YB32-500型液壓機(jī)液壓系統(tǒng)改造

劉曉暉

（寧夏天地奔牛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，寧夏石嘴山 753001）

0 引言

1991年，寧夏天地奔牛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司由徐州鍛壓設(shè)備制造廠引進(jìn)1臺(tái)YB32-500型四柱式萬(wàn)能液壓機(jī)，以2臺(tái)30 kW和1臺(tái)1.5 kW電機(jī)泵組驅(qū)動(dòng)，用于備料過(guò)程中的金屬壓力加工工藝。該設(shè)備采用按周期連續(xù)運(yùn)行工作制，系統(tǒng)采用普通閥控制，目前內(nèi)泄嚴(yán)重，高壓行程速度不夠，上壓慢，保壓時(shí)壓力下降太快，無(wú)法進(jìn)行正常使用?？紤]到主缸、頂出缸以及充液閥等執(zhí)行、控制元件性能良好，予以保留，利用插裝閥控制技術(shù)，對(duì)原有液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)改造。

1 改造可行性分析

1.1 二通插裝閥使用要點(diǎn)

二通插裝閥有通斷兩種狀態(tài)，可以進(jìn)行邏輯運(yùn)算，屬于邏輯閥，具有通流能力大、控制自動(dòng)化程度高、響應(yīng)特性好等優(yōu)點(diǎn)。本液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要選用華德L系列方向和壓力控制功能的二通插裝閥，如LFA32WEA-6XCA10型二通插裝閥。該閥具有方向控制功能，其核心元件是插裝元件，是一種液控型、單控制口裝于油路主級(jí)中的液阻單元。通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)插裝單元進(jìn)行不同組合，并配以相應(yīng)的先導(dǎo)控制級(jí)，可以組成方向、壓力、流量等控制單元。二通蓋板式插裝閥是插裝閥的主流產(chǎn)品，其插件、插裝孔、蓋板組件等基本構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化程度高，插裝元件互換性好，便于更換維修。二通插裝閥被直接裝入集成塊內(nèi)腔，省去了管件，實(shí)現(xiàn)了無(wú)管集成，可減少因泄漏、振動(dòng)、噪聲和配管引起的故障，提高了系統(tǒng)可靠性。

1.2 二通插裝閥集成系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

較原系統(tǒng)中大量采用滑閥相比，二通插裝閥采用微型結(jié)構(gòu)的先導(dǎo)控制，在同一主級(jí)上復(fù)合壓力、流量和方向諸多功能，有極佳的可控性。由于是閥座式結(jié)構(gòu)，內(nèi)泄漏小，沒(méi)有卡阻現(xiàn)象，有良好的響應(yīng)性，能實(shí)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)換，通流能力大，特別適合小壓力損失下的高壓、大流量場(chǎng)合，新系統(tǒng)選用的二通插裝閥作為控制元件，有效利用了其通流能力大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、密封性能好、功率損失小等優(yōu)點(diǎn)，很好的滿(mǎn)足了液壓機(jī)的多工況工作要求。

1.3 二通插裝閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)性測(cè)試

采用ISO VG56液壓油，油溫控制在50℃（黏度為35 mm2/s），主壓力10 MPa，先導(dǎo)壓力15 MPa，流量調(diào)整閥設(shè)定壓力225 L/min；被試閥入口a處采用英寸×30 cm鋼管，被試閥入口b處采用英寸×16 cm鋼管，先導(dǎo)管路c處采用英寸×16 cm鋼管，先導(dǎo)管路d處采用英寸×100 cm橡膠管，進(jìn)行二通插裝閥的動(dòng)態(tài)特性測(cè)試（圖1，圖2）。

圖1 測(cè)試回路

圖2 二通插裝閥動(dòng)態(tài)特性測(cè)試曲線(xiàn)

2 改造方案

（1）保留原系統(tǒng)執(zhí)行元件和充液閥。考慮到主缸、頂出缸以及充液閥性能良好，為降低改造成本，新系統(tǒng)設(shè)計(jì)中予以保留。

（2）采用二通插裝閥作為主要控制單元設(shè)計(jì)和集成液壓系統(tǒng)。二通插裝閥內(nèi)阻小、響應(yīng)快、泄漏少、多機(jī)能，功率匹配合理，特別適用于液壓機(jī)的高壓大流量工況需要。

