一種液—液式過載保護裝置在壓力機上的應(yīng)用

杜志國 張碩

機械壓力機是汽車工業(yè)的重要生產(chǎn)設(shè)備，80%～90%的沖壓件是由壓力機生產(chǎn)的。因此，壓力機的制造水平直接影響到汽車生產(chǎn)線的產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量。近年來，隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)量逐年攀升，需要的沖壓設(shè)備越來越多，對設(shè)備的性能和精度的要求也越來越高。

在工作過程中，每臺壓力機都有允許的工作載荷，超負荷就有可能使壓力機中的某些受力零件損壞。液壓過載保護裝置通過氣壓或液壓的作用使壓力機裝模高度調(diào)整裝置中液壓墊的壓力油卸荷，從而使壓力機的傳動系統(tǒng)不再受到來自工件的過大載荷，保護了導(dǎo)柱及連桿等關(guān)鍵傳動部件。相比機械式的過載保護裝置，液壓過載保護裝置，在過載消除后，能迅速恢復(fù)工作狀態(tài)，而且對其自身沒有任何損壞，因此液壓過載保護裝置已經(jīng)廣泛應(yīng)用在當(dāng)今大型多點機械壓力機上。

一、液-液式過載保護裝置的結(jié)構(gòu)和特點

液壓過載保護裝置按照其過載平衡方式一般分為：氣-液式過載保護裝置和液-液式過載保護裝置。氣-液式過載保護裝置在我公司生產(chǎn)的壓力中應(yīng)用比較普遍，目前，液-液式過載保護裝置也開始逐步應(yīng)用。

氣-液式過載保護裝置一般結(jié)構(gòu)為壓力機的四點液壓墊與一個閥體相連，閥體內(nèi)活塞桿一側(cè)通壓力油，另一側(cè)接通壓縮空氣，當(dāng)液壓墊過負荷后，壓力油和空氣的平衡被打破，四點同時卸荷。壓力油一般通過高壓泵從潤滑液壓站泵送到裝模高度液壓墊及過載保護閥體內(nèi)。壓力機在正常工作狀態(tài)下，高壓油泵始終處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)，大大縮短液壓件的正常使用壽命，影響過載保護裝置的可靠性。如果壓縮空氣壓力出現(xiàn)波動或突然停氣就會導(dǎo)致壓力機突然過載，影響壓機運轉(zhuǎn)。

液-液式過載保護裝置由一個獨立的液壓站和四個過載保護閥構(gòu)成。四個過載保護閥獨立安裝在裝模高度調(diào)整裝置液壓墊的高壓油口上，通過高壓管路與液壓站相連。過載保護閥是由一個主閥和一個比例先導(dǎo)閥組成的閥組，液壓站由油箱、電動泵、氣動泵、過濾器、試驗電磁閥、溢流閥、壓力表及管路等組成。壓力機工作時電動泵和氣動泵同時向裝模高度液壓墊和過載保護閥泵送高壓油，其中電動泵為低壓大流量泵，氣動泵為高壓小流量泵。當(dāng)油壓達到設(shè)定的壓力值后，電動泵停止工作，由于系統(tǒng)存在內(nèi)卸，氣動泵間歇性補壓。

與氣-液式過載保護裝置相比，液-液式過載保護四點可獨立卸荷，抗偏載能力強，相應(yīng)速度快（25ms），且峰值壓力機波動小，在突然斷電和斷氣的情況下，壓力機仍能夠保持8～10小時不過載。由于閥組本身精度高，系統(tǒng)內(nèi)卸非常小，設(shè)備過載重新恢復(fù)后重復(fù)性非常好。

二、液-液式過載保護裝置的工作原理

在設(shè)計選型時，首先計算出液壓墊超負荷時，液壓墊內(nèi)壓力油的壓力，由于過載保護閥閥芯兩側(cè)的面積存在一定的比例，進而就可以計算出壓力油預(yù)設(shè)定的壓力值。

