通用压力机液压系统

8.2　3150kN通用压力机液压系统

8.2.1　3150kN通用压力机液压系统概述

压力机是一种能完成锻压、冲压、冷挤、校直、折边、弯曲、成形打包等工艺的压力加工机械，它可用于加工金属、塑料、木材、皮革、橡胶等各种材料。压力机具有压力和速度调节范围大、可在任意位置输出全部功率和保持所需的压力等优点，在许多工业部门得到了广泛的应用。压力机的类型很多，其中以四柱式液压机最为典型，通常由横梁、导柱、工作台、滑块和顶出机构等部件组成，其结构原理图如图8－3所示。这种液压机在它的四个立柱之间安置着上、下两个液压缸，上液压缸驱动上滑块，实现“快速下行→慢速加压→保压延时→快速返回→原位停止”的动作循环；下液压缸驱动下滑块，实现“向上顶出→向下退回→原位停止”或“浮动压边下行→停止→顶出”的动作循环，如图8－4所示。液压机液压系统以压力控制为主，系统具有压力高、流量大、功率大的特点。

图8－3　四柱液压机结构原理图

1—床身；2—工作平台；3—导柱；4—上滑块；

5—上缸；6—上滑块模具；7—下滑块模具

图8－4　四柱液压机工作循环

8.2.2　3150kN通用压力机液压系统工作原理

图8－5所示为YB32－200型液压机的液压系统图，表8－2所示为该型号液压机的液压系统电磁铁动作顺序表。该液压机工作的特点是上缸竖直放置，当上滑块组件没有接触到工件时，系统为空载高速运动；当上滑块接触到工件后，系统压力急剧升高，且上缸的运动速度迅速降低，直至为零，进行保压。

1.液压机上滑块的工作过程

1）启动

按下启动按钮，主泵1和辅助泵2同时启动，此时系统中所有电磁阀的电磁铁均处于失电状态，主泵1输出的油经电液换向阀6的中位及电液换向阀21的中位流回油箱（处于卸荷状态），辅助泵2输出的油液经溢流阀3流回油箱，系统实现空载启动。

2）快速下行

泵启动后，按下快速下行按钮，电磁铁1YA、5YA得电，电液换向阀6右位接入系统，控制油液经电磁换向阀8右位使液控单向阀9打开，上缸带动上滑块实现空载快速运动。这时油路的流动情况具体如下。

进油路：主泵1→电液换向阀6（右位）→单向阀13→上缸16（上腔）。

回油路：上缸16（下腔）→液控单向阀9→电液换向阀6（右位）→电液换向阀21（中位）→油箱。

由于上缸竖直安放，上缸滑块在自重作用下快速下降，此时主泵1虽处于最大流量状态，但仍不能满足上缸快速下降的流量需要，因而在上缸上腔会形成负压，上部油箱15的油液在一定的外部压力作用下，经液控单向阀14（充液阀）进入上缸上腔，实现对上缸上腔的补油。

图8－5　YB32－200型液压机的液压系统图

1—主泵；2—辅助泵；3、4、18—溢流阀；5—远程调压阀；6、21—电液换向阀；7—压力继电器；

8—电磁换向阀；9—液控单向阀；10、20—背压阀；11—外控顺序阀；12—液控滑阀；13—单向阀；

14—充液阀；15—油箱；16—上缸；17—下缸；19—节流器；22—压力表

表8－2　YB32－200型液压机的液压系统电磁铁动作顺序表

3）慢速下行接近工件并加压

当上滑块降至一定位置时（事先调好），按下电气行程开关2S后，电磁铁5YA失电，电磁换向阀8左位接入系统，使液控单向阀9关闭，上缸下腔油液经背压阀10、电液换向阀6右位、电液换向阀21中位回油箱。此时，上缸上腔压力升高，充液阀14关闭。上缸滑块在主泵1的压力油作用下慢速接近要压制成形的工件。当上缸滑块接触工件后，由于负载急剧增加，使上腔压力进一步升高，主泵1的输出流量自动减小。这时油路的流动情况具体如下。

进油路：主泵1→电液换向阀6（右位）→单向阀13→上缸16（上腔）。

回油路：上缸16（下腔）→背压阀10→电液换向阀6（右位）→电液换向阀21（中位）→油箱。

4）保压

当上缸上腔压力达到预定值时，压力继电器7发出信号，使电磁铁1YA失电，电液换向阀6回中位，上缸的上、下腔封闭，由于充液阀14和单向阀13具有良好的密封性能，使上缸上腔实现保压，其保压时间由压力继电器7控制的时间继电器决定。在上腔保压期间，油泵卸荷，油路的流动情况具体如下。

