鍛造液壓機(jī)高壓卸載系統(tǒng)改進(jìn)研究

撰文/王忠峰

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鍛造液壓機(jī)高壓卸載系統(tǒng)改進(jìn)研究

撰文/王忠峰

■063000 二十二冶集團(tuán)精密鍛造有限公司 河北 唐山

鍛造液壓機(jī)具有高速度、高精度、高自動(dòng)化程度的特點(diǎn)，機(jī)械制造中越來越多地代替?zhèn)鹘y(tǒng)的中小型水壓機(jī)和大型自由鍛錘，也逐漸成為一個(gè)國家在機(jī)械制造方面的水平和能力的標(biāo)桿。工作過程中，鍛造液壓機(jī)會(huì)產(chǎn)生很高的能量而積蓄在主工作缸中，因此，在不影響技術(shù)指標(biāo)的情況下，在回程過程中平穩(wěn)卸載儲(chǔ)存的能量，就變得尤為重要。關(guān)鍵詞：鍛造液壓機(jī)；卸載系統(tǒng)；比例節(jié)流閥

鍛造液壓機(jī)出現(xiàn)后，憑借其高速度、精度等諸多優(yōu)點(diǎn)，迅速地在機(jī)械制造中得到廣泛應(yīng)用。不管在新材料制備還是在關(guān)鍵零件的鍛造上的應(yīng)用都越來越頻繁，人們對(duì)鍛造技術(shù)的質(zhì)量、精度以及效率的要求也越來越高。但是，由于液壓系統(tǒng)相較傳統(tǒng)的更加繁雜，需要頻繁在高壓大流量情況下變換操作，加之更復(fù)雜的調(diào)控環(huán)節(jié)，因此，鍛造液壓機(jī)受到的振動(dòng)和壓力沖擊也愈加嚴(yán)重。

鍛造液壓機(jī)組的液壓系統(tǒng)

a鍛造液壓機(jī)的傳動(dòng)方式

20世紀(jì)，利用大功率水泵的出現(xiàn)提供的前提條件，水泵與蓄勢器組合的傳動(dòng)方式開始迅速應(yīng)用于機(jī)械制造中，迎來了水泵—蓄勢器傳動(dòng)的時(shí)代。這種新型的水泵—蓄勢器傳動(dòng)方式與傳統(tǒng)的傳動(dòng)方式相比而言，擁有更多的優(yōu)點(diǎn)：性能穩(wěn)定，能夠提供更加穩(wěn)定的壓力，所能提供的工作速度也更高。工件變形阻力不會(huì)產(chǎn)生更多的能量損耗，工件變形抗力決定水壓機(jī)行程和速度。

20 世紀(jì) 50 年代，第一臺(tái)裝備油泵直傳系統(tǒng)的鍛造液壓機(jī)橫空出世，這一重大創(chuàng)舉由英國的 Towler公司改裝完成。伴隨著液壓機(jī)技術(shù)的逐步完善，高壓油泵直傳的油壓機(jī)愈來愈占有舉足輕重的地位，到目前為止，發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，與采用泵－蓄勢器傳動(dòng)的水壓機(jī)一起成為兩大主流。

b 鍛造液壓機(jī)的閥控與泵控

油壓機(jī)噸位在逐漸地增大，液壓系統(tǒng)流量和壓力也在逐漸升高，早期的鍛造油壓機(jī)廣泛采用的滑閥控制由于抗污染能力不強(qiáng)，穩(wěn)定性較差，已經(jīng)不足以滿足機(jī)械制造發(fā)展過程中所提出的愈來愈高的要求。上個(gè)世紀(jì)，比例技術(shù)與插裝閥逐漸融合，最終研發(fā)出了比例插裝閥，并有了很大的發(fā)展。上世紀(jì)末，電液比例插裝閥首次被應(yīng)用到快鍛油壓機(jī)上。其優(yōu)秀的抗污染表現(xiàn)，所能提供的大流量，較強(qiáng)的穩(wěn)定性為鍛造液壓機(jī)的發(fā)展開啟了新的篇章。

傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的卸載方式

主控滑閥V1是系統(tǒng)中的一個(gè)大型2/3位專用五通滑閥。根據(jù)換向時(shí)主控滑閥在中間位置的狀態(tài)不同，可成為二位、三位滑閥：若停就是三位滑閥，若不停則是二位滑閥。如圖1所示。