圖1是過載保護閥的工作原理圖。如圖所示，壓力油從液壓站泵出后經(jīng)過過載保護閥組后分為兩路：第一路直接進入液控先導(dǎo)閥的下腔和主比例閥的上腔，第二路經(jīng)過兩個單向閥后分別進入液壓墊腔體內(nèi)、比例閥的下腔和液控先導(dǎo)閥的上腔，此時各個腔體內(nèi)壓力油的壓力均為預(yù)設(shè)定的油壓。由于液控先導(dǎo)閥的上腔面積小于下腔面積，此時先導(dǎo)閥下位工作，高壓油無法通過下位的單向閥。對于主比例閥而言，上腔面積大于下腔面積，以及彈簧的作用，閥芯被緊緊地壓在閥口上，油也不能通過兩個單向閥回流，此時壓力油被憋在液壓墊和主比例閥的下腔。當(dāng)滑塊受到來自工件的負載時，液壓墊內(nèi)的壓力油被壓縮，整個第二路中油壓升高，當(dāng)液控先導(dǎo)閥上下腔的比例失衡時，即上腔壓力大于下腔壓力時，閥的上位工作，第一路油通過先導(dǎo)閥直接流回油箱，主油路卸荷；此時，主閥上下腔的壓力平衡也會被打破，下腔內(nèi)的高壓油將主閥芯向上推動，憋在下腔和液壓墊內(nèi)的壓力油通過主閥口流回油箱，液壓墊卸荷，從而使壓機卸荷。當(dāng)壓力機需要重新工作時，將滑塊微動開到上死點，過載保護電氣系統(tǒng)解除警報，電動泵和氣動泵重新啟動向液壓墊內(nèi)供油，過載保護裝置重新恢復(fù)使用。

三、液壓站調(diào)試

對于液壓站的調(diào)試而言，最主要的是設(shè)定過載保護的油壓。以我公司某1000噸壓力機過載保護調(diào)試為例進行說明。

1、壓力設(shè)定

電機泵組壓力設(shè)定：首先將圖4所示溢流閥1上黑色保護套拿下，將閥頂部鎖緊的外六角薄螺母擰松，然后將閥完全擰松，然后啟動電機泵組，慢慢順時針轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺桿，目視壓力表1的讀數(shù)，待壓力達到7～8MPa時將鎖緊螺母重新擰緊。

氣動泵壓力（即系統(tǒng)總壓力）設(shè)定：首先將圖2所示溢流閥2上黑色保護套拿下，將閥頂部鎖緊的外六角薄螺母在原來預(yù)設(shè)定的位置擰松4～5扣，然后啟動氣動泵，慢慢順時針轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺桿，目視壓力表2，待壓力達到所要求15～16MPa時將鎖緊螺母重新擰緊。接著手動操作卸荷閥，使系統(tǒng)卸荷，然后再通過調(diào)整氣動減壓閥的壓力使壓力表2的讀數(shù)達到14MPa（工作壓力13MPa）后將氣動減壓閥鎖緊，至此，過載保護壓力設(shè)定完畢。

2、液壓站排氣

液壓站在日常使用中常因第一次或者長期沒有工作而導(dǎo)致管路中油液回流，進而形成真空狀態(tài)導(dǎo)致直接啟動電源沒有油液流出，此時需要人工排除該狀態(tài)，以免長時間干磨而對泵有損壞。

電機泵組排氣：首先，拆下電機端部罩殼，拆下閥塊端部的過濾器，按罩殼上指示方向手動盤動電機的風(fēng)扇葉輪，直到有油液從閥塊端部流出且油液中沒有氣泡；然后復(fù)原電機罩殼和過濾器。

氣動泵回路排氣操作：首先將氣動泵出油鋼管與閥塊連接位置的接頭擰松，將鋼管拔出，然后接通氣源讓氣動泵工作，待油液流出正常后關(guān)閉氣源，將鋼管接頭按原樣裝回擰緊。

四、結(jié)語

該結(jié)構(gòu)的液-液式過載保護裝置已經(jīng)逐漸在我公司的機械壓力機上應(yīng)用，并開始逐步取代原來的氣-液式過載保護裝置，尤其是在我公司生產(chǎn)的多工位壓力機上的應(yīng)用效果顯著。

（作者單位：一重集團天津重工有限公司）