гидропривод_мет_машин

рабочей жидкостью, теплообменников, контрольно-измерительной аппа­ ратуры. Гидравлический привод применяется также в механизмах воз­ духонагревателей, газо- и воздухопроводов.

Рис. 11.4. Гидравлический привод доменной печи

Гидроприводом оснащены отсечные клапаны холодного дутья диаметром 1600 мм, шиберные клапаны горячего дутья диаметром 1100 и 1300 мм, дымовые клапаны диаметром 2000 мм и перепускные клапаны. Гидроприводы клапанов приводятся в действие от центральной насосноаккумуляторной станции воздухонагревателей.

130

11.6. Механизмы линии разливки стали, оснащенные гидро­

приводом

На установках [6] непрерывной разливки стали, широко применяются механизмы с гидроприводом, так как применение других типов приводов в данных условиях крайне затруднено.

Разливка производится из сталеразливочного ковша 1 (рис. 11.5) в промежуточный ковш 4. При этом поворот и ориентацию ковша обеспе­ чивает подъемно-поворотный стенд-манипулятор 13, оснащенный гидро­ приводом поворота и гидроцилиндром 14 ориентации ковша. Гидроци­ линдр 14 установлен на траверсе 15 и основании механизма поворота стенда - манипулятора шарнирно.

Рис. 11.5. Установка гидравлических цилиндров линии

Разливка стали из сталеразливочного 1 и промежуточного 4 ковшей обеспечивается шиберными затворами 2, которые перемещаются гидро­ цилиндрами 3. Балка, прижимающая кристаллизатор 5 к упорам, снабже­ на поступательными гидроцилиндрами 12. Заготовка из кристаллизатора непрерывно извлекается тянущими роликами 6, которые работают совме­ стно с гидравлическими цилиндрами 11. Роликовые секции 8, 10 прямо­ линейной части установки снабжены манипуляторами 7, 9 с гидроцилин­ драми для ориентации секций.

131

11.7. Металлургические машины и устройства с гидроприво­

дом стана холодной прокатки

На Новолипецком металлургическом комбинате эксплуатируется современный непрерывный пятиклетьевой стан холодной прокатки листа [6] (рис.11.6).

Гидропривод применен на разматывателях рулонов, стыкосварочной машине, барабанных ножницах, моталках готовых рулонов. Работа всех клетей обеспечивается при помощи специальных систем гидропривода валков.

Рис. 11.6. Элементы гидропривода стана холодной про­

катки листа:

1, 2 - гидропривод разматывателей рулонов; 3 - гидро­ привод стыкосварочной машины; 4 - гидропривод противоизгиба валков клетей стана; 5, 6 - гидроприводы сматывателей рулонов; 7...9 - гидроприводы изгиба и

противоизгиба рабочих валков

Гидравлические нажимные устройства оснащены системами позици­ онного регулирования, а также регулирования наклона валков и усилия прокатки и состояния оборудования При этом обеспечиваются жесткие требования по толщине и планшетности полосы. На величину продоль­ ной, поперечной разнотолщиностей и планшетности полосы влияют многие факторы.

132

На станах холодной прокатки, кроме «наследственной» разнотолщинности горячего проката и биения опорных валков, к изменению тол­ щины прокатываемой полосы приводят снижение скорости прокатки на участках сварных швов и «всплытие» ватков в подшипниках жидкостного трения. Устранение продольной разнотолщинности является наиболее трудной задачей. Для этих целей прокатные станы оборудуют нажимны­ ми устройствами, управляющими межвалковым зазором в процессе про­ катки.

Учитывая множество факторов, влияющих на разнотолщинность полосы, прокатные станы оборудуют системами автоматического регули­ рования толщины полосы (САРТ). Нажимное устройство для данной сис­ темы является исполнительным органом. Наибольшее распространение на станах горячей прокатки нашли электро-механические нажимные уст­ ройства. Они просты по конструкции, но обладают рядом недостатков: использование червячных и винтовых передач, снижают КПД устройства и обладают упругой податливостью, приводящих к гистерезису переме­ щения винта, сравнимой с величиной необходимых перемещений (20ЗОмкм); использование мощных электродвигателей (до 300 кВт); невысо­ кое быстродействие.

При создании новых прокатных станов, особенно холодной про­ катки, используют гидравлические нажимные устройства (ГНУ). Оно включает гидропривод нажимного устройства и систему управления с необходимыми датчиками обратных связей, обеспечивающих контроль положения подвижных частей ГНУ. Наиболее простые ГНУ используют механические обратные связи. Область применения таких ГНУ - неболь­ шие прокатные станы. В современных холодных станах в ГНУ использу­ ют сервоклапаны, позволяющих при помощи небольших электрических сигнатов управлять большими потоками рабочей жидкости. Одним из важнейших элементов, обеспечивающих надежную работу ГНУ, является датчик положения. Он должен обеспечивать точность позиционирования исполнительных механизмов ГНУ до 2 мкм.

