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Parker比例插裝閥在鍛造液壓機中的應用分析
閱讀：657 發(fā)布時間：2021-8-30Parker液壓系統(tǒng)的方向閥和卸荷閥分別采用比例節(jié)流插裝閥和比例溢流閥，電子放大器控制輸入比例電磁鐵的電流大小，控制閥口的大小和工作液流的方向。通過調(diào)整斜坡電位器電流上升和下降的時間，控制比例閥換向、卸荷的速度和卸荷壓力的切換過渡時間，利用液壓一電氣結合的優(yōu)勢功能，使機器運行平穩(wěn)、快速。
快鍛液壓機是20世紀60年代開始發(fā)展起來的一種新型鍛造設備，主要用于黑色和有色金屬的開坯和自由鍛件的壓力熱加工，特別適用于鍛造溫度范圍窄的高合金材料和Ti合金材料。具有噪音低、精度高、鍛件質量好、生產(chǎn)率高等優(yōu)點，是目前自由鍛造設備發(fā)展的主要方向。近年來，隨著液壓技術和微電子技術的發(fā)展，快鍛液壓機得到了快速發(fā)展，液壓系統(tǒng)是鍛造液壓機的核心部分，是直接關系到設備性能能否達到生產(chǎn)工藝要求的關鍵。本文介紹了比例插裝閥在2000 t下拉式鍛造液壓機液壓系統(tǒng)設計中的應用。
液壓系統(tǒng)主要技術參數(shù)及要求
根據(jù)鍛造工況要求，設備操作功能分為普通鍛造和快速鍛造。
(1)普通鍛造主要用于鋼錠開坯時，設備主缸直徑為西1000 mm，系統(tǒng)壓力為25 SPa，輸出力為20 MN，回程力為0．9 MN，工進速度為45 mm·s，快速下降和快速回升時速度均為300 l'nIn·s；在回程高度為500 ITIrfl時，鍛造頻次為45次·min。要求機器運行平穩(wěn)無振動，液壓系統(tǒng)換向快速無沖擊。(2)快速鍛造主要用于高合金材料和一般材料的拔長整形，特別是高合金鋼的鍛造溫度范圍窄，鍛造困難，在短時間內(nèi)需要完成鍛造。在設備在輸出力為4 MN、回程高度為30 1TIITI時，鍛造頻次為90次·min；在輸出力10 MN、回程高度為50 mln時，鍛造頻次為60次·min。
液壓系統(tǒng)工作原理的設計
(1)根據(jù)鍛造液壓機技術參數(shù)和要求，對以往液壓機液壓系統(tǒng)的分析和研究發(fā)現(xiàn)，插裝閥具有在傳遞功率時能量消耗小、效率高、成本低，便于調(diào)試和自動化控制，采用大通徑比例插裝閥設計的液壓系統(tǒng)可滿足以上技術要求，其液壓系統(tǒng)原理圖如圖1所示。
泵站設計6組定量泵，每組流量540 ml·rain-1，電機功率為250 kW，通過不同臺數(shù)泵流量組合，可使液壓機有不同的工作速度和鍛造次數(shù)，以提高液壓機的操作性能。
(2)普通鍛造的工作順序是：油泵組啟動，液壓閥2，3，12，13得電，油泵排出的壓力油經(jīng)主管道和比例節(jié)流閥12進入主油缸15；回升缸16接通油箱，活動梁快速下降。當上砧接觸到工件后，自動轉為工進，當工進至工件成形尺寸或系統(tǒng)壓力達到zui高時，液壓閥2，3，12，13失電，系統(tǒng)卸荷，卸荷完畢后。液壓閥2，6，7，11得電，油泵排出的壓力油經(jīng)主管道和閥6進入回升油缸16；主油缸15和補液箱接通，活動梁快速上升，上升到設定位置停止，準備進入下一次鍛造。
