SACMI PH5000L 節(jié)能型全自動液壓壓磚機液壓系統(tǒng)分析

邱興盛

(重慶唯美陶瓷有限公司，重慶 榮昌 402460)

0 引 言

薩克米公司近年來在保持它原來機型結(jié)構(gòu)特點基礎(chǔ)上，更加注重機身線條流線型化，整體透露著一股科幻感，遠(yuǎn)看就像一尊藝術(shù)品，向大噸位、高效節(jié)能、高精度、多功能、自動化程度更高、柔性加壓，更加符合不同區(qū)域物料成型工藝方向發(fā)展，并做了大量改進工作。本文僅對PH5000L 壓機的液壓系統(tǒng)進行剖析，圖1 為該型壓機液壓系統(tǒng)原理圖。

PH5000L 全自動液壓壓磚機具有以下特點：

(1)機身采用預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞結(jié)構(gòu)，整體剛性好，減少彈性變形，降低疲勞應(yīng)力，提高壽命和可靠性。

(2)主油泵采用遠(yuǎn)程壓力控制恒功率變量柱塞泵。

(3)變壓缸，與傳統(tǒng)增壓器有區(qū)別，既起增壓作用，也起減壓、增速作用。

(4)壓制高壓油可回收至系統(tǒng)蓄能器，節(jié)能。

(5)SPE 電子比例頂出系統(tǒng)，由兩只比例閥分別控制左右頂出缸，其中兩件頂出缸同時又是鎖模缸，能修正壓制磚坯左右厚薄差（目前是所有品牌壓機中唯一具此功能的頂出系統(tǒng)），壓制坯體更均勻。

1 液壓泵站及系統(tǒng)壓力控制分析

主油泵采用德國Rexroth 公司生產(chǎn)的A4VSO 355 LR2G 遠(yuǎn)程壓力控制恒功率變量柱塞泵，其驅(qū)動電機功率為132kW。

主油泵58 的恒壓控制由壓力控制閥112 和泵自帶的滑閥式二位三通壓力平衡閥7 構(gòu)成遠(yuǎn)程恒壓控制機構(gòu)來實現(xiàn)。當(dāng)電磁閥YV99 線圈斷電時，泵卸荷啟動。當(dāng)YV99 線圈通電后，泵輸出壓力油進入系統(tǒng)建壓，其壓力由定壓閥 112 調(diào)定為230 bar，由18A、18、18 三個50 L 蓄能器進行系統(tǒng)儲壓，壓力表13 顯示其值，并由壓力傳感器BP3進行檢測。旋塞閥153 為系統(tǒng)泄壓閥。主油泵出口114 單向閥的作用是防止停主泵（含異常停泵）后液壓系統(tǒng)壓力油倒流而損壞主油泵。

圖1 PH5000L 壓機液壓系統(tǒng)原理圖Fig.1 Mechanism of PH5000L hydraulic press system

該液壓站主油泵58 有一套系統(tǒng)最大功率調(diào)節(jié)設(shè)定裝置，用以保護主泵電機不過載。其設(shè)定方法是將壓力閥112 關(guān)閉鎖緊，開啟壓機，其出口壓力快速升高。當(dāng)達(dá)到系統(tǒng)安全閥112A 設(shè)定250bar 壓力而使111 閥溢流時，調(diào)節(jié)功率調(diào)節(jié)器5的彈簧6，同時用電流表測定電機的負(fù)載電流。當(dāng)電機電流達(dá)到一定值（PH5000L 為234A）時調(diào)整完畢。該功率調(diào)節(jié)器設(shè)定值為主泵所需最大功率，一般在新壓機或更換主泵時才進行調(diào)整，一般由薩克米廠家技術(shù)人員進行調(diào)整鎖定，不允許使用廠家自行調(diào)整。

2 壓縮空氣回路分析

三位五通手動氣閥399 處于左位時，壓縮空氣經(jīng)減壓閥73、氣閥YV290、氣動氣閥444 給主油箱126 加壓，使油箱內(nèi)的液壓油保持恒定的壓力1.5bar 左右。安全閥71 用于防止油箱超壓后出現(xiàn)泡沫，設(shè)定壓力1.8bar。

