YP3600D型液壓自動(dòng)壓磚機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)分析＊

羅成輝 葉松君

（佛山市恒力泰機(jī)械有限公司 廣東 佛山 528137）

前言

建筑陶瓷行業(yè)是廣東省的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，但能耗居高不下，能源利用率低與國外相比差距較大。目前我國能源供求矛盾尤為突出，為提高生產(chǎn)率和節(jié)能降耗的市場(chǎng)需求，各陶瓷機(jī)械廠家紛紛推出寬體系列壓磚機(jī)，深受陶瓷企業(yè)的歡迎。寬體壓磚機(jī)市場(chǎng)悄然興起，并迅速成為一種發(fā)展趨勢(shì)。

圖1 YP3600D型液壓自動(dòng)壓磚機(jī)外形圖

作為陶瓷機(jī)械的領(lǐng)軍企業(yè)，恒力泰公司為適應(yīng)市場(chǎng)需求推出了YP3600D型纏繞式雙缸寬體壓磚機(jī)，它集合纏繞式機(jī)架、外置雙主缸結(jié)構(gòu)及寬體的優(yōu)勢(shì)，鋼絲纏繞式機(jī)架具有極高的抗疲勞性能，外置式雙主缸結(jié)構(gòu)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)缸動(dòng)式結(jié)構(gòu)纏繞壓磚機(jī)的一些不足，提高了壓制磚坯的生產(chǎn)效率。YP3600D型壓磚機(jī)的主要外形結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1 主要技術(shù)參數(shù)

YP3600D型壓磚機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下：

1）最大壓制力：36000kN；

2）立柱間凈距：2450mm；

3）動(dòng)梁最大行程：160mm；

4）最大填料深度：60mm；

5）模芯最大頂出力：240kN；

6）主缸內(nèi)最大油壓力：34MPa；

7）空循環(huán)次數(shù)：22次／min；

8）液壓系統(tǒng)壓力：18MPa；

9）主電機(jī)功率：110kW；

10）整機(jī)重量：105t。

2 主要技術(shù)特點(diǎn)分析

2.1 寬體鋼絲纏繞預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)機(jī)架

由于陶瓷壓磚機(jī)長期處于連續(xù)運(yùn)行的惡劣工況下，機(jī)架作為壓磚機(jī)最主要的受力部件，必須具有很高的疲勞抗力和足夠長的壽命；另外，機(jī)架的變形量還關(guān)系到其能耗的大小，機(jī)架變形小的壓磚機(jī)能耗更低。

作為國內(nèi)最大的陶瓷壓磚機(jī)專業(yè)生產(chǎn)制造企業(yè)，恒力泰公司的纏繞式壓磚機(jī)也在不斷地進(jìn)行優(yōu)化與創(chuàng)新，加之多年來一直采用可靠的纏繞工藝，使主機(jī)結(jié)構(gòu)更合理，可靠性更高。鋼絲纏繞式機(jī)架，在滿足強(qiáng)度、剛度和抗疲勞能力的條件下，可減輕主機(jī)結(jié)構(gòu)的重量，從而節(jié)約能耗，降低成本。

YP3600D型壓磚機(jī)采用纏繞式壓磚機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)，通過理論計(jì)算及有限元分析和實(shí)際測(cè)試得出最佳方案，其上梁結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)使充液油箱容積不受傳統(tǒng)纏繞式壓磚機(jī)上梁結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度的限制，并大大改善了上梁的受力狀況，使機(jī)架具有超高的抗疲勞性能和承載穩(wěn)定性。同時(shí)通過理論計(jì)算、有限元分析和實(shí)時(shí)測(cè)試，對(duì)鋼絲纏繞技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞機(jī)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，使機(jī)架結(jié)構(gòu)更緊湊，具有更強(qiáng)的抗疲勞能力和整機(jī)剛性。

2.2 外置式雙主缸安裝結(jié)構(gòu)

