阻尼技術(shù)在拉伸液壓機(jī)背壓回路的應(yīng)用

劉如紅

（無錫市藍(lán)力機(jī)床有限公司，江蘇 無錫 214174）

1 引言

拉伸液壓機(jī)常見的液壓墊液壓控制模式如圖1所示，主缸在運(yùn)行過程中，高壓油從閥2滑閥閥芯間隙中泄漏到密閉容腔的現(xiàn)象普遍存在，泄漏并積存在密閉容腔的壓力在特定工況下會引起設(shè)備的誤動作，影響制品的重復(fù)精度和外觀品質(zhì)。本文分析相關(guān)的液壓機(jī)背壓回路，基于生產(chǎn)實(shí)踐中的合理性和可行性，對標(biāo)準(zhǔn)溢流閥閥體的結(jié)構(gòu)做出創(chuàng)新，對背壓回路進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計(jì)。

2 原液壓系統(tǒng)在生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題

原背壓回路動作原理如圖2所示。主缸下行動作由二位四通換向閥YV2控制；主缸回程動作由二位四通換向閥YV1控制；主缸泄壓由二位四通換向閥YV6控制；主缸有桿腔下腔鎖緊由二位三通電磁球閥YV3控制；液壓墊缸的頂出和退回由三位四通換向閥YV4、YV5控制；液壓墊缸背壓的壓力由比例溢流閥控制；符號P為系統(tǒng)高壓，T為系統(tǒng)回油。拉伸液壓機(jī)拉伸工藝動作主要包括：主缸快速下行、主缸慢速下行接觸工件、主缸繼續(xù)慢下且液壓墊缸被動壓退、主缸泄壓回程、液壓墊缸頂出等，單周期的某些動作會關(guān)聯(lián)同步。

圖1 帶液壓墊液壓機(jī)液壓原理示意圖

圖2 原背壓回路的液壓原理圖

以1000kN機(jī)器為例，其主缸行程800mm，液壓墊行程300mm，液壓墊缸缸徑150mm，液壓墊缸桿徑120mm。其在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)問題如下：

（1）液壓墊缸活塞桿位置移動到300mm的位置，在主液壓系統(tǒng)不起壓的狀態(tài)下，液壓墊缸換向閥兩端YV4、YV5不通電電磁閥切換到中位，系統(tǒng)重新起壓但不做任何動作，液壓墊缸壓力傳感器SP3的壓力顯示會緩慢上升；

（2）液壓墊缸活塞桿位置移動到100mm、200mm或其他位置后停下，系統(tǒng)重新起壓，做主缸下行加壓、回程等動作，設(shè)備操作面板觸摸屏中的顯示液壓墊位移的數(shù)值呈上升趨勢變化，每10～15s時(shí)間變化1mm。

粗略估算，在10～15s時(shí)間，液壓墊缸位置變動1mm，閥的泄漏量q

式中：D為液壓墊缸缸徑；d為液壓墊缸桿徑；h為微動行程；t為微動間隔時(shí)間。

圖3 改進(jìn)后背壓回路液壓原理圖

0.113 L/min的泄漏量雖小，但是泄漏到密閉液壓墊缸無桿腔的壓力急劇累加到足夠高后，即可推動負(fù)載，推動液壓墊缸活塞，使活塞桿伸出，導(dǎo)致模具的頂桿伸出，引起壓制時(shí)頂缸受損，最終影響制品的成型外觀質(zhì)量。

在液壓系統(tǒng)中，工作介質(zhì)（液壓油）是在液壓元器件的容腔內(nèi)暫存或流動的，工作介質(zhì)（液壓油）被要求限定在事先約定的容腔內(nèi)循環(huán)流動。液壓元器件配合接觸面之間存在的間隙，使得在有壓差的地方就會有少量的液壓油穿過容腔邊界或邊界流道，流出約定的容腔，這種現(xiàn)象稱為泄漏。本文提到的兩個問題就屬于高壓容腔到低壓容腔少量液壓油的泄漏，從換向閥的高壓通道向低壓通道的泄漏所致。泄漏本身在液壓控制系統(tǒng)中是無法避免的，只能通過特定的泄漏控制方式來處理。

