YP16800型液壓自動(dòng)壓磚機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)分析

楊學(xué)先　溫怡彰　鄧耀順　周性聰　蘇龍?！『畏挤?/p>

摘 要：本文主要介紹了YP16800型液壓自動(dòng)壓磚機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)創(chuàng)新。YP16800型壓磚機(jī)是恒力泰公司繼國內(nèi)首臺(tái)萬噸級(jí)壓機(jī)之后推出的又一萬噸升級(jí)產(chǎn)品，在結(jié)構(gòu)及技術(shù)上實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)突破，顯著提高了成型精度和生產(chǎn)效率，并降低了能耗，大大節(jié)約了制造陶瓷的原材料成本，積極響應(yīng)了國家對(duì)陶瓷行業(yè)節(jié)能減排、綠色生產(chǎn)的要求。YP16800型壓磚機(jī)的順利投產(chǎn) ，助力大板新時(shí)代，為國產(chǎn)陶瓷成型裝備提升國際競(jìng)爭(zhēng)力邁出了重要的一步。

關(guān)健詞：YP16800型壓磚機(jī)；節(jié)能減排；大規(guī)格陶瓷板（磚）；模具成型；可拆分式機(jī)架

1 引言

近年來，大規(guī)格陶瓷板（磚）一直受到陶企、設(shè)計(jì)師等業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注，也無疑成為意大利博洛尼亞展會(huì)最吸引眼球的產(chǎn)品，市場(chǎng)對(duì)大規(guī)格陶瓷板（磚）需求日益明顯。國際上，僅SACMI、SYSTEM和SITIBT等少數(shù)幾家公司掌握大規(guī)格陶瓷板（磚）的成型技術(shù)及裝備，但是成型的工藝方式與傳統(tǒng)有較大差異，并且粉料的浪費(fèi)較多，陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的投資風(fēng)險(xiǎn)較大，引進(jìn)的成本也較高。本文提到的大規(guī)格陶瓷板（磚）的成型技術(shù)及裝備采用傳統(tǒng)模具成型工藝，在保證成型精度和生產(chǎn)效率的同時(shí)，降低了粉料的浪費(fèi)，有效的控制了生產(chǎn)成本。

2016年初，恒力泰推出亞洲首臺(tái)“萬噸級(jí)”壓磚機(jī)YP10000型液壓自動(dòng)壓磚機(jī)，標(biāo)志著中國陶瓷成型裝備進(jìn)入萬噸級(jí)時(shí)代。經(jīng)過幾十年的技術(shù)積累與創(chuàng)新，國產(chǎn)壓磚機(jī)的研制能力正在不斷的接近世界先進(jìn)水平。盡管如此，國產(chǎn)壓磚機(jī)在技術(shù)水平與國外先進(jìn)壓磚機(jī)相比仍存在一定差距，如壓機(jī)的控制性能和能耗等方面。對(duì)此，恒力泰公司不斷創(chuàng)新，追求卓越，推出YP16800型液壓自動(dòng)壓磚機(jī)在壓制力不斷提升的基礎(chǔ)上有效提高了控制性能，并在節(jié)能減排方面加大力度，效果顯著。

2 YP16800型壓磚機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

YP16800型壓磚機(jī)是恒力泰公司根據(jù)市場(chǎng)需求，在繼國內(nèi)首臺(tái)萬噸級(jí)壓機(jī)之后推出的又一萬噸升級(jí)產(chǎn)品，主機(jī)外觀如圖1所示。其工作臺(tái)面寬度達(dá)3300 mm，最大壓制力達(dá)16800 t，可壓制成型1200 mm × 2400 mm × （3～30） mm的大規(guī)格陶瓷板（磚）。圖2為壓制1200 mm × 2400 mm大規(guī)格薄板生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。

