鋼板彎邊機(jī)液壓系統(tǒng)改進(jìn)

張懷德 楊麗娜

(天水鍛壓機(jī)床(集團(tuán))有限公司國(guó)家認(rèn)定企業(yè)技術(shù)中心，甘肅 天水741020)

鋼板彎邊機(jī)是直縫埋弧焊管生產(chǎn)線中的主要設(shè)備之一，其作用是將鋼板根據(jù)工藝需要壓制出一定弧度和一定寬度的曲面。具體工藝過程是輸送輥道將鋼板逐段送入鋼板彎邊機(jī)上下模具之間，下模在液壓油缸驅(qū)動(dòng)下上升，最終在上下模具的合模過程中，通過壓制力使鋼板發(fā)生流動(dòng)變形后形成板邊彎曲。

1 鋼板彎邊機(jī)液壓系統(tǒng)組成及工作原理

1.1 鋼板彎邊機(jī)液壓系統(tǒng)組成

本機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由3 個(gè)并聯(lián)主液壓缸、2 個(gè)并聯(lián)快速油缸及6 個(gè)并聯(lián)壓料缸，電液換向閥及充液閥、二通插裝閥等組合而成。如圖1 所示鋼板彎邊機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖。

1.2 鋼板彎邊機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理

液壓系統(tǒng)在電氣和機(jī)械的配合下，能實(shí)現(xiàn)滑塊(滑塊上布置有下模具)快速上行—工作速度壓制(接觸鋼板后)—保壓—卸荷—快速回程，其工作情況為:

(1)油泵起動(dòng):各電磁鐵斷電，各電磁閥處于中位機(jī)能，油泵空載運(yùn)行。

(2)快速上行:按動(dòng)按鈕，電磁鐵YV2、YV4、YV6帶電，油泵1 出油經(jīng)濾油器3、三位四通電磁換向閥、疊加式單向節(jié)流閥和分流集流閥7 到快速油缸無桿腔，有桿腔油液經(jīng)疊加式單向節(jié)流閥及三位四通電磁換向閥回到油箱。此時(shí)油泵2 出油經(jīng)濾油器4、三位四通電液換向閥和二通方向插裝閥到壓料缸無桿腔，有桿腔油液經(jīng)三位四通電液換向閥回到油箱，快速上行時(shí)主液壓缸通過充液閥實(shí)現(xiàn)快速充液;在快速過程中，壓料缸速度和快速油缸的速度一致，由于壓料缸行程小于快速油缸的行程，還未碰到快慢速切換電氣限位時(shí)已經(jīng)壓緊鋼板。

(3)工作速度(壓制工況):當(dāng)碰到速度切換電氣限位后，其它電磁鐵帶電不變，電磁鐵YV5 帶電，此時(shí)壓料缸已經(jīng)壓緊鋼板，充液閥關(guān)閉，主液壓缸進(jìn)入油泵2 的壓力油，滑塊由快速轉(zhuǎn)換為工進(jìn)速度，接觸鋼板后對(duì)鋼板進(jìn)行彎曲壓制。

(4)保壓及卸壓:彎曲壓制完成后油缸壓力升高，當(dāng)達(dá)到壓力繼電器14 調(diào)定壓力發(fā)訊使系統(tǒng)進(jìn)入保壓狀態(tài)，系統(tǒng)為開泵保壓，保壓時(shí)間到后進(jìn)行卸壓工況，即電磁鐵YV4、YV5 帶電，其余電磁閥不帶電，壓料缸及主液壓缸的壓力油通過二通方向插裝閥、二通節(jié)流插裝閥和三位四通電液換向閥的中位機(jī)能進(jìn)行卸壓。

(5)快速回程:電磁鐵YV1、YV3、YV4、YV7 帶電，油泵1 出油經(jīng)濾油器3、三位四通電磁換向閥和疊加式單向節(jié)流閥到快速油缸有桿腔，無桿腔油液經(jīng)分流集流閥7、疊加式單向節(jié)流閥和三位四通電磁換向閥回到油箱，此時(shí)油泵2 出油經(jīng)濾油器4、三位四通電液換向閥到壓料缸有桿腔，無桿腔油液經(jīng)二通方向插裝閥及三位四通電液換向閥回到油箱。回程時(shí)充液閥被控制回路開啟，主液壓缸里的液壓油通過充液閥直接返回油箱，滑塊快速退回到原位并壓下下死點(diǎn)限位開關(guān)，所有電磁閥斷電，換向閥處于圖示位置，液壓缸兩腔封閉，滑塊停止運(yùn)動(dòng)，油泵卸荷空載運(yùn)行。

2 鋼板彎邊機(jī)存在的問題及原因分析

機(jī)床在運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)存在以下問題:

2.1 跑料現(xiàn)象

原有機(jī)器在壓制時(shí)出現(xiàn)鋼板橫向偏移，致使鋼板兩邊彎曲后的曲率發(fā)生改變，無法滿足工藝要求。經(jīng)分析認(rèn)為:當(dāng)壓料缸壓緊需要彎邊的鋼板后，主液壓缸從快速工況轉(zhuǎn)為壓制工況，控制主液壓缸的電磁閥帶電—二通方向插裝閥開啟—充液閥關(guān)閉，低壓壓力油進(jìn)入主液壓缸，與此同時(shí)壓料缸無桿腔中的高壓油與主液壓缸接通，致使壓料缸無桿腔壓力降低。主液壓缸在上升過程中，在接觸鋼板后壓力逐漸上升，對(duì)鋼板板邊進(jìn)行彎曲。此時(shí)因?yàn)閴毫细讐毫ξ茨苓_(dá)到設(shè)計(jì)壓力，鋼板在主液壓缸彎曲鋼板時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力的作用下，發(fā)生向模具內(nèi)腔偏移的情況(習(xí)慣性稱為跑料)，此時(shí)鋼板已不在要求的正確位置，出現(xiàn)跑料現(xiàn)象;主液壓缸壓力繼續(xù)升高，當(dāng)達(dá)到壓料缸設(shè)計(jì)壓力后，壓料缸方能壓緊鋼板。

