單缸油壓機(jī)預(yù)泄荷系統(tǒng)存在問題及改進(jìn)方法

陸澤顯

(福建水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 永安 366000)

Y90—25型2500 t液壓縱梁成形壓力機(jī)是汽車生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，承擔(dān)著生產(chǎn)汽車大梁的重要任務(wù)，對汽車整車品質(zhì)起著十分重要的作用。

1 現(xiàn)有系統(tǒng)特點(diǎn)

圖1所示液壓機(jī)工進(jìn)加壓系統(tǒng)原理圖，一個工作循環(huán)過程是：

1—單向閥；2—二位三通換向閥；3和4—三位四通電磁換向閥圖1 原系統(tǒng)工進(jìn)加壓原理圖

1) A，B，C，D缸在上梁重力作用下自由下落；

2) 下行至接觸工件A，B，C，D缸同時加壓；

3) #2電磁換向閥動作控制#1液控單向閥打開進(jìn)行預(yù)泄荷；

4) 當(dāng)A，B，C，D四缸壓力降為零時回程。

2 存在問題分析

由于大梁成形所需壓力較大，一般在22MPa以上，主缸下行時，工作油從A′，B′，C′，D′管進(jìn)入A，B，C，D工作缸，當(dāng)上梁接觸工件時，#3、#4換向閥同時換向關(guān)閉油路，而B，C缸由于兩個單向閥的存在，使進(jìn)入B，C缸的油路也不可倒流，因此在A，B，C，D缸與#1單向閥之間形成閉死容積，巨大的壓力作用于#1閥上，使單向閥背壓過大，當(dāng)加壓停止后，#2電磁換向閥無法正常打開#1閥進(jìn)行泄荷。即使偶爾#1閥能被打開，A，B，C，D缸的高壓油在#1閥打開的瞬間形成很高的壓力峰值，猛烈沖擊使整機(jī)產(chǎn)生劇烈的振動。容易導(dǎo)致液壓元件及密封裝置的損壞，從而降低整機(jī)的使用壽命。

根據(jù)基本參數(shù)：立缸直徑D=500mm；上缸長L=480mm。得立柱上腔液體容積：

ΔV=ΚV1(P1-P0)=6×10-10×94.2×22=1.24L。

同時可以通過以下方法計算出#1閥開啟瞬間系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的液壓沖擊。當(dāng)tτ時，(τ——沖擊波往返所需時間)管道內(nèi)壓力的增大值:Δp=αcρΔv。

式中，ρ——液壓油的密度(850～960kg/m3)；

ΔV——#1閥開啟前、后管道內(nèi)液體流速變化值；

αc——沖擊波在管道內(nèi)的傳播速度(對于液壓油αc=890～1270m/s)；

由此可以推算出：Δp=35.1MPa

即#1閥開啟瞬間管道壓力增大值為35.1MPa，如此大的沖擊壓力，必然造成劇烈振動，使管路及液壓元件遭到破壞而無法正常工作。

3 系統(tǒng)改進(jìn)

3.1 改進(jìn)方案

由以上計算得出，為防止在極短的時間內(nèi)爆發(fā)性能量釋放而產(chǎn)生的劇烈沖擊、振動及避免(或減少)因迅速開啟液流通道所引起的液壓增值，使#1閥能順利打開，可考慮：

1) 延長開啟通道的時間t；

2) 縮短沖擊波傳播反射的時間τ，如縮短管道長度L；

3) 降低沖擊波的傳播速度αc，如采用較大的管道內(nèi)徑d；

4) 增加緩沖回路；

5) 增加預(yù)泄荷回路。

由于機(jī)械制造已定形，因此管道內(nèi)徑與管道長度不方便改動，且效果不明顯，所以主要考慮延長開啟通道的時間及增加緩沖預(yù)泄荷回路。

3.2 改進(jìn)措施

1) 延長開啟通道的時間

在液壓單向閥的控制油路上，串聯(lián)接入減壓閥和節(jié)流閥，調(diào)節(jié)節(jié)流閥可延長換向閥的換向時間，從而降低元件換向時引起的沖擊。這種方法雖可延長開啟時間，但在#1閥未開啟前A～D腔內(nèi)壓力仍作用于#1閥上，#1閥仍不能正常打開，此方法不宜單獨(dú)使用。

2) 用蓄能器作緩沖回路

單向閥突然開啟，勢必要引起壓力沖擊，吸收此沖擊，可在沖擊源附近接入慣性小、反映快的皮囊蓄能器。但由于單向閥位于機(jī)床頂部，不好固定安裝，且費(fèi)用高，所以未采用。

3) 加預(yù)泄荷回路在#1閥與A～D腔間接入一個二位二通閥。

由于1、3兩種方法單用效果不佳，因此采用綜合措施。改進(jìn)后系統(tǒng)如圖2所示。

1—單向閥；2和5—二位三通換向閥；3和4—三位四通電磁換向閥；6—節(jié)流閥圖2 改進(jìn)后系統(tǒng)工進(jìn)加壓原理圖

在#1閥與A～D腔間接入一個二位二通閥，在二位二通閥前加一個節(jié)流閥。當(dāng)按下回程按鈕時，#5二位二通閥動作，進(jìn)行預(yù)泄荷，#6節(jié)流閥使預(yù)泄荷時間由0.1s延長5s，有效地防止瞬間能量爆發(fā)性釋放，當(dāng)壓力由22MPa降為零壓力時，#2閥控制#1閥打開，同時回程。由于壓力已降至為零，所以#1可順利打開，激烈的振動也消失，一舉兩得。所以采用此法最佳。改進(jìn)后的設(shè)備經(jīng)過幾個月的運(yùn)行，未出現(xiàn)一次#1閥打不開的故障，預(yù)泄荷過程中的劇烈振動也已消除，設(shè)備正常使用。

4) 采用釋壓閥

對于單缸液壓機(jī)床，通過查閱資料后得出可借鑒采用YB32—200型液壓壓力機(jī)液壓系統(tǒng)方案，該方案通過采用釋壓閥能很好地解決泄荷困難的問題，見圖3中的釋壓閥9。

1—下缸;2—下缸電液換向閥;3—上缸先導(dǎo)閥;4—上缸安全閥;5—上缸;6—充液箱;7—上缸換向閥;8—壓力繼電器;9—釋壓閥;10—順序閥;11—泵站溢流閥;12—減壓閥;13—下缸溢流閥;14—下缸安全閥;15—遠(yuǎn)程調(diào)壓閥圖3 YB32—200型壓力機(jī)液壓系統(tǒng)圖

4 結(jié)語

通過對Y90—25型2 500t液壓縱梁成形壓力機(jī)存在的問題分析，得出改進(jìn)方法。

1) 延長開啟通道的時間t；

2) 縮短管道長度L；

3) 采用較大的管道內(nèi)徑d；

4) 增加緩沖回路；

5) 采用YB32—200型液壓壓力機(jī)液壓系統(tǒng)的預(yù)泄荷回路。

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