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  • 芯棒beplay体育网页版润滑系统的改进优化
    更新时间:2018-11-20
     1 前言
        衡钢Φ340限动芯棒连轧管机组,对芯棒使用寿命和钢管内表面质量有直接影响的芯棒beplay体育网页版润滑系统,热负载试车和试生产初期beplay官方app下载故障多,不能满足工艺对芯棒润滑的要求,严重制约生产。
        2 芯棒beplay体育网页版润滑系统组成与工作原理简介
        衡钢Φ340限动芯棒连轧管机组芯棒beplay体育网页版润滑系统是北京某涂装beplay官方app下载有限公司设计制造的(如图1所示)。系统主要由回收/存储罐、工作罐、4组并联的加压过滤润滑剂泵组、4组并联喷环组成。(每组喷环由4个AS1气控喷枪分别控制4个喷嘴,喷环安装在喷环罩罐内。

        润滑剂输送柱塞泵由往复运动气马达驱动,流量30L/min,压力比30:1(例如当气源压力为0.3MPa时,柱塞泵输出润滑剂的压力可达9.0MPa)。


       润滑剂的补充经网式过滤器5.1进入回收/存储罐。喷涂溅落的润滑剂由喷环罩罐收集经三通电/气控阀3、网式过滤器5.2进入回收/存储罐。
        工作罐的润滑剂经隔膜泵从回收/存储罐抽入。为保证润滑剂成份均匀,工作罐、回收/存储罐的搅拌装置必须一直运行。
        系统泵水清洗时,将三通电/气控阀3切换到通浊环水沟位置。

        beplay体育网页版润滑剂加压和喷涂过程:两组或三组加压过滤润滑剂泵组将液态润滑剂从工作罐输送到AS1气控喷枪之间的管网,当压力比达30:1时气马达运动停止,系统润滑剂保压10.0~12.0MPa;当喷环罩罐前的冷探检测到芯棒被辊道输送过来,PLC根据辊道速度和工艺要求芯棒工作段喷涂润滑剂的长度控制AS1气控喷枪启闭时间(通过控制二位二通单电控气阀15通电时间长短)实现满足工艺要求的自动控制。当喷环开始喷润滑剂时系统压力马上由10 0~12 0MPa下降到2 0MPa的稳定喷流压力;当喷枪关闭系统压力又马上上升到10 0~12 0MPa并保持在10 0~12 0MPa。

