快速差動回路在高速旋壓成型機上的應用

王鎮江

（廣西工學院 汽車工程系，廣西 柳州 545006）

筆者根據行業的實際情況，為某企業設計了合模力為2000 kN高速旋壓機的液壓系統。高速旋壓機主要特點是速度差大、成型速度快（每模產品的速度最快可達16 s）。在設計中，采用變量泵加定量泵結構，配以差動連接快速回路，以期達到滿足設備要求的效率，又能減少系統功率的目的。

1 液壓增速回路

1.1 常見的液壓增速回路

（1）差動連接增速回路。是液壓傳動系統中應用較為廣泛的一種調速回路。其實質是使液壓缸活塞桿腔排出的液體返回至液壓缸的活塞腔，從而增加進入活塞腔的流量，相應也加大了活塞的伸出速度，靈活地滿足大推力、小速度及小推力、大速度的工作行程的要求。速度是差動回路重要的工作參數，易受管道壓力損失以及差動工作時換向閥工作狀態等因素影響而發生異常。

（2）蓄能器增速回路[1]。蓄能器增速回路是在液壓回路中，增加一個蓄能器，當某一工作階段執行元件需要快速運動時，蓄能器作為泵的輔助動力源，與泵同時向系統提供壓力油，常用于間歇運動的液壓機構，當執行元件間歇或低速運動時，泵向蓄能器充油。但是需要增加蓄能器，加大成本，整個液壓系統的體積也較大。

（3）增速缸增速回路[2]。在主缸內部增加一個小油缸，主缸的活塞桿是增速缸的缸體，或在系統外面增加一個小油缸，使得主缸前進速度快，大多應用在空行程速度要求快速的臥式液壓系統中，如臥式液壓機等。缺點是，增速缸結構復雜，加工、安裝、維護麻煩，且對設備的結構也有較高要求。

1.2 高速旋壓機的液壓系統分析

高速旋壓機主要由合模夾緊及旋壓成型兩大部分組成，根據旋壓成型工藝要求，合模夾緊油缸要有足夠的壓力夾住工件，使工件在成型過程中，不能有徑向位移現象，要求壓力較大，油缸直徑也就大；而成型油缸是使工件變形，使其達到成型目的，所需的力較小，油缸直徑也就較小。經分析該設備有如下特征：

（1）執行油缸較多。主缸一個，頂出缸一個，成型油缸6個。

（2）工藝要求主缸最大速度200 mm/s，成型油缸最大速度70 mm/s，而缸徑差也很大，經計算，主缸直徑為200 mm，成型缸直徑為70 mm，故兩類油缸需求的流量差別就很大。

（3）系統壓力較高。系統壓力要求為23 MPa以上。

1.3 液壓系統及其工作原理

為了滿足設備的上述要求，特別是主缸的快速要求，本設計采用雙泵（變量泵+定量泵）加差動方式。液壓原理圖如圖1。

1.反芻動物。主要發生于犢牛和羔羊，表現為食欲下降、運動失調、不能站立、嚴重腹瀉、脫水。因腦灰質軟化（大腦皮質壞死）主要表現神經癥狀如易興奮、痙攣、四肢抽搐呈驚厥狀、倒地后牙關緊閉、眼球震顫、角弓反張。嚴重者強直性痙攣，在12～72 h昏迷死亡。

圖1 液壓原理圖

該系統的執行器：頂出油缸為一單作用油缸，其余為雙桿活塞液壓缸。油源為一臺變量泵（大泵），一臺定量泵（小泵），工作壓力分別由電磁溢流閥Y 1、Y 2調定。系統工作循環過程如下：

電磁鐵 Y 1、Y 2、Y 3、Y 6得電，大小泵壓力油通過換向閥9進入主缸右端使得主缸活塞桿向左運動，回油通過單向閥7回到主油路上，形成差動快速回路，達到快速前進的目的。

當模具接近工件時，Y 6失電同時Y 4通電，去掉差動回路，形成較大的壓力差，進行慢速合模并鎖緊工件。夾緊工件后，主軸帶動工件旋轉，同時Y 3失電，Y 9通電，小泵油流經過換向閥11到成型缸右端，帶動成型模具進給，進給速度分別由閥12、13、14進行調節，預成型后，電磁鐵Y 9斷電，Y 10通電，壓力油進入成型油缸左腔，帶動成型模具快速返回；根據制品精度要求不同，第二組、第三組……油缸進行工作，可有6組成型油缸，完成不同精度要求的制品。

帶輪旋壓成型后，Y 1、Y 5通電，壓力油通過減壓閥4、單向閥5、換向閥6進入主缸左端使得主缸活塞桿向右運動，進行開模，從而完成帶輪的旋壓成型過程。

2 本系統的特點

采用變量泵+定量泵雙泵結構——主缸快速運動，雙泵同時工作，而且通過差動回路達到快速目的。當成型油缸要求流量比較小時，可以只用定量泵2進行工作，可滿足6組成型油缸（側缸）的速度要求。此設計有如下特點：

（1）較好滿足旋壓工藝要求；

（2）系統功率較小，達到節能目的；

（3）成本不會太高；

（4）使用效果很好。

3 結束語

根據高速旋壓機的具體特點，設計了一種新型高效的雙泵（變量泵+定量泵）加上差動快速回路，通過雙泵及差動回路的組合，來實現設備不同速度的要求，特別適合速度差比較大的系統。設備試制成功，通過企業在生產線上的連續運行，使用效果較好，生產率高，與企業原有同壓力等級的旋壓機上相比，生產效率提高了1倍以上，且成型精度比原來設備高。事實證明設計合理，值得在相關行業推廣。

[1]許福玲，陳堯明.液壓與氣壓傳（第3版）[M].北京：機械工業出版社，2007.

[2]趙月靜，寧辰校.液壓實用回路360例[M].北京：化學工業出版社，2008.