)A、B兩個(gè)口流入O管中,這時(shí)執(zhí)
行元件浮動(dòng),可以在外力的作用下移動(dòng),如果此時(shí)有稱(chēng)重物體存在,稱(chēng)重平臺(tái)會(huì)回落,可以由稱(chēng)量元件稱(chēng)重;如果7YA得電吸合時(shí),右位處于工作位置,A、B和P口相通,O口封閉,由P口向上下兩個(gè)油腔供油,組成差動(dòng)油路,由于差動(dòng)作用,油桿迅速上升,差動(dòng)油路的設(shè)計(jì)主要是提高動(dòng)作的速度。右位工作在過(guò)料時(shí)使用,讓平臺(tái)迅速升起,防止感應(yīng)器承重,保護(hù)感應(yīng)器。
      4、液壓系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)的確定
     4.1 液壓缸的主要尺寸
  (1)工作壓力
   稱(chēng)重系統(tǒng)稱(chēng)量物體的通常在1O00kg左右,最高可以達(dá)2OOOkg,根據(jù)這樣的情況,將液壓缸的正常工作壓力確定在11MPa。
  (2)液壓缸的內(nèi)徑和活塞的直徑
   根據(jù)稱(chēng)量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸,主頂升液壓缸的內(nèi)徑300mm,活塞桿直徑為100mm。
     4.2 泵的流量和泵的規(guī)格
     4.2.l 泵的流量
  泵的最大工作流量公式是:
  其中是執(zhí)行部件的最大工作流量,KL系統(tǒng)泄漏系數(shù),本系統(tǒng)中取1.3,本生產(chǎn)系統(tǒng)中執(zhí)行部件的最大工作流量是57L/min,所以
        
    4.2.2 泵的工作壓力
  泵的工作壓力的公式：,其中是液壓缸的最大工作壓力,是油管中的壓力損失。整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中,最大的液壓缸工作壓力是12.5MPa,由于是復(fù)雜系統(tǒng),取1.5MPa,=12.5+1.5=14MPa。
    4.3 電動(dòng)機(jī)的選擇
  根據(jù)有關(guān)泵的情況,查詢(xún)電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品手冊(cè),最終選擇電動(dòng)機(jī)的功率為22kW,額定轉(zhuǎn)速為1450r/min。
      5、結(jié)束語(yǔ)
   通過(guò)對(duì)稱(chēng)重系統(tǒng)的技術(shù)改造,有效地解決了稱(chēng)重測(cè)量不準(zhǔn)及稱(chēng)量感應(yīng)器件需要經(jīng)常更換的問(wèn)題。目前該系統(tǒng)使用良好，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。
     參 考 文 獻(xiàn)
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