轧机升降台液压系统的设计
大型轧机升降台，目前多采用传统的“垂锤平衡，曲柄连杆机构驱动”的结构型式。此类升降台因其重锤惯性大，相应的机械传动、紧固装置容易受损，故设备故障多、维修费用高、管理工作量大、年停机时间长。研究新型的液压升降台取代传统的结构型式已成为一种发展趋势。1 升降台液压系统及其工作原理
图1为液压升降台工作示意图，图中fg为升降台及钢坯重力，fs为升降缸柱塞推力，fp为平衡缸柱塞推力。
图1 轧机液压升降台工作示意图
图2为升降台液压系统原理图，该系统由油源、平衡回路、升降回路和卸荷回路组成。当升降台处于水平位置时，有固定支承承载升降台和钢坯的自重，系统进入预备工作状态时，起动油泵电机，油泵15输出的压力油经单向阀5进入平衡蓄能器8，当其压力达到pp1=xcfg/xp时，电接点压力表12发讯，idt得电，锥阀1开启，液压油经锥阀1进入升降缸7，升降缸的压力不断上升，升降缸与平衡缸一起推动升降台上升，在升降台上升过程中，平衡回路的压力pp由大到小变化，而升降回路的压力ps则由小到大变化（见图3），当升降台上升到设定位置时，由旋转编码器检测并发讯使3dt得电，锥阀3开启，泵对蓄能器9充液，当压力达到ps2+0.3mpa后，由电接点压力表13发讯，使idt失电，锥阀1关闭，接着使4dt得电，锥阀4开启，泵卸荷，蓄能器9实施对升降回路的补油功能，防止升降台因升降回路的泄漏而下降，保持在上止点位置。平衡蓄能器8也提供必需的先导阀控制油源，以保证系统工作的可靠性和连续性。当升降台下降时，3dt失电，锥阀3关闭，接着2dt得电，锥阀2开启，升降缸的油液经锥阀2和液控节流阀j回油箱，升降台在自重力矩xcfg和平衡缸、升降缸的上托力矩xpappp和xsasps的共同作用下下降，在下降过程中，平衡回路的压力pp由小变大（平衡缸的油液此时被压入平衡蓄能器8中），升降回路的压力ps则由大变小，zui后变为零。当升降台下降到下止点时，由旋转编码器发讯，使2dt失电，锥阀2关闭，一个工作循环结束。
图2 轧机升降台液压系统原理图
图3
该系统设置了备用泵和备用阀组（图中未画出），以保证系统工作的可靠性。
2 有关参数的计算和选择
升降台的基本数据如下：
升降台理论长度：l=12.75m；
升降台上升的理论高度：h=0.9m；
升降台zui大转角：φ=4.038°；
升降台自重：fg=1.274×106n；
升降台质心位置：xc=5.34m；
升降缸位置：xs=3.75m；
平衡缸位置：xp=6.75m；
升降台上升或下降时间：t=2.4s。
（1）平衡回路有关参数的计算与选择
①平衡蓄能器8的低端压力pp1
当升降台及于水平位置时，平衡缸6的推力矩与升降台和钢坯的重力矩平衡，即xpappp1=xcfg
∴pp1=xcfg/（xpap） （1）
式中：ap——平衡缸6的柱塞面积（m2），ap=πdp2/4，dp为平衡缸6的柱塞直径，dp=0.25m。
②平衡蓄能器8的压力pp2
因升降台上或或下降时间t=2.4s很短，可将其视为等温过程，故有
v6-1pp1=v6-2pp2
∴pp2=v6-1pp1/v6-2 （2）
式中：v6-1——压力为pp1时平衡蓄能器8的氮气体积，v6-1=0.18m3；
v6-2——压力为pp2时平衡蓄能器8的氮气体积，v6-2=0.20335m3。
③平衡缸6的流量qp
qp=aphp/t （3）
式中：hp——平衡缸6的行程，hp=0.4757m。
（2）升降回路有关参数的计算与选择
①升降缸7的低端压力ps1
因升降台处于水平位置时有固定支承承载升降台和钢坯的自重，而且当处于预备上升状态时，平衡缸8的柱塞推力矩与升降台和钢坯重力矩平衡，所以，此时升降缸压力为零，即ps1=0
②升降缸7的压力ps2
当升降台处于位置时，升降缸7的柱塞推力矩和平衡缸8的柱塞推力矩之和与升降台和钢坯重力矩平衡，即
xsasps2+xpappp2=xcfg
∴ps2=（xcfg-xpapv6-1pp1/v6-2）／（xsas）=（xcfgv6-2-xpapv6-1）/（xsasv6-2） （4）
式中：as——升降缸7的柱塞面积，as=πds2/4，ds为升降缸7的柱塞直径，ds=0.2m。
③升降缸7的流量qs
qs=ashs/t （5）
式中：hs——升降缸7的行程，hs=0.2647m。
