YP16800型液壓自動壓磚機的技術特點分析

楊學先　溫怡彰　鄧耀順　周性聰　蘇龍保　何芳芳

摘 要：本文主要介紹了YP16800型液壓自動壓磚機的結構特點及技術創新。YP16800型壓磚機是恒力泰公司繼國內首臺萬噸級壓機之后推出的又一萬噸升級產品，在結構及技術上實現多項突破，顯著提高了成型精度和生產效率，并降低了能耗，大大節約了制造陶瓷的原材料成本，積極響應了國家對陶瓷行業節能減排、綠色生產的要求。YP16800型壓磚機的順利投產 ，助力大板新時代，為國產陶瓷成型裝備提升國際競爭力邁出了重要的一步。

關健詞：YP16800型壓磚機；節能減排；大規格陶瓷板（磚）；模具成型；可拆分式機架

1 引言

近年來，大規格陶瓷板（磚）一直受到陶企、設計師等業內人士的關注，也無疑成為意大利博洛尼亞展會最吸引眼球的產品，市場對大規格陶瓷板（磚）需求日益明顯。國際上，僅SACMI、SYSTEM和SITIBT等少數幾家公司掌握大規格陶瓷板（磚）的成型技術及裝備，但是成型的工藝方式與傳統有較大差異，并且粉料的浪費較多，陶瓷生產企業的投資風險較大，引進的成本也較高。本文提到的大規格陶瓷板（磚）的成型技術及裝備采用傳統模具成型工藝，在保證成型精度和生產效率的同時，降低了粉料的浪費，有效的控制了生產成本。

2016年初，恒力泰推出亞洲首臺“萬噸級”壓磚機YP10000型液壓自動壓磚機，標志著中國陶瓷成型裝備進入萬噸級時代。經過幾十年的技術積累與創新，國產壓磚機的研制能力正在不斷的接近世界先進水平。盡管如此，國產壓磚機在技術水平與國外先進壓磚機相比仍存在一定差距，如壓機的控制性能和能耗等方面。對此，恒力泰公司不斷創新，追求卓越，推出YP16800型液壓自動壓磚機在壓制力不斷提升的基礎上有效提高了控制性能，并在節能減排方面加大力度，效果顯著。

2 YP16800型壓磚機的主要技術參數

YP16800型壓磚機是恒力泰公司根據市場需求，在繼國內首臺萬噸級壓機之后推出的又一萬噸升級產品，主機外觀如圖1所示。其工作臺面寬度達3300 mm，最大壓制力達16800 t，可壓制成型1200 mm × 2400 mm × （3～30） mm的大規格陶瓷板（磚）。圖2為壓制1200 mm × 2400 mm大規格薄板生產現場。

YP16800型壓磚機主要技術參數如下：

（1）最大壓制力168000KN（16800t）；

（2）活動橫梁最大行程220mm；

（3）活動橫梁下平面與工作臺面間距最大800 mm、最小580 mm；

（4）左右立柱間凈空距3300 mm；

（5）底座臺面前后寬度2050 mm；

（6）動梁工作面寬度1800 mm；

（7）最大填料深度80 mm；

（8）模芯最大頂出力400 KN（40t）；

（9）空循環次數可達13次/min；

（10）周期中加壓次數2～5次；

（11）主電機功率270 KW（90KW × 3）；

（12）主機重量505 t。

3 YP16800型壓磚機的結構特點

YP16800型壓磚機主機結構如圖3所示。YP16800型壓磚機主機重達500多噸，這對生產、安裝、運輸都提出了更高的要求，為了克服以上問題，采用可拆分式預應力鋼絲纏繞機架，即由前框架1和后框架3通過拼裝而成，具有超強的抗疲勞性能和承載穩定性，同時又可以分體運輸，大大降低了運輸成本[1]。另外，首創兩機架垂直拼裝結構及技術，機架拼裝時，先將一個框架安裝在支腳11上，然后將另一個框架置于支腳11上，使用專門設計的工裝將兩個框架在支腳上垂直拼裝，這樣不僅降低了吊裝要求，拼裝工裝的設計大大降低了現場安裝難度，提高了效率。拼裝好的兩個框架通過上、下梁的若干長螺栓鎖緊構成整體式機架后，前后框架上安裝前油箱2和后油箱4。

