二通插裝閥控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

二通插裝閥控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

1高速切換、密封超聲、特點(diǎn)二通插座閥是一種新型的縫紉機(jī)控制裝置。由于其普及和使用，該惡意軟件控制技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)新階段。與傳統(tǒng)液壓控制技術(shù)相比它具有以下的特點(diǎn):流動(dòng)阻力小,通油能力強(qiáng),使用范圍廣,特別適合于高壓大流量系統(tǒng);閥芯尺寸比滑閥小,重量輕,慣性小,故二通插裝閥反應(yīng)靈敏,切換速度快,可用于要求高速切換的場(chǎng)合;錐面密封,密封性好,泄漏少;能實(shí)現(xiàn)多機(jī)能控制,結(jié)構(gòu)緊湊,集成化程度高,易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化;工作可靠,使用壽命長(zhǎng),抗污染能力強(qiáng),適合于各種介質(zhì),性價(jià)比高。上述特點(diǎn),在很大程度上滿足了現(xiàn)代液壓技術(shù)發(fā)展需要,因此,自其問世以來,得到了世界各國(guó)的普遍重視,該項(xiàng)技術(shù)在世界主要工業(yè)化國(guó)家迅速推廣。世界主要液壓件制造商———德國(guó)Rexroth、美國(guó)Vickers等都在積極從事該產(chǎn)品的研發(fā)工作。我國(guó)從20世紀(jì)70年代由濟(jì)南鑄鍛研究所牽頭從事二通插裝閥的研發(fā)工作,完成了從16mm~200mm整個(gè)系列的開發(fā)定型工作,形成了以濟(jì)寧泰豐液壓設(shè)備有限公司和山東液壓機(jī)械制造總公司等為龍頭的專業(yè)化的二通插裝閥制造企業(yè)。目前,二通插裝閥控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鍛壓、塑料、陶瓷、冶金等機(jī)械產(chǎn)品和船舶、礦山等行業(yè),取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。2插裝元件的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1a所示,通常由插入元件1、先導(dǎo)元件2、控制蓋板3、插裝閥體4等四部分組成。插入元件是二通插裝閥的主級(jí)或功率元件(職能符號(hào)如圖1b),插裝在插裝閥體內(nèi),通過它的開啟、關(guān)閉和開啟量的大小來實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方向、壓力和速度的控制。插入元件形狀與單向閥相似,由閥芯、閥套、彈簧和密封圈組成,它有兩個(gè)工作腔A、B和一個(gè)控制腔C,閥芯在閥套中滑動(dòng),其配合間隙很小,以保證B腔與C腔間的泄漏最小。閥芯的錐面與閥套形成可靠的線密封,從而保證了B腔與A腔間零泄漏。閥套上的密封圈防止A、B、C三腔之間沿閥套外沿的泄漏。先導(dǎo)元件是二通插裝閥的控制級(jí),一般以板式或疊加式連接安裝在控制蓋板上,也有些以插入式連接安裝在控制蓋板內(nèi)或插裝閥體內(nèi),先導(dǎo)元件一般由電磁換向閥和各種先導(dǎo)控制閥組成。控制蓋板起固定插入元件的作用,同時(shí),它還起連接插入元件和先導(dǎo)元件的橋梁作用,同先導(dǎo)元件一起構(gòu)成二通插裝閥的先導(dǎo)控制級(jí)。插裝閥體加工有插入元件和控制蓋板的安裝孔和各種通道。在這四部分中,插入元件、先導(dǎo)元件、控制蓋板目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化,在設(shè)計(jì)中根據(jù)控制要求選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)件即可。3壓力控制功能插入元件的基本結(jié)構(gòu)和符號(hào)如圖1,A、B為主油路工作腔,C為控制腔。A、B、C三腔的工作壓力及其作用面積分別為P插入元件的工作狀態(tài)是由作用在閥芯上合力的大小和方向決定的。當(dāng)不計(jì)閥芯重量和閥芯與閥套間的摩擦阻力時(shí),閥芯所受的合力為:當(dāng)合力為正,即∑F>0,閥芯關(guān)閉;當(dāng)合力為負(fù),即∑F<0,閥芯開啟;當(dāng)合力為零,即∑F=0,閥芯處于平衡位置。