将已知参数代入上述各式算得有关参数为：
pp1=20.5mpa；pp2=18mpa；qp=583l/min；
ps1=0；ps2=7.2mpa；qs=208l/min。
3 结束语
轧机升降台液压系统采用液压平衡、液力驱动，与传统的重锤平衡、曲柄连杆机构驱动相比，无惯性力的不利影响，故障减少，可靠性高。通过对系统的计算机仿真，检验了系统参数设计的正确性，通过模拟试验，升降台工作平稳，位置控制精度高。这一研究为工程应用打下了良好的基础。
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图1 轧机液压升降台工作示意图
图2为升降台液压系统原理图，该系统由油源、平衡回路、升降回路和卸荷回路组成。当升降台处于水平位置时，有固定支承承载升降台和钢坯的自重，系统进入预备工作状态时，起动油泵电机，油泵15输出的压力油经单向阀5进入平衡蓄能器8，当其压力达到pp1=xcfg/xp时，电接点压力表12发讯，idt得电，锥阀1开启，液压油经锥阀1进入升降缸7，升降缸的压力不断上升，升降缸与平衡缸一起推动升降台上升，在升降台上升过程中，平衡回路的压力pp由大到小变化，而升降回路的压力ps则由小到大变化（见图3），当升降台上升到设定位置时，由旋转编码器检测并发讯使3dt得电，锥阀3开启，泵对蓄能器9充液，当压力达到ps2+0.3mpa后，由电接点压力表13发讯，使idt失电，锥阀1关闭，接着使4dt得电，锥阀4开启，泵卸荷，蓄能器9实施对升降回路的补油功能，防止升降台因升降回路的泄漏而下降，保持在上止点位置。平衡蓄能器8也提供必需的先导阀控制油源，以保证系统工作的可靠性和连续性。当升降台下降时，3dt失电，锥阀3关闭，接着2dt得电，锥阀2开启，升降缸的油液经锥阀2和液控节流阀j回油箱，升降台在自重力矩xcfg和平衡缸、升降缸的上托力矩xpappp和xsasps的共同作用下下降，在下降过程中，平衡回路的压力pp由小变大（平衡缸的油液此时被压入平衡蓄能器8中），升降回路的压力ps则由大变小，zui后变为零。当升降台下降到下止点时，由旋转编码器发讯，使2dt失电，锥阀2关闭，一个工作循环结束。
图2 轧机升降台液压系统原理图
图3
该系统设置了备用泵和备用阀组（图中未画出），以保证系统工作的可靠性。
2 有关参数的计算和选择
升降台的基本数据如下：
升降台理论长度：l=12.75m；
升降台上升的理论高度：h=0.9m；
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升降台自重：fg=1.274×106n；
升降台质心位置：xc=5.34m；
升降缸位置：xs=3.75m；
平衡缸位置：xp=6.75m；
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∴pp1=xcfg/（xpap） （1）
式中：ap——平衡缸6的柱塞面积（m2），ap=πdp2/4，dp为平衡缸6的柱塞直径，dp=0.25m。
②平衡蓄能器8的压力pp2
因升降台上或或下降时间t=2.4s很短，可将其视为等温过程，故有
v6-1pp1=v6-2pp2
∴pp2=v6-1pp1/v6-2 （2）
式中：v6-1——压力为pp1时平衡蓄能器8的氮气体积，v6-1=0.18m3；
v6-2——压力为pp2时平衡蓄能器8的氮气体积，v6-2=0.20335m3。
③平衡缸6的流量qp
qp=aphp/t （3）
式中：hp——平衡缸6的行程，hp=0.4757m。
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②升降缸7的压力ps2
当升降台处于位置时，升降缸7的柱塞推力矩和平衡缸8的柱塞推力矩之和与升降台和钢坯重力矩平衡，即
xsasps2+xpappp2=xcfg
∴ps2=（xcfg-xpapv6-1pp1/v6-2）／（xsas）=（xcfgv6-2-xpapv6-1）/（xsasv6-2） （4）
式中：as——升降缸7的柱塞面积，as=πds2/4，ds为升降缸7的柱塞直径，ds=0.2m。
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