全液壓鉚接機液壓系統設計

摘 要：本文介紹了自行設計的一種液壓鉚接機，詳細分析了它的系統工作原理，總結了該系統的特點。

關鍵詞：鉚接機;液壓系統;工作原理;特點

1 引言

鉚接機傳統采用氣壓傳動，但在工作中能量利用效率低、噪聲大，操作者易疲勞，鉚接力也有限。在此基礎上，我們為某企業設計的采用液壓、電氣控制的全液壓鉚接機，它保留了氣壓鉚接機的優點、克服了它的缺點，具有安全可靠，操作者的勞動強度低、能量節省、振動噪音小、效率高、鉚接力大的特點，使其在機械、建筑、鍋爐行業，特別是汽車大梁的鉚接流水線上應用廣泛。

該液壓設備共由10個部件組成，整機示意圖如圖1所示[1，3]。

1→液壓箱2→電氣箱3→電動機4→液壓發生器5一鉚鉗 6→液壓缸7→油管→懸吊裝置9一小車10→導軌。

2 液壓系統工作原理

“該設備液壓系統見圖二。該系統工況有液壓泵卸荷、快進、工進、快退和液壓缸原位停止。[2]”

1→液壓泵，2一電動機，3、9一壓力表開關，4、8一壓力表，5一單桿液壓缸，6、7一壓力繼電器，10一液控單向閥，11一增壓缸，12、13一電磁換向閥，14一溢流閥，15一過濾器，16一空氣過濾器，17一油箱，18→行程開關。

2.1 液壓泵卸荷

按下電動機2啟動按鈕，所有電磁鐵不通電。

油液經油箱17→過濾器15→液壓泵1→電磁換向閥13中位→油箱17。

工作壓力決定于負載，此時沒有負載，泵出口的油壓為低壓，溢流閥14沒有打開。液壓泵卸荷[4]。

2.2 快進

當鉚接準備工作完成后，按下鉚鉗上的“快進”按鈕，使電磁閥1YA 通電，三位四通電磁換向閥13左位接通。

進油路：油箱17→過濾器15→液壓泵1→電磁換向閥13左位→液控單向閥10→單桿液壓缸5的無桿腔，同時也進入增壓缸11的右腔。

回油路：單桿液壓缸5的有桿腔→電磁換向閥13左位→油箱17[6]。

同時，增壓缸11的左腔→電磁換向閥12左位→油箱17[7]。

這樣，單桿液壓缸5活塞桿伸出，帶動上鉚模塊快速趨進鉚釘。同時，增壓缸11也向左運動，為下一步增壓作好準備。

此時，由于上鉚模塊還沒接觸到鉚釘，負載較小。工作壓力決定于負載，油壓較低，達不到溢流閥14的調定壓力，溢流閥14沒打開，沒有溢流定壓。液壓泵1輸出的全部流量都進入單桿液壓缸5，實現了快速運動。

2.3 工進

當上鉚模壓到鉚釘后，負載增加，系統油壓開始升高。當壓力達到低壓壓力繼電器6設定發訊壓力時，發出信號，使二位四通電磁閥12的電磁鐵2YA 通電，閥12右位接入系統。

進油路：液壓泵1→電磁換向閥13左位→二位四通電磁閥12的右位→增壓缸11的左腔→增壓缸11的右腔→單桿液壓缸5的無桿腔。

回油路：單桿液壓缸5的有桿腔→電磁換向閥13左位→油箱17。

由于溢流閥14的溢流定壓作用，液壓泵1的出口壓力由溢流閥14調定。而由于增壓缸11的作用，使單桿液壓缸5獲得了比泵1高5倍的油壓。從而完成高壓鉚接工作[5]。

2.4 快退

鉚接工作完成后，單桿液壓缸5無桿腔油壓繼續升高，當達到油路上高壓繼電器7的設定值時，發出電訊號，使電磁鐵1YA、2YA斷電，使電磁鐵3YA通電。 閥13右位接入系統[8]。