     3 影响芯棒表面润滑效果的因素分析
        衡钢Φ340限动芯棒连轧管机组,工艺对芯棒润滑的技术要求及参数为:①芯棒运行速度1.5~2m/s,芯棒喷涂润滑剂的工作段长度13.5m。②beplay体育网页版润滑剂为水溶性物质,微碱性,不易燃,挥发少;含干态润滑剂30%。③喷涂时芯棒表面温度100℃±20℃,喷涂在芯棒表面液态润滑剂干后的粘附量100g/m2。
        在beplay体育网页版润滑剂质量没问题和芯棒表面温度控制在100℃±20℃条件下,影响芯棒表面润滑效果的因素取决于均匀喷涂在芯棒工作段表面润滑剂的流量。
        影响均匀喷涂在芯棒工作段表面润滑剂流量的因素分析:
        假设按工艺要求芯棒表面干态润滑剂粘附量100g/m2折算成液态润滑剂的流量为Q1;为保证有流量Q1的液态润滑剂均匀粘附在芯棒表面,假设要求喷环喷出的液态润滑剂流量为Q2,或者说除去Q2溅落到喷环罩罐的部分后粘附在芯棒表面液态润滑剂的流量为Q1。有:
         30%×Q1×ρ=π×D×V×M
         即Q1=(π×D×V×M)/(30%×ρ)(1)
        另有:Q1≤C×Q2=C×N×Q3=C×N×Cd×A×〔2△P/ρ〕0.5(2)式中 Q1―――等效于干态润滑剂粘附量100g/m2液态润滑剂流量,L/min
          ρ―――液态润滑剂密度,1.16g/cm3
          D―――芯棒直径,mm
          V―――芯棒运动速度,1.5~2m/s
          M―――工艺要求芯棒表面干态润滑剂粘附量,100g/m2
         30%―――液态润滑剂含干态润滑剂的百分比
         C―――Q2(中除去溅落到喷环罩罐的部分)粘附在芯棒表面液态润滑剂的比例,按我们统计加入和回收液态润滑剂的量计算,C≈0.4
         N―――喷环上喷嘴数
        Cd―――流量系数,0.60~0.62
         A―――喷嘴通流面积
        △p―――喷嘴进出口压差,约等于稳定喷涂时芯棒beplay体育网页版润滑系统压力
        Q3―――单个喷嘴喷出的液态润滑剂流量,L/min
        Q2―――为达到Q1要求喷环喷出的液态润滑剂流量,L/min
        以上公式表明:液态润滑剂流量Q1与芯棒直径D、芯棒运动速度V成正比;反映到芯棒beplay体育网页版润滑系统,液态润滑剂流量Q2与喷环上喷嘴数量N、喷嘴通流面积A、喷嘴进出口压差△p的平方根成正比。
        4 芯棒beplay体育网页版润滑系统存在问题的改进与优化措施
       由以上分析可知,要满足某种规格芯棒表面润滑效果,必须做到以下几点:(1)保证喷嘴喷流时芯棒beplay体育网页版润滑系统压力稳定在2.0MPa;(2)保证润滑剂适当过量的均匀喷涂在芯棒工作段表面;(3)安装合格喷嘴;(4)保证喷嘴口不被机械杂质堵塞,喷嘴打开关闭控制正常,使每个喷嘴发挥作用。
        4.1 稳定芯棒beplay体育网页版润滑系统喷流压力,提高系统可靠性的措施
        (1)改进柱塞泵的结构和密封原柱塞泵故障频发,维修工作量大,而且没办法保证维修质量。主要故障现象为:在气源压力正常(0.4MPa左右),喷嘴没喷润滑剂时泵一直不停地运行,系统压力上不去(压力应为10.0~12.0MPa左右);喷嘴喷润滑剂时喷流压力低于2 0MPa,不能满足芯棒表面润滑的要求,严重影响钢管内表质量和芯棒使用寿命,甚至造成连轧机轧卡。
        为在气源压力正常(0.4MPa左右),喷嘴没喷润滑剂时泵一直不停地运行,系统压力上不去(压力应为12 0MPa左右)。
        经多次解体维修原柱塞泵(如图2所示),发现故障泵活塞4总成的损坏特征是:上部座6腐蚀、缺口,穿孔;上部座6上的O形圈损坏;上部座6尾端的卡环8断裂、变形、腐蚀;防松螺钉松动;活塞密封9(活塞杆密封3)―――PTFE+牛皮相间组装的V形圈损坏,特别是牛皮V形圈拆卸泵时都烂了。从结构上看,与活塞4螺纹连接的压紧体10与卡环8没有接触,系统压力达到12 0MPa左右时,卡环8的强度不够,因此卡环8易断裂、变形;卡环8断裂、变形后上部座6的机械损伤在所难免,上部座6上的O形圈因上部座6由固定位置变为有相对运动而损坏。从以上现象和分析可知:活塞4总成的故障结构设计不合理,易发生组成零件相对位置发生变化的机械损伤;组成零件金属材质和密封材料与beplay体育网页版润滑剂不相容。一旦活塞4总成的以上损坏特征出现,喷嘴没喷润滑剂时泵一直不停地运行,系统压力上不去;喷嘴喷润滑剂时无法保证2 0MPa稳定喷流压力。


          改进措施:如图3所示,将活塞4总成的结构简化,即将原柱塞泵的上部座6和压紧体10两个零件改为改进泵压紧体6一个零件,取消原柱塞泵的卡环8,将活塞与压紧体螺纹连接方式改为用不锈钢内六角螺钉11连接;活塞密封(活塞杆密封3)改为PTFE+NBR相间组装的V形圈。
          说明:①改进的密封在原柱塞泵上使用,使原柱塞泵的密封寿命大大提高,泵的维修周期延长。②改进柱塞泵的金属零件材料选择考虑了beplay体育网页版润滑剂有一定的腐蚀性。③改进柱塞泵由广东韶关某液压缸厂制造,使用效果很好。


         (2)取消AS1气控喷枪,改进优化喷环及其控制如图4所示,原设计喷环的喷嘴安装在AS1气控喷枪上,AS1气控喷枪是集中气动控制的,如图1所示1个喷环的4个喷枪都由1个二位二单电控气阀15控制,电磁铁通电供气给喷枪使喷嘴打开,电磁铁断电喷枪供气中断喷嘴关闭。