當(dāng)氣閥399 處于中位時，444 閥動作，主油箱處于放氣狀態(tài)。

當(dāng)氣閥399 處于右位時，外部氣源經(jīng)閥399，油箱壓縮空氣經(jīng)氣閥444，共同經(jīng)過文丘里噴嘴398 組成負(fù)壓發(fā)生裝置。當(dāng)需維修液壓系統(tǒng)時，可將油箱內(nèi)抽成真空狀態(tài)，真空度可達(dá)–0.1-0.3bar，防止液壓油大量泄露。

電磁閥YV429 用于用壓縮空氣清潔主缸法蘭，電磁閥YV430 用于用低壓油清潔、潤滑主缸法蘭、主活塞。

3 液壓系統(tǒng)

3.1 SPE 電子比例頂出系統(tǒng)

該裝置由G 單元四個頂出缸和F 單元閥組組成。

頂出升降動作由頂出缸180A1、180A2、180B1和180B2 完成，其中180A1 和180B2 缸既是頂出缸又是鎖模缸，兩個功能集成一體。比例閥YV22A、YV22B 控制升降，運動的速度和同步性由AX 軸卡控制，編碼器BQ4 和BQ5 用來檢測液壓缸的實時位置。兩側(cè)的液壓缸由中間油路連通，以確保液壓缸精準(zhǔn)的同步性，中間油路的壓力恢復(fù)由二位二通電磁球閥YV304A 和YV304B 進行補油。

3.2 充液閥

充液閥127，閥芯為菌形結(jié)構(gòu)，與閥座配研，密封嚴(yán)實，由雙作用差動油缸驅(qū)動?？刂朴吐酚呻娨洪yYV307、減壓閥31、蓄能器29 組成，其作用以使主活塞上腔與主油箱126 隔離或連通。

3.3 變壓缸

變壓缸125 起減壓、增速、增壓作用。與傳統(tǒng)增壓器有區(qū)別，變壓活塞既是活塞又是油缸，拉桿44 固定在增壓器底座中心。變壓缸活塞復(fù)位由三位四通電液換向閥YV102、YV103 控制，安全閥510、511 設(shè)定壓力為250bar，防止在復(fù)位過程中超壓?；钊奈恢眉靶谐逃删€性位移傳感器BQ12 檢測、反饋并進行控制。

3.4 活動橫梁（沖頭）升降控制

活動橫梁慢速升降由三位四通電磁換向閥YV31S、YV31D 及液控單向閥247 控制，在設(shè)置狀態(tài)下操作。

動梁快速升降由比例閥 YV32、電磁閥YV303、插裝閥230 及梭閥控制，電磁閥YV32F為比例閥的先導(dǎo)安全控制閥，和比例閥YV32 疊加在一起，在手動或自動狀態(tài)下運行。

動梁位置由線性位移傳感器BQ6 和BQ7 實時檢測，壓力傳感器BP5 檢測環(huán)形腔壓力，安全閥228 防止沖頭環(huán)形腔超壓。

4 氣動、液壓選購件

B2 單元為料車閘閥控制閥組YV221，B3 單元為吹氣裝置YV173 閥組，B4、B8 單元為模具清掃裝置控制閥組YV192，B5 單元為壓機安全桿控制閥組YV313，B6、B7 單元為SFS 模具控制閥組，B2-B8 單元均為氣動選購件。