外置式主缸安裝結(jié)構(gòu)，是指壓磚機(jī)主缸固定于纏繞機(jī)架封閉框內(nèi)的過渡法蘭下面，同時(shí)動(dòng)梁由原來的前后對(duì)角二桿導(dǎo)向改為四桿導(dǎo)向。上述結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，改善了纏繞式壓磚機(jī)采用傳統(tǒng)缸動(dòng)式結(jié)構(gòu)的一些不足（如壓制速度不夠快、主缸結(jié)構(gòu)安裝和維修困難、抵抗偏載能力差、因料車位置靠后而增加布料小車行程等），從而使壓磚機(jī)的工作可靠性和生產(chǎn)效率更高。

圖2 外置式雙主缸結(jié)構(gòu)示意圖

YP3600D型壓磚機(jī)在寬體纏繞式機(jī)架的基礎(chǔ)上對(duì)主缸結(jié)構(gòu)進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化，采用了外置式雙主缸安裝結(jié)構(gòu)（恒力泰公司已經(jīng)對(duì)纏繞式機(jī)架配外置式雙主缸安裝結(jié)構(gòu)提交專利申請(qǐng)），改變了動(dòng)梁的受力狀態(tài)，使動(dòng)梁的受力更加均勻，從而在保證其強(qiáng)度和剛性的前提下降低了動(dòng)梁的高度，使主機(jī)框架的封閉高度隨之降低，剛性增加，減少了壓磚機(jī)工作時(shí)的無功損耗，從而更節(jié)能，且提高壓制次數(shù)。

2.3 新型多缸板式伺服頂出裝置

寬體壓磚機(jī)是為了提高生產(chǎn)率，從而對(duì)壓磚機(jī)進(jìn)行增大寬度的優(yōu)化設(shè)計(jì)。但寬體壓磚機(jī)的設(shè)計(jì)一般存在“頂出桿大跨度布置”的難題，因此多頂出驅(qū)動(dòng)缸的板式頂出裝置應(yīng)運(yùn)而生。該頂出裝置以一塊厚鋼板為支架，在上面布置多個(gè)頂出驅(qū)動(dòng)油缸，同時(shí)將其安裝固定在壓磚機(jī)工作平面上，再使用多組比例伺服閥來控制各頂出驅(qū)動(dòng)缸的同步運(yùn)動(dòng)。此種頂出機(jī)構(gòu)能夠很好的解決“頂出桿大跨度布置”的難題。

不過當(dāng)今國內(nèi)外，應(yīng)用到此頂出裝置的壓磚機(jī)制造企業(yè)都遇到了同一個(gè)問題：即各頂出驅(qū)動(dòng)油缸同步性不好。由于陶瓷壓磚機(jī)工況非常惡劣，常會(huì)出現(xiàn)因?yàn)槊撃Ｗ枇Σ痪?、油缸磨損、比例伺服閥閥芯磨損、電磁干擾等因素，造成各驅(qū)動(dòng)油缸運(yùn)行不同步的狀況。

YP3600D型壓磚機(jī)應(yīng)用了恒力泰公司最新研制的新型多缸板式伺服頂出裝置（專利號(hào)：ZL201120063497.3），對(duì)頂出油缸和液壓油路都進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。為了消除各油缸因機(jī)械加工、裝配誤差，以及密封泄漏等因素對(duì)同步性能的影響，該頂出裝置采用周期性的補(bǔ)油方式，以確保各工作執(zhí)行油缸的同步動(dòng)作準(zhǔn)確可靠，經(jīng)測(cè)試，相對(duì)位置誤差可控制在0.05mm以內(nèi)。此外，該新型頂出器還采用抗干擾性能優(yōu)越的高精度SSI傳感器，使頂出裝置工作時(shí)的位置檢測(cè)更加準(zhǔn)確。為了確保磚坯在壓制過程中排氣順暢、迅速徹底，在頂出裝置的主板上還特別設(shè)置有均勻排列的多個(gè)排氣孔［1］。