新型板式頂出器10安裝在下梁上平面，同時作為壓磚機的工作平面。YP16800工作臺面寬度達3300 mm，要實現精確填料，對頂出裝置的性能要求非常高。因此，采用適合于寬工作臺面的多缸板式頂出裝置，多個頂出油缸均布于工作臺面上，使模芯受力更加均勻。同時，應用多缸同步技術，可實現模芯平行度達到0.1 mm以內。

YP16800型壓磚機采用活塞動式主缸結構，主缸部件7整體安裝于上梁底面，通過掛圈、長螺栓和過渡法蘭連成一體，過渡法蘭固定于上梁底面。壓磚機工作時，活塞驅動活動橫梁8沿導向桿9上下往復運動，后框架過渡法蘭上安裝有變壓缸5和控制閥組6。

4 YP16800型壓磚機的技術創新

4.1 變壓缸技術創新

增壓缸對壓磚機的性能影響重大，能顯著降低液壓系統主油路壓力，延長液壓系統中泵及各閥件的使用壽命，減少漏油，并降低對液壓管路的耐壓等級要求。如果該部件設計不合理，使油缸內部壓強不足，導致壓磚機壓制力控制精度下降，將直接影響成型產品質量。

針對YP16800型壓磚機，在保證壓制力的同時，為了有效地提高壓制性能，采用了新型的變壓缸壓力控制技術，在原有增壓缸的功能基礎上，設計了增壓及降壓調速功能，可以實現多級增壓壓力和多級降壓壓力的輸出。新型變壓缸主要原理在于活塞桿作為內嵌活塞桿的腔體，內嵌活塞桿與缸體固定，因此活塞桿活動，內嵌活塞桿固定，形成三個輸入腔體和一個輸出腔體。當三個輸入腔體進行不同組合輸入壓力油時，輸出腔體則可以輸出不同的多級降壓壓力油，同理得到多級增壓壓力輸出。更值得一提的是，此新型變壓缸可以實現降壓增流作用，避免了節流降壓導致的能量損耗以及油液發熱等情況，使得新型變壓缸相比較傳統增壓缸能效更高。

4.2 充液閥技術創新

壓磚機由于工作頻率高，要求動作相應快，工作油缸通常設置充液閥，主缸活塞下行時，充液閥打開時，油箱的大量油液流入主缸上腔，實現活動橫梁快速下降；主缸活塞上行時，充液閥打開，油缸上腔油液通過充液閥迅速排入油箱，實現活動橫梁的快速上升。傳統充液閥的主閥在彈簧力的作用下往復開啟、關閉，由于動作切換頻繁，彈簧不斷壓縮、回彈，處于高疲勞工況，導致彈簧容易斷裂而失效。

YP16800型壓磚機采用新型無簧充液閥技術，從流體力學角度分析，新型充液閥油液通流面積大，流動的阻力變小，從而有利于縮短主缸升壓時間，節省能耗；在充液過程中，對容易產生渦流現象的地方進行了結構優化，保證了在充液過程中因充、排液而形成真空進而出現油液釋出氣泡的現象，減少了主缸油液在加壓階段的狄塞爾效應現象，延長液壓油的使用周期。新型無簧充液閥利用液壓油代替彈簧結構，使得充液閥的靈敏度更高，同時避免了彈簧斷裂損壞的障情況，提高充液結構的可靠性和工作效率。此外，YP16800型壓磚機首創雙充液閥結構，此結構更利于雙機架主機的實現，使充液流道更加暢順，充液質量得到有效提升。

4.3多泵匯流液壓系統

YP16800型壓磚機最大壓制力達168000 KN，主油缸直徑超過2 m，每工作周期油耗達200 L，并且工作周期很短，屬于瞬間大流量控制。因此，要實現大流量控制并同時達到很高的控制精度，這對液壓系統的設計提出了較高的要求及難度。為解決此難題，該產品液壓系統采用多泵匯流，大流量伺服控制等先進技術。