從以上分析可以看出,該插入元件具有二位二通閥和單向閥的機(jī)能,能實(shí)現(xiàn)方向控制;如果設(shè)定控制腔的壓力,能實(shí)現(xiàn)壓力控制功能;在控制腔設(shè)置行程調(diào)節(jié)裝置,控制閥芯的開口大小,又能實(shí)現(xiàn)流量控制功能,這就是二通插裝閥多機(jī)能的特點(diǎn)。4通插裝閥在液壓機(jī)上的應(yīng)用液壓機(jī)是一種重要的鍛壓機(jī)械,主要用于各種金屬的塑性成形,現(xiàn)代液壓機(jī)是二通插裝閥控制技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。本文以我公司生產(chǎn)的Y27-800單動(dòng)薄板拉伸液壓機(jī)為例說明二通插裝閥在液壓機(jī)上的應(yīng)用。液壓機(jī)基本工藝過程為:主缸快速下行→主缸慢速下行、壓制工件(此時(shí)液壓墊頂出缸浮動(dòng)壓邊)→系統(tǒng)保壓→卸壓→主缸回程→液壓墊頂出缸頂出復(fù)位。為分析方便,把整個(gè)工藝過程分為油源、主缸、液壓墊頂出缸控制等三部分來分析。4.1壓力控制的實(shí)現(xiàn)機(jī)器的油源部分采用兩臺(tái)160YCY14-1B型恒功率變量泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng),由于采用恒功率變量泵,使電機(jī)功率顯著下降。單向控制插入元件1、2實(shí)現(xiàn)方向控制,防止系統(tǒng)的壓力干擾。插入元件3、先導(dǎo)溢流閥6和電磁換向閥YV1實(shí)現(xiàn)壓力控制功能,控制口的建壓與卸荷。同理,插入元件4、先導(dǎo)溢流閥5、7和電磁換向閥YV2、YV3實(shí)現(xiàn)壓力控制功能,控制口的建壓與卸荷。與前者不同的是多了低壓先導(dǎo)溢流閥5,主要用于當(dāng)主缸保壓后要求卸壓時(shí),YV3得電,使該閥接入,低壓油打開充液閥,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)低壓卸壓,以防止換向時(shí)的沖擊。4.2主缸慢速下行一般液壓機(jī)的主缸通常垂直放置,因?yàn)檫@樣可以充分利用主缸活塞桿和活動(dòng)橫梁的重量,依靠其自重實(shí)現(xiàn)近似自由落體的快速下行,有利于提高空行程的速度。此時(shí),主缸上腔形成負(fù)壓,吸開充液閥,充液箱中的油液在短時(shí)間內(nèi)經(jīng)充液閥進(jìn)入主缸上腔,以補(bǔ)充因快速下行在上腔形成的油液不足。充液部分必須具有足夠的充液能力,否則會(huì)造成轉(zhuǎn)為慢速加壓時(shí)升壓緩慢,這主要是充液不足,使在加壓的前階段油液先要充滿型腔,然后才能升壓造成的。另外,下腔排油必須充分,否則會(huì)在下腔形成高的背壓,阻礙主缸的快速下行,影響快速下行速度。當(dāng)活動(dòng)橫梁接近工件時(shí),主缸轉(zhuǎn)為慢速下行,下腔需施加一定的背壓,使速度減為慢速。要注意在快速轉(zhuǎn)為慢速時(shí),轉(zhuǎn)換過程需平穩(wěn)、無沖擊。有保壓要求時(shí),系統(tǒng)必須可靠保壓。保壓完成后,需先卸壓,再回程,以防止沖擊和振動(dòng)。當(dāng)主缸停止時(shí),下腔必須有可靠支撐,防止活動(dòng)橫梁下滑。主缸具體工作過程如下:(1)快速下行充液閥YV5得電,插入元件9開啟,P口輸出的油液經(jīng)插入元件9、單向閥13進(jìn)入主缸上腔。此時(shí),YV8得電,插入元件17開啟,YV7得電,方向節(jié)流插入元件15開啟,下腔的油液經(jīng)插入元件17、方向節(jié)流插入元件15流回油箱。在自重的作用下,主缸快速下行,主缸上腔形成負(fù)壓,充液閥8閥芯吸開,充液箱中的油液經(jīng)充液閥8快速向上腔充液。調(diào)節(jié)插入元件15上的節(jié)流桿,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)主缸快速下行速度的調(diào)節(jié)。(2)背壓閥、溢流閥當(dāng)活動(dòng)橫梁接近工件撞到行程開關(guān)SQ2時(shí),YV7失電,方向節(jié)流插入元件15關(guān)閉,主缸下腔建立由背壓閥16調(diào)定的背壓。主缸上腔壓力升高,充液閥8關(guān)閉,上腔轉(zhuǎn)為由油泵供油,主缸實(shí)現(xiàn)慢速下行,壓制工件。先導(dǎo)溢流閥11、遠(yuǎn)控溢流閥12分別用于調(diào)節(jié)主缸上腔的安全壓力和工作壓力。背壓閥16調(diào)定壓力以快速轉(zhuǎn)慢速時(shí)轉(zhuǎn)換平穩(wěn)、無沖擊、活動(dòng)橫梁不下溜為原則,不要過高,否則會(huì)造成較大的壓力損失。(3)面與閥套的密封壓制完成后,為保證零件充分貼模,一般要設(shè)置一段保壓,所有電磁鐵失電,單向閥13關(guān)閉,主缸上腔實(shí)現(xiàn)保壓。