工业液压系统应用 - 快速锻造液压机液压系统

1、主机的功能结构

快锻液压机是一种重要的锻造生产设备,具有自动化程度高、锻造频率高、制成尺寸精度控制精确等优点,适用于各种金属材料的锻造加工,尤其适用于特种钢及合金的生产,这些材料塑性差、变形抗力大、热加工温度范围窄,要求锻造设备的生产能力大、速度快。
根据锻造要求,液压机的有机操作可分为普通锻造和快速锻造两种工况:普通锻造时,系统压力为 25MPa,主缸输出力为 20MN,回程力为 1MN,锻造频率为 35~45 次/分;快速锻造时,快锻行程为 30mm,输出力为 4MN,快锻频率为 85 次/分。
机器液压系统采用电液比例插装阀控制。机器液压系统采用电液插装阀控制。

2、液压系统

(1) 各组成部分的作用

液压机的液压系统原理如图 4-61 所示,系统有 6 组定量泵(图 4-3 只画出一组泵)供油,每组流量为 540L/min,电机功率为 250kW,通过不同组流量组合,使液压机具有不同的工作速度和锻造次数。系统的执行元件为柱塞式主缸 11 和单作用活塞式升降缸 21,用于驱动滑块下降和上升,完成锻造操作。
插件 2 是单向阀,用于防止压力油倒流,保护液压泵;插件 3 与其先导控制阀(溢流阀 4 和二位四通电磁换向阀 5)构成电磁溢流阀,用于液压泵最大压力设定和卸荷控制。
二位二通电液比例换向阀6用于主缸下降时的进油通断控制,插接件7作为柱塞主缸11的进油路单向阀,插接件8及其先导阀(电液比例溢流阀9)用于控制主缸下降时的锻造压力、液控单向阀10用于柱塞主缸11的自重充电和反向开启后油箱的回油,二位四通电液阀22用于该阀的反向导通控制。

二位二通电液比例换向阀 12 用于提升油缸提升时的进油开关控制,插件 15 用作提升油缸进油路的单向阀,插件 13 及其先导阀(二位二通电液比例换向阀 12)用于控制单作用活塞式提升油缸 21 所驱动滑块的上升压力。
插件 16、17 及其先导阀(二位四通电磁换向阀 18)用于控制滑块向下移动时升降油缸杆腔内回油管的通断。
系统使用二位四通电磁换向阀 19 作为先导阀,控制插件 20 的开启和关闭。这一动作打开或关闭蓄能器 23 的杆腔和回升气缸。蓄能器 23 有两个作用:一是在锻造操作过程中,通过挤压回油缸的油,帮助主油缸驱动滑块快速下降;二是在锻造结束后,向回油缸供油,使滑块快速上升。
液压系统还有一个自循环过滤冷却系统,以确保液压油有足够的清洁度和正常工作温度时,系统能连续工作。

(2) 工作原理

1)普通锻造:

工作时,系统通电使二位四通电磁换向阀 5 切换到上位,液压泵组 1 从卸载开始提升压力。系统启动电液比例溢流阀 9,建立锻造压力。
二位二通电液比例换向阀6通电,液压泵的压力油通过主管道和插件7(作为单向阀)进入活塞式主缸11,二位四通电磁换向阀18通电切换到正确位置使插件16、17打开,抬起与油箱无杆腔相连的油缸,滑块迅速下移,此时,液控单向阀10打开为主缸补充液体。
当上砧接触到工件时,开始对工件加压。一旦加压使工件成形,系统就会断开二位四通电磁换向阀 5 的电源,并卸载液压泵组 1。
双位四通电磁换向阀 18 关闭电源并恢复到图中所示的左侧位置。此时,插头 16 和 17 关闭。与此同时,系统启动二位四通电磁换向阀 19,使柱塞式主缸 11 卸载。卸载完成后,系统启动二位四通电磁换向阀 5。此外,系统还启动二位二通电液比例换向阀 12。因此,液压泵的压力油通过插头 15 进入升降油缸的杆腔。滑块迅速上升,直至到达设定位置,然后停止,系统进入下一个循环。

2) 快速锻造:

当液压泵组启动时,系统会产生压力。双位四通电磁换向阀 19 通电,将蓄能器 23 与单作用活塞式回收油缸 21 连接起来。电液比例溢流阀 14 通电,建立回收压力。同时,电液比例溢流阀 9 通电,建立锻造压力。
液压泵的压力油通过总管和插入件 7 进入柱塞式主缸 11。然后,柱塞迅速下降进行锻造,将油从回升油缸挤入蓄能器。当压力达到工件成型点时,系统将双位四通电磁换向阀 5 断电。因此,液压泵卸载。
当系统给电液比例溢流阀 9 断电时,会使柱塞式主缸 11 打开并释放压力。当主油缸压力降低时,蓄能器中的油压会促进油缸快速回位。一旦油缸上升到设定位置,就会进行下一次锻造。

3、液压系统的特点

液压系统压力机系统采用多泵油源。它采用不同的流量组合,以满足不同工作速度和锻造时间的要求。这种方式有利于节能。

系统采用比例阀和插装阀进行控制。这种方法减少了元件数量,简化了油路结构。它还促进了机电和液体的整合,增强了系统的数字控制。因此,该系统提高了锻造精度和自动化程度。

此外,该系统工作压力高、通流能力大、密封性能好。反应速度快,抗污染能力强,运行安全可靠。

为实现系统的过载保护,应设置压力传感器、卸荷溢流阀和安全阀。此外,还应在液压缸行程中安装行程开关。该开关可反向释放油路压力,并作为停止液压缸动作的信号源。这些措施可提高设备的安全性能。

电液比例溢流阀 14、插件 20 和蓄能器 23 共同构成一个液压弹簧。当系统向下推动滑块时,该装置会吸收压力能。然后,系统在将滑块重新升起时释放液压能。这一过程可提高运行速度并增强系统稳定性。

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