CN107131169A - 一种卷取机活动支撑旋转液压控制回路 - Google Patents

Abstract

本发明为一种卷取机活动支撑旋转液压控制回路，包括三位四通换向阀、两个平衡阀和二位四通换向阀。三位四通换向阀分别连接进液管路、回液管路、第一平衡阀和第二平衡阀的入口端。三位四通换向阀在中位时处于Y型中位机能。第一平衡阀的控制端通过单向节流阀与第二平衡阀的入口端连接；第二平衡阀的控制端通过单向节流阀与第一平衡阀的入口端连接。第一平衡阀、第二平衡阀分别连接旋转液压缸的两个腔体。二位四通换向阀分别连接进液管路、回液管路、第一平衡阀和第二平衡阀的控制端连接。本发明能避免活动支撑旋转时因重心变化导致旋转臂失稳的状况，减少旋转臂横移动作时所受的径向外力，降低卷筒穿孔难度，延长卷筒的寿命。

Description

一种卷取机活动支撑旋转液压控制回路

技术领域

本发明涉及大型轧钢设备液压系统控制领域，尤其涉及一种卷取机活动支撑旋转液压控制回路。

背景技术

卷取机是热轧带钢生产线上的重要设备之一，卷取机主要由卷筒、活动支撑、助卷器、卸卷小车等部分组成。其中卷取机活动支撑装置改变了卷筒的悬臂状态，将卷筒由一点支撑变为两点支撑，提高了卷筒在工作时受力的稳定性。目前应用的活动支撑装置，如图2至图7所示，主要由固定支架1、旋转臂2、横移底座3、旋转液压缸4、横移液压缸5、接近开关6组成。

活动支撑装置有闭合和打开两种动作，当卷取机准备卷取时，活动支撑进行闭合动作，旋转液压缸4伸出，推动旋转臂2旋转，活动支撑装置由打开状态运动到闭合状态，旋转臂重心G由打开状态位置运动到闭合状态位置，接近开关6发出信号，横移液压缸5伸出，推动旋转臂2横移，使旋转臂与固定支架连接轴201插入固定支架与旋转臂连接孔102中，同时使卷取机卷筒插入旋转臂与卷筒连接孔202中。当卷取机卷取完毕，准备卸卷时，活动支撑进行打开动作，横移液压缸5缩回，拉动旋转臂2横移，使旋转臂与固定支架连接轴201从固定支架与旋转臂连接孔102中拉出，同时使卷取机卷筒从旋转臂与卷筒连接孔202中拉出，旋转液压缸4缩回，拉动旋转臂2旋转，活动支撑装置由闭合状态运动到打开状态，旋转臂重心G由闭合状态位置运动到打开状态位置。

现有上述结构形式的活动支撑装置的液压控制回路存在两个问题，其一：当旋转臂2由打开状态向闭合状态旋转时，其重心由旋转轴203右侧变换至旋转轴203左侧，由于重心变换，旋转臂2带动旋转液压缸4产生瞬时拉力，造成受力不平衡，使整个旋转机构产生瞬间失稳状态。同样，当旋转臂2由闭合状态向打开状态旋转时，其重心由旋转轴203左侧变换至旋转轴203右侧，由于重心变换，旋转臂2带动旋转液压缸4产生瞬时拉力，也会造成受力不平衡，整个旋转机构产生瞬间失稳状态。其二：当活动支撑横移时，旋转臂2与固定支架连接轴201插入固定支架与旋转臂连接孔102中，同时卷取机卷筒插入旋转臂与卷筒连接孔202中，并且两处配合间隙量较小，穿孔精度要求较高，此时旋转液压缸4的无杆腔处于高压状态，旋转臂2横向移动时会受到来自液压缸的径向外力，使横移穿孔更加困难，穿孔时的径向力也会对卷筒造成一定影响。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种卷取机活动支撑旋转液压控制回路，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卷取机活动支撑旋转液压控制回路，避免活动支撑旋转时因重心变化导致旋转臂失稳的状况，减少旋转臂横移动作时所受的径向外力，降低卷筒穿孔难度，延长卷筒的寿命。

