CN114251316A - 钢管轧机芯棒限动液压控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢管轧机芯棒限动液压控制系统，该系统包括连接在液压缸的塞腔与油源和油箱之间的油源控制单元以及依次连接在液压缸的杆腔与油源之间的压力补偿单元和液压缸伸缩速度控制单元；当液压缸在伸出时，杆腔的液压油依次经过压力补偿单元和液压缸伸缩速度控制单元后，与油源的供液压油一起向液压缸的塞腔供油，形成差动控制回路，可降低液压泵站的供油流量和装机功率，减少运行过程中的能耗；并且通过设置压力补偿单元可平衡轧辊轧制毛管的水平分力和液压缸的塞腔压力，控制液压缸伸缩速度控制单元两腔压差保持为固定值，能够满足液压缸速度伸出和缩回可控的要求，伸出满足限动速度稳定、匀速，缩回满足快速返回、慢速停位。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢管轧机芯棒限动液压控制系统。
背景技术
在钢管轧制领域，从穿孔机穿孔出来的毛管，进入轧机轧制之前，需先穿入芯棒，芯棒起到支撑毛管内壁的作用。为了减少芯棒的长度，芯棒前进的速度小于毛管轧制前进速度，这个动作叫芯棒限动，芯棒前进的速度叫芯棒限动速度，施加在芯棒上前进反方向的力叫芯棒限动力。当毛管规格不同时，芯棒限动速度也会不同，而同种规格的毛管，芯棒限动速度通常保持固定不变。
在毛管轧制过程中，毛管在芯棒、轧机的轧辊旋转和压下的共同作用下，毛管进行金属变形。从毛管咬钢开始，芯棒以一个固定并低于钢管轧制的速度前进。此时，芯棒受到轧机轧制力的带动，如不加以限制，则会与钢管同步前进。为控制芯棒前进的速度，通常可采用电机或液压缸对芯棒在轧制前进的反方向给定一定力，也就是芯棒限动力，根据钢管规格的不同，芯棒限动力从几十吨到100多吨不等。通常在长距离芯棒限动中采用电机，在短距离芯棒限动中采用液压缸。采用液压缸进行芯棒限动的液压控制系统，具有限动力大、油缸行程长、缸径尺寸大、限动速度稳定、回退速度快、液压流量大等特点。液压缸作用下的芯棒限动的动作过程如下：
1、芯棒快速运行电机驱动芯棒小车和芯棒快速前进，使芯棒插入毛管，并在液压限动装置位置处被限制而停止。
2、限动装置液压缸以设定的限动速度伸出，芯棒快速运行电机采用力矩控制，向芯棒施加一定的力矩，随液压缸伸出的速度前进，毛管被轧机轧辊咬入，开始轧制。
3、限动装置液压缸的杆腔向芯棒施加限动力，使得芯棒得以不受轧制力的影响，继续以限动速度伸出，直到毛管轧制结束。
4、快速运行电机驱动芯棒小车和芯棒快速返回，并与液压限动装置脱开；同时，限动液压缸也快速缩回，芯棒和限动液压缸均处于初始状态，等待下一只毛管的轧制。
从以上过程可以看出，芯棒限动的过程中，液压缸伸出方向和受力方向一致，处于负负载状态。此时，限动液压缸的塞腔只需要补充油液，而杆腔需要产生一个大背压，以限制液压缸的速度。常规设计中，由于泵站压力恒定，油缸伸出动作时，塞腔进压力油，液压缸伸出方向会产生一个大的压力，再加上轧制力水平分力，那么需要在杆腔产生一个很高的背压才能限制液压缸的速度，这是非常耗能的。同时，由于芯棒限动的力较大，使得液压缸缸径大，再加上伸出速度快，要求液压泵站流量大，装机功率很大。
毛管从咬钢到轧制结束的过程中，轧辊作用在芯棒上的水平分力并不是一个固定不变的力。相反，由于起始、结束轧制速度变化，毛管温度持续降低，毛管内径变化等原因，这个力是随时变化的。由于固定节流阀两端压差发生增减时，流通能力会发生变化，这使得要控制液压缸速度为固定值时，固定节流阀不能满足速度要求。