11.8. Гидравлические цилиндры гидронажимных устройств

В современных гидронажимных устройствах прокатных станов перемещение ватков с цепью управления и регулирования межвалково­ го зазора осуществляется с помощью гидравлических цилиндров, кото­ рые должны обеспечивать восприятие полного усилия прокатки и точ­ ное позиционирование. Два основных требования предъявляются к таким цилиндрам: высокая нагрузочная способность (до нескольких тысяч кН); высокая разрешающая способность (до сотых долей миллиметра). Кроме

133

этого, учитывая ограничения на габариты цилиндра, которые определя­ ются прежде всего размерами окна станины стана, как правило, прини­ мают высокие рабочие давления - до 25 МПа, а в некоторых случаях и до 50 МПа, что требует применения надежных уплотнительных эле­ ментов с высокой герметичностью и малыми потерями на трение.

Гидроцилиндры нажимных - устройств можно разделить на группы по следующим признакам:

длинноходовые цилиндры.

Первые устанавливаются (рис.11.7) между нажимным винтом и подушкой опорного валка и предназначены для регулирования межвалко­ вого зазора. При этом большие перемещения валков при перевалках или для компенсации переточки валков выполняются нажимным винтом от электромеханического привода 1.

Цилиндры 2 имеют небольшой объем рабочей полости, что по­ зволяет получить высокие динамические свойства системы регулирова­ ния благодаря малому влиянию сжимаемости масла в камере цилиндра. Поскольку цилиндр в таком исполнении может перемещаться вместе с нажимным винтом, подводы жидкости к нему приходится выполнять с

134

помощью рукавов высокого давления или шарниров, что снижает надеж­ ность работы всего устройства. Кроме этого, конструкция цилиндра должна предусматривать его крепление к элементам рабочей клети стана и фиксацию от проворота на случай работы нажимным винтом. Как пра­ вило, короткоходовые цилиндры применяются при реконструкции про­ катных станов, прежде всего толстолистовых станов горячей прокатки.

Длинноходовые цилиндры устанавливаются между траверсой станины и подушкой опорного валка, при этом с помощью цилиндра осуществляется перемещение валков во всем диапазоне с учетом условий перевалки и переточки. В этом случае упрощается конструкция цилинд­ ра, так как отпадает необходимость гибких подводов и фиксация его от проворота. Однако существенно возрастает объем рабочей полости ци­ линдра, что приводит к снижению динамических характеристик системы

По расположению в рабочей крети стана цилиндры гидронажим­ ных устройств могут быть нижнего и верхнего исполнения. При нижнем

фирмы рекомендуют нижнее исполнение цилиндров для вновь про­ ектируемых станов, когда можно предусмотреть создание специального помещения под станом для размещения гидроаппаратуры управления. При модернизации станов, как правило, предпочтение отдается верхнему исполнению.

Конструктивное исполнение цилиндров определяется типом самого цилиндра (плунжерный или поршневой), а также системой измерения положения плунжера.

Наибольшее распространение получили цилиндры поршневого типа. Штоковая полость служит для создания возвратного усилия на цилиндре и является дополнительной защитой от попадания внешних загрязнений в основную рабочую полость цилиндра.

Давление в штоковой полости поддерживается постоянным или двух­ ступенчатым - повышенное давление при отсутствии металла в валках и пониженное при прокатке. Цилиндры плунжерного типа применяются фирмой "Клесим" (Франция) и, хотя конструкция такого цилиндра проще поршневого, в рабочей клети стана должны быть предусмотрены допол­ нительные цилиндры для создания возвратного усилия.

Положение поршня цилиндра относительно его корпуса измеряется с помощью электрических датчиков. Возможна установка центрального датчика по оси цилиндра (такую систему измерения применяет японская фирма "Хитачи") или двух диаметральных датчиков под углом 45° к оси

135

валка. Во втором случае положение поршня вычисляется как полусум­ ма показаний датчиков. Центральный датчик требует организации внутри цилиндра герметичной полости для его размещения, подвода к нему очищенного воздуха для охлаждения. Кроме этого, любая замена, про­ верка или ремонт датчика связаны с демонтажем цилиндра. Установку двух внешних датчиков практикует фирма "Шлёманн - Зимаг" (ФРГ), при этом обеспечивается простой доступ к датчикам на случай их про­ верки или замены; однако необходимо предусматривать дополнительные меры для защиты датчиков от вредных внешних воздействий и случай­ ных механических повреждений.