YP16800型壓磚機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下：

（1）最大壓制力168000KN（16800t）；

（2）活動(dòng)橫梁最大行程220mm；

（3）活動(dòng)橫梁下平面與工作臺(tái)面間距最大800 mm、最小580 mm；

（4）左右立柱間凈空距3300 mm；

（5）底座臺(tái)面前后寬度2050 mm；

（6）動(dòng)梁工作面寬度1800 mm；

（7）最大填料深度80 mm；

（8）模芯最大頂出力400 KN（40t）；

（9）空循環(huán)次數(shù)可達(dá)13次/min；

（10）周期中加壓次數(shù)2～5次；

（11）主電機(jī)功率270 KW（90KW × 3）；

（12）主機(jī)重量505 t。

3 YP16800型壓磚機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

YP16800型壓磚機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)如圖3所示。YP16800型壓磚機(jī)主機(jī)重達(dá)500多噸，這對(duì)生產(chǎn)、安裝、運(yùn)輸都提出了更高的要求，為了克服以上問題，采用可拆分式預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞機(jī)架，即由前框架1和后框架3通過拼裝而成，具有超強(qiáng)的抗疲勞性能和承載穩(wěn)定性，同時(shí)又可以分體運(yùn)輸，大大降低了運(yùn)輸成本[1]。另外，首創(chuàng)兩機(jī)架垂直拼裝結(jié)構(gòu)及技術(shù)，機(jī)架拼裝時(shí)，先將一個(gè)框架安裝在支腳11上，然后將另一個(gè)框架置于支腳11上，使用專門設(shè)計(jì)的工裝將兩個(gè)框架在支腳上垂直拼裝，這樣不僅降低了吊裝要求，拼裝工裝的設(shè)計(jì)大大降低了現(xiàn)場(chǎng)安裝難度，提高了效率。拼裝好的兩個(gè)框架通過上、下梁的若干長(zhǎng)螺栓鎖緊構(gòu)成整體式機(jī)架后，前后框架上安裝前油箱2和后油箱4。

新型板式頂出器10安裝在下梁上平面，同時(shí)作為壓磚機(jī)的工作平面。YP16800工作臺(tái)面寬度達(dá)3300 mm，要實(shí)現(xiàn)精確填料，對(duì)頂出裝置的性能要求非常高。因此，采用適合于寬工作臺(tái)面的多缸板式頂出裝置，多個(gè)頂出油缸均布于工作臺(tái)面上，使模芯受力更加均勻。同時(shí)，應(yīng)用多缸同步技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)模芯平行度達(dá)到0.1 mm以內(nèi)。

YP16800型壓磚機(jī)采用活塞動(dòng)式主缸結(jié)構(gòu)，主缸部件7整體安裝于上梁底面，通過掛圈、長(zhǎng)螺栓和過渡法蘭連成一體，過渡法蘭固定于上梁底面。壓磚機(jī)工作時(shí)，活塞驅(qū)動(dòng)活動(dòng)橫梁8沿導(dǎo)向桿9上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，后框架過渡法蘭上安裝有變壓缸5和控制閥組6。

4 YP16800型壓磚機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新

4.1 變壓缸技術(shù)創(chuàng)新

增壓缸對(duì)壓磚機(jī)的性能影響重大，能顯著降低液壓系統(tǒng)主油路壓力，延長(zhǎng)液壓系統(tǒng)中泵及各閥件的使用壽命，減少漏油，并降低對(duì)液壓管路的耐壓等級(jí)要求。如果該部件設(shè)計(jì)不合理，使油缸內(nèi)部壓強(qiáng)不足，導(dǎo)致壓磚機(jī)壓制力控制精度下降，將直接影響成型產(chǎn)品質(zhì)量。

針對(duì)YP16800型壓磚機(jī)，在保證壓制力的同時(shí)，為了有效地提高壓制性能，采用了新型的變壓缸壓力控制技術(shù)，在原有增壓缸的功能基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了增壓及降壓調(diào)速功能，可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)增壓壓力和多級(jí)降壓壓力的輸出。新型變壓缸主要原理在于活塞桿作為內(nèi)嵌活塞桿的腔體，內(nèi)嵌活塞桿與缸體固定，因此活塞桿活動(dòng)，內(nèi)嵌活塞桿固定，形成三個(gè)輸入腔體和一個(gè)輸出腔體。當(dāng)三個(gè)輸入腔體進(jìn)行不同組合輸入壓力油時(shí)，輸出腔體則可以輸出不同的多級(jí)降壓壓力油，同理得到多級(jí)增壓壓力輸出。更值得一提的是，此新型變壓缸可以實(shí)現(xiàn)降壓增流作用，避免了節(jié)流降壓導(dǎo)致的能量損耗以及油液發(fā)熱等情況，使得新型變壓缸相比較傳統(tǒng)增壓缸能效更高。