圖1　主控滑閥V1

伺服閥可以控制主控滑閥的工作。在手動(dòng)鍛造時(shí)，可以使用控制臺(tái)來操控伺服閥，從而控制主控滑閥的動(dòng)作，而在自動(dòng)鍛造時(shí)，可以通過設(shè)定值來控制主控滑閥的動(dòng)作。主控滑閥具有極大的通流量和較高的工作壓力。在高壓大流量的情況下，滑閥換向時(shí)，閥芯會(huì)受到很大的壓力，即使可以通過閉環(huán)操控行程，主控滑閥的動(dòng)作依然不能得到有效地控制。為此，可以將電磁閥加入到系統(tǒng)中，以提高主控閥的動(dòng)作可控度，從而控制主閥流量，弱化卸載時(shí)發(fā)生的水擊現(xiàn)象。

鍛造液壓機(jī)加壓完成后，開始變?yōu)榛爻痰乃查g，極易發(fā)生沖擊振動(dòng)的現(xiàn)象。在卸載階段無法很好地控制系統(tǒng)，加入開關(guān)閥的影響也有效改善問題，也無法有效地減弱所受到的壓力。

液壓系統(tǒng)卸載方式的改進(jìn)

當(dāng)鍛造液壓機(jī)的流量一定時(shí)，主要由主工作缸和回程缸的進(jìn)液速度和排液速度決定液壓機(jī)的卸載速度和穩(wěn)定，同時(shí)也會(huì)受到規(guī)律的影響。實(shí)驗(yàn)證明，在卸載過程中，應(yīng)當(dāng)在卸載主缸的壓力后再卸載流量，才能很好地減弱壓力沖擊，同時(shí)保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。如圖2所示。

若要達(dá)到更理想的卸載效果，需要在系統(tǒng)中采用大通徑的比例節(jié)流閥代替主缸卸載閥，依照壓力及主控閥位置的變化控制卸載閥的動(dòng)作。比例節(jié)流閥中不僅包括了比例電磁鐵，還包含了先導(dǎo)液壓控制橋路等結(jié)構(gòu)。如圖3 所示。如果先導(dǎo)閥開啟，則容腔頂部將會(huì)降壓，隨之會(huì)推動(dòng)主閥芯向上移動(dòng)，而逐漸升高通過反饋液阻的流量，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。若先導(dǎo)閥降低流量最終也會(huì)平衡。而且，采用閉環(huán)系統(tǒng)操控主閥芯的動(dòng)作，取代了電反饋回路，使主閥芯的動(dòng)作具有更高的可控制性，能夠達(dá)到更理想的控制狀態(tài)。

結(jié)束語

隨著技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械制造中對(duì)于鍛造液壓機(jī)液壓系統(tǒng)在功率和速度上的要求越來越高，而且對(duì)于精度的要求也越來越精確，因此，對(duì)液壓系統(tǒng)卸載方式改進(jìn)的重要性不言而喻。比例節(jié)流閥可以將原來無法調(diào)節(jié)的卸載過程變成連續(xù)可調(diào)，因此，用以代替開關(guān)式卸載閥，能夠有效地提高系統(tǒng)的可控性，同時(shí)弱化高壓大流量情況下?lián)Q向產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)，并且能夠保證技術(shù)指標(biāo)的要求，完善系統(tǒng)的可靠性。

參考：

［1］張金.世界鍛造業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展.機(jī)械工人，2013.

［2］陳柏金，黃樹槐等. 鍛造液壓機(jī)高壓卸載系統(tǒng)改進(jìn)研究［J］. 液壓與氣動(dòng)，2014.

［3］魏運(yùn)華. 快速鍛造液壓機(jī)液壓控制系統(tǒng)研究［J］. 化工機(jī)械，2012.

［4］吳根茂，丘敏繡等.實(shí)用電液比例技術(shù)［M］ .浙江大學(xué)出版社，2013.

［5］陳柏金，黃樹槐， 孫茂.基于大通徑電液比例閥的鍛造液壓機(jī)［J］ .鍛壓機(jī)械， 2012（6）：9 -11 .

［6］駱建彬等. 液壓機(jī)三級(jí)插裝閥組的動(dòng)態(tài)特性分析［J］. 鍛壓機(jī)械，2015，06：31-33.