超長(zhǎng)超大折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析

超長(zhǎng)超大折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析

1超壓機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理數(shù)款彎?rùn)C(jī)是一種廣泛應(yīng)用于金屬板材料冷加工的設(shè)備。機(jī)床擁有靈活的專門(mén)數(shù)控系統(tǒng),集合比例控制技術(shù),可實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化、高精度復(fù)雜形狀板料的彎曲加工,生產(chǎn)效率高,工件質(zhì)量好這里對(duì)超長(zhǎng)超大折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)工作原理進(jìn)行介紹,重點(diǎn)分析該液壓系統(tǒng)采用的壓力控制技術(shù)和工作臺(tái)的液壓補(bǔ)償技術(shù)。2折疊機(jī)的工作原理和工作順序2.1快進(jìn)和快速回流利用充液閥塊折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)原理如圖1所示。液壓缸安裝在折彎?rùn)C(jī)的兩側(cè),為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)最大壓力為26.2MPa,靜態(tài)支撐壓力為11.3MPa。液壓系統(tǒng)完成的主要?jiǎng)幼?液壓缸下壓快進(jìn)、下壓工進(jìn)、保壓、卸荷和快速回程等。其中,下壓快進(jìn)和快速回程利用充液閥塊,可以快速充液和回油。(1)壓力控制塊:主要由比例壓力閥(4.4)、二通插裝閥(4.1)安全閥(4.3)、安全溢流閥(D02)、蓄能器充液閥(D01)、蓄能器(D05)等組成。(2)同步控制塊:主要由比例伺服閥(2.2),背壓閥(二通插裝閥(2.1)和先導(dǎo)式壓力閥(2.3)組合)、控制快下和工進(jìn)轉(zhuǎn)換的方向控制閥(二通插裝閥(2.4)和換向閥Y5組合)、方向控制閥(二通插裝閥(3.2)和電磁球閥Y6組合)、安全閥(7.1)和單向閥(8.1)等組成。2.2比例伺服閥開(kāi)口調(diào)節(jié)回路(1)快下:給比例壓力閥(4.4)Y1電壓(20%~30%),電磁換向閥Y5得電,電磁球閥Y6得電,給比例伺服閥正電壓(80%左右),由于滑塊自重快速下降,油液一路通過(guò)充液閥吸入油缸上腔,另一路油液油泵排出的油液經(jīng)比例伺服閥(2.2)同時(shí)進(jìn)入油缸上腔。油缸下腔的油液通過(guò)二通插裝閥(3.2)、二通插裝閥(2.4)、比例伺服閥(2.2)回油箱?；瑝K快下速度可通過(guò)調(diào)節(jié)比例伺服閥的控制電壓控制比例伺服閥開(kāi)口而得到不同速度。(2)工進(jìn):比例壓力閥(4.4)Y4得電,電磁換向閥Y7得電,使充液閥關(guān)閉,Y5失電,電磁球閥Y6得電,油泵排出的壓力油,經(jīng)比例伺服閥(2.2)進(jìn)入油缸上腔(無(wú)桿腔)。油缸下腔的油通過(guò)二通插裝閥(3.2)、二通插裝閥(背壓閥)(2.1)、比例伺服閥(2.2)回油箱?；瑝K慢速下壓。通過(guò)調(diào)節(jié)比例伺服閥的控制電壓Y4控制比例伺服閥開(kāi)口而得到不同工進(jìn)速度。安全閥(7.1)是為油缸下腔的安全閥(設(shè)定壓力比系統(tǒng)壓力高10%),背壓閥(2.3)設(shè)定壓力一般為平衡壓力加(30~50)bar。(3)保壓:當(dāng)滑塊到達(dá)下死點(diǎn)后,給比例伺服閥Y4零電壓,比例伺服閥(2.2)在中位,切斷油缸上、下腔的通路,滑塊停止在下死點(diǎn)上。(4)卸荷:折彎?rùn)C(jī)工進(jìn)保壓后,給比例伺服閥Y4一定負(fù)電壓,使油缸上行一定距離(卸荷距離),油缸上腔的壓力通過(guò)比例伺服閥卸荷。(5)返回:電磁換向閥Y7失電時(shí),充液閥打開(kāi),給比例壓力閥(4.4)Y1一定電壓,比例伺服閥Y4負(fù)電壓,油泵排出的壓力油經(jīng)比例伺服閥(2.2)、二通插裝閥(2.4)、單向閥(8.1)到油缸下腔(有桿腔),推動(dòng)滑塊向上,而油缸上腔(無(wú)桿腔)的液壓油一路經(jīng)充液閥回油箱,一路經(jīng)比例伺服閥回油箱?；瑝K快速返回?；爻趟俣瓤赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)比例伺服閥開(kāi)口而得到。3壓力檢測(cè)的特點(diǎn)分析3.1調(diào)節(jié)主泵的壓力由比例壓力閥(4.4)控制二通插裝閥(4.1)來(lái)調(diào)節(jié)主泵的壓力,即液壓系統(tǒng)壓力,以滿足折彎力的要求。安全閥(4.3)控制著油泵輸出的最高壓力,當(dāng)油泵出口壓力過(guò)高時(shí),對(duì)其進(jìn)行卸荷保護(hù)。3.2蓄能器充液閥控制由控制泵和蓄能器為控制油路提供油源,即為充液閥的工作和同步塊上比例伺服閥提供控制油,啟動(dòng)控制油泵,通過(guò)調(diào)節(jié)蓄能器充液閥(D01)(高壓140bar,低壓120bar),向蓄能器充液,當(dāng)控制系統(tǒng)壓力≥設(shè)定的140bar時(shí),控制油泵卸荷。