3 對原有系統(tǒng)的改進(jìn)

3.1 改進(jìn)后的新型背壓回路的工作原理

如圖3所示，主缸動作過程：YV2通電，電磁換向閥切換到左腔位，P口通B口，T口通A口，回油口T與插件1的控制口連通，插件1在壓力油的作用下開啟，系統(tǒng)油液進(jìn)入油缸無桿腔，同時(shí)有桿腔油液經(jīng)插件3（電磁閥YV3得電）、插件4流向T口，T口與油箱連接，這一過程中高壓油推動活塞實(shí)現(xiàn)主缸下行動作要求；同時(shí)復(fù)合的動作還有液壓墊缸，其有桿腔經(jīng)電磁閥YV4（中位機(jī)能T口通B口）與油箱連通，另一端無桿腔經(jīng)溢流閥7與油箱連通，調(diào)節(jié)溢流閥7即可調(diào)整液壓墊力（背壓有關(guān)），從而實(shí)現(xiàn)液壓墊力的調(diào)節(jié)。改進(jìn)方案是在溢流閥先導(dǎo)閥上打通壓力P1口和遙控Y口，增加阻尼6。

這樣P1口的液壓油可以通過遙控口Y口與回油T口相連，在液壓墊缸位置到底或者移動到某一位置停住時(shí)，系統(tǒng)起壓主P口泄漏到A口的液壓油通過溢流閥上這個阻尼孔6建立的特定流道與回油T相連，相關(guān)工況下液壓墊缸無桿腔封閉容腔的壓力無法建立，傳感器SP3的壓力即可保持不變，觸摸屏上液壓墊的相對位置也會保持穩(wěn)定。

3.2 新回路特點(diǎn)

拉伸液壓機(jī)應(yīng)用動態(tài)阻尼技術(shù)的新型背壓回路，通過改型回路上的溢流閥的方法來解決問題，具體特點(diǎn)如下：

（1）該方案簡單易行，節(jié)約成本，有效提高液壓機(jī)成形制品重復(fù)精度和成形制品外觀質(zhì)量。

（2）該方案對于公司內(nèi)部的生產(chǎn)、裝配沒有任何影響，方便車間安裝和售后維修操作。

4 結(jié)論

本回路現(xiàn)已投入使用近一年，并在公司1000kN～8000kN壓機(jī)7種機(jī)型中得到系列推廣應(yīng)用。通過在實(shí)際工況下的實(shí)驗(yàn)證明，在液壓機(jī)上應(yīng)用動態(tài)阻尼技術(shù)的新型背壓回路，解決了生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的問題，同時(shí)對循環(huán)周期及其他動作無不良影響。

對于研發(fā)人員來說，要靈活創(chuàng)新，善于從實(shí)際情況出發(fā)，選用最簡單合理的方案，而不是被動適應(yīng)外購件供應(yīng)商提供的液壓等元件。

[1] 黃迪淼.新型伺服液壓機(jī)控制系統(tǒng)研究開發(fā)[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2012.

[2] 雷天覺.新編液壓工程手冊 [M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1998.

[3] 海錦濤.鍛壓手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.

[4]帥長紅.液壓機(jī)設(shè)計(jì)、制造新工藝新技術(shù)及質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[M].北京：北方工業(yè)出版社，2006.

[5] 孫友松，周先輝，等.交流伺服壓力機(jī)及其關(guān)鍵技術(shù)[J].鍛壓技術(shù)，2008，22（4）：1-4.

[6] 路甬祥.液壓氣動技術(shù)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[7] 鄭建明，趙升噸，魏樹國.開關(guān)磁阻電機(jī)直接驅(qū)動容積控制技術(shù)在液壓機(jī)上的應(yīng)用[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2008，43（1）：9-11.