B9 單元為模具清掃馬達(dá)控制閥組，E1 單元為SFS 模具控制閥組，E2、E3 單元為浮動?？蚩刂崎y組，B9、E1-E3 均為液壓選購件，在此不詳述。

5 自動壓制循環(huán)過程分析

主油缸的動作結(jié)合自動壓制循環(huán)過程進行分析。

說明：“+”表示電磁閥或開關(guān)處于通電或接觸狀態(tài)；“–”表示斷電或脫離狀態(tài)。

自動壓制循環(huán)的起始條件：

①粉料車必須處于后位（微動開關(guān)SQ59+）；

②下模芯處于頂出高位，達(dá)“上位沖程結(jié)束”位，由編碼器BQ4 和BQ5 檢測；

③動梁處于高位，由線性位移傳感器BQ6 和BQ7 檢測。

此時，鑰匙開關(guān)處于“自動”狀態(tài)，安全桿放下（接近開關(guān)SQ51-，SQ52-）。

5.1 粉料車啟動

雙手同時按下控制鍵盤上的壓制循環(huán)起動鍵28 和2，驅(qū)動粉料車的電機（M20）開始啟動，通過專用的傳動同步帶驅(qū)動粉料車的活動部分前進和后退來完成布料。

在料車向前移動幾毫米之后，粉料車固定支架上的微動開關(guān)必須被釋放，即SQ59-，這樣微處理器就禁止沖頭下降。直到粉料車在返回行程中到達(dá)起始位置前幾毫米處，即當(dāng)編碼器BQ2 達(dá)到返回終點的設(shè)定值時，再次觸發(fā)該微動開關(guān)SQ59+。

粉料車啟動后不久即根據(jù)微處理器計算，變壓缸開始復(fù)位，移動活塞復(fù)位到自學(xué)習(xí)時的位置，為加壓做好準(zhǔn)備，由傳感器BQ12 進行檢測反饋。

5.2 粉料車前進和下模芯的一次下降

BQ2 編碼器在粉料車運動的過程中監(jiān)測其位置，當(dāng)粉料車前行到達(dá)“一次模降位置”，就給壓機信號，SPE 頂出系統(tǒng)的電磁閥YV22S+、YV25+，比例閥YV22A、YV22B 左中“X”位工作，通過“模具首次下落”設(shè)定的速度完成一次降落。當(dāng)控制系統(tǒng)通過編碼器BQ4 和BQ5 監(jiān)測達(dá)到設(shè)置位置時（根據(jù)設(shè)置的“粉末厚度”參數(shù)確定），下模芯停止運動，即比例閥YV22A、YV22B 停在右中“○”型機能位置，這樣模具完成一次下降形成模腔，容納來自粉料車格柵的粉料填充?！澳＞呤状蜗侣洹蔽恢谜_設(shè)置至關(guān)重要，因它決定著粉料下落及隨之而來的填充下模腔的時間，直接影響壓制坯體前后厚薄差。

當(dāng)粉料車到達(dá)設(shè)置前位，開始返回并繼續(xù)布料，粉料車的速度也非常重要，直接關(guān)系布料質(zhì)量。當(dāng)粉料車退出模腔，在粉料車停止運動之前，必須觸發(fā)安全微動開關(guān)SQ59（料車后位開關(guān)），同時比例閥YV22A、YV22B 左中“X”位工作，下模按設(shè)定的“模具末次下落”速度降到底，由編碼器BQ4 和BQ5 進行監(jiān)測。

5.3 沖頭下降

為使沖頭開始下降，必須滿足以下條件：

①粉料車安全返回處于后位，安全微動開關(guān)SQ59+；

②下模芯完全降下，由編碼器BQ4 和BQ5 監(jiān)測其位置。

達(dá)成這些條件后，控制系統(tǒng)讓電磁閥YV303+，插裝閥230 控制端壓力釋放而打開。其控制腔壓力經(jīng)梭閥，一端來自系統(tǒng)壓力，另一端來自沖頭環(huán)形腔。哪端壓力高，自動選擇其做控制壓力。沖頭環(huán)形腔經(jīng)230 插裝閥與比例插裝閥YV32 連通，電磁閥YV32F 一直保持通電。

與此同時，電磁閥YV307+，充液閥控制油缸上腔壓力油釋放，經(jīng)減壓閥31 減壓后的壓力油使充液閥關(guān)閉。

控制系統(tǒng)發(fā)出模擬輸出控制信號給三位三通比例插裝閥YV32，使其左位工作，環(huán)形腔的壓力油經(jīng)230 插裝閥、YV32 回到主油箱126，經(jīng)此油路回油阻力很小，壓縮空氣推動主油箱里的液壓油通過正在關(guān)閉的充液閥口，從而使沖頭下降。