因此，面对目前存在的限动液压缸耗能大，固定节流阀不能满足液压缸速度控制要求的问题，来研发出的一种减少运行过程中的能耗，满足液压缸速度伸出和缩回可控要求的钢管轧机芯棒限动液压控制系统是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢管轧机芯棒限动液压控制系统，以解决目前限动液压缸耗能大，固定节流阀不能满足液压缸速度控制要求的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种钢管轧机芯棒限动液压控制系统，包括连接在液压缸的塞腔与油源和油箱之间的油源控制单元以及依次连接在液压缸的杆腔与油源之间的压力补偿单元和液压缸伸缩速度控制单元，所述油源控制单元和液压缸伸缩速度控制单元分别通过第二单向阀与油源连接；所述塞腔液压油控制单元用于控制液压缸的塞腔内液压油供应，所述液压缸伸缩速度控制单元用于控制液压缸的伸出速度或缩回速度，所述压力补偿单元用于控制液压缸伸缩速度控制单元两腔压差保持为固定值；当液压缸在伸出时，杆腔的液压油依次经过压力补偿单元和液压缸伸缩速度控制单元后，与油源的供液压油一起向液压缸的塞腔供油，形成差动控制回路。
进一步地，所述液压缸伸缩速度控制单元包括连接在所述压力补偿单元和第二单向阀之间的比例节流阀。
进一步地，所述压力补偿单元包括连接液压缸的杆腔与液压缸伸缩速度控制单元之间的压力补偿器以及与所述压力补偿器并联的第一单向阀。
进一步地，所述油源控制单元包括第一二位二通换向阀和第二二位二通换向阀，所述第一二位二通换向阀连接在液压缸的塞腔与油箱之间，所述第二二位二通换向阀连接在液压缸的塞腔与油源之间。
本发明的有益效果为：当液压缸在伸出时，杆腔的液压油依次经过压力补偿单元和液压缸伸缩速度控制单元后，与油源的供液压油一起向液压缸的塞腔供油，形成差动控制回路，可降低液压泵站的供油流量和装机功率，减少运行过程中的能耗；并且通过设置压力补偿单元可平衡轧辊轧制毛管的水平分力和液压缸的塞腔压力，控制液压缸伸缩速度控制单元两腔压差保持为固定值，不会在随轧制过程中限动力的变化而导致液压缸速度的变化，能够满足液压缸速度伸出和缩回可控的要求，伸出满足限动速度稳定、匀速，缩回满足快速返回、慢速停位。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明一个实施例的结构示意图；
其中：1、液压缸；2、第一二位二通换向阀；3、第二二位二通换向阀；4、压力补偿器；5、第一单向阀；6、比例节流阀；7、第二单向阀。
具体实施方式
如图1所示的钢管轧机芯棒限动液压控制系统，该系统包括连接在液压缸1的塞腔与油源和油箱之间的油源控制单元以及依次连接在液压缸1的杆腔与油源之间的压力补偿单元和液压缸1伸缩速度控制单元，所述油源控制单元和液压缸1伸缩速度控制单元分别通过第二单向阀7与油源连接；所述塞腔液压油控制单元用于控制液压缸1的塞腔内液压油供应，所述液压缸1伸缩速度控制单元用于控制液压缸1的伸出速度或缩回速度，所述压力补偿单元用于控制液压缸1伸缩速度控制单元两腔压差保持为固定值；当液压缸1在伸出时，杆腔的液压油依次经过压力补偿单元和液压缸1伸缩速度控制单元后，与油源的供液压油一起向液压缸1的塞腔供油，形成差动控制回路。
当液压缸1在伸出时，杆腔的液压油依次经过压力补偿单元和液压缸1伸缩速度控制单元后，与油源供应的液压油一起向液压缸1的塞腔供油，形成差动控制回路，可降低液压泵站的供油流量和装机功率，减少运行过程中的能耗；并且通过设置压力补偿单元可平衡轧辊轧制毛管的水平分力和液压缸1的塞腔压力，控制液压缸1伸缩速度控制单元两腔压差保持为固定值，不会在随轧制过程中限动力的变化而导致液压缸速度的变化，能够满足液压缸1速度伸出和缩回可控的要求，伸出满足限动速度稳定、匀速，缩回满足快速返回、慢速停位。
根据本申请的一个实施例所述液压缸1伸缩速度控制单元包括连接在所述压力补偿单元和第二单向阀7之间的比例节流阀6，比例节流阀6用于调节不同规格的限动速度，也可满足液压缸1缩回时快速返回、慢速停位的要求。
根据本申请的一个实施例所述压力补偿单元包括连接液压缸1的杆腔与液压缸1伸缩速度控制单元之间的压力补偿器4以及与所述压力补偿器4并联的第一单向阀5。压力补偿器4用于平衡轧辊轧制毛管的水平分力和液压缸1的塞腔压力，用于固定比例节流阀6前后两端的压差，使得在限动过程中，不用实时调节比例节流阀6，即可满足限动速度稳定的要求。