(3)快速鍛造的工作順序是：液壓閥2，8，12，13得電，油泵排出的壓力油經(jīng)主管道和比例節(jié)流閥12進入主油缸15，推動活動梁快速下行進行鍛造，同時把回升缸內(nèi)的油壓人蓄能器10內(nèi)。當壓制至工件成形尺寸時，電磁閥2，13失電，系統(tǒng)快速卸荷，同時隨著主油缸15內(nèi)的壓力降低，蓄能器10內(nèi)的壓力能迅速推動活動梁回升到設定位置后，自動轉入下一次鍛造循環(huán)。
液壓系統(tǒng)性能的分析
(1)系統(tǒng)主換向閥6，12為大通徑比例節(jié)流插裝閥，電子放大器與插裝閥配合工作，通過改變比例電磁鐵的輸入電流，不僅可以改變閥的工作液流方向，還可以控制閥口大小實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)，具有換向、節(jié)流的復合功能，其信號從o～100％變化的響應時間為31 ms。電子放大器內(nèi)部的斜坡發(fā)生器將輸入的階躍信號轉化為緩慢上升的輸出信號(電磁鐵線圈電流)，通過調(diào)整斜坡電位器電流上升的時間，即輸入信號幅值由0上升到10 V所需的時間，通常初次調(diào)整為200 ms，然后根據(jù)機器的實際工作情況，適當增加和減少調(diào)整時間，通過延長比例節(jié)流閥的開啟時間，從而控制插裝閥平緩開啟，使系統(tǒng)內(nèi)流量變化呈平滑曲線過渡，其流量調(diào)整變化曲線見圖2。在鍛造和快速回升時，比例節(jié)流插裝閥能夠在極短的時間內(nèi)平穩(wěn)快速換向，使管道內(nèi)的液流平穩(wěn)過渡，而無液壓沖擊，提高鍛造頻次。
(2)系統(tǒng)主油缸15內(nèi)的壓力能通過比例溢流閥13快速卸荷，其信號從0,----100％變化的響應時間為80～350 ms，通過對比例閥組件比例斜坡時間的調(diào)整能夠控制卸荷的速度和卸荷壓力的切換過渡時間，使液壓缸內(nèi)的壓力能卸荷快速平穩(wěn)，系統(tǒng)壓力沖擊小。電子放大器內(nèi)部的斜坡發(fā)生器將輸入的階躍信號轉化為緩慢下降的輸出信號(電磁鐵線圈電流)，通過調(diào)整斜坡電位器電流下降的時間，即輸入信號幅值由i00％下降到0所需的時間，一般設置卸荷時間為300 ms，從而控制系統(tǒng)內(nèi)部壓力基本呈線性降低，達到平穩(wěn)無振動卸荷的目的，其壓力調(diào)整變化曲線見圖3。
(3)在一般的液壓系統(tǒng)中，液體被認為是不可壓縮的，但實際上是*不正確的，因為當系統(tǒng)有壓力時，流體會象彈簧一樣被壓縮，尤其在高壓系統(tǒng)中，甚至管路也應被看做是彈性的。在該系統(tǒng)中，比例溢流閥7和插裝閥9、蓄能器lO組成一個液壓彈簧，當快速鍛造時，比例溢流閥7通過給定的電流值，設定回升時的壓力，即液壓彈簧的剛度。蓄能器10不僅在向下鍛造時吸收液壓能，同時能夠在回升時釋放出液壓能。它改善了液壓彈簧的性能，提高了液壓彈簧的穩(wěn)定性。使回升壓力更穩(wěn)定，能夠在主缸卸荷的同時使活動梁迅速回升，實現(xiàn)快鍛。
結論
比例插裝閥在鍛造液壓機液壓系統(tǒng)中的應用，比傳統(tǒng)的系統(tǒng)回路更優(yōu)化，其特點為：
(1)具有結構簡單，元件數(shù)量少；
(2)充分發(fā)揮*的液電合一功能，系統(tǒng)更穩(wěn)定，性能更全面；
(3)液壓系統(tǒng)運行快速平穩(wěn)，無沖擊。