新型薄板扣壓機優勢多

◎ 李敏 陳學仁 孫玉崗 肖亞北 楊洋｜文

通過對傳統薄板扣壓機工作原理和工況的分析，介紹了一種新型薄板扣壓機及其液壓系統的設計特點，指出其與傳統液壓機相比，具備多種優勢。

針對傳統液壓機容易產生高速沖擊力，從而導致薄板工件在扣壓過程中無法滿足客戶要求的精度這一問題，廣東冠邦科技有限公司設計開發了一種采用增壓技術的新型扣壓機。該機的特點是：（1）利用液壓增壓器產生的超高壓直接作用于主油缸做功，因增壓器具有輸出壓力大、運行動作平穩的優點，符合扣壓工況，從而可實現對薄板工件的平穩扣壓，大幅提高工件的成材率。（2）整機采用套筒拉桿結構，在薄板工件扣壓時，整機四立柱受力均勻，增加機器壽命；采用液壓超高壓控制使其結構更加緊湊，減小占地面積。（3）利用精準行程定位，對工作行程進行功能區域劃分，從而提高電機的使用效率，降低了能源消耗。（4）設備采用壓力控制和工作位置控制雙重保護裝置確保了超高壓系統的安全控制，從而確保了設備的安全性。

新型150T超高壓扣壓機工作原理

圖1為液壓原理圖。

1.液壓原理

1油箱 2空氣濾清器 3液位控制繼電器 4液位液溫計 5吸油過濾器6回油過濾器 7機泵組8冷卻器 9電磁溢流閥10過濾器 11壓力表開關12耐震壓力表 13單向閥 14電液換向閥 15液控單向閥 16電接點壓力表 17壓力繼電器 18增壓器 19溢流閥 20 超高壓電磁換向閥 21蓄能器 22電磁換向閥 23 節流閥 24單向閥（注：行程開關S1為起始位，S2為工作位，S3為高壓保護位）

2.工作原理

啟動：按下泵啟動按鈕，電磁溢流閥1YA先通電2s，機泵組的電機再通電，泵不帶載荷啟動，延時5s之后，電磁溢流閥1YA先斷電，系統升壓，同時蓄能器處在充壓狀態。檢測起始位行程開關S1，如無信號則2YA通電，油缸和增壓器活塞上升待S1開關發訊，2YA斷電。

壓制：按下工作壓下按鈕，如機器光柵信號正常則3YA、4YA、5YA通電，油缸快速壓下待系統壓力在控制器設定值SP1發訊，6YA通電，增壓器開始增壓壓下；當壓力到壓力控制器設定值SP2時發訊并檢測S3發訊。此時處于高壓壓制狀態，延時保壓0.5S后3YA斷電，延時20MS后4YA斷電釋放壓力。2YA通電、5YA、6YA斷電，油缸回程，檢測S2工作位發訊，2YA斷電，油缸停止回程。等待下一次工作命令循環。

保護：由于本設備為三梁四柱式結構壓力機，工作區域敞開，比較開闊。為避免操作者由于麻痹大意引起的安全事故，特設定一光電感應保護開關。只要該光電感應開關得信號（即操作者進入危險高壓區域）設備立即切換到急停狀態，終止本設備一切電信號停止設備運行，從而保護操作工人。

系統參數確定

1.主油缸

缸徑：200mm；桿徑：160mm

行程：100mm；系統壓力Px：11MPa

2.油缸150T時的工作壓力

Pg= F/A =150000/0.785×202=47.77(MPa)

F：壓力機的公稱壓力，單位kg

A：油缸的面積，單位cm2

Pg：工作壓力，單位MPa

3.增壓器增壓比

Pg：工作壓力，MPa；Px：系統壓力，MPa

整合數據，選擇增壓器增壓比I為：I=5：1

4.選擇油缸額定工作壓力

工廠要求油缸快進速度Vk：30mm/s，油缸工進速度Vg：4mm/s，選擇油缸額定工作壓力63MPa。

5.泵選擇

油缸最大速度時的流量：A×Vk=56.52(L/min)

泵：V42C2R；排量q：42mL/r； 額定工作壓力Pbe：1.5-14MPa。

6.電機選擇

采用四級電機。

泵最大輸入功率（Nbs）：

Nbs=Px×Qbs=11×42×1500/60×1000=11.55(kW)

Qbs：泵輸出最大流量（L/min），Qbs=q×n

Q：泵排量，42mL/r；

N：電機轉速，1500r/min

按泵輸入功率的65%選擇電機，則：

Nd≥Nbs×65%=7.5（kW）

選電機：Y132M-4，功率：7.5kW，轉速：1440r/min，額定電流：7A

7.校核

系統流量（Qx）：

Qx=q×n=42×1440/1000=60.48(L/min)

Q：泵排量（mL/r）；N：電機轉速（r/min）

泵輸入功率：Qx×Px=60.48×11/60=11.088(kW)

Px：系統壓力，MPa

電機功率占最大功率的百分比：7.8/11.088×100%=67.6%

油缸快進速度Vk(mm/s)，考慮系統溢流和內泄，一般按系統流量的95%計算，則：

Vk＞30(mm/s)

即：快進速度滿足設計要求。

油缸工進速度Vk，考慮系統溢流和內泄，一般按系統流量的95%計算，則：

Vk＞4(mm/s)

即：工進速度也滿足設計要求。

8.增壓器設計

采用單行程增壓形式，高壓腔活塞直徑和系統腔活塞直徑分別為：180mm，80mm

增壓比：I=A1/A2=5.0625

假定工進距離Lg：8mm，假定增壓完成時，主油缸在最大行程位置，則在不考慮油壓縮的情況下，所需增壓器輸出的流量Q1：

Q1=A×Lg=0.251(L)

油缸無桿腔的油在50MPa壓力作用下，總壓縮量Q2(假定從0MPa壓縮到50MPa，δP=50MPa)：

Q2=Δp×A×L/E=0.174(L)

L：主油缸行程，100mm；E：液壓油彈性模量，取E=900MPa

增壓器需要輸出的總流量Qz：

Qz=Q1+Q2=0.251+0.174=0.425(L)

單向增壓器的有效行程Lzy：

Az：增壓器高壓腔活塞面積

考慮泄露等原因，取增壓器有效行程為：100mm

增壓器大小腔活塞直徑分別為：180mm，80mm，有效行程：100mm

9.油箱有效容積

按泵流量的5倍[5×60.48=300(L)]計算，取油箱有效容積為：300L，油箱外形尺寸：800×800×500(mm)3。

10.高壓管通徑及壁厚計算

采用20#普通無縫鋼管，其抗拉強度σb為：

σb≥410MPa

σp=σb/n=410/4=102.5(MPa)

δ≥（p×d）/（2×σp）=4.39（mm）

σp：許用應力，MPa；δ：管子壁厚，mm；N：安全系數，當p≥17.5MPa時，n=4；D：管子內徑，d=18 mm；P：工作壓力，p =50MPa；取δ=5mm，即采用φ28×5的無縫鋼管。

結束語

新型150T超高壓扣壓機不但解決了傳統液壓機沖擊大的問題，而且使整個設備更加緊湊、操作也更簡單方便。該設備已經投入生產一年，達到合同要求的技術指標，滿足了用戶的使用要求。本設計對超高壓、短行程工況的液壓機具有一定的參考價值。