液壓機(jī)液壓系統(tǒng)
一、概述
液壓機(jī)是一種可用于加工金屬、塑料、木材、皮革、橡膠等各種材料的壓力加工機(jī)床,能完成鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、成形、打包等多種工藝,具有壓力和速度可大范圍無級(jí)調(diào)整,可在任意位置輸出全部功率和保持所需壓力等許多優(yōu)點(diǎn),因而用途十分廣泛。
液壓機(jī)按其所用的工作介質(zhì)不同,可分為油壓機(jī)和水壓機(jī)兩種;按機(jī)體的結(jié)構(gòu)不同,有單臂式、柱式和框架式等。其中以柱式液壓機(jī)應(yīng)用較廣泛。如圖C所示,這種壓力機(jī)由四個(gè)導(dǎo)向立柱,上、下橫粱和滑塊組成,在上、下橫梁中安置著上、下兩個(gè)液壓缸,上缸為主液壓缸,下缸為頂出缸。
這里介紹一種以油為介質(zhì)的YB32-200型四柱萬能液壓機(jī)。該液壓機(jī)主液壓缸最大壓制力為2000kN。液壓機(jī)要求液壓系統(tǒng)完成的主要?jiǎng)幼魇牵褐饕簤焊昨?qū)動(dòng)滑塊快速下行、慢速加壓、保壓延時(shí)、快速返回及在任意點(diǎn)停止;頂出活塞缸的頂出、退回等。在作薄板拉伸時(shí),有時(shí)還需要利用頂出液壓缸將坯料壓緊,以防止周邊起皺。這時(shí)頂出液壓缸下腔需保持一定的壓力并隨主缸一起下行。
二、YB32-200型四柱萬能液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理
圖D所示為YB32-200型四柱萬能液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖。
1.主缸的運(yùn)動(dòng)
(1)快速下行快速下行時(shí),電磁鐵IYA通電,先導(dǎo)閥3(電磁換向閥)和主缸換向閥7(液動(dòng)換向閥)左位接入系統(tǒng),液控單向閥I2被打開。在主缸5快速下行的起初階段,尚未觸及工件時(shí),主缸活塞在自重作用下迅速下行。這時(shí)液壓泵的流量較小,還不足以補(bǔ)充主缸上腔空出的體積,因而上腔形成真空。處于液壓機(jī)頂部的充液箱6在大氣壓作用下,打開液控單向閥ii向主缸上腔加油,使之充滿油液,以便主缸活塞下行到接觸工件時(shí),能立即進(jìn)行加壓。這時(shí)系統(tǒng)中油液流動(dòng)的情況為:
進(jìn)油路:液壓泵→順序閥10→主缸換向閥7(左位)→單向閥I3→主缸5上腔
回油路:主缸5下腔→液控單向閥I2→主缸換向閥7(左位)→下缸電液換向閥2(中位) →油箱
(2)接觸工件,慢速加壓在滑塊16接觸到工件后,阻力增加,這時(shí)主缸5上腔壓力迅速升高,關(guān)閉液控單向閥I1,這時(shí)只有液壓泵繼續(xù)向主缸上腔提供高壓油,推動(dòng)活塞慢速下行,對工件加壓。加壓速度僅由液壓泵的流量來決定,油液流動(dòng)情況與快速下行相同。
(3)保壓延時(shí)當(dāng)主缸上腔的油壓達(dá)到預(yù)定數(shù)值時(shí),壓力繼電器8發(fā)出信號(hào),使電磁鐵IYA斷電,主缸先導(dǎo)閥3和主缸換向閥7都回復(fù)中位,主缸上、下油腔封閉。液壓泵處于卸荷狀態(tài),系統(tǒng)中沒有油液流動(dòng)。而單向閥I3被高壓油自動(dòng)關(guān)閉,主缸上腔進(jìn)入保壓狀態(tài)。保壓時(shí)間由壓力繼電器8控制的時(shí)間繼電器(圖中未畫出)控制,能在0~24min內(nèi)調(diào)節(jié)。這時(shí)的油液流動(dòng)情況為:
液壓泵→順序閥10→主缸換向閥7(中位)→下缸電液換向閥2(中位)→油箱
(4)泄壓、快速返回保壓結(jié)束(到了預(yù)定的保壓時(shí)間)后,時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào),使電磁鐵2YA通電,主缸先導(dǎo)閥3右位接入系統(tǒng),釋壓閥9使主缸換向閥7也以右位接入系統(tǒng)。這時(shí)液控單向閥I1被打開,使主缸上腔的排油全部排回充液箱6,當(dāng)充液箱6內(nèi)液面超過預(yù)定位置時(shí),多余油液由溢流管(圖中未畫出)排回主油箱。油液流動(dòng)情況為:
進(jìn)油路:液壓泵→順序閥10→主缸換向閥7(右位)→液控單向閥I2→主缸5下腔
回油路:主缸5上腔→液控單向閥工1→充液箱6
