液壓控制閥在四輥卷板上的運用

普通四輥卷板機主傳動為機械傳動，零件多，使制造和安裝誤差增加；傳動部分和工作機座為兩個獨立體，工作時機器運動不平穩、噪音大，影響機器的精度和使用壽命；側輥、下輥的升降運動為液壓油缸驅動，且采用普通開關閥控制，卷制精度都不高，整個機器的傳動效率較低，且占地面積大，結構不緊湊，外形不美觀。加之用戶要求對板料進行多弧卷取，因此，需對四輥卷機的傳動部分進行改進。

上輥采用馬達直接驅動后，使四輥卷板機成為結構合理、控制先進、高效率、高精度的全液壓數控四輥卷板機。此機關鍵是主傳動液壓系統中采用了方向比例閥和疊加流閥，從而實現了自動完成多曲率弧工件的卷制和準確定位要求。

下面以全液壓數控四輥卷板機為例介紹液壓系統設計中的各控制元件的運用。原理圖如下：

該液壓系統由一臺雙出軸電機驅動，一個大排量的泵和一個小排量的雙聯泵，為上輥馬達和所有液壓缸提供動力。為保證液壓油的純凈度，在泵的吸油口和回油口都裝有過濾器。控制閥采用了溢流閥、電液方向比例閥、三位四通換向閥、疊加式溢流閥、疊加式單向閥和疊加式節流閥。

一 溢流閥

泵的出口處安裝有HSRF低噪音電磁鐵控制溢流閥，它是由低噪音先導式溢流閥和電磁鐵換向閥組合而成。除具有HRF系列的特性外，泵的壓力可以靠一個作用于電磁閥的電信號遙控卸荷，或靠連接先導閥到該電磁閥口得到調節，使系統得到一個或兩個壓力控制。

二 電液方向閥比例

隨著我國造船、工程機械、石油、化工、風電、核電、鍋爐等行業的快速發展，卷板機的市場需求量越來越大，市場對卷板機的工作精度和工作效率也提出了更高的要求，因此，要求對主傳動驅動速度進行隨機控制，這就要求液壓控制元件在對油液的控制更加精確且可調節，比例閥具有以上特征。

比例控制閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥三類。壓力控制閥是用比例電磁閥取代引導式溢流閥的手調裝置形成引導式比例溢流閥，其輸出的液壓壓力由輸入信號連續或按比例控制；流量控制閥是利用比例電磁閥取代節流閥或調速閥的手調裝置而以輸入信號控制節流閥或調速閥之節流口開度，可連續或按比例控制其輸出流量，節流口的開度便可由輸入信號的電壓大小決定；方向控制比例閥取代方向閥的一般電磁閥構成直動式方向閥，其滑軸不但可以換位，而且換位的行程可以連續或按比例變化，因而連通油口間的通油面積也可連續或按比例變化，所以比例方向控制閥不但能控制執行元件的運動方向，還能控制液體的流量。

電液比例閥是以傳統的液壓控制閥為基礎，采用模擬式電氣——機械轉換裝置將電信號轉換為位移信號，連續控制液壓系統中工作油液的壓力、方向或流量的一種液壓元件。電液比例閥的特點是把電的快速性、靈活性等優點與液壓傳動力量大的優點結合起來，能連續、按比例控制液壓系統中執行元件運動的力、速度和方向，簡化了系統，減少了元件的使用量，并能防止壓力或速度變換引起的沖擊現象。

從工作原理可知，方向比例控件閥可以滿足對上輥的正反方向同時對輸入的油液流量進行調節。由于電液比例閥具有容易與電氣及計算機控制系統聯合，達到控制精度高、安裝使用靈活以及抗污染能力強等多方面優點，因此，能夠滿足數控四輥卷板機多弧卷取時對液壓傳動系統的控制閥在自動化、精度、響應速度方面提出的要求，并且結構簡單、制造和維護成本低，用戶在使用和維護方面較為便捷。

三 疊加式溢流閥

疊加式溢流閥的工作原理與一般的先導式溢流閥相同。它利用主閥芯兩端的壓力差來移動主閥芯，以改變閥口的開度。當系統壓力低于疊加溢流閥的調定壓力時，錐閥關閉，阻尼沒有液流流過。當系統壓力升高并達到疊加溢流閥的調定值時，錐閥在液壓力作用下壓縮先導閥彈簧并使閥口打開，于是進油腔的油液經錐閥閥口和回油孔流入T口。當油液通過主閥芯上的阻尼孔時產生壓力降，使主閥兩端產生壓力差，在這個壓力差的作用下，主閥芯克服彈簧力和摩擦力移動，使閥口打開，實現溢流。調節彈簧的預壓縮量便可改變該疊加式溢流閥的調整壓力。

上輥在方向比例閥斷電處在中位時，因慣性作用使得上輥左右擺動反復振蕩，板料在卷制中不能準確定位，同時對馬達造成破壞，為防止這種現象，在主傳動中設置疊加式溢流閥，將其壓力調到高于系統壓力。在正常工作時疊加溢流閥處在關閉狀態，保證卷制過程正常工作；當方向比例閥斷電時，馬達進、出油口封閉，慣性作用下壓力升，當升至疊加溢流閥打開壓力時，馬達進出油腔相通，兩側壓力均衡，保證卷制準確定位。

四 方向控制閥

能改變油液流動方向或通斷的控制閥稱為方向控制閥。它控制液流方向，從而改變執行元件的運動方向。為了滿足

各油缸的動作要求，本系統采用了三位四通Y型電磁鐵控制彈簧復位方向控制閥，用來控制油缸的運動方向，選用Y型中的機能使進回油路與油箱接通，保證疊加液控單向閥的鎖緊。

五 疊加式液控單向閥

在立式液壓缸中，由于滑閥和管的泄漏，在活塞和活塞桿的重力作用下，可能引起活塞和活塞桿下滑。將液控單向閥接于液壓缸的油路，則可防止液壓缸活塞等活動部分下滑，能可靠截止與執行器之間的液壓油路，并可實現單向閥反向供油。

六 疊加式單向節流閥

因倒頭油缸小，在倒頭油缸的閥組上增設單疊加式單向節流閥，以控制倒頭的倒下和升起的速度。

全液壓數控四輥卷板機的各工作輥的升降為液壓油缸驅動，與安裝于各油缸側的直線位移傳感器組成一個閉環控制系統，實現了輥子兩端的同步升降，定位精確，重復定位精度可達到±0.2mm；上輥主傳動采用馬達直接驅動，采用電液方向比例閥控制，與電氣控制系統程序、控制器PLC、增量式光編等元件的配合，可在接近最終位置時自動降低速度，保證工件的精確成形，完成了全閉環伺服控制，實現了無級調速及板料進給量的精確控制。這套液壓系統在四輥卷板機上運用，使其卷制的剩余直邊減小，整機的重量降低，卷板效率提高，保證了精確定位，滿足了自動卷制多曲率弧形工件的要求。在卷制前輸入相應的參數，電腦自動生成卷制程序完成卷制，實現了真正意義上的數控。

〔責任編輯：李爽〕