單缸油壓機預泄荷系統存在問題及改進方法

陸澤顯

(福建水利電力職業技術學院，福建 永安 366000)

Y90—25型2500 t液壓縱梁成形壓力機是汽車生產企業的關鍵設備，承擔著生產汽車大梁的重要任務，對汽車整車品質起著十分重要的作用。

1 現有系統特點

圖1所示液壓機工進加壓系統原理圖，一個工作循環過程是：

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 原系統工進加壓原理圖

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液控單向閥打開進行預泄荷；

4) 當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′管進入A，B，C，D工作缸，當上梁接觸工件時，#3、#4換向閥同時換向關閉油路，而B，C缸由于兩個單向閥的存在，使進入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，當加壓停止后，#2電磁換向閥無法正常打開#1閥進行泄荷。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，猛烈沖擊使整機產生劇烈的振動。容易導致液壓元件及密封裝置的損壞，從而降低整機的使用壽命。

根據基本參數：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閥開啟瞬間系統內產生的液壓沖擊。當tτ時，(τ——沖擊波往返所需時間)管道內壓力的增大值:Δp=αcρΔv。

式中，ρ——液壓油的密度(850～960kg/m3)；

ΔV——#1閥開啟前、后管道內液體流速變化值；

αc——沖擊波在管道內的傳播速度(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 系統改進

3.1 改進方案

由以上計算得出，為防止在極短的時間內爆發性能量釋放而產生的劇烈沖擊、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徑d；

4) 增加緩沖回路；

5) 增加預泄荷回路。

由于機械制造已定形，因此管道內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泄荷回路。

3.2 改進措施

1) 延長開啟通道的時間

在液壓單向閥的控制油路上，串聯接入減壓閥和節流閥，調節節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床頂部，不好固定安裝，且費用高，所以未采用。

3) 加預泄荷回路在#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。改進后系統如圖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—節流閥圖2 改進后系統工進加壓原理圖

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流閥。當按下回程按鈕時，#5二位二通閥動作，進行預泄荷，#6節流閥使預泄荷時間由0.1s延長5s，有效地防止瞬間能量爆發性釋放，當壓力由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。改進后的設備經過幾個月的運行，未出現一次#1閥打不開的故障，預泄荷過程中的劇烈振動也已消除，設備正常使用。

4) 采用釋壓閥

對于單缸液壓機床，通過查閱資料后得出可借鑒采用YB32—200型液壓壓力機液壓系統方案，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—遠程調壓閥圖3 YB32—200型壓力機液壓系統圖

4 結語

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

1) 延長開啟通道的時間t；

2) 縮短管道長度L；

3) 采用較大的管道內徑d；

4) 增加緩沖回路；

5) 采用YB32—200型液壓壓力機液壓系統的預泄荷回路。

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