大型軋機(jī)升降臺(tái)，目前多采用傳統(tǒng)的“垂錘平衡，曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)”的結(jié)構(gòu)型式。此類升降臺(tái)因其重錘慣性大，相應(yīng)的機(jī)械傳動(dòng)、緊固裝置容易受損，故設(shè)備故障多、維修費(fèi)用高、管理工作量大、年停機(jī)時(shí)間長。研究新型的液壓升降臺(tái)取代傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式已成為一種發(fā)展趨勢。1 升降臺(tái)液壓系統(tǒng)及其工作原理
圖1為液壓升降臺(tái)工作示意圖，圖中fg為升降臺(tái)及鋼坯重力，fs為升降缸柱塞推力，fp為平衡缸柱塞推力。
圖1 軋機(jī)液壓升降臺(tái)工作示意圖
圖2為升降臺(tái)液壓系統(tǒng)原理圖，該系統(tǒng)由油源、平衡回路、升降回路和卸荷回路組成。當(dāng)升降臺(tái)處于水平位置時(shí)，有固定支承承載升降臺(tái)和鋼坯的自重，系統(tǒng)進(jìn)入預(yù)備工作狀態(tài)時(shí)，起動(dòng)油泵電機(jī)，油泵15輸出的壓力油經(jīng)單向閥5進(jìn)入平衡蓄能器8，當(dāng)其壓力達(dá)到pp1=xcfg/xp時(shí)，電接點(diǎn)壓力表12發(fā)訊，idt得電，錐閥1開啟，液壓油經(jīng)錐閥1進(jìn)入升降缸7，升降缸的壓力不斷上升，升降缸與平衡缸一起推動(dòng)升降臺(tái)上升，在升降臺(tái)上升過程中，平衡回路的壓力pp由大到小變化，而升降回路的壓力ps則由小到大變化（見圖3），當(dāng)升降臺(tái)上升到設(shè)定位置時(shí)，由旋轉(zhuǎn)編碼器檢測并發(fā)訊使3dt得電，錐閥3開啟，泵對(duì)蓄能器9充液，當(dāng)壓力達(dá)到ps2+0.3mpa后，由電接點(diǎn)壓力表13發(fā)訊，使idt失電，錐閥1關(guān)閉，接著使4dt得電，錐閥4開啟，泵卸荷，蓄能器9實(shí)施對(duì)升降回路的補(bǔ)油功能，防止升降臺(tái)因升降回路的泄漏而下降，保持在上止點(diǎn)位置。平衡蓄能器8也提供必需的先導(dǎo)閥控制油源，以保證系統(tǒng)工作的可靠性和連續(xù)性。當(dāng)升降臺(tái)下降時(shí)，3dt失電，錐閥3關(guān)閉，接著2dt得電，錐閥2開啟，升降缸的油液經(jīng)錐閥2和液控節(jié)流閥j回油箱，升降臺(tái)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，在下降過程中，平衡回路的壓力pp由小變大（平衡缸的油液此時(shí)被壓入平衡蓄能器8中），升降回路的壓力ps則由大變小，zui后變?yōu)榱?。?dāng)升降臺(tái)下降到下止點(diǎn)時(shí)，由旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)訊，使2dt失電，錐閥2關(guān)閉，一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。
圖2 軋機(jī)升降臺(tái)液壓系統(tǒng)原理圖
圖3
該系統(tǒng)設(shè)置了備用泵和備用閥組（圖中未畫出），以保證系統(tǒng)工作的可靠性。
2 有關(guān)參數(shù)的計(jì)算和選擇
升降臺(tái)的基本數(shù)據(jù)如下：
升降臺(tái)理論長度：l=12.75m；
升降臺(tái)上升的理論高度：h=0.9m；
升降臺(tái)zui大轉(zhuǎn)角：φ=4.038°；
升降臺(tái)自重：fg=1.274×106n；
升降臺(tái)質(zhì)心位置：xc=5.34m；
升降缸位置：xs=3.75m；
平衡缸位置：xp=6.75m；
升降臺(tái)上升或下降時(shí)間：t=2.4s。
（1）平衡回路有關(guān)參數(shù)的計(jì)算與選擇
①平衡蓄能器8的低端壓力pp1
當(dāng)升降臺(tái)及于水平位置時(shí)，平衡缸6的推力矩與升降臺(tái)和鋼坯的重力矩平衡，即xpappp1=xcfg
∴pp1=xcfg/（xpap）?。?）
式中：ap——平衡缸6的柱塞面積（m2），ap=πdp2/4，dp為平衡缸6的柱塞直徑，dp=0.25m。
②平衡蓄能器8的壓力pp2
因升降臺(tái)上或或下降時(shí)間t=2.4s很短，可將其視為等溫過程，故有
v6-1pp1=v6-2pp2
∴pp2=v6-1pp1/v6-2?。?）
式中：v6-1——壓力為pp1時(shí)平衡蓄能器8的氮?dú)怏w積，v6-1=0.18m3；
v6-2——壓力為pp2時(shí)平衡蓄能器8的氮?dú)怏w積，v6-2=0.20335m3。
③平衡缸6的流量qp
qp=aphp/t?。?）
式中：hp——平衡缸6的行程，hp=0.4757m。
（2）升降回路有關(guān)參數(shù)的計(jì)算與選擇
①升降缸7的低端壓力ps1
因升降臺(tái)處于水平位置時(shí)有固定支承承載升降臺(tái)和鋼坯的自重，而且當(dāng)處于預(yù)備上升狀態(tài)時(shí)，平衡缸8的柱塞推力矩與升降臺(tái)和鋼坯重力矩平衡，所以，此時(shí)升降缸壓力為零，即ps1=0
②升降缸7的壓力ps2
當(dāng)升降臺(tái)處于位置時(shí)，升降缸7的柱塞推力矩和平衡缸8的柱塞推力矩之和與升降臺(tái)和鋼坯重力矩平衡，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的柱塞面積，as=πds2/4，ds為升降缸7的柱塞直徑，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。
將已知參數(shù)代入上述各式算得有關(guān)參數(shù)為：
pp1=20.5mpa；pp2=18mpa；qp=583l/min；
ps1=0；ps2=7.2mpa；qs=208l/min。
3 結(jié)束語
軋機(jī)升降臺(tái)液壓系統(tǒng)采用液壓平衡、液力驅(qū)動(dòng)，與傳統(tǒng)的重錘平衡、曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)相比，無慣性力的不利影響，故障減少，可靠性高。通過對(duì)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真，檢驗(yàn)了系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)的正確性，通過模擬試驗(yàn)，升降臺(tái)工作平穩(wěn)，位置控制精度高。這一研究為工程應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。