方坯连铸机冷床液压系统改造
【摘要】在方坯连铸生产过程中，为步进式冷床动梁升降油缸提供压力油的同步马达故障率高、维修时间长、维修成本高，针对该问题进行了故障分析，提出了冷床液压系统改造方案。通过利用原有元件改变同步马达的供油位置，从而改善了同步马达的工作条件。该方案利用较少的改造成本提高了设备作业率，降低了生产成本，产生了较高的经济效益。
【关键词】方坯连铸机；步进式冷床；活动梁；升降油缸；同步马达
1、引言
步进式冷床是方坯连铸生产线不可缺少的设备之一，具有运输及缓冷钢坯，减少钢坯变形及表而划痕的功能。目前该设备广泛应用于方圆坯连铸机，其重要参数是承载能力、床身长度、移动速度，这些参数对连铸生产线的产量及钢坯的冷却温度有很大影响。
步进式冷床主要由固定梁、活动梁、升降油缸、平移油缸、同步马达及液压系统等组成，通过活动梁的举升、前进、卡降、后退完成一个工作循环，钢坯在冷床上移动一步，移动的步长由平移油缸的行程控制。为满足钢坯长度要求，采取两组冷床并列方式，每组冷床宽度为4650 mm，两组冷床之间距离为1600mm，每组冷床的动梁均有升降油缸及平移油缸，要求两组动梁的升降及平移动作同步。在使用运行中发现许多问题履需解决，如液压系统振动大冲击、噪音大、漏油严重等问题，严重制约着生产的正常运行，同时造成严重的浪费，因此决定对其进行改造。
2、冷床液压系统概况
冷床的动作主要是动梁的平移和升降是靠液压驭动来完成的，这里主要研究动梁的升降。其原理是：液压泵输出的压力油流经2个控制元件（比例阀），分别输送给2组液压缸（每组两个液压缸），每组液压缸分别驭动一组动梁。原系统在每组油缸卡腔油路上设置1台同步马达，确保动作同步、平稳。从使用中可以看出，振动、冲击、噪音、漏油等现象频繁发生在同步马达处。
3、液压系统常见故障分析与防止措施
故障1：液压泵尼龙联轴器损坏
原因分析：长时间运转、温度较高、材质选择，不同轴、电机损坏或泵损坏。
预防措施：1）材质的选择，韧性较好强度较高材质；2）在装配维修时提高电机轴与泵的卞轴同轴度小十等十0.02；3）每天巡检电机泵组运行是否正常，泵是否有异常噪音，电机有无过热现象。如有异常换另一泵组，待停机时检查吸油滤油器是否堵塞。如堵塞，清洗或更换滤油器，如未堵塞，更换新泵；们起泵前，用手旋转油泵和电机联轴器，应转动灵活无卡阻现象；5）定期更换尼龙联轴器。
故障2：系统不建压、压力不稳
原因分析：引锭杆启动动量大、溢流阀卡阀、压力插件损害等。
预防措施：1）在送引锭时动量较大，在质量不变的情况下降低送引锭时的速度；2）支路压力不稳停机检查支路溢流阀，检查支路压力插件的阻尼孔是否堵塞、脱落，弹簧是否断裂；3）卞路系统不建压，拆洗电磁溢流阀，如果有伤痕必须更换新阀。
故障3：高压油路胶管泄漏、起泡、爆管、脱出故障
原因分析：在高温高压长时间处十运行状态下，易出现起泡、裂纹漏油，液压缸动作磨损、接头脱出引起爆管现象现象。
预防措施：1）严把备件质量关，不合格备件不得入库；2）在点检过程中一旦发现高压胶管起泡、裂纹，微性压头脱出的情况必须及时更换不得拖延；3）采取防护措施降低高压胶管的工作环境温度；们严格把握高压胶管使用周期。
故障4：液压缸动作缓慢、不动作
原因分析：液压缸距离热线较近，在使用过程中密封出现液压缸密封损害而导致动作较慢、严重时出现串腔液压缸不动作的情况。
预防措施：1）强化点检效果，观察液压缸工作情况一般隋况下控制系统延时5s的时间；2）观察系统压力，判断二位四通换向阀是否正常工作，节流阀、调速阀是否关死；3）固定热线液压缸使用周期。
故障5：控制阀不动作
原因分析：连铸液压系统一般处在高温高压的工作环境，由十兀件表而之间相互作用时，产生磨粒磨损和表里而疲劳磨粒、金属钢管氧化颗粒、高压胶管内层脱，密封圈老化脱落、空气粉尘较多，液压油污染比较严重。1）颗粒较大时直接造成阀芯堵塞或阻尼孔堵塞回推力达不到要求控制阀不动作2）在系统压力为16MPa高压下，污染颗粒进入阀孔和阀芯之间的间隙时使阀芯移动困难，油温升高时造成阀芯膨胀而卡死。3）21V控制电路跳电。
预防措施：1）减压阀的不能减压或无压：卞阀芯或控制油口堵，清洗阀芯及阻尼孔；减压阀泄油，重装或更换阀芯和弹簧；2）力向阀不换向，在不渗油的情况下用阀}、增加外力回复。如果卡死及时更换。3）检查流量阀设定位置或观察执行机构的速度，动作不良时修理。调整观察的21V跳电情况处理，将电动控制操作改造成手动操作。将泵先导溢流阀的二位四通换向阀、大包回转台二位四通换向阀用阀卡卡死保证系统压力，将进出液压缸球阀门关闭，将手控换向阀前进回油球阀打开迅速转换到手动控制操作保证生产的连续性。
4、改造方案
通过故障分析可知该处发生故障的最重要原因是系统设计存在问题，致使同步马达的使用工况差，故障频发，因此需改善其工作况。由于同步的需要，我们过去在连接油缸下腔的油路上设置了同步马达，使系统成为进油主动同步回路。但由于其流量、压力等参数值很高，造成该设备负荷很大，从而出现以上弊端。为了消除所存在的问题，我们把同步马达放置在与油缸上腔相连的油路上，对回油实施控制，形成回油同步控制回路。即将同步马达放在动梁升降缸的有杆腔，动梁上升时同步马达只起到收集回油流量的作用，而不承受负载力，因而同步马达的工作压力为马达的压力损失与比例阀节流口压力损失之和，约为4.5MPa。动梁下降时，由于设备自重的原因，液压系统几乎不用提供动力，故系统只对同步马达提供开启平衡阀所需的控制油压，压力约为5MPa。综上所述，液压马达所承受的液压力远远低于改造前的14.3MPa。动梁升降缸有杆腔流量为Q2=210L/min，同步马达每联排量q=150ml/r，则同步马达的转速n=Q2×103/2q=700r/min；其转速低于改造前的n=1433r/min。可见将同步马达放在动梁升降缸的有杆腔将极大降低其工作压力及转速，改善其工作条件。
5、结束语
冷床液压系统改造后运行3个月，未出现因同步马达故障而停机。与以前每月停机一次相比，维修成本降低，同步马达的购置成本为10万元，维修成本1.5万元/次，按照维修6次需更换新马达计算，可节约38万元/年；同时大幅度减少了故障停机时间，提高了连铸机的工作效率，且极大降低了该处的消耗，由此产生的经济效益非常可观客观。
参考文献
[1]章宏甲.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2001.
[2]左健民.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2003.
[3]杨培元.液压系统设计简明手册[M].北京：机械工业出版社，2001.
[4]何存兴.液压元件[M].北京：机械工业出版社，1983.
[5]邓昭明.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2003.
[6]朱新才，周秋沙.液压与气动技术[M].重庆：重庆大学出版社，2003.