液壓機(jī)中的釋壓閥9是為了防止保壓狀態(tài)向快速返回狀態(tài)轉(zhuǎn)變過快,在系統(tǒng)中引起壓力沖擊而設(shè)置的。因?yàn)槿舸藭r(shí)主缸上腔立即與回油相通,則系統(tǒng)內(nèi)液體積蓄的彈性能將突然釋放出來,產(chǎn)生液壓沖擊,造成機(jī)器和管路的劇烈振動(dòng),發(fā)出很大的噪聲,所以保壓后必須先泄壓然后再返回。故系統(tǒng)中設(shè)置了釋壓閥9。它的主要功用是使主缸5上腔釋壓之后,壓力油才能通入該缸下腔,從而實(shí)現(xiàn)由保壓狀態(tài)向快速返回狀態(tài)的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。其工作原理如下:
在保壓階段,釋壓閥9以上位接入系統(tǒng);當(dāng)電磁鐵2YA通電,主缸先導(dǎo)閥3右位接入系統(tǒng)時(shí),控制油路中的壓力油雖已進(jìn)入釋壓閥閥芯的下端,但由于其上端的高壓未曾釋放,閥芯不動(dòng)。而液控單向閥I6(閥芯中帶有小型卸荷閥芯)是可以在控制壓力低于其主油路壓力下打開的,因此泄壓油路路線為:
主缸5上腔→液控單向閥I6→釋壓閥9(上位)→油箱
于是主缸5上腔的壓力經(jīng)液控單向閥I6逐漸釋放,釋壓閥9的閥芯逐漸向上移動(dòng),最終以其下位接入系統(tǒng),它一方面切斷主缸5上腔通向油箱的通道,一方面使控制油路中的壓力油進(jìn)入主缸換向閥7閥芯的右端,使其右位接人系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)滑塊的快速返回。另外,主缸換向閥7在由左位轉(zhuǎn)換到中位時(shí),閥芯右端由油箱經(jīng)單向閥I4補(bǔ)油;在由右位轉(zhuǎn)換到中位時(shí),閥芯右端的油液經(jīng)單向閥is排回油箱。
(5)原位停止當(dāng)返回到預(yù)定位置時(shí),滑塊上的擋塊17觸動(dòng)行程開關(guān)18,使電磁鐵2YA斷電,主缸先導(dǎo)閥3和主缸換向閥7都回復(fù)到中位。主缸被閥7鎖緊,活塞停止運(yùn)動(dòng),此時(shí)液壓泵在低壓下卸荷。
2.頂出缸的運(yùn)動(dòng)
頂出缸1的動(dòng)作是在主缸停止運(yùn)動(dòng)后進(jìn)行的。因?yàn)檫M(jìn)入頂出缸的壓力油必須先經(jīng)過主缸換向閥7的中位(即主缸停止運(yùn)動(dòng)的位置),然后再進(jìn)入控制頂出缸運(yùn)動(dòng)的換向閥2,從而實(shí)現(xiàn)了主缸和頂出缸運(yùn)動(dòng)的互鎖。
(1)預(yù)出缸頂出頂出缸的初始位置是活塞處于最下端。執(zhí)行向上頂出動(dòng)作時(shí),電磁閥3 YA通電,主缸先導(dǎo)閥3和主缸換向閥7都處于中位,其油流路線為:
進(jìn)油路:液壓泵→順序閥10 →主缸換向閥7(中位)→下缸電液換向閥2(右位)→下缸1下腔
回油路:下缸1上腔→下缸電液換向閥2(右位)→油箱
頂出缸活塞上升、頂出,以便取出壓制成型的工件。
(2)頂出缸退回 頂出缸向下退回時(shí),電磁鐵3YA斷電、4YA通電,這時(shí)油流路線為:
進(jìn)油路:液壓泵→順序閥10→主缸換向閥7(中位)→下缸電液換向閥2(左位) →下缸1上腔
回油路:下缸1下腔→下缸電液換向閥2(左位) →油箱
(3)頂出缸停止電磁鐵3YA、4YA都斷電,下缸電液換向閥2處于中位,頂出缸停止運(yùn)動(dòng)。
下表為該系統(tǒng)電磁鐵的動(dòng)作順序。
電磁鐵動(dòng)作順序表
動(dòng)作名稱 |
電磁鐵 |
||||
1YA |
2YA |
3YA |
4YA |
||
主缸(上缸) |
快速下行 |
+ |
- |
- |
- |
慢速加壓 |
+ |
- |
- |
- |
|
保壓延時(shí) |
- |
- |
- |
- |
|
快速返回 |
- |
+ |
- |
- |
|
原位停止 |
- |
- |
- |
- |
|
頂出缸(下缸) |
頂出 |
- |
- |
+ |
- |
退回 |
- |
- |
- |
+ |
|
停止 |
- |
- |
- |
|
三、YB32-200型四柱萬能液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的主要特點(diǎn)
①系統(tǒng)是利用主缸活塞、滑塊自重的作用實(shí)現(xiàn)快速下行,并利用充液箱和液控單向閥I1對主缸充液,從而減小泵的流量,簡化油路結(jié)構(gòu)。
②系統(tǒng)中采用了釋壓閥來實(shí)現(xiàn)主缸滑塊快速返回時(shí)主缸換向閥的延時(shí)換向(先卸壓后換向),保證液壓機(jī)動(dòng)作平穩(wěn),不會(huì)在換向時(shí)產(chǎn)生液壓沖擊和噪聲。
③系統(tǒng)利用管道和密封油液的彈性變形來實(shí)現(xiàn)保壓,方法簡單,但對液控單向閥和液壓缸等元件的密封性能要求較高。
④主缸與下缸的運(yùn)動(dòng)互鎖,以確保操作安全。
⑤系統(tǒng)中的兩個(gè)液壓缸各有一個(gè)安全閥進(jìn)行過載保護(hù)。