本发明的目的是这样实现的，一种卷取机活动支撑旋转液压控制回路，所述卷取机活动支撑旋转液压控制回路包括三位四通换向阀、平衡阀和二位四通换向阀，所述平衡阀设有两个；

所述三位四通换向阀的第一端口连接进液管路，第二端口连接回液管路，第三端口连接第一平衡阀的入口端，第四端口连接第二平衡阀的入口端；所述三位四通换向阀在中位时处于Y型中位机能；

第一平衡阀的控制端通过单向节流阀与第二平衡阀的入口端连接，使第二平衡阀入口端的压力通过所述单向节流阀传递到第一平衡阀的控制端；第二平衡阀的控制端通过单向节流阀与第一平衡阀的入口端连接，使第一平衡阀入口端的压力通过所述单向节流阀传递到第二平衡阀的控制端；第一平衡阀的出口端连接旋转液压缸的第一腔体，第二平衡阀的出口端连接旋转液压缸的第二腔体；

所述二位四通换向阀的第一端口连接进液管路，第二端口连接回液管路，第三端口分别通过单向阀与第一平衡阀的控制端和第二平衡阀的控制端连接，使第三端口的压力能单向传递到第一平衡阀的控制端和第二平衡阀的控制端；所述二位四通换向阀的第四端口封闭。

在本发明的一较佳实施方式中，所述三位四通换向阀采用三位四通电磁换向阀，所述三位四通电磁换向阀在失电状态时处于Y型中位机能；所述三位四通电磁换向阀第一端得电时其第一端口向第三端口导通、第四端口向第二端口导通；所述三位四通电磁换向阀第二端得电时其第一端口向第四端口导通、第三端口向第二端口导通。

在本发明的一较佳实施方式中，所述二位四通换向阀采用二位四通电磁换向阀，所述二位四通电磁换向阀在失电状态时其第一端口向第四端口导通、第三端口向第二端口导通；所述二位四通电磁换向阀在得电状态时其第一端口向第三端口导通、第四端口向第二端口导通。

在本发明的一较佳实施方式中，所述平衡阀的控制端没有压力时其入口端单向导通到其出口端；所述平衡阀控制端的压力增加，其入口端向出口端导通的开度减小；所述平衡阀控制端的压力达到设定值后，其出口端单向导通到其入口端。

在本发明的一较佳实施方式中，所述三位四通换向阀的第三端口通过单向节流阀连接第一平衡阀的入口端，使第一平衡阀入口端的压力能通过所述单向节流阀导通到所述三位四通换向阀的第三端口；所述三位四通换向阀的第四端口通过单向节流阀连接第二平衡阀的入口端，使第二平衡阀入口端的压力能通过所述单向节流阀导通到所述三位四通换向阀的第四端口。

在本发明的一较佳实施方式中，第一平衡阀的出口端通过第一球阀连接旋转液压缸的第一腔体；第二平衡阀的出口端通过第二球阀连接旋转液压缸的第二腔体；所述第一腔体的压力推动所述旋转液压缸的推杆伸出；所述第二腔体的压力推动所述旋转液压缸的推杆缩回。

在本发明的一较佳实施方式中，第一平衡阀的出口端与所述第一球阀之间并联第一溢流阀，所述第一溢流阀与回液管路连接；第二平衡阀的出口端与所述第二球阀之间并联第二溢流阀，所述第二溢流阀与回液管路连接。