沖頭下降的速度通過比例閥YV32 的開度來調(diào)節(jié)，根據(jù)設(shè)定的沖壓位置和沖壓速度來調(diào)整最大下降速度。當(dāng)沖頭到達(dá)設(shè)定的沖擊位置，比例閥YV32 便按設(shè)定的沖壓速度調(diào)整開度，使沖頭剎車減速。

安全閥228 的作用是限制剎車沖擊峰值壓力，設(shè)定壓力為230bar。

5.4 慣性壓制延時

沖頭以預(yù)先設(shè)定的沖壓速度（剎車速度）繼續(xù)下行，直到上模芯接觸到模腔里的粉料（開始沖壓位置）。從此點開始第一次壓制延時計時，延遲時間在操作屏上設(shè)定。在此段時間里，主活塞、動橫梁的重量以及主油箱壓縮空氣的壓力施加在模腔的粉料上，粉料被第一次壓縮，排出部分空氣，這一步對隨后的壓制過程獲得良好排氣至關(guān)重要。

當(dāng)沖頭剎車時，電磁閥YV70+，插裝閥118關(guān)閉，切斷主油缸泄壓回路。

5.5 第一次低壓壓制

當(dāng)慣性壓制延時結(jié)束，即啟動第一次壓制。第一次壓制有兩種模式：

“第一次低壓力沖壓=NO”

“第一次高壓力沖壓=YES”

(1) 第一次低壓力沖壓（變壓缸反向加壓）

微處理控制系統(tǒng)讓電磁閥 YV350+與YV348+，插裝閥346 與344 打開，變壓缸移動活塞小腔與加壓比例閥YV318 連通，大腔與主油缸連通。與此同時，YV318 按設(shè)定值打開，來自主油泵58 和蓄能器18A、18、18 的壓力油進入變壓缸移動活塞小腔，推動移動活塞運動，大腔的油則經(jīng)插裝閥344 進入主油缸，此時變壓缸起增速減壓作用（增流器），有利壓制成型。在粉料壓縮過程中，主油缸里的壓力隨著液壓油的進入增高，液壓油流量可通過比例閥YV318 開度來調(diào)節(jié)，從而改變沖壓速度。

當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力值，電磁閥YV348-，插裝閥344 關(guān)閉，切斷主油缸與變壓缸大腔相連。電磁閥YV351+，YV350 保持通電，插裝閥347、346 打開，則壓機主油缸與比例閥YV318 相連，YV318左位工作，主油缸里的壓力油經(jīng)YV318 泄至主油箱126。同時電磁閥YV70-，主缸泄壓插裝閥118打開，主缸壓力油同步從此閥泄壓至主油箱。

(2) 第一次高壓力沖壓（“第一次高壓力沖壓=YES”）

該種沖壓方式允許壓力超過 70bar，可達(dá)200bar 壓力。當(dāng)設(shè)置主油缸內(nèi)壓力＜70bar 時，沖壓過程和前述一樣，然后YV348-，插裝閥344 關(guān)閉。此時YV351+，347 打開，YV350 保持通電，主油泵58 和蓄能器18A、18、18 與主油缸相通。這種沖壓方式的油缸充壓速度一樣可通過YV318調(diào)節(jié)。

可按照設(shè)定的壓力、時間、厚度三種模式進行控制。

5.6 第一次排氣

第一次沖壓結(jié)束后，比例閥YV32 通電，右位工作，電磁閥YV303 保持通電，插裝閥230 打開，蓄能器里儲的壓力油足以使上模芯抬起，使模腔中被壓縮的空氣排出。可設(shè)置排氣參數(shù)：上升運動、排氣抬起高度、等待排氣時間、下降速度。

排氣上升運動有兩種設(shè)置模式：

設(shè)置“上升沖程=慢速”，則排氣期間沖頭通過電磁閥YV31S 以恒定速度上升。

設(shè)置“上升沖程=快速”，則沖頭通過比例閥YV32 以排氣時間最短的方式運動。

沖頭上升達(dá)到了設(shè)定的位置，并且度過了排氣等待時間，微處理器給比例閥YV32 一個信號，使主油缸環(huán)形腔與主油箱連通，沖頭以設(shè)定的速度下降。