主泵1→电液换向阀6（中位）→电液换向阀21（中位）→油箱。

5）泄压、上缸回程

保压过程结束，时间继电器发出信号，电磁铁2YA得电，电液换向阀6左位接入系统。由于上缸上腔压力很高，液控滑阀12上位接入系统，压力油经电液换向阀6左位、液控滑阀12上位使外控顺序阀11开启，此时主泵1输出油液经外控顺序阀11流回油箱。主泵1在低压下工作，由于充液阀14的阀芯为复合式结构，具有先卸荷再开启的功能，所以充液阀14在主泵1较低压力作用下，只能打开其阀芯上的卸荷针阀，使上缸上腔的很小一部分油液经充液阀14流回油箱15，上腔压力逐渐降低。当该压力降到一定值后，液控滑阀12下位接入系统，外控顺序阀11关闭，主泵1供油压力升高，使充液阀14完全打开，这时油路的流动情况具体如下。

进油路：主泵1→电液换向阀6（左位）→液控单向阀9→上缸16（下腔）。

回油路：上缸16（上腔）→充液阀14→油箱15。

6）原位停止

当上缸滑块上升至行程挡块压下电气行程开关1S时，电磁铁2YA失电，电液换向阀6中位接入系统，液控单向阀9将主缸下腔封闭，上缸在起点原位停止不动，油泵卸荷，油路的流动情况具体如下。

主泵1→电液换向阀6（中位）→电液换向阀21（中位）→油箱。

2.液压机下滑块的工作过程

1）向上顶出

工件压制完毕后，按下顶出按钮，使电磁铁3YA得电，电液换向阀21左位接入系统。这时油路的流动情况具体如下。

进油路：主泵1→电液换向阀6（中位）→电液换向阀21（左位）→下缸17（下腔）。

回油路：下缸17（上腔）→电液换向阀21（左位）→油箱。

2）向下退回

下缸17的活塞上升，顶出压好的工件后，按下退回按钮。这时电磁铁3YA失电，4YA得电，电液换向阀21右位接入系统，下缸的活塞下行，使下滑块退回到原位。这时油路的流动情况具体如下。

进油路：主泵1→电液换向阀6（中位）→电液换向阀21（右位）→下缸17（上腔）。

回油路：下缸17（下腔）→电液换向阀21（右位）→油箱。

3）原位停止

下缸到达下终点后，使所有的电磁铁都断电，各电磁阀均处于原位，泵低压卸荷。

4）浮动压边

有些模具工作时需要对工件进行压紧拉伸。当在压力机上用模具作薄板拉伸压边时，要求下滑块上升到一定位置实现上下模具的合模，使合模后的模具既保持一定的压力将工件夹紧，又能使模具随上滑块组件的下压而下降（浮动压边）。这时，电液换向阀21处于中位，由于上缸的压紧力远远大于下缸往上的上顶力，上缸滑块组件下压时下缸活塞被迫随之下行，下缸下腔油液经节流器19和背压阀20流回油箱，使下缸下腔保持所需的向上的压边压力。调节背压阀20的开启压力大小，即可起到改变浮动压边压力大小的作用。下缸上腔则经电液换向阀21中位从油箱补油。溢流阀18作为下缸下腔的安全阀，只有在下缸下腔压力过载时才起作用。

8.2.3　3150kN通用压力机液压系统性能分析

综上所述，该机液压系统主要由压力控制回路、换向回路、快慢速换接回路和平衡锁紧回路等组成。其主要性能特点如下。

（1）系统采用高压大流量恒功率（压力补偿）柱塞变量泵供油，通过电液换向阀6、21的中位机能使主泵1空载启动，在上、下液压缸原位停止时主泵1卸荷，利用系统工作过程中压力的变化来自动调节主泵1的输出流量与上缸的运动状态相适应，这样既符合液压机的工艺要求，又节省能量。

（2）系统利用上滑块的自重实现上液压缸快速下行，并用充液阀14补油，使快速运动回路结构简单、补油充分，且使用的元件少。

（3）系统采用带缓冲装置的充液阀14、液控滑阀12和外控顺序阀11组成的泄压回路，其结构简单，减小了上缸由保压转换为快速回程时的液压冲击，使液压缸运动平稳。

（4）系统采用单向阀13、充液阀14来保压，并使系统卸荷的保压回路在上缸上腔实现保压的同时实现系统卸荷，因此系统节能效果好。

（5）系统采用液控单向阀9和内控顺序阀组成的平衡锁紧回路，使上缸滑块在任何位置都能够停止，且能够长时间保持在锁定的位置上。