由上所述，本发明的液压控制回路设置两个平衡阀，第一平衡阀的控制端连接第二平衡阀的入口端，同时第二平衡阀的控制端连接第一平衡阀的入口端。第一平衡阀的出口端和第二平衡阀的出口端分别连接旋转液压缸的两个腔体。利用一个三位四通换向阀和一个二位四通换向阀与两个平衡阀配合来控制旋转液压缸的工作方式。在旋转液压缸的推杆伸出过程中旋转液压缸的第一腔体为压力腔，旋转臂的重心发生变化时，旋转液压缸的第二腔体压力突增，该压力通过第二平衡阀的出口端传递到第一平衡阀的控制端，使第一平衡阀的开度减小，从而减小旋转液压缸第一腔体的压力，以平稳推杆的伸出速度。同样，在旋转液压缸的推杆回缩过程中旋转液压缸的第二腔体为压力腔，旋转臂的重心发生变化时，旋转液压缸的第一腔体压力突增，该压力通过第一平衡阀的出口端传递到第二平衡阀的控制端，使第二平衡阀的开度减小，从而减小旋转液压缸第二腔体的压力，以平稳推杆的伸出速度。避免活动支撑旋转时因重心变化导致旋转臂失稳的状况。在旋转臂横移时，三位四通换向阀工作在Y型中位机能，二位四通换向阀使两个平衡阀的控制端均产生压力，使液体从平衡阀的出口端向入口端导通，从而使旋转液压缸的两个腔体内无压力，减少旋转臂横移动作时所受的径向外力，降低卷筒穿孔难度，延长卷筒的寿命。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明卷取机活动支撑旋转液压控制回路的连接结构示意图。

图2：为现有卷取机活动支撑打开状态正视图。

图3：为现有卷取机活动支撑闭合状态正视图。

图4：为图3中活动支撑旋转臂横移穿入前K-K剖视图。

图5：为图3中活动支撑旋转臂横移穿入后K-K剖视图。

图6：为图3中卷筒穿入前M-M剖视图。

图7：为图3中卷筒穿入后M-M剖视图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。本发明中所说的“连接”，既包括两个部件之间直接相连，也包括两个部件之间通过至少一个中间部件相连，还可以包括两个部件之间通过管路相连。本发明中所采用的方位词(如上、下、前、后等)只是为了结合附图更清楚的表述技术内容，并非对本发明技术方案的具体限定。

如图1所示，本发明提供了一种卷取机活动支撑旋转液压控制回路100，用来对旋转液压缸4进行液压控制。所述卷取机活动支撑旋转液压控制回路100主要包括一个三位四通换向阀K01、两个平衡阀和一个二位四通换向阀K05。所述三位四通换向阀K01的第一端口P1连接进液管路P，第二端口T1连接回液管路T，第三端口B连接第一平衡阀K301的入口端，第四端口A连接第二平衡阀K302的入口端。所述三位四通换向阀K01在中位时处于Y型中位机能，Y型中位机能是指三位四通换向阀K01的阀芯在中位时，其第三端口B、第四端口A均和第二端口T1导通，形成回液通路。第一平衡阀K301的控制端通过单向节流阀K801与第二平衡阀K302的入口端连接，油液可以从第二平衡阀K302的入口端单向流到第一平衡阀K301的控制端，从而使第二平衡阀K302入口端的压力单向传递到第一平衡阀K301的控制端，第一平衡阀K301的控制端压力通过单向节流阀K801进行卸荷。同样，第二平衡阀K302的控制端通过单向节流阀K802与第一平衡阀K301的入口端连接，使第一平衡阀K301入口端的压力传递到第二平衡阀K302的控制端，第二平衡阀K302的控制端压力通过单向节流阀K802进行卸荷。第一平衡阀K301的出口端连接旋转液压缸4的第一腔体41，第二平衡阀K302的出口端连接旋转液压缸4的第二腔体42。第一腔体41中充入压力油后使旋转液压缸4的推杆伸出，第二腔体42中充入压力油后使旋转液压缸4的推杆缩回。所述二位四通换向阀K05的第一端口P2连接进液管路P，第二端口T2连接回液管路T，第三端口D分别通过单向阀K401、K402并联地与第一平衡阀K301的控制端和第二平衡阀K302的控制端连接，使第三端口D的压力能单向传递到第一平衡阀K301的控制端和第二平衡阀K302的控制端。所述二位四通换向阀K05的第四端口C封闭。

