Yx27-800单动薄板冲压液压机液压系统的改进.pdf

文 章 编 号 1 6 7 2 0 1 2 1 2 0 1 3 0 6 0 0 4 8 0 3 Yx 2 7 8 0 0单动薄板冲压 液压 机液压 系统 的改进 王猛 江苏 清拖农 业装 备有 限公 司 ， 江苏淮安 2 2 3 0 0 5 摘 要 Y x 2 7 8 0 0单动 薄板冲 压 液压机 ， 在 快进 转工进 时， 缓冲 不 明显 ， 液压 冲 击大 。 采 用 节流技 术对 液压 系统局 部 改进 ， 解 决 了液压 系统 的缓 冲 问题。 关 键词 机械 设 计 ； 液 压机 ； 液压 系统 ； 节 流 ； 缓 冲 中 图 分 类 号 T G3 1 5 ． 4 文 献 标 识 码 A 0引 言 Yx 2 7 8 0 0单 动 薄板 冲压 液压 机 是上 世纪 9 0年 代 产 品 ， 主要 用 于对 薄板 的冲裁 、 压制 和 拉 伸 加工 。 该 设备 使 用 中 ，快速 下行 转减 速下 行时 ，换 向冲击 大 ， 经 常造 成管 接头 松动 ， 油管 焊缝 部位 出现 裂纹 而 漏油 。 采 取 常用 的加 固螺母 的方法 和 补焊措 施 ， 不能 从根 本上 解决 问题 。能 否用节 流技 术对 液压 系 统局 部改 进 ， 解决 液压 系统 的缓 冲问题 ， 以下 略作 探讨 。 1 液压 系统 基本 结构 Yx 2 7 8 0 0单 动 薄板 冲压 液压 机 以下 简称 液 压 机 液 压 系 统 以下 简 称 系统 采 用 的是 二通 插 装 阀 结 构 。 用标 准 型式 电磁 阀和溢 流 阀等作 先导 控制 ， 实 现液 压 系统 的各种 功 能 。系 统 主泵 是三 台 2 5 0 1 ／ mi n 排量 的柱 塞泵 。两个 主缸 ， 缸径 4 5 0 mm。系统安 全 阀 收稿 日期 2 0 1 3 0 5 1 5 作者简介 王 猛 1 9 7 5 一 ， 男， 工程师， 从事冲压焊接工艺与设备管 理 设定压力 2 7 ． 5 MP a 。液压原 理如 图 1 所示 ， 部分 略去 。 电气 系 统采 用 的是 OMR ON C 2 0 0 H P L C可 编 程 序 控制 器 ， 光 电编码器 检测 和数 码开 关预 置行程 控制 。 2液 压 机 主 要 工 作 方 式 液 压 机有 三 种 工作 方 式 调 整 、 -T - 动 、 半 自动循 环 。 调 整 主要用 于装模 和试 模 。 手动 和半 自动 循环 用 于模具 对板 材 冲裁 、 拉 伸 或压制 的工 艺加 工 。 半 自动循环 工作 方式 按 下操作 面板 上 的下 行 按钮 ， y v 9 、y v l 0和y v l 2得 电换 向 详 见 表 1电磁 阀动作 图 ， D9、 D1 0和 D1 2阀芯 大腔 回油 ， 阀芯打 开 ， 背压 解 除。主缸下 腔油 经 D1 0， D 9回油箱 。滑块 因 自重 快速下 降 。 滑 块快速 下 降时 ， 使主缸 上 腔产生 负 压 ， 充液 阀 充液 阀开启 压 力 0 ． 0 3 MP a 被 打 开 ， 上 腔 进行 补油 。 滑块 下行 至光 电编码 器 1 S D位 时 ， y v l 0 失 电 ， 控 制 油路 接通 ， 使 D1 0阀芯迅 速关 闭 ， 主缸 下 腔油 经 D9回油 ， 滑块减 速下 行 。下 至 2 S D位 时 ， y v 9 失 电 ， D9阀芯关 闭 ， 主缸 下 腔 回油通 道全 部关 闭 ， 下 腔压 力迅 速 升高 ， 当升至 P1 1调 定压 力 时 ， P1 1打开 Es t i ma t i o n o f f a t i g u e l i f e f o r me c h a ni c a l c o mpe ns a t i o n me c h a ni s m i n p r e s s br a k e L I Q i a n ， Z H U D e n g l i n ， WA N G J i n R o n g ， L E N G Z h i b i n ， Q I A O G e n r o n g 1 ． I n s t i t u t e o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ， H e h a i U n i v e r s i t y ， C h a n g z h o u 2 1 3 0 2 2 ， J i a n g s u C h i n a ； 2 ． J i a n g s u Y a w e i Ma c h i n e T