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锻造液压机的液压控制系统.
发布时间: 2018-5-24
  锻造液压机主要完成钢锭或坯料的自由锻造工艺,如镦粗、拔长、冲孔、马架上扩孔及精整等。其液压控制系统应能完成活动横梁和上砧的空程快速下降、工作加压、回程及停止等主要动作。锻造液压机通常还配有移动工作台,可根据工作需要快速移进或移出砧子,也可更换砧位;为扩大工艺范围,有的锻造液压机还设有顶出器。
  (一)16000kN自由锻造液压机液压控制系统
  此液压机为三缸液压机,由泵一蓄势器站传动,用一套液压随动系统来轻便灵活地操纵。图1为它的液压系统原理图。主分配器内共有三组阀,用以控制三个工作缸和两个回程缸,移动工作台和顶出器则由相应的单独分配器来控制。
  主分配器和移动工作台分配器分别由一套旋转滑阀式液压随动系统来转动它们的分配器传动轴。操作者轻便灵活地操作旋转滑阀的小手柄,即可通过接力液压缸使分配器传动轴准确地随动,分配器传动轴的转角大小及转动快慢均与旋转滑阀小手柄的转角大小及转动快慢成正比。液压随动系统的动作示意图如图2所示,图3则为其工作原理方块图。
  液压控制系统的工作过程如下:
  (1)停止当图2中的旋转滑阀小手柄3处于停止位置时,阀芯1及圈套2相对不动,阀口P、0、B、C全部封闭,接力液压缸4的“B”、“C”两腔也封闭,柱塞不动,分配器传动轴5也相应不动。这时,图1中回程缸进水阀5和排水阀6关闭,工作缸排水阀1和3打开,工作缸通低压,回程缸中的水被封闭,支承活动横梁的重量,活动横梁可停在操作空间的任意位置。
  (2)空程快速下降图2中的小手柄3顺时针扳到充液位置,阀芯1也顺时针转动相应角度,进油口P与C相通,B口则与排油口O连通,接力液压缸4的“C”腔进油,“B”腔排油,分配器传动轴5也顺时针转动,同时通过钢丝绳及绳轮机构6,把运动反馈回去,带动阀套2也顺时针转动,直到阀套2与阀芯1转角相同为止,此时阀口P、O、C、B又关闭,分配器传动轴也在随动转动一定角度后停止不动。
  由于分配器传动轴正向转动了一定角度,图1中的回程缸排水阀6开启,活动横梁靠自重下降,回程缸内的工作液体经排水阀6排入回水管道。活动横梁下降引起工作缸上腔产生负压,充液罐内的低压水顶开充液阀,向工作缸内充低压水。
  
