液壓機液壓系統(tǒng)

    一、概述

    液壓機是一種可用于加工金屬、塑料、木材、皮革、橡膠等各種材料的壓力加工機床，能完成鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、成形、打包等多種工藝，具有壓力和速度可大范圍無級調(diào)整，可在任意位置輸出全部功率和保持所需壓力等許多優(yōu)點，因而用途十分廣泛。

    液壓機按其所用的工作介質(zhì)不同，可分為油壓機和水壓機兩種；按機體的結(jié)構(gòu)不同，有單臂式、柱式和框架式等。其中以柱式液壓機應(yīng)用較廣泛。如圖C所示，這種壓力機由四個導(dǎo)向立柱，上、下橫粱和滑塊組成，在上、下橫梁中安置著上、下兩個液壓缸，上缸為主液壓缸，下缸為頂出缸。

這里介紹一種以油為介質(zhì)的YB32-200型四柱萬能液壓機。該液壓機主液壓缸最大壓制力為2000kN。液壓機要求液壓系統(tǒng)完成的主要動作是：主液壓缸驅(qū)動滑塊快速下行、慢速加壓、保壓延時、快速返回及在任意點停止；頂出活塞缸的頂出、退回等。在作薄板拉伸時，有時還需要利用頂出液壓缸將坯料壓緊，以防止周邊起皺。這時頂出液壓缸下腔需保持一定的壓力并隨主缸一起下行。

    二、YB32-200型四柱萬能液壓機液壓系統(tǒng)的工作原理

    圖D所示為YB32-200型四柱萬能液壓機的液壓系統(tǒng)原理圖。

    1．主缸的運動

    (1)快速下行快速下行時，電磁鐵IYA通電，先導(dǎo)閥3（電磁換向閥）和主缸換向閥7（液動換向閥）左位接入系統(tǒng)，液控單向閥I2被打開。在主缸5快速下行的起初階段，尚未觸及工件時，主缸活塞在自重作用下迅速下行。這時液壓泵的流量較小，還不足以補充主缸上腔空出的體積，因而上腔形成真空。處于液壓機頂部的充液箱6在大氣壓作用下，打開液控單向閥ii向主缸上腔加油，使之充滿油液，以便主缸活塞下行到接觸工件時，能立即進行加壓。這時系統(tǒng)中油液流動的情況為：

進油路：液壓泵→順序閥10→主缸換向閥7（左位）→單向閥I3→主缸5上腔

回油路：主缸5下腔→液控單向閥I2→主缸換向閥7（左位）→下缸電液換向閥2(中位) →油箱

(2)接觸工件，慢速加壓在滑塊16接觸到工件后，阻力增加，這時主缸5上腔壓力迅速升高，關(guān)閉液控單向閥I1，這時只有液壓泵繼續(xù)向主缸上腔提供高壓油，推動活塞慢速下行，對工件加壓。加壓速度僅由液壓泵的流量來決定，油液流動情況與快速下行相同。

(3)保壓延時當(dāng)主缸上腔的油壓達到預(yù)定數(shù)值時，壓力繼電器8發(fā)出信號，使電磁鐵IYA斷電，主缸先導(dǎo)閥3和主缸換向閥7都回復(fù)中位，主缸上、下油腔封閉。液壓泵處于卸荷狀態(tài)，系統(tǒng)中沒有油液流動。而單向閥I3被高壓油自動關(guān)閉，主缸上腔進入保壓狀態(tài)。保壓時間由壓力繼電器8控制的時間繼電器（圖中未畫出）控制，能在0～24min內(nèi)調(diào)節(jié)。這時的油液流動情況為：

液壓泵→順序閥10→主缸換向閥7（中位）→下缸電液換向閥2（中位）→油箱

(4)泄壓、快速返回保壓結(jié)束（到了預(yù)定的保壓時間）后，時間繼電器發(fā)出信號，使電磁鐵2YA通電，主缸先導(dǎo)閥3右位接入系統(tǒng)，釋壓閥9使主缸換向閥7也以右位接入系統(tǒng)。這時液控單向閥I1被打開，使主缸上腔的排油全部排回充液箱6，當(dāng)充液箱6內(nèi)液面超過預(yù)定位置時，多余油液由溢流管（圖中未畫出）排回主油箱。油液流動情況為：