傳統壓磚機液壓泵控制結構主要為單泵單電機控制，但大噸位壓磚機容量大、耗油量多，單一主泵的規格難以匹配實際容量需求時，若配備大規格主泵，不僅制造成本高，而且制造困難，加工周期長。為了解決這一難題，恒力泰公司在YP10000型壓磚機中就已經成功應用多泵匯流技術，多主泵采用不同搭配實現大噸位壓磚機的容量需求[2]。但是，隨著壓磚機噸位的加大，主泵規格加大，電機規格難以匹配實際容量需求，而配備大規格電機，依然會帶來制造困難、成本高、周期長等問題。

YP16800型壓磚機在原有多泵匯流技術上，采用多泵并聯，每個泵配備專用驅動電機，同時保證系統中各泵輸出壓力一致，出口壓力互不干擾。根據生產中不同周期所需不同流量，還可以選擇啟動主泵數量，減少主泵和電機的待機能耗。如果任一主泵或其驅動電機出現故障或損壞，可單獨維修或更換，有效降低維護成本。

隨著壓制力的增大，液壓系統的設計均應用大流量閥組，另外為增大流量提高速度自制非標規格72通徑插裝閥以滿足性能需求。主缸加壓采用全流量比例閥控制，可以實現單次加壓過程分段控制，更方便控制每一個加壓的壓力和速度。動梁運動采用高頻響比例閥控制，配合位移傳感器，快速響應動梁起步、起步、加速、制動和定位等動作。頂出部分采用伺服比例閥控制，其高性能和高頻響特性結合液壓多缸同步技術，可得到穩定等容積壓力油輸出，確保新型板式頂出器控制下模運動的可靠準確，位置精度控制可做到誤差小于0.1 mm。

4.4控制系統新架構

YP16800型壓磚機運動部件重量達50 t，壓磚機運行過程中需對大慣量進行控制，同時要實現頂出0.1 mm的定位精度，動梁0.2 mm的定位精度及主油缸0.5 bar的壓力精度，這對控制系統提出了更高、更苛刻的要求。

針對傳統壓磚機控制界面信息量少、操作繁瑣等缺點，恒力泰自主開發的全新控制系統架構，通過模塊化和功能性的程序編寫，新的控制界面不僅完善了界面信息，在設計上更人性化，操作上更流暢簡潔并且兼容性更強，滿足不同客戶需求[3]。在控制系統上，應用運算速度更高的控制器，研發了更先進的控制算法，以達到控制精度高、重復性好、運行更流暢的性能要求。此外，增加了能耗監控、油質監控、多級變壓缸的節能模式控制、多級泵控、循環泵變頻節能控制等控制手段，使生產管理更智能。

YP16800型壓磚機的控制系統不僅實現了大慣量、高精度的控制，更對多項節能技術進行監控，將節能減排意識灌輸到整個生產過程，對指導清潔生產意義重大。

5 結語

YP16800型壓磚機通過結構、液壓、控制系統三方面進行優化設計，突破多項技術，不僅體現在壓磚機噸位的提升，更顯著提高了大噸位壓機的成型精度和生產效率，積極響應了國家對陶瓷行業節能減排、綠色生產的要求，大大降低了能耗，節約了制造陶瓷的成本。YP16800型壓磚機的順利投產 ，助力大板新時代，為國產陶瓷成型裝備提升國際競爭力邁出了重要的一步。

參考文獻

[1] 韋峰山；彭滬新；溫怡彰.可拆分的纏繞式壓磚機機架[P].專利號：CN201210239283.6

[2] 韋峰山；彭滬新；溫怡彰.YP10000型液壓自動壓磚機的結構創新及優化特點[J].佛山陶瓷，2013（09）.

[3] 陳延林；黃國雄；肖偉平.淺談YP10000型液壓自動壓磚機的亮點[J].佛山陶瓷，2017（02）.