2.4 快速節(jié)能的液壓控制系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)應(yīng)用了最先進(jìn)的比例伺服控制技術(shù)，并采用液壓仿真技術(shù)，通過構(gòu)建數(shù)字模型進(jìn)行模擬、仿真、分析，優(yōu)化了液壓油通道，減少了阻力損失和液壓沖擊，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了滿足寬體壓磚機(jī)高效節(jié)能的需要，液壓系統(tǒng)采用了變量泵結(jié)合大容量蓄能器的組合，同時(shí)使用具有專利技術(shù)的快速響應(yīng)插裝閥（專利號(hào)：ZL200920264299.6），使液壓系統(tǒng)既能實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，又能保證最終的控制精度。

針對(duì)雙主缸結(jié)構(gòu)，液壓系統(tǒng)特別設(shè)置了雙充液通道，采用了2個(gè)充液閥分別對(duì)2個(gè)主缸進(jìn)行充液，如此可改善油液在主缸充液時(shí)的狀態(tài)，提高了充液效果。由于液壓油具有可壓縮性，因此，為了消除油道對(duì)流量的影響，在閥塊設(shè)計(jì)時(shí)特別保證了進(jìn)入2個(gè)主缸的油道大小和長度相同，并設(shè)置了2個(gè)主缸壓力傳感器。這樣可有效地保證在主缸加壓、動(dòng)梁運(yùn)動(dòng)的控制方面的同步。

2.5 先進(jìn)可靠的自動(dòng)控制系統(tǒng)

隨著陶瓷磚坯成形要求的提升，陶瓷壓磚機(jī)的控制特點(diǎn)已經(jīng)由單純要求邏輯明晰、重復(fù)性高，提升至在復(fù)雜邏輯關(guān)系下進(jìn)行高速運(yùn)動(dòng)控制算法的前提下，系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、準(zhǔn)確與快速地響應(yīng)及收發(fā)信號(hào)。國內(nèi)陶瓷壓磚機(jī)一直使用PLC作為控制器，而傳統(tǒng)PLC采用輪詢方式進(jìn)行順序控制，掃描周期一般都比較長。控制系統(tǒng)的掃描周期將直接影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作精度。掃描周期越長，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作精度越低，反之則越高。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)有計(jì)算能力強(qiáng)、總線速度快和分時(shí)多任務(wù)處理方式等特性，可有效解決掃描周期長的問題。

YP3600D型壓磚機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)采用了德國Beckhoff公司的CX系列控制器，其EtherCAT總線技術(shù)能在400μs內(nèi)完成從輸入點(diǎn)到輸出點(diǎn)的通訊、處理過程，從而將控制程序的掃描周期縮短至1ms，可有效保障壓磚機(jī)動(dòng)梁、頂出裝置運(yùn)動(dòng)時(shí)定位精度的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，提高了壓磚機(jī)的壓制精度。

在主缸加壓的壓力控制中，除了在傳統(tǒng)的時(shí)間或壓力控制模式的基礎(chǔ)上，還發(fā)明了一種粉料壓制過程中時(shí)間與壓力兼顧的閉環(huán)控制方法（專利號(hào)：201410008936.6），應(yīng)用該控制模式可大大提高壓磚機(jī)對(duì)陶瓷粉料的適應(yīng)性和磚坯的成形質(zhì)量。

3 結(jié)語

YP3600D型液壓自動(dòng)壓磚機(jī)，主要定位于壓制6塊尺寸為300mm×600mm磚坯。這款壓磚機(jī)的結(jié)構(gòu)新穎，為雙油缸結(jié)構(gòu)，壓制力和磚坯承受壓力分布更加均勻，減少磚坯的受損，提高了磚坯的成形質(zhì)量及生產(chǎn)效率，可達(dá)到節(jié)能降低耗的目的。

1 韋峰山，彭滬新，溫怡彰.YP10000型液壓自動(dòng)壓磚機(jī)的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新及優(yōu)化特點(diǎn).佛山陶瓷，2013（9）：33～36

2 韋峰山，馮瑞陽，彭滬新.力泰YP系列陶瓷液壓自動(dòng)壓磚機(jī)性能及創(chuàng)新特點(diǎn).全國性科技核心期刊——陶瓷，2006（7）：29～33

3 韋峰山，彭滬新.YP5000型液壓自動(dòng)壓磚機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析.全國性科技核心期刊——陶瓷，2003（6）：37～38