o o l C o ． ， L t d ． ， J i a n g d u 2 2 5 2 0 0 ， J i a n g s u C h i n a t s t r e s s ； Fa t i g u e l i f e 图 1 液压系统原理 图 k ． -1 电磁 阀动 作 图表 部分 电磁阀 v v 动作名称 l 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 快 速下行 o o 0 0 o 0 0 0 减 速下行 0 0 o O 0 0 0 慢 速压制 0 o o O o o 保压 调 卸压 0 o 0 整 慢速 回程 0 o 0 o 快速 回程 o 0 o o 0 o 减速 回程 0 o 0 o 微动对模 0 o 快速下行 o o 0 0 0 0 0 o 减速下行 o o 0 0 o 0 0 慢速压制 O o 0 0 0 0 半 自 保 压 动 卸压 o o o 循 慢速 回程 0 0 o 0 环 快速 回程 0 0 o o 0 o 减速 回程 o o 0 o 静止 溢 流 ，滑块 慢 速 下行 。D1 0阀通 经 5 0， D9阀通 经 0 2 5。 考 虑到慢 速 时 的速 度要 求 ， D 9的开 口调节 的较 小 。 滑块 快速 下行 时 ， 油 缸下 腔 的油液 大部 分经 D1 0 阀 回油 ， 只有 少部 分 的油经 D 9回油 。 3存 在 问题 及 分 析 滑块 快 速下行 时 的速度 接 近 自由落 体 ，减速 时 的速 度 约为 快速 下行 速 度 的 5 ％～ 1 0 ％。 因此在 D1 0 阀关 闭 时 ， 即使 D 9阀未 关 闭 ， 滑块 9 0 ％以上 的动 能 被 系统 吸 收 ， 转化 为 系 统 的压力 能 。因为 D1 0关 闭 是 瞬间 的 ，所 以在 油缸 下腔 和 回油 系统形 成 瞬时 压 力 冲击 。 油 管在反 复 冲击 的作用 下 ， 在 有应 力集 中的 地方 ， 极易 产生 疲劳 裂纹 。 回油 管路有 几处 焊接 的地 方 ， 本 身存 在应 力集 中的问题 。 在液压 反 复冲击 作用 下 ， 经 常产 生疲 劳裂 纹 ， 同时也 易造 成 油管接 头 的松 动 。因此 ， 需要解 决 液压 冲击 问题 ， 即缓 冲 的问题 。 4解 决 方 案 对 于负 载惯量 大 、 高压 大流 量液 压 系统 ， 要 考 虑 缓 冲 的问题 。一般 解决 的方 法 主要有 如下 几种 1 加 装 蓄能 器 。 在 系统 脉动压 力或 冲击压 力最 大 的地方 ， 并接 蓄 能器 ， 吸收 系统 的脉 动压 力或 冲击 压力 。 或 在 系统外 部设 外置 式蓄 能缓 冲装置 。 如 在运 动件行 程 两段设 有 弹簧 、 气囊 和油 缸一 类 蓄能装 置 ， 直 接 吸收运 动件 的 动能 。 2 采用 缓 冲油 缸 。 油缸 两端 设计 成带 有缓 冲锥 或 带有 节流 器结 构 。 活 塞行 驶到 两端 时 ， 缓 冲锥 或节 流 器进 行节 流减 速 。 3 系统 回路 设缓 冲溢 流 阀 ， 也 叫过 载 阀 。系统 超 压 时 ， 溢 流 阀 打 开 溢 流 。 4 采用 节流 的方 法 。在系统 回路设 节流 阀 ， 或 加装 缓 冲 阀。 也 可采 用柔 性切 换换 向 阀的方式 ， 延 长 换 向 阀的换 向时 间 。缓 冲 阀和换 向阀柔性 切换 是 一 个 变节 流 的过程 ，使能量 通 过节 流有 一个 消耗 的过 程 ， 能 显著 降低 液压 冲击 。缓 冲 阀具有 内反 馈机 制 ， 缓 冲效 果较 好 。换 向 阀柔 性切 换 的方法 好 坏在 于实 现 的方 式 。 采 用上 述方 法 1 对 设备 的结 构改 动很 大 ， 还 存 在 改 在 法 大 机 了 起一 定 的缓 冲作用 。P 1 2阀 的作 用 即为此 。但是 ， 溢 流 阀有一个 最低设 定压力 ， 由系统 的 自重 和 回程负 载 决定 ， 要 大大 超过 自重所 确定 的压 力 。 对 瞬变 的冲击 压力 ， 也 只能 消去部 分压 力波 峰 ， 解 决不 了冲击 疲劳 问题 。同时 ， 一般用 于 此处 的溢 流 阀通 径较 小 ， 瞬 时 冲击 下 的流量 较大 ， 易 造成压 力超 调 。P1 2阀通 经为 o1 0， 并 不是 做先 导控 制 ， 只能起 到前 两个 作用 ， 根本 起不 到缓 冲作 用 。方法 3 不 能从 根本 上解 决 问题 。 方 法 4 是也 目前 采用较 多 的方法 。 系统 在设计 时 ， 如果 设计 得 当 ， 可 以很好 地解 决缓 冲 问题 。