根据上述液压控制回路100，当需要将旋转臂2闭合时，使三位四通换向阀K01的阀芯处于图1所示的左端工作位置，此时进油管路的油液从三位四通换向阀K01的第一端口P1流向其第三端口B，再流入到第一平衡阀K301的入口端，此时，第一平衡阀K301的控制端还没有压力，其阀芯位于图1所示右端工作位置，油液能从第一平衡阀K301的入口端流入，从其出口端流出进入到旋转液压缸4的第一腔体41，推动推杆伸出。此时二位四通换向阀K05的阀芯处于图1所示的右端工作位置，其第三端口D与第二端口T2导通，对两个平衡阀的控制端没有影响。进液管路P的压力能通过单向节流阀K802传递到第二平衡阀K302的控制端，使第二平衡阀K302的阀芯在图1所示的右端工作位置，旋转液压缸4第二腔体42内的油液从第二平衡阀K302的出口端流入，从其入口端流出，经过三位四通换向阀K01的第四端口A和第二端口T1后，流入回液管路T。当旋转臂2需要平移时，使三位四通换向阀K01的阀芯工作在中位位置，使二位四通换向阀K05的阀芯位于图1所示的左端位置。油液通过二位四通换向阀K05的第一端口P2和第三端口D流到两个平衡阀的控制端，使两个平衡阀都工作在从其出口端向入口端导通的位置，此时旋转液压缸4两个腔体内均没有压力，方便旋转臂2位置的调整，减少旋转臂2横移动作时所受的径向外力，降低卷筒9穿孔难度，延长卷筒9的寿命。当旋转臂2需要从闭合位置转动到打开位置时，使三位四通换向阀K01的阀芯处于图1所示的右端工作位置，此时进油管路的油液从三位四通换向阀K01的第一端口P1流向其第四端口A，再流入到第二平衡阀K302的入口端，此时，第二平衡阀K302的控制端还没有压力，其阀芯位于图1所示左端工作位置，油液能从第二平衡阀K302的入口端流入，从其出口端流出进入到旋转液压缸4的第二腔体42，推动推杆回缩。此时二位四通换向阀K05的阀芯处于图1所示的右端工作位置，其第三端口D与第二端口T2导通，对两个平衡阀的控制端没有影响。进液管路的压力能通过单向节流阀K801传递到第一平衡阀K301的控制端，使第一平衡阀K301的阀芯在图1所示的左端工作位置，旋转液压缸4第一腔体41内的油液从第一平衡阀K301的出口端流入，从其入口端流出，经过三位四通换向阀K01的第三端口B和第二端口T1后，流入回液管路T。

进一步，所述三位四通换向阀K01可以采用三位四通电磁换向阀，所述三位四通电磁换向阀在失电状态时处于Y型中位机能；所述三位四通电磁换向阀第一端a得电时其阀芯位于图1所示的左端工作位置，即第一端口P1向第三端口B导通、第四端口A向第二端口T1导通；所述三位四通电磁换向阀第二端b得电时其阀芯位于图1所示的右端工作位置，即第一端口P1向第四端口A导通、第三端口B向第二端口T1导通。同样，所述二位四通换向阀K05也可以采用二位四通电磁换向阀，所述二位四通电磁换向阀在失电状态时其阀芯位于图1所示的右端工作位置，即第一端口P2向第四端口C导通、第三端口D向第二端口T2导通；所述二位四通电磁换向阀在得电状态时其阀芯位于图1所示的左端工作位置，即第一端口P2向第三端口D导通、第四端口C向第二端口T2导通。采用电磁阀可以方便对整个液压回路进行自动控制。

进一步，所述平衡阀为现有技术，在控制端没有压力时其入口端能单向导通到其出口端，反之不能导通；所述平衡阀控制端的压力增加，则其入口端向出口端导通的开度会减小；当所述平衡阀控制端的压力达到设定值后，其出口端能单向导通到其入口端，反之不能导通。