х 600 мм, цельнокованый корпус 2, снабженный крышкой 5. Для по­ вышения радиальной жесткости конструкции между корпусом и крыш­ кой выполнено замковое соединение. Крышка рассчитана на восприятие полного усилия гидроцилиндра. Шток поршня направляется по втулке 6, выполненной из композитного материала. Поршень снабжен уплотнительным узлом 4, из фторопласта с наполнителями, который одно­ временно выполняет функцию направляющей. Размеры уплотнительного узла выбраны таким образом, чтобы обеспечивались минимальные поте­ ри на трение, слабо зависящие от давления в рабочей полости цилиндра как при его движении, так и при страгивании. Уплотнение на штоке вы­ полнено в виде U -образной манжеты 7, при этом предусмотрен отвод утечек за манжетой.

Цилиндр снабжен фиксаторами 9 для предотвращения провирота поршня относительно корпуса. Подвод давления в поршневую полость осуществляется через сверление 8 в поршне, в штоковую полость — через крышку. В корпусе имеется отверстие 3 для установки датчика давления. Отношение длины направляющей к диаметру составляет при­ мерно 1:6 для поршня и 1:7 для штока. Наружная поверхность штока имеет твердое хромовое покрытие. Два датчика перемещения (на рисунке не показаны) установлены на крышке и измеряют расстояние между крышкой и кольцом 10, закрепленным жестко на поршне.

Учитывая ответственность узла гидроцилиндра в нажимном устрой­ стве, ведущие зарубежные фирмы особое внимания уделяют разработке методики расчета цилиндров на прочность и жесткость, термообработке

Схема управления гидроцилиндра представлена на рис. 11.9.

136

Гидроблоки управления ГНУ фирмы ИХИ 1, 2 смонтированы не­ посредственно на корпусах гидроцилиндров. В гидроблоки входят сервоклапаны СК, включенные параллельно, защитные фильтры 4, 6, защи­ щающие сервоклапаны как со стороны системы питания, так и со сторо­ ны цилиндра, а также пиковые аккумуляторы 5 и гидрозамки 3. Фильтроэлементы фильтров 4 и 6 имеют тонкость фильтрации 10 мкм и выполне­ ны из нержавеющей стали.

Распределитель 15 предназначен для управления гидрозамками 3, одновременно по соот­ ветствующей команде соединяющими со сливом полости цилиндров. Благодаря этому обеспечивается быстрое разведение валков в аварийной ситуации.

Установка защитного фильтра между сервоклапаном и цилиндром не встречается в гидросхемах ГНУ других зарубежных фирм. Ограничен­ ность монтажного объема на стенке цилиндра, по-видимому, не позво-

137

Штоковые полости цилиндров не задействованы, поскольку при ниж­ нем расположении цилиндров ГНУ в клети в этом нет необходимости.

Большинство гидравлических нажимных устройств выполняется с управлением от сервоклапанов (эпектрогидравлических усилителей). Сервоклапан, применяемый на прокатном стане, представляет собой ком­ пактный малогабаритный аппарат (прибор), в котором осуществляется пропорциональная связь между величиной входного управляющего сиг­ нала (электрического тока) и ходом золотника выходной ступени или, что то же самое, площадью проходного сечения (открытием) дрос­ селирующих щелей. Таким образом, воздействуя на вход сервоклапана относительно маломощным электрическим сигналом, можно управлять параметрами потоков большой мощности.

Главным отличием сервоклапана от обычной электроуправляемой гидроаппаратуры являются его высокие, жестко нормируемые динами­ ческие характеристики (полоса пропускания частот, угол сдвига фаз, переходные характеристики) и статические параметры (нелинейность, дрейф нуля, гистерезис и т.п.). Таким образом, в этих устройствах преду­ смотрено выполнение таких же требований, какие предъявляются к лю­ бому линейному усилителю, независимо от природы усиливаемых вели­ чин и вида энергоносителя. Сервоклапан предназначен для работы в ГНУ.

Компактность сервоклапана позволяет легко резервировать его в сис­ теме путем установки нескольких аппаратов параллельно. Заменяется сервоклапан в случае отказа просто: он крепится к плите, как обычный золотниковый распределитель, четырьмя или шестью болтами. Поскольку сервоклапан представляет собой независимый аппарат, он может быть проверен или налажен отдельно от основного оборудования.

12.ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОАВТОМАТИКИ

12.1.Общие положения о системах управления

Под системой управления (СУ) понимают совокупность опреде­ ленным образом связанных устройств, обеспечивающих формирование заданной последовательности выходного сигнала в зависимости от со­ стояния объекта управления и внешних управляющих воздействий. Носи­ телем информации может быть сжатый воздух, жидкость под давлением, электрическое напряжение и т.д.

СУ могут быть аналоговыми или дискретными.

В аналоговых системах сигнал может принимать любое значение из принятого диапазона. Каждому значению соответствует определенное

139