進油路：液壓泵→順序閥10→主缸換向閥7（右位）→液控單向閥I2→主缸5下腔

回油路：主缸5上腔→液控單向閥工1→充液箱6

液壓機中的釋壓閥9是為了防止保壓狀態(tài)向快速返回狀態(tài)轉(zhuǎn)變過快，在系統(tǒng)中引起壓力沖擊而設(shè)置的。因為若此時主缸上腔立即與回油相通，則系統(tǒng)內(nèi)液體積蓄的彈性能將突然釋放出來，產(chǎn)生液壓沖擊，造成機器和管路的劇烈振動，發(fā)出很大的噪聲，所以保壓后必須先泄壓然后再返回。故系統(tǒng)中設(shè)置了釋壓閥9。它的主要功用是使主缸5上腔釋壓之后，壓力油才能通入該缸下腔，從而實現(xiàn)由保壓狀態(tài)向快速返回狀態(tài)的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。其工作原理如下：

在保壓階段，釋壓閥9以上位接入系統(tǒng)；當(dāng)電磁鐵2YA通電，主缸先導(dǎo)閥3右位接入系統(tǒng)時，控制油路中的壓力油雖已進入釋壓閥閥芯的下端，但由于其上端的高壓未曾釋放，閥芯不動。而液控單向閥I6（閥芯中帶有小型卸荷閥芯）是可以在控制壓力低于其主油路壓力下打開的，因此泄壓油路路線為：

主缸5上腔→液控單向閥I6→釋壓閥9（上位）→油箱

于是主缸5上腔的壓力經(jīng)液控單向閥I6逐漸釋放，釋壓閥9的閥芯逐漸向上移動，最終以其下位接入系統(tǒng)，它一方面切斷主缸5上腔通向油箱的通道，一方面使控制油路中的壓力油進入主缸換向閥7閥芯的右端，使其右位接人系統(tǒng)，實現(xiàn)滑塊的快速返回。另外，主缸換向閥7在由左位轉(zhuǎn)換到中位時，閥芯右端由油箱經(jīng)單向閥I4補油；在由右位轉(zhuǎn)換到中位時，閥芯右端的油液經(jīng)單向閥is排回油箱。

(5)原位停止當(dāng)返回到預(yù)定位置時，滑塊上的擋塊17觸動行程開關(guān)18，使電磁鐵2YA斷電，主缸先導(dǎo)閥3和主缸換向閥7都回復(fù)到中位。主缸被閥7鎖緊，活塞停止運動，此時液壓泵在低壓下卸荷。

2．頂出缸的運動

頂出缸1的動作是在主缸停止運動后進行的。因為進入頂出缸的壓力油必須先經(jīng)過主缸換向閥7的中位（即主缸停止運動的位置），然后再進入控制頂出缸運動的換向閥2，從而實現(xiàn)了主缸和頂出缸運動的互鎖。

(1)預(yù)出缸頂出頂出缸的初始位置是活塞處于最下端。執(zhí)行向上頂出動作時，電磁閥3 YA通電，主缸先導(dǎo)閥3和主缸換向閥7都處于中位，其油流路線為：

進油路：液壓泵→順序閥10 →主缸換向閥7（中位）→下缸電液換向閥2（右位）→下缸1下腔

回油路：下缸1上腔→下缸電液換向閥2（右位）→油箱

頂出缸活塞上升、頂出，以便取出壓制成型的工件。

(2)頂出缸退回  頂出缸向下退回時，電磁鐵3YA斷電、4YA通電，這時油流路線為：

進油路：液壓泵→順序閥10→主缸換向閥7（中位）→下缸電液換向閥2(左位) →下缸1上腔

回油路：下缸1下腔→下缸電液換向閥2(左位) →油箱

(3)頂出缸停止電磁鐵3YA、4YA都斷電，下缸電液換向閥2處于中位，頂出缸停止運動。

下表為該系統(tǒng)電磁鐵的動作順序。

 

電磁鐵動作順序表

 

三、YB32-200型四柱萬能液壓機液壓系統(tǒng)的主要特點

①系統(tǒng)是利用主缸活塞、滑塊自重的作用實現(xiàn)快速下行，并利用充液箱和液控單向閥I1對主缸充液，從而減小泵的流量，簡化油路結(jié)構(gòu)。

②系統(tǒng)中采用了釋壓閥來實現(xiàn)主缸滑塊快速返回時主缸換向閥的延時換向（先卸壓后換向），保證液壓機動作平穩(wěn)，不會在換向時產(chǎn)生液壓沖擊和噪聲。

③系統(tǒng)利用管道和密封油液的彈性變形來實現(xiàn)保壓，方法簡單，但對液控單向閥和液壓缸等元件的密封性能要求較高。

④主缸與下缸的運動互鎖，以確保操作安全。

⑤系統(tǒng)中的兩個液壓缸各有一個安全閥進行過載保護。