上述比例节流阀6和压力补偿器4的具体连接方式为：比例节流阀6的端口A分别与压力补偿器4的端口A和第一单向阀的出口端连接；比例节流阀6的端口B分别与第二单向阀7的进口端和压力补偿器4的端口Y连接；压力补偿器4的端口B分别与第一单向阀的进口端和液压缸的杆腔连接。
根据本申请的一个实施例所述油源控制单元包括第一二位二通换向阀2和第二二位二通换向阀3，所述第一二位二通换向阀2连接在液压缸1的塞腔与油箱之间，所述第二二位二通换向阀3连接在液压缸1的塞腔与油源之间。第一二位二通换向阀2用于在液压缸1在伸出或缩回时，满足塞腔与油箱断开或连通的要求；第二二位二通换向阀3用于在液压缸1伸出或缩回时，满足塞腔与油源连通或断开的要求。
下面对该钢管轧机芯棒限动液压控制系统的工作原理做详细描述：
在准备阶段：第二二位二通换向阀3的电磁铁YVH2断电，处于右位断开状态，第一二位二通换向阀2的电磁铁YVH1得电，处于左位导通状态。压力油源P经第二单向阀7、比例节流阀6、第一单向阀4进入液压缸1的杆腔，液压缸1的塞腔液压油经第一二位二通换向阀2流回油箱，液压缸1处于完全缩回状态。芯棒在电机带动下，快速穿入毛管，到达限动装置位置，并受液压缸1运动速度的限制。
在限动阶段：芯棒达到限动装置位置后，液压缸1以限动速度伸出，芯棒在限动装置的限制和电机的带动下，也以限动速度随液压缸1一起前进。毛管进入轧机，开始轧制，芯棒开始受到轧辊轧制毛管的水平分力。为了使得比例节流阀6在相同给定开口度保持流量不变，在其前设有压力补偿器5，保证比例节流阀6前后的压差不受外界的影响。压力补偿器5平衡轧辊轧制毛管的水平分力+液压缸1塞腔压力之和，比例节流阀6控制液压缸1前进的速度。在此阶段，第二二位二通换向阀3的电磁铁YVH2得电，处于左位导通状态，第一二位二通换向阀2的电磁铁YVH1失电，处于右位断开状态。从液压缸1的杆腔流出的液压油，经压力补偿器5、比例节流阀6流回，并与油源P供的压力油一起，再经第二二位二通换向阀3进入液压缸1的塞腔，形成差动回路，降低液压油源的供油流量。
轧制完成后，芯棒在芯棒小车的作用下，快速回退，与限动装置脱开。同时，限动装置液压缸1也以一定的速度快速缩回、慢速停位在完全缩回位，等待下一根毛管的轧制。这个阶段，第二二位二通换向阀3的电磁铁YVH2断电，第一二位二通换向阀2的电磁铁YVH1得电，压力油经比例节流阀6、第一单向阀4进入液压缸1杆腔，塞腔液压油经第一二位二通换向阀2流回油箱。缩回时，液压缸1不受其它外力，速度由比例节流阀6调节控制。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种钢管轧机芯棒限动液压控制系统，其特征在于，包括连接在液压缸的塞腔与油源和油箱之间的油源控制单元以及依次连接在液压缸的杆腔与油源之间的压力补偿单元和液压缸伸缩速度控制单元，所述油源控制单元和液压缸伸缩速度控制单元分别通过第二单向阀与油源连接；所述塞腔液压油控制单元用于控制液压缸的塞腔内液压油供应，所述液压缸伸缩速度控制单元用于控制液压缸的伸出速度或缩回速度，所述压力补偿单元用于控制液压缸伸缩速度控制单元两腔压差保持为固定值；当液压缸在伸出时，杆腔的液压油依次经过压力补偿单元和液压缸伸缩速度控制单元后，与油源的供液压油一起向液压缸的塞腔供油，形成差动控制回路。
2.根据权利要求1所述的钢管轧机芯棒限动液压控制系统，其特征在于，所述液压缸伸缩速度控制单元包括连接在所述压力补偿单元和第二单向阀之间的比例节流阀。
3.根据权利要求1所述的钢管轧机芯棒限动液压控制系统，其特征在于，所述压力补偿单元包括连接液压缸的杆腔与液压缸伸缩速度控制单元之间的压力补偿器以及与所述压力补偿器并联的第一单向阀。
4.根据权利要求1所述的钢管轧机芯棒限动液压控制系统，其特征在于，所述油源控制单元包括第一二位二通换向阀和第二二位二通换向阀，所述第一二位二通换向阀连接在液压缸的塞腔与油箱之间，所述第二二位二通换向阀连接在液压缸的塞腔与油源之间。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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