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摘 要 分析热轧卷取机卸卷小车液压系统保压可靠性差的原因，并结合该液压系统的特点，通过插装式单向阀的使用，对低压上升控制回路进行了改进，使该液压系统的保压性能稳定可靠，很好地解决了卸卷小车升降液压系统保压可靠性差的问题。
关键词 卸卷小车；液压系统；插装式液控单向阀；保压可靠性
中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）16-0067-02
1 概述
热轧卷取机卸卷小车是全液压地下卷取机的关键设备之一其功能是通过卸卷小车的升降和平移，将卷取完成的钢卷从卷取机卷筒卸出并移送至打捆鞍座处。卸卷小车由液压系统控制，其升降由升降液压缸完成，平移由液压马达完成。小车在升降过程中有高压上升和低压上升两种液压控制方式，高压控制是为了使卸卷小车从低位快速上升至中间位，低压控制是为了尽量减小卸卷小车托辊与钢卷接触时对带钢的压力，防止对带钢表面造成损伤。使用中经常出现低压上升液压回路保压不可靠并导致不能正常卸卷的故障，因此设备运行很不稳定，严重影响生产顺行。
2 问题的提出
如卸卷小车液压系统原理图（图1）所示，当地下卷取机开始卷取钢卷时，PLC要求卸卷小车高压快速上升至一固定位置等待，即P02电磁铁得电，来自泵站的压力油经比例换向阀、压力补偿器和平衡阀进入升降油缸的无杆腔，推动液压缸快速上升到一定高度后P02电磁铁失电；当卷取至钢卷尾部时，PLC要求卸卷小车低压上升托住钢卷，此时电磁换向阀的电磁铁H01得电压力油经进入电液换向阀，经过3DR减压溢流阀减压至5 MPa，后经板式液控单向阀进入卸卷小车升降缸的无杆腔，驱动卸卷小车低压上升托住钢卷，随着钢卷卷径的逐渐增大，液压缸无杆腔升高的压力油会经3DR减压溢流阀的T口流回油箱，保证无杆腔压力始终保持5 MPa。到钢卷的尾部定位完后，PLC发出指令卷筒停止转动并收缩，同时控制电磁换向阀的电磁铁H01失电，液控单向阀锁住了液压缸无杆腔的压力油，小车停止上升，将卷筒收缩后的钢卷托住并锁定位置。然后卸卷小车平移动作，将钢卷从卷筒上卸出移送到打捆机鞍座。
当卸卷小车下降时，控制电磁换向阀的电磁铁P01得电，压力油经比例换向阀进入升降缸有杆腔，同时打开无杆腔的平衡阀，驱动升降缸向下运动将钢卷下落放置在打捆鞍座，直至升降液压缸完全收缩回位后，卸卷小车马达启动，小车平移至卸卷等待位准备再次卸卷。
实际使用中，卸卷小车在低压上升托住钢卷后，在卷筒收缩的瞬间，经常出现卸卷小车连同钢卷向下移动的现象，造成钢卷内圈上表面压靠在卷筒上，从而导致钢卷无法卸出。造成这种现象的直接原因是升降液压缸的液压控制系统的保压可靠性差。
3 原因分析
1）卸卷小车低压升降液压回路中的板式液控单向阀，为外控外泄式液控单向阀，外控口从低压上升换向阀的A口引入，单向阀主阀芯关闭是被动的依靠阀B口压力必须大于A口压力，且先导阀阀芯回位可靠；当低压上升换向阀回到L型中位时，液控单向阀的X控制油通过换向阀与T口相通进行卸荷，但由于控制口孔径较小，一方面卸荷速度慢，另一方面，很容易受油液清洁度影响，致使先导阀阀芯动作不灵活，单向阀主阀芯瞬时关闭不严，卸卷小车连同钢卷就会向下移动。
2）在液控单向阀与换向阀之间的3DR减压溢流阀，低压上升时可以保持较低的压力防止损伤带钢表面，但当电磁换向阀回到中位时，减压溢流阀A口关闭，保持5 MPa出口压力，而此时卷筒收缩，钢卷的重量瞬时会直接作用于油缸无杆腔，最重钢卷对卸卷小车无杆腔产生的瞬时压力为10 MPa，这会使减压溢流阀有短时的卸压过程，卸压快慢直接影响到液控单向阀的AB口压差变化的快慢，因此容易出现单向阀关闭慢，钢卷下降距离过大，钢卷压靠卷筒而无法正常卸卷的现象。
3）低压回路中的减压溢流阀、液控单向阀对油液中的颗粒非常敏感，其抗污染能力差。一旦油液中出现金属颗粒，就会导致低压上升控制回路工作不正常。