进一步，所述三位四通换向阀K01的第三端口B通过单向节流阀K202连接第一平衡阀K301的入口端，使第一平衡阀K301入口端的压力能单向导通到所述三位四通换向阀K01的第三端口B，当油液反方向流动时单向节流阀K202产生节流作用。同样，所述三位四通换向阀K01的第四端口A通过单向节流阀K201连接第二平衡阀K302的入口端，使第二平衡阀K302入口端的压力能单向导通到所述三位四通换向阀K01的第四端口A。

进一步，第一平衡阀K301的出口端通过第一球阀K701连接旋转液压缸4的第一腔体41；第二平衡阀K302的出口端通过第二球阀K702连接旋转液压缸4的第二腔体42。

进一步，第一平衡阀K301的出口端与所述第一球阀K701之间并联第一溢流阀K601，所述第一溢流阀K601与回液管路T连接；第二平衡阀K302的出口端与所述第二球阀K702之间并联第二溢流阀K602，所述第二溢流阀K602与回液管路T连接。如果旋转液压缸4的腔体内压力过大，可以通过溢流阀将多余的油液排出到回液管路。

由上所述，本发明液压控制回路100优选实施例的简要工作原理如下：

1、活动支撑闭合动作时，液压油通过三位四通电磁换向阀、单向节流阀、第一平衡阀K301、第一球阀K701推动旋转液压缸4动作，进而推动旋转臂2旋转至闭合位。第一平衡阀K301的控制端口通过单向节流阀与第二平衡阀K302的入口侧相连，当旋转臂2旋转时，由于重心变换产生瞬时拉力时，第一平衡阀K301的控制端口压力增大，推动第一平衡阀K301的阀口开度减小，进而使回路中压力流量减小，快速恢复受力平衡，保证液压缸运动平稳。

2、活动支撑打开动作时，第二平衡阀K302的控制端口通过单向节流阀与第一平衡阀K301的入口侧相连，当旋转臂2旋转时，由于重心变换产生瞬时拉力时，第二平衡阀K302的控制端口压力增大，推动第二平衡阀K302的阀口开度减小，进而使回路中压力流量减小，快速恢复受力平衡，保证液压缸运动平稳。

3、活动支撑旋转臂2收到横移指令时，在横移液压缸动作之前，二位四通电磁换向阀得电，高压油通过单向阀与两个平衡阀的控制端口连通，使两个平衡阀全部打开，此时三位四通电磁换向阀处于中位Y机能，旋转液压缸4的两腔体与回油管路接通，两腔的系统压力为零。横移动作完成后，二位四通电磁换向阀失电，第一平衡阀控制端与第二平衡阀控制端分别通过单向节流阀、三位四通电磁换向阀与油箱连接，进行卸荷。

活动支撑旋转推拉控制时序为：

活动支撑闭合动作：三位四通电磁换向阀第一端a得电，二位四通电磁换向阀失电，旋转液压缸4完成旋转臂2旋转动作，接近开关发出信号，三位四通电磁换向阀第一端a失电，二位四通电磁换向阀得电，旋转液压系统完成以上动作后，横移液压缸伸出，完成横移动作。

活动支撑打开动作：三位四通电磁换向阀第一端a失电，二位四通电磁换向阀得电，旋转液压缸4的两腔体与回油管路连通，横移液压缸开始缩回，完成横移动作之后，三位四通电磁换向阀第二端b得电，二位四通电磁换向阀失电，旋转液压缸4的第二腔体42通入高压油液，完成旋转臂2旋转动作。