4.2 充液閥技術(shù)創(chuàng)新

壓磚機(jī)由于工作頻率高，要求動(dòng)作相應(yīng)快，工作油缸通常設(shè)置充液閥，主缸活塞下行時(shí)，充液閥打開時(shí)，油箱的大量油液流入主缸上腔，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)橫梁快速下降；主缸活塞上行時(shí)，充液閥打開，油缸上腔油液通過充液閥迅速排入油箱，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)橫梁的快速上升。傳統(tǒng)充液閥的主閥在彈簧力的作用下往復(fù)開啟、關(guān)閉，由于動(dòng)作切換頻繁，彈簧不斷壓縮、回彈，處于高疲勞工況，導(dǎo)致彈簧容易斷裂而失效。

YP16800型壓磚機(jī)采用新型無簧充液閥技術(shù)，從流體力學(xué)角度分析，新型充液閥油液通流面積大，流動(dòng)的阻力變小，從而有利于縮短主缸升壓時(shí)間，節(jié)省能耗；在充液過程中，對(duì)容易產(chǎn)生渦流現(xiàn)象的地方進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，保證了在充液過程中因充、排液而形成真空進(jìn)而出現(xiàn)油液釋出氣泡的現(xiàn)象，減少了主缸油液在加壓階段的狄塞爾效應(yīng)現(xiàn)象，延長(zhǎng)液壓油的使用周期。新型無簧充液閥利用液壓油代替彈簧結(jié)構(gòu)，使得充液閥的靈敏度更高，同時(shí)避免了彈簧斷裂損壞的障情況，提高充液結(jié)構(gòu)的可靠性和工作效率。此外，YP16800型壓磚機(jī)首創(chuàng)雙充液閥結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)更利于雙機(jī)架主機(jī)的實(shí)現(xiàn)，使充液流道更加暢順，充液質(zhì)量得到有效提升。

4.3多泵匯流液壓系統(tǒng)

YP16800型壓磚機(jī)最大壓制力達(dá)168000 KN，主油缸直徑超過2 m，每工作周期油耗達(dá)200 L，并且工作周期很短，屬于瞬間大流量控制。因此，要實(shí)現(xiàn)大流量控制并同時(shí)達(dá)到很高的控制精度，這對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了較高的要求及難度。為解決此難題，該產(chǎn)品液壓系統(tǒng)采用多泵匯流，大流量伺服控制等先進(jìn)技術(shù)。

傳統(tǒng)壓磚機(jī)液壓泵控制結(jié)構(gòu)主要為單泵單電機(jī)控制，但大噸位壓磚機(jī)容量大、耗油量多，單一主泵的規(guī)格難以匹配實(shí)際容量需求時(shí)，若配備大規(guī)格主泵，不僅制造成本高，而且制造困難，加工周期長(zhǎng)。為了解決這一難題，恒力泰公司在YP10000型壓磚機(jī)中就已經(jīng)成功應(yīng)用多泵匯流技術(shù)，多主泵采用不同搭配實(shí)現(xiàn)大噸位壓磚機(jī)的容量需求[2]。但是，隨著壓磚機(jī)噸位的加大，主泵規(guī)格加大，電機(jī)規(guī)格難以匹配實(shí)際容量需求，而配備大規(guī)格電機(jī)，依然會(huì)帶來制造困難、成本高、周期長(zhǎng)等問題。

YP16800型壓磚機(jī)在原有多泵匯流技術(shù)上，采用多泵并聯(lián)，每個(gè)泵配備專用驅(qū)動(dòng)電機(jī)，同時(shí)保證系統(tǒng)中各泵輸出壓力一致，出口壓力互不干擾。根據(jù)生產(chǎn)中不同周期所需不同流量，還可以選擇啟動(dòng)主泵數(shù)量，減少主泵和電機(jī)的待機(jī)能耗。如果任一主泵或其驅(qū)動(dòng)電機(jī)出現(xiàn)故障或損壞，可單獨(dú)維修或更換，有效降低維護(hù)成本。