4 改进方向
通过对保压可靠性差的原因分析，可以看出解决问题的关键，在于解决液控单向阀关闭响应慢、关闭不可靠的问题。经过对不同结构单向阀的研究，发现将板式液控单向阀改为插装式液控单向阀即可解决问题。现将板式液控单向阀与插装式液控单向阀分析对比如下。
1）板式液控单向阀：当B口有压力时，要使主阀芯开启，则控制油X必须有足够的压力推动先导阀活塞右移，才能使主阀芯打开，AB口相通；反之关闭时，是被动的依靠B口与A口的压力差，将主阀芯左移，同时推动先导阀活塞左移，此时需要X口快速卸压，才能及时关闭主阀芯。
2）插装式单向阀：主阀芯开启，取决于A口的压力与X口的压力差，以及主阀芯的面积比，当X口与油箱相通时，压力油作用于A口，很容易将主阀芯打开；反之关闭时，是主动地依靠控制油X口的压力油作用于主阀芯顶面，通过高压和一定的面积比，能快速可靠的将主阀芯关闭。
经过上述的对比分析，发现插装式单向阀关闭更为主动、可靠和迅速，抗污染能力较高，因此插装式液控单向阀更适用于关闭要求较为快速可靠的工作场合。
5 方案确定及实施
1）在无杆腔管路中加装一单向功能的高压过滤器，保证回到控制阀组的油液清洁。
2）将低压上升回路中的液控单向阀替换为带电磁换向阀先导控制的插装单向阀，控制油从主X管路取，截止时靠X口14 MPa压力油主动将单向阀关闭，保证单向阀能快速可靠关闭。
3）在电气控制上，需将新增的电磁换向阀加到程序控制中，即低压上升时电磁铁H01得电，此时插装阀电磁铁H02失电，插装阀打通；当低压上升结束并小车停止时，电磁铁H01失电，同时插装阀电磁铁H02得电，通过控制油将插装阀快速关闭、可靠地切断系统回路。
改造后原理图见图2。
6 结论
改进实施后，卸卷小车液压系统运行稳定，低压上升时系统保压性能可靠，杜绝了改进前频繁出现低压控制时系统保压性能差、卸卷小车接卷后有泄压现象的问题，设备运行稳定性大大提高，取得了很好的经济效益。
参考文献
[1]路甬祥.液压气动技术手册[M].机械工业出版社，2002.
[2]胡海清，陈庆勝.液压气动控制技术[M].北京理工大学出版社，2009.
[3]博世力士乐液压产品样本[Z].2000.
关键词 卸卷小车；液压系统；插装式液控单向阀；保压可靠性
中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）16-0067-02
1 概述
热轧卷取机卸卷小车是全液压地下卷取机的关键设备之一其功能是通过卸卷小车的升降和平移，将卷取完成的钢卷从卷取机卷筒卸出并移送至打捆鞍座处。卸卷小车由液压系统控制，其升降由升降液压缸完成，平移由液压马达完成。小车在升降过程中有高压上升和低压上升两种液压控制方式，高压控制是为了使卸卷小车从低位快速上升至中间位，低压控制是为了尽量减小卸卷小车托辊与钢卷接触时对带钢的压力，防止对带钢表面造成损伤。使用中经常出现低压上升液压回路保压不可靠并导致不能正常卸卷的故障，因此设备运行很不稳定，严重影响生产顺行。
2 问题的提出
如卸卷小车液压系统原理图（图1）所示，当地下卷取机开始卷取钢卷时，PLC要求卸卷小车高压快速上升至一固定位置等待，即P02电磁铁得电，来自泵站的压力油经比例换向阀、压力补偿器和平衡阀进入升降油缸的无杆腔，推动液压缸快速上升到一定高度后P02电磁铁失电；当卷取至钢卷尾部时，PLC要求卸卷小车低压上升托住钢卷，此时电磁换向阀的电磁铁H01得电压力油经进入电液换向阀，经过3DR减压溢流阀减压至5 MPa，后经板式液控单向阀进入卸卷小车升降缸的无杆腔，驱动卸卷小车低压上升托住钢卷，随着钢卷卷径的逐渐增大，液压缸无杆腔升高的压力油会经3DR减压溢流阀的T口流回油箱，保证无杆腔压力始终保持5 MPa。到钢卷的尾部定位完后，PLC发出指令卷筒停止转动并收缩，同时控制电磁换向阀的电磁铁H01失电，液控单向阀锁住了液压缸无杆腔的压力油，小车停止上升，将卷筒收缩后的钢卷托住并锁定位置。然后卸卷小车平移动作，将钢卷从卷筒上卸出移送到打捆机鞍座。
