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关键词:
液压与气压的传动通用液压机原理分析
前言
液压机是一种以液体为介质来传递能量以实现多种锻压工艺的机器。
液压机与其他压力机相比,具有压力和速度可在较大范围内无级调节、动作灵活、各执行机构动作可方便地达到所希望的配合关系等优点。
同时液压元件的通用化和标准化,也给其设计、制造和使用带来了方便。
自从1795年英国人布拉曼取得第一个手动液压机专利至今,液压机发展十分迅速,在冶金、锻压、机加工、交通运输、航空航天等行业部门,特别是在粉末冶金、管、线型材挤压,胶合板压制,打包,人造金刚石、耐火砖压制,电缆包覆,碳极压制成形,零件压装、校直等方面应用广泛。
液压机在锻压机械标准ZB—J62030—90中属于第二类,类别代号为“Y”。
在实际生产中,由于压力机的行程速度较快,生产率高,所以冲压加工设备多数采用曲柄压力机。
对成形速度有要求的某些冲压加工,液压机较慢的工作行程速度更符合其工艺的要求,而且容易做到保压和调节工作行程长度,在一定范围内得以应用。
通用液压机是一种用途广泛的液压机,称为一般用途液压机,也称万能液压机。
共有5种类型,其中Y30系列为单柱液压机,Y31系列为双柱液压机,Y32系列为四柱液压机,Y33系列为四柱上移式液压机,Y36系列为切边液压机。
它们常用于材料的压制工艺,如冲裁、弯曲、翻边以及薄板拉深等,也可用于校正、压装、砂轮成形,金属零件冷挤压成形,粉末制品压制成形以及塑料制品压制成形等工艺。
这类液压机多用在生产批量不大但工艺要求多样化的车间。
我们这小组研究的就是Y32系列的Y32-315型通用液压机。
Y32系列为四柱式结构。
液压控制采用插装阀集成系统,动作可靠,使用寿命长,液压冲击小,减小了连接管路与泄漏点。
独立的电气控制系统,PLC控制,工作灵敏度可靠。
采用按钮集中控制,具有调整、双手单次循环两种操作方式。
通过移动操作面板选择,可实现定程、定压两种成型工艺,工作压力、行程可根据工艺需要在规定范围内可调。
适用领域:
Y32-315型通用液压机主要适用于各类压力容器封头的冷、热成型压制,也可以用于各类厚、薄钢板的压鼓、折边、校平等工艺。
基于这些我们主要讨论了Y32-315型通用液压机的整体机构、系统原理图、系统性能、基本元件选型和系统的工作特点等方面。
一.Y32-315型通用液压机本体机构---------------6
二.Y32-315型通用液压机液压系统工作原理-------9
三.系统性能分析------------------------------13
四.基本元件选型------------------------------14
五.Y32-315型通用液压机液压系统工作特点------16
六.分析与总结--------------------------------16
七.参考文献----------------------------------17
一、Y32-315型通用液压机本体机构
Y32-315型通用液压机结构原理图
液压机的主要运动是上滑块机构和下滑块顶出机构的运动,上滑块机构由主液压缸(上缸)驱动,顶出机构由辅助液压缸(下缸)驱动。
液压机的上滑块机构通过四个导柱导向、主缸驱动,实现上滑块机构“快速下行→慢速加压→保压延时→快速回程→原位停止”的动作循环。
下缸布置在工作台中间孔内,驱动下滑快顶出机构实现“向上顶出→向下退回”或“浮动压边下行→停止→顶出”的两种动作循环,如图所示。
液压机液压系统以压力控制为主,系统具有高压、大流量、大功率的特点。
如何提高系统效率,防止系统产生液压冲击是该系统设计中需要注意的问题。
液压机工作循环图
液压传动系统的组成
液压系统主要由:
动力元件(油泵)、执行元件(油缸或液压马达)、控制元件(各种阀)、辅助元件和工作介质等五部分组成。
1)动力元件(油泵)它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能;
是液压传动中的动力部分。
2)执行元件(油缸、液压马达)它是将液体的液压能转换成机械能。
其中,油缸做直线运动,马达做旋转运动。
3)控制元件包括压力阀、流量阀和方向阀等。
它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度,并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。
4)辅助元件除上述三部分以外的其它元件,包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头(扩口式、焊接式、卡套式)、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等及油箱等,它们同样十分重要。
5)工作介质工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液,它经过油泵和液动机实现能量转换。
液压机的基本技术参数
序号
项目
单位
规格
1
公称压力
KN
3150
2
主缸回程力
630
3
顶缸顶出力
4
液体最大工作压力
MPa
25
5
滑块最大行程
mm
800
6
滑块距工作台最大距离
1250
7
顶出活塞杆端面距工作台上面距离
360
8
滑块行程速度
空载下行
mm/s
100
工作
6-8
回程
60
9
顶出活塞行程速度
顶出