隨著壓制力的增大，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)均應(yīng)用大流量閥組，另外為增大流量提高速度自制非標(biāo)規(guī)格72通徑插裝閥以滿足性能需求。主缸加壓采用全流量比例閥控制，可以實(shí)現(xiàn)單次加壓過程分段控制，更方便控制每一個(gè)加壓的壓力和速度。動(dòng)梁運(yùn)動(dòng)采用高頻響比例閥控制，配合位移傳感器，快速響應(yīng)動(dòng)梁起步、起步、加速、制動(dòng)和定位等動(dòng)作。頂出部分采用伺服比例閥控制，其高性能和高頻響特性結(jié)合液壓多缸同步技術(shù)，可得到穩(wěn)定等容積壓力油輸出，確保新型板式頂出器控制下模運(yùn)動(dòng)的可靠準(zhǔn)確，位置精度控制可做到誤差小于0.1 mm。

4.4控制系統(tǒng)新架構(gòu)

YP16800型壓磚機(jī)運(yùn)動(dòng)部件重量達(dá)50 t，壓磚機(jī)運(yùn)行過程中需對(duì)大慣量進(jìn)行控制，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)頂出0.1 mm的定位精度，動(dòng)梁0.2 mm的定位精度及主油缸0.5 bar的壓力精度，這對(duì)控制系統(tǒng)提出了更高、更苛刻的要求。

針對(duì)傳統(tǒng)壓磚機(jī)控制界面信息量少、操作繁瑣等缺點(diǎn)，恒力泰自主開發(fā)的全新控制系統(tǒng)架構(gòu)，通過模塊化和功能性的程序編寫，新的控制界面不僅完善了界面信息，在設(shè)計(jì)上更人性化，操作上更流暢簡(jiǎn)潔并且兼容性更強(qiáng)，滿足不同客戶需求[3]。在控制系統(tǒng)上，應(yīng)用運(yùn)算速度更高的控制器，研發(fā)了更先進(jìn)的控制算法，以達(dá)到控制精度高、重復(fù)性好、運(yùn)行更流暢的性能要求。此外，增加了能耗監(jiān)控、油質(zhì)監(jiān)控、多級(jí)變壓缸的節(jié)能模式控制、多級(jí)泵控、循環(huán)泵變頻節(jié)能控制等控制手段，使生產(chǎn)管理更智能。

YP16800型壓磚機(jī)的控制系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了大慣量、高精度的控制，更對(duì)多項(xiàng)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控，將節(jié)能減排意識(shí)灌輸?shù)秸麄€(gè)生產(chǎn)過程，對(duì)指導(dǎo)清潔生產(chǎn)意義重大。

5 結(jié)語

YP16800型壓磚機(jī)通過結(jié)構(gòu)、液壓、控制系統(tǒng)三方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，突破多項(xiàng)技術(shù)，不僅體現(xiàn)在壓磚機(jī)噸位的提升，更顯著提高了大噸位壓機(jī)的成型精度和生產(chǎn)效率，積極響應(yīng)了國家對(duì)陶瓷行業(yè)節(jié)能減排、綠色生產(chǎn)的要求，大大降低了能耗，節(jié)約了制造陶瓷的成本。YP16800型壓磚機(jī)的順利投產(chǎn) ，助力大板新時(shí)代，為國產(chǎn)陶瓷成型裝備提升國際競(jìng)爭(zhēng)力邁出了重要的一步。

參考文獻(xiàn)

[1] 韋峰山；彭滬新；溫怡彰.可拆分的纏繞式壓磚機(jī)機(jī)架[P].專利號(hào)：CN201210239283.6

[2] 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)[J].佛山陶瓷，2013（09）.

[3] 陳延林；黃國雄；肖偉平.淺談YP10000型液壓自動(dòng)壓磚機(jī)的亮點(diǎn)[J].佛山陶瓷，2017（02）.