  图2液压随动系统示意图1--阀芯2-阀套3-手柄4-接力液压缸5-分配器传动轴6-绳轮机构
  
  图3液压随动系统工作原理方框图
  (3)工作加压工作行程开始时,充液阀已自动关闭。将小手柄3继续向前,顺时针扳到工作行程位置,分配器传动轴也继续向前,顺时针转动相应角度,将图4一l中的工作缸进水阀2及4开启,高压水经过阀2、4及充液阀13、14、15的阀腔,进入工作缸,作用于三个工作柱塞上,对锻件加压。此时,回程缸排水阀6始终开启,回程缸继续排水。
  在主分配器处设有拨叉机构,若将手柄拨叉扳到一侧,仅进水阀2能开启,中间缸进高压水,得到一级压力;将手柄拨叉扳到另一侧,仅进水阀4能开启,两侧工作缸进高压水,得到二级压力;而将手柄拨叉扳到中间位置,则进水阀2和4均能开启,所有工作缸都通高压水,可得到三级(全)压力。
  (4)回程工作行程结束后,将小手柄3向后反时针扳到回程位置,分配器传动轴随着反时针转动相应角度,在反时针转动过程中,工作缸进水阀2和4先关闭,然后工作缸排水阀1和3开启,使工作缸卸压,接着中间工作缸充液阀13的接力器进水阀8打开,使充液阀13开启,中间工作缸快速卸压,当回程缸进水阀5开启时,高压水进入回程缸下腔的同时,也使两侧工作缸的充液阀14及15开启,两侧工作缸也快速卸压,活动横梁开始回程,工作缸中大量的工作液体经充液阀13、14、15‘排人低压缓冲器及充液罐。
  (5)活动横梁悬空(停止) 当活动横梁回程运动到所需要的某一任意位置时,将旋转滑阀小手柄3扳回到中间位置,则回程缸的进、排水阀5及6均关闭,工作缸排水阀1和3继续开启,通向低压,活动横梁停止于所需要的某一任意位置。然后可以开始下一工作循环。
  (6)移动工作台左右移动操作移动工作台的旋转滑阀小手柄,同样,可使相应的移动工作台分配器传动轴正向(或反向)转动。当阀9和11(见图1)开启时,工作台右移,阀lO和12开启时。工作台左移,小手柄放在中间位置时,移动工作台停止不动。此时,可开启定位器分配器的进水阀17,使定位器锁紧移动工作台,使之定位不动;当要左移或右移工作台时,需先使阀17关闭,阀16开启,定位器退出,工作台方能移动。
  (7)顶出器的顶出和退回 使电磁铁2YA通电或断电,即可控制顶出器分配器传动轴左、右转动,从而使阀18和阀19开启或关闭,以驱动顶出器顶出或退回。只有当定位器将移动工作台锁紧时,2YA才能通电动作。
  (二)3500kN快锻液压机液压控制系统
  该液压控制系统如图4—4所示。液压机由水泵一蓄势器站供给20MPa的高压乳化液。液压机可实现常锻与快锻两种工作模式。
  液压机开始工作时,控制自动阀2的液压单顶缸的控制阀3通电,自动闸阀2开启。当液压机不工作或车间停电时,控制阀3断电,自动闸阀2关闭,切断高压水源。
  三阀分配器4是液压机的主分配器,它的各阀的动作,由电液伺服阀组、油接力器5及凸轮轴6来控制。当凸轮轴由停止位置逆时针方向转动时,Ⅱ阀先开唐,转到l伊时,Ⅱ阀开启10mm,液压机工作缸与回程缸连通,由于运动部分自重,活动横梁及工作缸向下运动,充液阀9被吸开,充液罐中的低压液体进入工作缸充液,实现空程向下运动。工作行程时,凸轮轴继续逆时针转动,I阀开启,转到30。时,I阀开到最大值20ram,高压液体由I阀进人工作缸,并强迫关闭充液阀,实现工作行程,此时回程缸也通高压。回程时,凸轮轴由停止位置顺时针方向转动,I、Ⅲ阀同时开启,Ⅱ阀已于停止位置时关闭,I阀为回程缸提供高压水,工作缸则通过Ⅲ阀排水,从而实现回程。
  在I阀阕杆和顶杆之间装有插块缸7,当换向阀8的电磁铁2YA通电时,插块缸7推动插块前进,将I阀顶起,不再受凸轮控制,I阀变为常开阀,实现“快锻”模式。图4—4中有常锻与快锻时的阀行程图。
  (三)、20000KN下拉式锻造液压机液压控制系统
  20000kN锻造液压机由德国德马克(峨)公司生产,其液压控制系统由德国力士乐(Rexroth)公司设计并制造,采用插装阀,具有以下特点:
  1)液压泵直接传动,共安装有五台力士乐公司生产的A2E型斜轴式轴向柱塞泵,每台的流量为680L/min,最高压力为31.5MPa,另外有一台A2V型变量泵,流量为320L/rain。可以通过投入不同台数的油泵来实现不同锻造速度的要求。
  2)整个系统采用插装阀(逻辑元件)组成,所有阀组分别装在三个集成块上,块体中加工各种通孔,缩短了连接管路,布置紧凑合理,减少泄漏和损失,也减轻了液压系统的冲击。
  3)由逻辑元件构成的三级阀组,可以满足高压、大流量、频繁动作的快速而无冲击的工作需要。图4—5为该液压机的主工作缸进水阀组,它由先导阀1、预控阀2及主阀3组成,当先导阀1通电时,使预控阀2的上腔卸压,预控阀开始动作,但预控阀初开启时,开I:I小,主阀控制腔排油量较小,主阀缓慢开启,没有冲击。随着预控阀121开大,主阀控制腔排油加快,油压急剧降低,主阀快速开启。主阀开大后,主工作缸油压相对提高,主阀上、下腔压力接近,主阀开启速度又减慢,直至停止,从而形成图4—6所示的先慢后快再慢的主阀开启曲线。
  在指令信号发出15rm后,此阀组开始动作,主阀全开时间约需40ms,停止信号发出15ms后,阀组动作并关闭。
  主阀3的开启压力差是1.26×105Pa,而预控阀2的开启压力差是1.76× lO'Pa,达到上述压差该阀立即开启,油流马上通过,这是该阀动作快的重要原因,并且预控阀口小,所需控制流量远远小于主阀控制流量(例如接通lOms所需控制流量,主阀需1020L/min,而预控阀仅需9. 6L/min),所以预控阀动作快,控制主阀动作也快,每级阀动作仅需15.20ms,适合于大流量、高压力及动作频繁的液压系统。
  4)主工作缸卸荷阀组。为了使主工作缸卸荷时平稳,减少冲击振动,采用阻尼阀与三级阀组配合使用,使主缸卸荷阀的开启先慢后快,如图4—7’曲线所示。
  
  图6主阀开启曲线 图7主缸卸荷阀开启曲线
  主缸卸荷阀组如图8所示,它由两组≯125的逻辑阀组并联而成,以此来满足j5250大口径流量的需要。
  
  图8主缸卸荷阀组
  1、8-先导阀2、9-预控阀3、lO-可调节流孔4、1l-主卸荷阀5、12-液控阀6、13-阻尼阀7、14-节流孔
  主工作缸卸荷时,先导阀1断电,预控阀2的控制压力减小,预控阀开始开启,最初开El小,主卸荷阀4的控制油经过可调节流孔3开始减少,但流速很慢,故主卸荷阀4开启很慢,如图7曲线的第一段。随着主阀的缓慢开启,主工作缸油压下降,当压力下降到液控阀5调定的控制压力1~3MPa时,阀5的弹簧复位,阻尼阀6抬起,主卸荷阀的控制腔油压通过阀6迅速下降,主阀快速开启,主缸迅速卸压,构成图4—7曲线的第二段。这样,主工作缸的高压大流量卸荷时,初期平稳,中间加快开启速度,快速放出大量油流。
  合理地调节各节流孔尺寸及配比、限程距离等,有可能得到最佳效果。
  在液压系统设计中,还采取了充液阀和主工作缸卸荷阀分开,合理选择减速距离,合理选择卸压点,以及主卸荷阀组的阀块与主工作缸短管相连,与充液罐极短管相连,以防止出现大的加速质量等措施,都能有效地防止出现液压冲击。