45
退回
10
工作台有效面积
左右
1260
前后
1200
11
立柱中心距
1400
900
12
工作台距离地面高
650
13
机器占地面积
3230
2200
地面以上高
约4350
14
电机功率
KW
18.5
二、Y32-315型通用液压机液压系统工作原理
Y32-315型通用液压机的液压系统图
图为Y32-315型通用液压机液压系统图,表为该机的液压系统动作循环表,压力机产品照片。
该系统采用“主、辅泵”供油方式,主液压泵l是一个高压、大流量、恒功率控制的压力反馈变量柱塞泵,远程调压阀5控制高压溢流阀4限定系统最高工作压力,其最高压力可达32MPa;
辅助泵2是一个低压小流量定量泵(与主泵为单轴双联结构),其作用是为电液换向阀、液动阀换向和液控单向阀的正确动作提供控制油源,泵2的压力由低压溢流阀3调定。
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,当上滑块组件接触到工件后,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。
该系统的工作原理如下
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铁均处于失电状态,主泵1输出的油经电液换向阀6中位及阀21中位流回油箱(处于卸荷状态),辅助泵2输出的油液经低压溢流阀3流回油箱,系统实现空载启动。
2)上液压缸快速下行按下上缸快速下行按钮,电磁铁1YA、5YA得电,电液换向阀6换右位接入系统,控制油液经电磁阀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。
此时系统的油液流动情况为
进油路主泵1→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→换向阀6右位→换向阀21中位→油箱。
由于上缸竖直安放,且滑块组件的重量较大,上缸在上滑块组件自重作用下快速下降,此时泵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。
3)上缸慢速接近工件并加压当上滑块组件降至一定位置时(事先调好),压下行程开关2S后,电磁铁5YA失电,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、阀6右位、阀21中位回油箱。
这时,上缸上腔压力升高,充液阀14关闭。
上缸滑块组件在泵1供油的压力油作用下慢速接近要压制成型的工件。
当上缸滑块组件接触工件后,由于负载急剧增加,使上腔压力进一步升高,压力反馈恒功率柱塞变量泵1的输出流量将自动减小。
回油路上缸16下腔→背压阀10→换向阀6右位→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,阀6回中位,上缸的上、下腔封闭,由于阀14和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控制的时间继电器调整实现。
在上腔保压期间,主泵1经由阀6和21的中位后卸荷。
5)上缸上腔泄压、回程当保压过程结束,时间继电器发出信号,电磁铁2YA得电,阀6左位接入系统。
由于上缸上腔压力很高,液动换向阀12上位接入系统,压力油经阀6左位、阀12上位使外控顺序阀11开启,此时泵1输出油液经顺序阀11流回油箱。
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,所以阀14在泵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,阀12下位接入系统,外控顺序阀11关闭,泵1供油压力升高,使阀14完全打开,此时,系统的液体流动情况为
进油路泵1→阀6左位→阀9→上缸下腔;
回油路上缸上腔→阀14→上部油箱15。
6)上缸原位停止当上缸滑块组件上升至行程挡块压下行程开关1S,使电磁铁2Y失电,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。
泵1输出油液经阀6、21中位回油箱,泵1卸荷。
7)下液压缸顶出及退回当电磁铁3Y得电,换向阀21左位接入系统。
此时的液体流动情况为
进油路泵1→换向阀6中位→换向阀21左位→下缸17下腔;
回油路下缸17上腔→换向阀21左位→油箱。
下缸17活塞上升,顶出压好的工件。
当电磁铁3Y失电,4Y得电,换向阀21右位接入系统,下缸活塞下行,使下滑块组件退回到原位。
8)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,要求下滑块组件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—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,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,
表Y32-315型通用液压机液压系统动作循环表
动作程序
1YA
2YA
3YA
4YA
5YA
上
缸
快速下行
+
-
慢速加压
保压
泄压回程
停止
下
压边
注:
“+”表示电磁铁通电;
“-”表示电磁铁断电。
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