（3）節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)。采用集成泵組，選用2臺(tái)63YCY14-1B的壓力補(bǔ)償變量軸向柱塞泵供油，用2臺(tái)22 kW電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作，按日均工作15.5 h，年工作300 d，工業(yè)電價(jià)按0.5元人民幣（/kW·h）計(jì)算，每年可節(jié)省電費(fèi)4萬(wàn)余元人民幣。

（4）優(yōu)化泵站設(shè)計(jì)。加裝液位控制器，在油箱液位到達(dá)低點(diǎn)時(shí)報(bào)警，提醒操作保養(yǎng)人員加注油液；引入外部冷卻系統(tǒng)，防止熱量過(guò)高導(dǎo)致的油液老化變質(zhì)，改善泵站技術(shù)狀態(tài)。

3 改造后的液壓系統(tǒng)及工作原理

以半自動(dòng)定壓成型工藝動(dòng)作說(shuō)明液壓原理（圖3），電磁鐵動(dòng)作順序見(jiàn)表1。按下SB7、SB8按鈕，電機(jī)啟動(dòng)，系統(tǒng)空負(fù)載運(yùn)行，按下下行按鈕，電磁鐵YV1、YV2、YV6通電，壓力補(bǔ)償變量軸向柱塞泵輸出的油液，經(jīng)閥 1，2，3，5，7，9，11，25 進(jìn)入主缸上腔，在活塞自重和壓力油的作用下，滑塊快速下行。插裝閥1，2起單向閥作用，防止油液倒流，插裝閥3用于油泵卸荷，插裝閥5，7做壓力閥，分別控制頂出缸下腔和上腔壓力，插裝閥9，11分別用于控制主缸下腔和上腔工作壓力。當(dāng)碰到行程開(kāi)關(guān)SQ2時(shí)，YV6斷電YV7通電，滑塊在泵37，38供入主缸上腔的壓力油推動(dòng)下慢速下行并壓制，此時(shí)，溢流閥16在主缸下腔產(chǎn)生背壓，使滑塊慢速下行。當(dāng)主缸上腔壓力達(dá)到電接點(diǎn)壓力表BP3的調(diào)定壓力時(shí)，電接點(diǎn)壓力表發(fā)訊，使YV1，YV2斷電，主缸上腔開(kāi)始保壓，油泵卸荷，同時(shí)保壓延時(shí)繼電器KT1開(kāi)始計(jì)時(shí)（調(diào)節(jié)范圍為（0～20）min），保壓完畢。KT1 發(fā)訊，YV1，YV3，YV7 通電，打開(kāi)充液閥39的小閥芯卸荷，繼而使主閥完全打開(kāi)，待主缸上腔壓力卸至電接點(diǎn)壓力表BP3的下限發(fā)訊或由時(shí)間繼電器KT2發(fā)訊，YV7斷電，37，38供油經(jīng)插裝方向閥8進(jìn)入主缸下腔，上腔快速排液，滑塊快速回程。當(dāng)滑塊碰到上限開(kāi)關(guān)SQ1時(shí)，電磁換向閥的電磁鐵YV1和YV3斷電，回程停止。按下“頂出”按鈕SB10，YV1，YV5通電，泵供油經(jīng)4進(jìn)入頂出缸下腔，下缸頂出，插裝方向閥4用于控制頂出缸下腔進(jìn)油方向，溢流閥14作為頂出缸上腔的安全閥使用。按下“退回”按鈕SB11，YV1，YV4通電，泵供油經(jīng)插裝方向閥6進(jìn)入頂出缸上腔，下缸退回。至此，一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。

圖3 設(shè)計(jì)改造后的液壓系統(tǒng)原理

表1 電磁鐵動(dòng)作順序

4 結(jié)語(yǔ)

采用蓋板式二通插裝閥作為液壓系統(tǒng)控制元件，配以外部水冷系統(tǒng)和液位控制器，實(shí)現(xiàn)了無(wú)管集成，降低了回路壓力損失與溫升，減少了系統(tǒng)振動(dòng)和噪聲，提高了液壓系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)性和工作效率，功率匹配合理，節(jié)能效果明顯，極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)節(jié)約了設(shè)備購(gòu)置成本。

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

［2］張利平.液壓閥原理、使用與維護(hù)（第3版）［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

［3］張利平.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及設(shè)計(jì)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［4］王益群，高殿榮.液壓工程師技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［5］邢鴻雁，張磊.實(shí)用液壓技術(shù)300題（第3版）［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.