2.2 快速油缸不同步

原有機(jī)器在快速上行時(shí)，采用分流集流閥和節(jié)流閥聯(lián)合控制兩個(gè)快速油缸的同步。分流集流閥在動(dòng)態(tài)時(shí)不能保證速度同步精度，不適用于換向頻繁的系統(tǒng)［1］，現(xiàn)場(chǎng)觀察使用效果不好，在快速上行過程中，兩快速油缸速度因系統(tǒng)負(fù)載、油溫等原因無法調(diào)節(jié)到基本一致，最嚴(yán)重時(shí)相差40 mm 以上，致使主液壓缸與模具梁緊固螺釘經(jīng)常被拉斷。

2.3 卸壓沖擊大

當(dāng)原有機(jī)器彎曲鋼板保壓結(jié)束后，進(jìn)入卸壓工況，壓料缸及主液壓缸的高壓油均通過二通節(jié)流插裝閥—電液換向閥的中位機(jī)能進(jìn)行卸壓，其中主油泵卸荷也通過電液換向閥的中位機(jī)能進(jìn)行卸壓。現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)壓力不能充分卸荷，且上述液壓閥在開啟時(shí)，液壓系統(tǒng)各回路之間存在串油現(xiàn)象。同時(shí)主液壓缸因?yàn)闆]有充分卸壓，執(zhí)行返程工況時(shí)，在充液閥打開瞬間，產(chǎn)生很大的液壓沖擊，致使機(jī)床發(fā)生震動(dòng)及充液管出現(xiàn)晃動(dòng)，甚至因震動(dòng)而引起漏油。

3 鋼板彎邊機(jī)液壓系統(tǒng)的改進(jìn)方案

針對(duì)以上情況，筆者提出了的改進(jìn)方案(圖2)。

3.1 壓料缸控制方案

改進(jìn)后的系統(tǒng)采用順序閥控制方案，工作時(shí)壓力油先進(jìn)入壓料缸無桿腔，壓力升高至順序閥設(shè)定壓力后壓力油進(jìn)入主液壓缸，此時(shí)壓料缸已經(jīng)壓住鋼板，主液壓缸壓力繼續(xù)升高的同時(shí)壓料缸壓力也同時(shí)升高，鋼板被穩(wěn)穩(wěn)壓住，解決了壓料缸由于壓力不足而產(chǎn)生跑料的問題。

3.2 快速油缸同步控制方案

該控制方案采用兩組相同二通流量控制閥、整流疊加板、疊加單向節(jié)流閥和三位四通電磁換向閥組成的新型整流節(jié)流回路，其中二通流量控制閥用于保持流量恒定，且不受負(fù)載和溫度變化的影響［2］，疊加單向節(jié)流閥用于調(diào)節(jié)快速油缸有桿腔的油液的流量，三位四通電磁換向閥用于油路換向控制，這樣在快速上升和回程過程中，具有很好的同步性，解決了快速油缸不同步的問題。

3.3 系統(tǒng)卸荷的控制方案

該系統(tǒng)各回路采用單獨(dú)卸壓方式，即油泵2 單獨(dú)卸壓、壓料缸單獨(dú)卸壓、主液壓缸單獨(dú)卸壓。油泵2 通過二通壓力插裝閥(帶電卸荷功能)單獨(dú)卸壓;壓料缸通過電液換向閥中位機(jī)能進(jìn)行卸壓;主液壓缸通過二通方向插裝閥和二位四通電磁換向閥進(jìn)行卸壓。既解決了原有系統(tǒng)因閥的開啟產(chǎn)生串油和卸荷不充分產(chǎn)生液壓沖擊大的問題，又簡(jiǎn)化了液壓原理，同時(shí)解決震動(dòng)而引起泄漏的問題［3］。

3.4 節(jié)能改造方案

進(jìn)行液壓系統(tǒng)優(yōu)化的同時(shí)，在不改變機(jī)器工作效率的前提下從節(jié)能角度對(duì)系統(tǒng)功率進(jìn)行了優(yōu)化，將原有的定量高壓柱塞泵改變?yōu)楹愎β矢邏褐兞勘茫玫剡m應(yīng)了工況要求。原有油泵機(jī)組型號(hào)為63MCY-Y225S-4，電動(dòng)機(jī)功率為37 kW，優(yōu)化后為63YCY-Y180L-4，電動(dòng)機(jī)功率為22 kW，功率從原來的37 kW 優(yōu)化為22 kW，節(jié)省能耗40%，并且大大減輕液壓系統(tǒng)發(fā)熱，延長(zhǎng)液壓元件和油液使用壽命。

4 結(jié)語

改進(jìn)后機(jī)床工作穩(wěn)定可靠，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過半年的使用，效果十分理想，從根本上解決了跑料、快速油缸不同步及卸荷液壓沖擊大的問題。

［1］雷天覺.液壓工程手冊(cè)［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

［2］博士力士樂(中國(guó))有限公司.工業(yè)用液壓元件［M］.2008.

［3］陳德明，劉全喜，諶從昌，等.混勻取料機(jī)液壓系統(tǒng)改造與完善［J］.液壓與氣動(dòng)，2012(8):126.