当卸卷小车下降时，控制电磁换向阀的电磁铁P01得电，压力油经比例换向阀进入升降缸有杆腔，同时打开无杆腔的平衡阀，驱动升降缸向下运动将钢卷下落放置在打捆鞍座，直至升降液压缸完全收缩回位后，卸卷小车马达启动，小车平移至卸卷等待位准备再次卸卷。
实际使用中，卸卷小车在低压上升托住钢卷后，在卷筒收缩的瞬间，经常出现卸卷小车连同钢卷向下移动的现象，造成钢卷内圈上表面压靠在卷筒上，从而导致钢卷无法卸出。造成这种现象的直接原因是升降液压缸的液压控制系统的保压可靠性差。
3 原因分析
1）卸卷小车低压升降液压回路中的板式液控单向阀，为外控外泄式液控单向阀，外控口从低压上升换向阀的A口引入，单向阀主阀芯关闭是被动的依靠阀B口压力必须大于A口压力，且先导阀阀芯回位可靠；当低压上升换向阀回到L型中位时，液控单向阀的X控制油通过换向阀与T口相通进行卸荷，但由于控制口孔径较小，一方面卸荷速度慢，另一方面，很容易受油液清洁度影响，致使先导阀阀芯动作不灵活，单向阀主阀芯瞬时关闭不严，卸卷小车连同钢卷就会向下移动。
2）在液控单向阀与换向阀之间的3DR减压溢流阀，低压上升时可以保持较低的压力防止损伤带钢表面，但当电磁换向阀回到中位时，减压溢流阀A口关闭，保持5 MPa出口压力，而此时卷筒收缩，钢卷的重量瞬时会直接作用于油缸无杆腔，最重钢卷对卸卷小车无杆腔产生的瞬时压力为10 MPa，这会使减压溢流阀有短时的卸压过程，卸压快慢直接影响到液控单向阀的AB口压差变化的快慢，因此容易出现单向阀关闭慢，钢卷下降距离过大，钢卷压靠卷筒而无法正常卸卷的现象。
3）低压回路中的减压溢流阀、液控单向阀对油液中的颗粒非常敏感，其抗污染能力差。一旦油液中出现金属颗粒，就会导致低压上升控制回路工作不正常。
4 改进方向
通过对保压可靠性差的原因分析，可以看出解决问题的关键，在于解决液控单向阀关闭响应慢、关闭不可靠的问题。经过对不同结构单向阀的研究，发现将板式液控单向阀改为插装式液控单向阀即可解决问题。现将板式液控单向阀与插装式液控单向阀分析对比如下。
1）板式液控单向阀：当B口有压力时，要使主阀芯开启，则控制油X必须有足够的压力推动先导阀活塞右移，才能使主阀芯打开，AB口相通；反之关闭时，是被动的依靠B口与A口的压力差，将主阀芯左移，同时推动先导阀活塞左移，此时需要X口快速卸压，才能及时关闭主阀芯。
2）插装式单向阀：主阀芯开启，取决于A口的压力与X口的压力差，以及主阀芯的面积比，当X口与油箱相通时，压力油作用于A口，很容易将主阀芯打开；反之关闭时，是主动地依靠控制油X口的压力油作用于主阀芯顶面，通过高压和一定的面积比，能快速可靠的将主阀芯关闭。
经过上述的对比分析，发现插装式单向阀关闭更为主动、可靠和迅速，抗污染能力较高，因此插装式液控单向阀更适用于关闭要求较为快速可靠的工作场合。
5 方案确定及实施
1）在无杆腔管路中加装一单向功能的高压过滤器，保证回到控制阀组的油液清洁。
2）将低压上升回路中的液控单向阀替换为带电磁换向阀先导控制的插装单向阀，控制油从主X管路取，截止时靠X口14 MPa压力油主动将单向阀关闭，保证单向阀能快速可靠关闭。
3）在电气控制上，需将新增的电磁换向阀加到程序控制中，即低压上升时电磁铁H01得电，此时插装阀电磁铁H02失电，插装阀打通；当低压上升结束并小车停止时，电磁铁H01失电，同时插装阀电磁铁H02得电，通过控制油将插装阀快速关闭、可靠地切断系统回路。
改造后原理图见图2。
6 结论
改进实施后，卸卷小车液压系统运行稳定，低压上升时系统保压性能可靠，杜绝了改进前频繁出现低压控制时系统保压性能差、卸卷小车接卷后有泄压现象的问题，设备运行稳定性大大提高，取得了很好的经济效益。
参考文献
[1]路甬祥.液压气动技术手册[M].机械工业出版社，2002.
[2]胡海清，陈庆勝.液压气动控制技术[M].北京理工大学出版社，2009.
[3]博世力士乐液压产品样本[Z].2000.