5.7 第二次中壓壓制

第一次排氣動作一旦完成，電磁閥YV70+，插裝閥118 關(guān)閉。此時電磁閥YV350+、YV351+，插裝閥346、347 打開，然后微處理器給比例閥YV318 一個信號，右位工作，主油泵58 和蓄能器18A、18、18 與主油缸相通，沖壓速度可通過調(diào)節(jié)YV318 的開度來控制。

5.8 第二次中壓泄壓

當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力值，電磁閥YV351、YV350保持通電，插裝閥347、346 打開，則壓機主油缸與比例閥YV318 相連，此刻YV318 左位工作，主油缸里的壓力油經(jīng)YV318 泄至主油箱126。同時電磁閥YV70-，插裝閥118 打開，主缸壓力油同步從此閥泄壓至主油箱。

5.9 第二次排氣

參照4.6 第一次排氣。

5.10 第三次高壓壓制（終壓）

當(dāng)終壓＞180bar，則采取直接沖壓+變壓缸增壓組合沖壓方式。

直接沖壓階段參照4.7 第二次中壓壓制，根據(jù)設(shè)定的終壓壓力，控制系統(tǒng)計算出一個交換壓力，電磁閥YV350-，YV349+，YV351 保持通電，則插裝閥346關(guān)閉，345、347打開。由于比例閥YV318仍處于打開狀況（根據(jù)設(shè)定值），來自主油泵58和蓄能器18A、18、18 的壓力油進入變壓缸大腔，變壓缸小腔經(jīng)插裝閥347 與主油缸相連，從而實現(xiàn)增壓。

最終壓力由壓力傳感器BP1 檢測，如果因任何原因使得主油缸壓力超過了最大允許值，壓力繼電器SP2（在設(shè)備出廠檢驗時已調(diào)整并封固）將會給出信號，壓機停機，在控制系統(tǒng)顯示屏上給出報警信息。

5.11 終壓泄壓（高壓力油回收）

沖壓結(jié)束，即開始泄壓。電磁閥YV349-，插裝閥345 關(guān)閉。電磁閥YV350+，插裝閥346 打開，YV351 保持通電，347 保持打開。可設(shè)置主缸壓力回收，比例閥YV318 右位工作，主缸高壓油回收至系統(tǒng)蓄能器，節(jié)能。然后轉(zhuǎn)為比例閥YV318 左位工作，主油缸壓力油經(jīng)插裝閥347、346、YV318左位與主油箱126 連通，使其泄壓速度可控。高壓部分可設(shè)定當(dāng)主油缸壓力降至＜160bar 時，電磁閥YV70-，插裝閥118 打開，壓力油泄至主油箱126。

5.12 下模上升

當(dāng)終壓沖壓結(jié)束時，在操作屏上設(shè)置的模具上升延遲時間開始。

當(dāng)延遲時間結(jié)束，電磁閥YV22S、YV25，比例閥YV22A、YV22B 一并激勵，壓力油從主泵58、蓄能器12 流入頂出缸180A1 和180B2 的下腔，同時頂出缸180A2 和180B1 上腔的油被釋放。當(dāng)沖頭一抬起，下模芯跟隨上升。

5.13 沖頭上升

當(dāng)終壓泄壓完畢，模具上升延遲時間結(jié)束，電磁閥YV307-，充液閥127 打開。比例閥YV32右位工作，來自主油泵58 和蓄能器18A、18、18的壓力油經(jīng)插裝閥230 進入主缸法蘭環(huán)形腔，如果設(shè)置“上升制動選擇=是”被輸入，沖頭從終壓結(jié)束的位置，以“上升制動速度”移動“上升剎車距離”行程，然后以允許的最大速度上升至“橫梁自動高位”。

當(dāng)下模芯頂出達(dá)“上位沖程結(jié)束”位置時，即壓制磚坯被頂出，系統(tǒng)給出粉料車推坯信號，隨即啟動下一壓制循環(huán)。