前面所述二通插裝閥的閥芯錐面與閥套形成可靠的線密封,從而保證了B腔與A腔間零泄漏,所以,該系統(tǒng)的保壓性能是非常好的。此時(shí),主缸活塞處于下位,機(jī)架和上腔處于較高的容積剛度和勢(shì)能聚積,在回程前必須卸掉上腔的壓力,否則會(huì)引起較大的沖擊。系統(tǒng)是這樣實(shí)現(xiàn)卸壓的:YV3得電,低壓溢流閥5接入;YV4得電,油泵輸出的低壓油打開充液閥8,由于油壓較低,充液閥8的卸載閥芯開啟速度較慢,這樣在卸壓時(shí)液壓沖擊很小,實(shí)現(xiàn)無沖擊、平穩(wěn)卸壓。(4)油液進(jìn)入主缸下腔上腔卸壓后,YV3失電,YV2得電,高壓溢流閥7接入;YV6得電,插入元件14開啟,系統(tǒng)輸出的油液經(jīng)插入元件14、17進(jìn)入主缸下腔;YV9得電,先導(dǎo)溢流閥19接入,插入元件18和先導(dǎo)溢流閥19實(shí)現(xiàn)對(duì)主缸下腔回程力的控制。此時(shí),YV4仍得電,充液閥8的主閥芯打開,上腔的油液經(jīng)充液閥8、充液箱、充液回油管流回油箱,從而實(shí)現(xiàn)主缸回程。(5)閥芯密封保證所有電磁鐵都失電,主缸停止動(dòng)作。此時(shí),要求主缸下腔具有良好的支撐性能,為此設(shè)有插入元件17,利用17閥芯的錐面與閥套形成可靠的線密封,保證了兩工作腔間零泄漏,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的支撐。在活動(dòng)橫梁下行(特別是快速下行)然后轉(zhuǎn)為停止時(shí),活動(dòng)橫梁具有很大的慣量,會(huì)造成下腔壓力驟然上升,因此,在下腔設(shè)有安全溢流閥20。4.3頂出缸頂出復(fù)壓液壓墊頂出缸在工作循環(huán)的初始階段一般處于上部位置,在主缸壓制過程中隨主缸一起下行,實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)壓邊。下腔必須有可靠的壓力保護(hù),否則易出現(xiàn)超壓現(xiàn)象。上腔此時(shí)形成負(fù)壓,必須及時(shí)補(bǔ)充油液,否則在轉(zhuǎn)為差動(dòng)頂出上行復(fù)位時(shí),會(huì)出現(xiàn)先慢后快的現(xiàn)象,這主要是因上腔吸油不足,在上行時(shí)泵輸出的油液先充滿型腔,然后才能上行造成的。在浮動(dòng)壓邊后,液壓墊頂出缸必須頂出上行復(fù)位,為下一工作循環(huán)作準(zhǔn)備。因其復(fù)位過程不帶負(fù)載,為提高工作效率,減小所需泵的流量,其工作過程一般采用差動(dòng)控制。對(duì)某些特殊工藝,要求液壓墊頂出缸工作過程中頂出作反擠壓工藝。在調(diào)整時(shí),需要液壓墊頂出缸下行。液壓墊頂出缸具體工作過程如下:(1)浮動(dòng)壓邊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在做浮動(dòng)拉深工藝時(shí),主缸壓制過程中,液壓墊頂出缸被動(dòng)壓下,YV13得電,比例溢流閥25接入,插入元件28和比例溢流閥25實(shí)現(xiàn)壓力控制,在液壓墊頂出缸下腔產(chǎn)生由比例溢流閥25調(diào)定的背壓,從而實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)壓邊工藝。液壓墊頂出缸上腔形成負(fù)壓,單向閥23吸開,油液經(jīng)單向閥23進(jìn)入到液壓墊頂出缸上腔以補(bǔ)充油液之不足。為防止系統(tǒng)超壓故障,設(shè)有安全溢流閥29、30。(2)液壓墊頂出缸下腔當(dāng)壓制過程完成,主缸回程到位進(jìn)入下一工作循環(huán)前,YV10得電,插入元件27開啟,系統(tǒng)輸出的油液經(jīng)插入元件27進(jìn)入液壓墊頂出缸下腔。YV14得電,插入元件26開啟,液壓墊頂出缸上腔的回油經(jīng)插入元件26進(jìn)入到下腔,從而實(shí)現(xiàn)差動(dòng)快速頂出上行復(fù)位。(3)下腔回油系統(tǒng)當(dāng)液壓墊頂出缸做反擠壓工藝動(dòng)作時(shí),YV10得電,插入元件27開啟,系統(tǒng)輸出的油液經(jīng)插入元件27進(jìn)入下腔。YV12得電,插入元件22開啟,上腔的回油經(jīng)插入元件22流回油箱。由于此時(shí)無差動(dòng),故可實(shí)現(xiàn)帶負(fù)載的反擠壓工藝。(4)液壓墊頂出缸下行在點(diǎn)動(dòng)液壓墊頂出缸下行時(shí),YV11得電,插入元件21開啟,系統(tǒng)輸出的油液經(jīng)插入元件21進(jìn)入液壓墊頂出缸上腔。YV15得電,插入元件28開啟,下腔的回油經(jīng)插入元件28流回油