進油路：油箱17→過濾器15→液壓泵1→電磁換向閥13右位→單桿液壓缸5的有桿腔。同時油液也進入液控單向閥10的控制油口K，頂開液控單向閥10的閥芯，使油液能反向流通。

回油路：單桿液壓缸5的無桿腔→液控單向閥10→電磁換向閥13右位→油箱17。同時，也有部分油液進入增壓缸11的右腔，推動增壓缸11的活塞右行復位[9]。

這樣，單桿液壓缸5向上運動復位。

2.5 原位停止

單桿液壓缸5向上運動到行程終點時，擋鐵碰到行程開關18，發出電訊號，使電磁鐵1YA、2YA、3YA都斷電。電磁換向閥13中位工作，液壓泵1卸荷。單桿液壓缸5下腔油液回不了油箱，活塞牢牢地固定在行程終點而不會因為自重下滑[10]。

這樣就完成了一次工作循環。

3 鉚接機液壓系統特點

3.1 采用了卸荷回路

利用三位四通換向閥13的M型中位機能，當電磁鐵1YA、3YA都不通電時，使液壓泵1卸荷。這樣在液壓缸5不工作時，液壓泵1也不提供高壓油。減少了能量損失，提高了系統效率[11]。

3.2 采用了壓力繼電器自動換接回路

采用了壓力繼電器自動換接回路，快進轉工進、工進轉快退都自動完成。減輕了操作者的勞動強度，提高了工作效率[12]。

3.3 采用了增壓缸的增壓回路

在不提高液壓泵1壓力的情況下，使系統獲得高5倍的壓力。節約了能量，降低了系統的設計成本[13]。

3.4 采用了定量泵的單級調壓回路

定量泵比變量泵價格低3倍，降低了系統的成本。

3.5 采用了過濾器保護措施

液壓系統80%以上的故障是由于油液受污染而引起。特在液壓泵1入口設一過濾器，以防將油箱中的雜質吸入系統。在油箱與大氣之間設一空氣過濾器，以防空氣中灰塵侵入系統[14]。

3.6 工進采用了單桿液壓缸無桿腔進油、有桿腔回油模式

由于無桿腔有效作用面積比無桿腔有效作用面積大，那么在相同油壓下能獲得更大的推力。

3.7 采用了液控單向閥

液控單向閥10在快進時允許液壓泵1的油液直接進入液壓缸5，而在工進時不讓液壓泵1的油液進入液壓缸5，使液壓缸5自動獲得增壓缸11提供的更高的油壓。這樣的設計采用的元件數量少，并且在工作中能自動切換油路[15]。

3.8 采用了開放式回路

油液從油箱中出來，最后又回到油箱中。能很好的散熱，使設備能長時間穩定地工作。

3.9 采用了鎖緊回路

三位四通換向閥13的M型中位機能具有鎖緊效果，這樣使立式液壓缸5在靜止時不會因為自重而自行下落。

總之，該設備操作方便，自動化程度高，液壓元件數量少，設計成本低，安全可靠，節能，效率高。其經濟效益和社會效益顯著。在工作中受到用戶的歡迎。

參考文獻：

[1]姜眾.單柱液壓機的機身結構[J].鍛壓機械，1994（04）.

[2]張海軍.鉚接機液壓系統設計[J].液壓與氣動，2010（05）.

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[6]俞啟榮.機床液壓傳動[M].北京：機械工業出版社，1986.

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[12]李福義.液壓技術與液壓伺服系統[M].哈爾濱：哈爾濱船舶工程學院出版社，1992.12

[13]孫恒，陳作模，葛文杰.機械原理（第7版）[M].西安：西北工業大學出版社，2008.

[14]何存興.液壓元件[M].北京：機械工業出版社，1982.

[15]官忠范.液壓傳動系統[M].北京：機械工業出版社，1997.

作者簡介：王偉（1965-），男，湖北武漢人，學士，副教授，主要從事液壓、數控技術的教學和科研工作。