本 系 统 未采 用缓 冲 阀 ， 而是 采用起 节 流作用 的 D9阀。D9 阀带有 螺杆 调 节装 置 ， 可调 节 D9开 口大 小 ， 当 y v l 0 失 电 ， D1 0关 闭 ， D9起 节 流作 用 。 由 于 y v l 0及 D1 0 切 换 较快 ， 无 论 如何 调 节 D9螺 杆 ， 很难 找 到一 个 最 佳 的状 态 ， 既满 足生产 工艺 对速 度 的要求 ， 又 能避 免 液压 冲击现 象 。 当然 ， 加装 缓 冲阀 ， 能够解 决 缓 冲问 题 ， 但 对 系统 的改动也 较 大 ， 此处 暂 不考 虑 。能否 通 过延 长 y v l 0及 D1 0切换 时 间 ，进一 步 减 小液 压 冲 击 ， 是 本文 的基 本思路 。 通 过 对 系 统 的分 析 并 对各 种 方法 的 比较权 衡 后 ， 采用 节流 的方 法 。通过 延长 y v l 0及 D1 0切 换 时 间 ， 改 进 系统 的节流 方式 。选 择在 y v l 0电磁 阀下 叠 加 一 块 有 单 向节 机 能 的叠 加 阀 ， 如 图 2所 示 。 滑 块 快 速 下 行 时 ， v v 1 0 图2 液压系统改进局部图 电磁 阀得 电换 向 ， D1 0阀 大腔 内 的油经 单 向节 流 阀 、 电磁 阀 回油 。此时单 向节 流 阀相对 D1 0阀大 腔 回油 来说 ， 是 正 向导通 ， 不节 流 ， D1 0阀迅速 打 开 。 在滑块 重 力 的 作用 下 ， 主 缸 下 腔 经 D1 0阀小 腔 回油 ， 滑块 快速 下行 。主缸下 行 到 1 S D位 时 ， y v l 0断 电 ， D1 0大 腔 接通 压力油 。由于此 时单 向节 流 阀相对 于油 流方 向来 说 ， 是反 响导 通而处 在节 流状 态 。 D1 0阀芯不 能 迅 速关 闭 ， 有一 个 渐变 的过程 。 因此 主缸 下腔 回油有 一 个缓 释 的过程 ， 使 压力 冲击 大为减缓 。 5实 施 效 果 改进后 经过 调试 ， 缓 冲效果 明显 ， 滑 块快 速下 行 与减 速下行 过 渡平稳 。 经长期 使 用 ， 未 发生 接头松 动 和油 管破裂 现象 。 改进后 带来 一个 新 问题 。y v l 0电磁 阀和主 阀 阀 块有 过热 现象 。 液 压 系统在 散热 系统运 行 的情况 下 ， 油液 的平 均温 度约 3 o x 。 实 测 y v l 0电磁 阀表 面 温度 6 3 2 。 这 是 由于滑 块在 缓 冲的过程 中 ， D1 0阀 的 节 流 ， 将 滑块 的大部 分动 能瞬 时转换 成 热能 ， 使 主 阀 处 的局 部 温度 升 高 。y v l 0电磁 阀靠 近 主 阀 ， 热影 响 较 大 ， 加 上 电磁 阀线 圈本 身 的热 影 响 ， 导 致 y v l 0电 磁 温升较 高 。 在 5 1 2 作频 率 过高 时 ， 有 可能使 电磁 阀线 圈过热 而烧毁 。这 是今 后要考 虑解 决 的 问题 。 6小 结 采 用 节 流 改 造 的方 法 解 决 液 压 系 统 缓 冲 的 问 题 ， 是一 种有 效 的方法 。推 而广 之 ， 在 插装 阀液 压 系 统 中 ， 在 有液 压 冲击 的地方 ， 对先 导 电磁换 向阀都 可 进 行类 似 的改进 。 在 先 导换 向阀处 ， 加装 有单 向节 流 功 能 的叠加 阀 ， 简 单易 行 ， 有 效可 靠 。目前 ， 比例 阀在 国 内逐 渐用 的多起 来 。若采 用 比例换 向阀或 比例 溢 流 阀在 相应 的 回路进行 改造 ， 效 果会更 好 些 ， 能够 在 降低液 压 冲击 的同时 ，减少 缓 冲时 间 ，减小 缓 冲距 离 。因而不 失为 一个 更好 的方法 ，可在今 后 尝试 运 用 。 【 参 考文献 】 [ 1 ] 雷天觉． 新编液压工程手册[ M】 E 京 北京理工大学出版社 ， 1 9 9 8 ． 【 2 】 林国重， 盛东初． 液压传动与控制【 M ] ． 北京理工业学院出版社， 1 9 8 6 ． [ 3 】 王庆 国． 二通插装 阀控制技术【 M】 ． 北京 北机械工业出版社 ， 2 0 0 1 ． [ 4 ] 叶汉荣． 四柱式液压机 液压系统 的改进设计 锻压 装备与制造 技术 ， 2 0 0 9 ， 4 4 6 ． [ 5 】 陈柏金， 黄树槐， 魏运华， 等．2 0 M N锻造液压机组技术改造[ J ] ． 锻 压装备与制造技术， 2 0 0 7 ， 4 2 4 ． n g t e c h n o l o g y h a s b e e n a d o p t e d t o