          原设计喷环的主要故障现象:喷嘴经常常开,解体清洗AS1气控喷枪恢复正常后时间不长又会出现,造成系统压力上不去,喷嘴喷润滑剂时无法保证2 0MPa稳定喷流压力。

        故障原因:①喷溅的润滑剂从气缸体12透气孔进入喷枪活塞腔内结垢,造成气缸活塞杆7气控缩回喷嘴打开正常,断气后活塞复位弹簧13和拉针复位弹簧3不能使气缸活塞杆7复位,即与拉针4相连的球阀芯2不能关闭喷嘴;②润滑剂在枪体5靠连接安装体8侧的十字槽(当密封6出现泄漏后,十字槽有利润滑剂流出)结垢,造成拉针4复位困难;③活塞复位弹簧13和拉针复位弹簧3易腐蚀断裂,造成与拉针4相连的球阀芯2不能关闭喷嘴;④气缸活塞杆7表面易腐蚀,表面腐蚀的活塞杆伸出、缩回阻力增大,造成气缸活塞杆7气控缩回喷嘴打开正常,断气后活塞复位弹簧13和拉针复位弹簧3不能使气缸活塞杆7复位,即与拉针4相连的球阀芯2不能关闭喷嘴(偶尔也发生喷嘴打不开故障);⑤拉针4易从与球阀芯2连接的螺纹根部断裂,造成喷嘴常开。
        改进优化措施:
        (1)取消AS1气控喷枪;
        (2)改进优化喷环:按满足******规格芯棒(?348 4mm)工作段表面润滑要求,润滑剂喷涂适当过量的原则选择喷嘴,设计喷环。
        ①参考原喷环直径,确定喷环直径960mm。
        ②按喷嘴从960mm喷环上喷流角投射到?348 4mm芯棒表面的弧长之和稍大于芯棒截面周长确定喷嘴喷流角25°和喷嘴数量12个。
        ③按系统稳定喷流压力2 0MPa和喷嘴喷流角25°选择SprayingSystemsCo・1/4MEG SSTC 2504喷嘴,稳定喷流压力2 0MPa时单个喷嘴喷出的液态润滑剂流量Q3=4.1L/min。
        ④按①、②、③确定的参数,计算1个喷环喷涂到3种孔型系列芯棒表面润滑剂流量(如表1)。


     说明:按表1中计算数据:Φ293、Φ364系列用2个喷环工作;?Φ210系列用1个喷环工作,如果Φ210系列上限润滑效果不好用2个喷环工作。
        ⑤为保证相邻喷嘴喷涂润滑剂不相互干挠,将喷环上喷嘴座设计成朝芯棒运动方向前倾10°,喷嘴座直接焊在喷环上;喷嘴通过锁紧螺母直接装在喷嘴座上,喷嘴安装时保证10°~15°的偏转角(偏转角为喷嘴喷流角扇形平面与喷环平面夹角),相邻喷嘴喷涂润滑剂更不会相互干挠。
         (3)通过控制喷环与系统之间润滑剂管道的通断来控制润滑剂的喷射时间。鉴于芯棒beplay体育网页版润滑系统对连轧管非常重要,要求润滑剂管道的通断元件可靠性高,为此采用了北京星光沃特传动研究所研制的气控beplay体育网页版润滑剂换向主阀作为beplay体育网页版润滑剂管道的通断元件。如图5所示,特殊材料的密封球5与衬套6为线接触,与阀座4为线密封,在beplay体育网页版润滑剂这种介质环境阀芯换向可靠性高,控制beplay体育网页版润滑剂管道的通断可靠,使用寿命长。为保证气控beplay体育网页版润滑剂换向主阀通断控制可靠,采用了美国某公司生产的W6076B3417二位五通电控换向气阀作先导阀。

     4.2 保证在线使用的喷嘴是合格品措施
        (1)新喷嘴经检查合格才能上线;
        (2)定期检查、清洗在线使用喷嘴,将已有缺陷的喷嘴更换。
        4.3 喷嘴防堵措施
        (1)保证润滑剂质量;
        (2)新润滑剂须经过滤加入回收/存储罐;
        (3)发保证回收/存储罐、搅拌装置连续运行,使beplay体育网页版润滑剂成分均匀;
        (4)每月彻底清洗一次回收/存储罐、工作罐;
        (5)保证自清洗过滤器工作正常;定期解体清洗自清洗过滤器滤芯,将已有缺陷且不能修复的滤芯更换。
        5 改进优化后使用效果
        (1)泵的维修周期平均达到3个月左右;
        (2)喷嘴不喷润滑剂时系统压力能保持10~12MPa;喷嘴喷润滑剂时有稳定的2MPa喷流压力;
        (3)喷嘴打开关闭控制正常,实现喷嘴正常a磨损更换;
        (4)基本实现系统零故障运行;
        (5)润滑剂在芯棒表面粘附均匀,粘附厚度满足工艺要求。