能避免活动支撑旋转时因重心变化导致旋转臂失稳的状况，减少旋转臂横移动作时所受的径向外力，降低卷筒穿孔难度，延长卷筒的寿命。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。具体实施方式中所说明的特征的所有组合未必是本发明所限制的解决手段，可以理解这些附加的构造特征以及操作改进可以单独使用或者相互结合使用。因此，应该理解本发明不限于任何具体的特征或元件的结合，并且在此描述的任何期望的特征组合都能被实施而不偏离本发明的保护范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种卷取机活动支撑旋转液压控制回路，其特征在于，所述卷取机活动支撑旋转液压控制回路包括三位四通换向阀、平衡阀和二位四通换向阀，所述平衡阀设有两个；

所述三位四通换向阀的第一端口连接进液管路，第二端口连接回液管路，第三端口连接第一平衡阀的入口端，第四端口连接第二平衡阀的入口端；所述三位四通换向阀在中位时处于Y型中位机能；

第一平衡阀的控制端通过单向节流阀与第二平衡阀的入口端连接，使第二平衡阀入口端的压力通过所述单向节流阀传递到第一平衡阀的控制端；第二平衡阀的控制端通过单向节流阀与第一平衡阀的入口端连接，使第一平衡阀入口端的压力通过所述单向节流阀传递到第二平衡阀的控制端；第一平衡阀的出口端连接旋转液压缸的第一腔体，第二平衡阀的出口端连接旋转液压缸的第二腔体；

所述二位四通换向阀的第一端口连接进液管路，第二端口连接回液管路，第三端口分别通过单向阀与第一平衡阀的控制端和第二平衡阀的控制端连接，使第三端口的压力能单向传递到第一平衡阀的控制端和第二平衡阀的控制端；所述二位四通换向阀的第四端口封闭。

2.如权利要求1所述的卷取机活动支撑旋转液压控制回路，其特征在于，所述三位四通换向阀采用三位四通电磁换向阀，所述三位四通电磁换向阀在失电状态时处于Y型中位机能；所述三位四通电磁换向阀第一端得电时其第一端口向第三端口导通、第四端口向第二端口导通；所述三位四通电磁换向阀第二端得电时其第一端口向第四端口导通、第三端口向第二端口导通。

3.如权利要求1所述的卷取机活动支撑旋转液压控制回路，其特征在于，所述二位四通换向阀采用二位四通电磁换向阀，所述二位四通电磁换向阀在失电状态时其第一端口向第四端口导通、第三端口向第二端口导通；所述二位四通电磁换向阀在得电状态时其第一端口向第三端口导通、第四端口向第二端口导通。

4.如权利要求1所述的卷取机活动支撑旋转液压控制回路，其特征在于，所述平衡阀的控制端没有压力时其入口端单向导通到其出口端；所述平衡阀控制端的压力增加，其入口端向出口端导通的开度减小；所述平衡阀控制端的压力达到设定值后，其出口端单向导通到其入口端。

5.如权利要求1所述的卷取机活动支撑旋转液压控制回路，其特征在于，所述三位四通换向阀的第三端口通过单向节流阀连接第一平衡阀的入口端，使第一平衡阀入口端的压力能通过所述单向节流阀导通到所述三位四通换向阀的第三端口；所述三位四通换向阀的第四端口通过单向节流阀连接第二平衡阀的入口端，使第二平衡阀入口端的压力能通过所述单向节流阀导通到所述三位四通换向阀的第四端口。

6.如权利要求1所述的卷取机活动支撑旋转液压控制回路，其特征在于，第一平衡阀的出口端通过第一球阀连接旋转液压缸的第一腔体；第二平衡阀的出口端通过第二球阀连接旋转液压缸的第二腔体；所述第一腔体的压力推动所述旋转液压缸的推杆伸出；所述第二腔体的压力推动所述旋转液压缸的推杆缩回。

7.如权利要求6所述的卷取机活动支撑旋转液压控制回路，其特征在于，第一平衡阀的出口端与所述第一球阀之间并联第一溢流阀，所述第一溢流阀与回液管路连接；第二平衡阀的出口端与所述第二球阀之间并联第二溢流阀，所述第二溢流阀与回液管路连接。