當(dāng)壓力降到設(shè)定的120bar時(shí),油泵再向蓄能器供油,直到使蓄能器中油壓升至設(shè)定的140bar。壓力閥(D02)是安全閥,控制該系統(tǒng)的最高壓力。3.3插裝閥5.2該液壓系統(tǒng)具有上腔壓力保護(hù)功能,當(dāng)油缸上腔壓力超過(guò)設(shè)定值,插裝閥5.2就會(huì)被打開(kāi),給上腔卸荷。安全閥(7.1)是為油缸下腔的安全閥(設(shè)定壓力比系統(tǒng)壓力高10%)。3.4壓力控制的穩(wěn)定性壓力中心塊是安裝在機(jī)器的中間部位,通?？刂苾蛇叧湟洪y的控制閥也在壓力中心塊上。國(guó)內(nèi)機(jī)床遠(yuǎn)程壓力控制目前距離只能做到2.5m、12m以內(nèi),18m的折彎?rùn)C(jī)就會(huì)有控制穩(wěn)定性的問(wèn)題。此外,控制管道直徑不可能大,大約在12mm以內(nèi),否則會(huì)有沿程壓力損失,回油壓力快慢,進(jìn)油壓力快慢等問(wèn)題,直接導(dǎo)致充液閥的關(guān)閉效果不穩(wěn)定,最終顯現(xiàn)出來(lái)的就是整個(gè)機(jī)床的動(dòng)作、性能不穩(wěn)定4液壓系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)該折彎?rùn)C(jī)滑塊長(zhǎng)度18m,為控制減小滑塊的變形,使得滑塊的高度、厚度不可能做得小,高度4.8m,厚度300mm,這樣滑塊的重量會(huì)大于200t(含模具的重量),通常的3000噸油缸下腔面積不足以支撐這么重的滑塊,經(jīng)計(jì)算加大油缸下腔的面積,使得支撐壓力在11MPa左右,帶來(lái)的后果就是油缸下腔的流量大大增加,為了達(dá)到滑塊的速度,只有加大液壓系統(tǒng)的通徑、流量。液壓系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。(1)油缸的表面積由表中油缸直徑D和活塞桿直徑d可求的油缸上腔面積S為4776cm(2)系統(tǒng)的壓力實(shí)際計(jì)算噸位理論支撐壓力:靜態(tài)支撐壓力:(3)油泵的流量油泵的理論流量油泵的效率按照η=98%來(lái)計(jì)算,可以得到油泵的實(shí)際流量:(4)油箱體積機(jī)械手冊(cè)第四卷P17~742中關(guān)于油箱尺寸的選擇有如下經(jīng)驗(yàn)值,即取液壓泵每分鐘流量的3~7倍式中:λ———系數(shù)。為了使油泵和油路管道獲得充足的油液,這里選取λ=8,所以油箱的體積為4350L。(5)速度分析由于快進(jìn)時(shí),油泵和充液閥同時(shí)對(duì)上油腔供油,這兩部分的流量都對(duì)快下的速度產(chǎn)生影響,但是油缸下腔油液只經(jīng)過(guò)比例閥回到油箱中,所以按照比例閥計(jì)算的更準(zhǔn)確些。按充液閥計(jì)算按比例閥計(jì)算:(2)工進(jìn)速度在工進(jìn)時(shí)比例閥不一定需要全部打開(kāi),此時(shí)工進(jìn)的速度可以通過(guò)油泵的流量求的,假設(shè)油泵的效率為98%,有:考慮這樣大的折彎?rùn)C(jī),工進(jìn)速度太快了,采用工進(jìn)時(shí)關(guān)掉一個(gè)油泵的方案(有3個(gè)125cm(3)回程速度回程時(shí),油缸下腔的油液全部由油泵提供,所以可求得5根據(jù)顯示補(bǔ)償流量控制折彎?rùn)C(jī)在板材折彎過(guò)程中,由于滑塊兩端受力最大,在反作用力下,滑塊下表面出現(xiàn)凹形形變,滑塊中間部分形變最明顯液壓補(bǔ)償系統(tǒng)采用直徑為尷470mm的補(bǔ)償缸9個(gè),補(bǔ)償閥流量為160L/min,補(bǔ)償管道內(nèi)徑尷20mm,計(jì)算下來(lái)數(shù)據(jù)顯示補(bǔ)償速度決定了補(bǔ)償流量,所以要加大補(bǔ)償溢流閥的通徑流量?？紤]補(bǔ)償油缸在機(jī)床長(zhǎng)度方向上布置的話,采用單邊進(jìn)油會(huì)有沿程壓力損失,影響整個(gè)補(bǔ)償速度和精度,最后采用在機(jī)床左右兩側(cè)利用兩個(gè)油泵雙向供油給補(bǔ)償缸。在超長(zhǎng)超大折彎?rùn)C(jī)中,采用液壓撓度補(bǔ)償,可獲得在工作臺(tái)全長(zhǎng)上精度均勻一致的工件。液壓撓度補(bǔ)償由一組安裝在下工作臺(tái)內(nèi)的油缸組成,可使工作臺(tái)相對(duì)移動(dòng),形成加凸的理想曲線,保證受力后與滑塊的相對(duì)位置關(guān)系不變。補(bǔ)償量由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)板厚、模具開(kāi)口及材料特性自動(dòng)計(jì)算確定。液壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)勢(shì)在于充分利用液壓原理,補(bǔ)償量隨著負(fù)載的增大而增大,不需要或者很少需要對(duì)補(bǔ)償量進(jìn)行調(diào)節(jié),更加方便用戶的使用,它在大、中、小型數(shù)控折彎床上都適用。不足在于成本高,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,同時(shí)存在撓度曲線種類有限的問(wèn)題6計(jì)流量控制該液壓系統(tǒng)集成度高,