ph3590型全自動液壓壓磚機液壓系統的研究

sacmi2000年推出的ph3590自動壓裂機是90系列壓裂機的最新產品。其具有技術含量高,性能先進,壓制次數多(壓制600?×600?通體玻化磚可達到12.4次/min)等優點,值得國內壓磚機制造廠學習借鑒,故予以介紹。同時本文對該機的使用廠家也是有幫助的。圖1為PH3590型壓磚機的液壓原理圖。1壓磚機的性能要求PH3590型壓磚機在保持Sacmi的2000系列壓磚機技術特點的基礎上,又有如下創新:1)系統壓力設定較高為22MPa,主油缸增壓后的壓力為36MPa,增壓較小約為1.63倍,這樣的設計有利于減小增壓行程,提高壓制次數。傳統的Sacmi壓磚機系統壓力約為17MPa,主油缸增壓后的壓力約為35MPa,增壓比較大約為2倍。國內壓磚機的數據基本和后者類似。2)采用進油路電液伺服比例節流調速閥實施對磚坯壓制速度的比例控制,實現柔性壓制,這種設想在國內壓磚機油路設計中尚未見到。3)實現壓磚機動作全過程比例速度控制,即采用電液伺服比例閥實施活動橫梁下行快速、減速和回程速度的比例控制;頂出裝置SPE實施對頂出和下落速度的比例控制;采用變頻調速電機對料車運動實施的速度比例控制。國內對壓磚機全過程比例速度控制尚未引起重視。4)充液通道設計得更為通暢,液阻更小,充液快捷,國內對此問題已開始重視。5)具有壓制能量回收設計,國內壓磚機已有采用。2液壓系統的構成PH3590型壓磚機液壓與氣動系統,主要由15大部分組成(見圖1),A為低壓充液油箱;B為料斗門氣路;L為模具吹掃氣路;T為清掃刷升降氣路;R為清掃刷旋轉與升降裝置;S為清掃刷旋轉油路;E、M、Q、P為輔助部分油路;F為SPE電液伺服閥比例控制串聯同步缸頂出裝置液壓回路;H為4個裝卸模具用小油缸;I為泵站油路;C與D為主油缸油路,是該機液壓系統的核心部分。筆者主要介紹主油缸油路及泵站油路,其它部分已在《陶瓷》雜志2003年第1期《PH4600和PH7200型全自動液壓壓磚機液壓系統綜合分析》中作過介紹,請參閱。2.1壓電系統及控制回路主油泵58為恒定功率變量泵,M1其電機功率為90kW。壓力閥112為系統安全閥,設定壓力為25MPa。位于E油路塊上的壓力閥112a為系統的調壓閥,設定壓力為22MPa;壓力閥10為油加熱用溢流閥,調定壓力為15MPa。電磁閥YV99常態位時,泵卸壓;通電時,泵輸出壓力油。電磁閥YV11r斷電時,系統工作壓力由壓力閥112a限定;通電時,系統壓力為15MPa,靠溢流功率損失用于油加熱,也可在一次加壓時選用該壓力。泵78為離心式泵,由電機M11(功率為7.5kW)驅動,作用是將充液箱126中的油進行循環過濾冷卻,以使主油泵和充液箱獲得清潔與溫度適合的油液。79為精濾油器,SP1為堵塞發訊開關;48為冷卻器,電磁閥YV278、YV279為冷卻水控制閥。BT4為油溫傳感器,用于檢測油溫以控制電磁閥YV278、YV279的啟閉。B2為單向閥,防止充油箱的油倒流。SP3是用于檢測主油泵進口真空度的開關,以防主油泵吸空;49為主油泵進口粗濾油器。截止閥144位于充油箱與泵站副油箱之間的管路上,系統工作時應完全打開,SQ50a為該閥開啟狀態的檢測開關。截止閥144用于系統注油與放油,平時應關閉。2.2sacmi壓磚機油路研究進展HP3590型壓磚機油路的核心部分,經仔細分析可以從中查找到Sacmi壓磚機油路的技術創新點。3壓力油壓力閥1)插裝閥131為多功能放大器125大腔進油閥,用于壓力放大,由電磁閥YV41控制,YV41常態位時,閥131關閉;通電時閥131開啟,壓力油進入。2)插裝閥116為放大器125小腔進油閥,用于流量放大,由電磁閥YV40控制,YV40常態位時,閥116關閉;通電時閥116開啟,壓力油進入。3)動態插裝閥117,為主油缸124上腔進油閥,由電磁閥YV19控制,閥YV19常態位時,閥117關閉;通電時閥117開啟,壓力油進入。4)動態插裝閥118為主油缸124上腔排油閥,由電磁閥YV70控制,YV70常態位時,閥118開啟,排油;通電時閥118關閉,停止排油。5)插裝閥119為放大器125小腔與大腔排油閥,由電磁閥YV71控制,YV71常態位時,閥119開啟,排油;通電時閥119關閉,停止排油。6)插裝閥120為放大器125大腔進排油閥,由電磁閥YV38控制,閥YV38常態位時,閥120關閉;通電時閥120開啟,視工況不同進壓力油或排油。7)插裝閥230接于主油缸124下腔油路,靠其關閉而將主油缸124下腔油封閉住,以防止主油缸活塞下滑,該閥亦稱支承閥。閥230由電磁閥YV303控制,當其斷電時,閥230關閉,其控制作用是通過一梭閥取自蓄能器18的壓力油或主油缸活塞等自重在主油缸下腔產生的壓力油較大的一側,從而保證閥230可靠的關閉狀態。當YV303通電時,閥230開啟,主油缸下腔油從此閥排出,或進入壓力油,視工況而定。8)壓力閥228為主油缸下腔安全保護閥,其調定壓力約為25MPa。該閥在活動橫梁由快速下行轉為減速制動時,還起吸收壓力沖擊消平壓力峰值的作用。9)電液伺服比例閥YV32(帶位置檢測)為主油缸活塞上下行(空程)速度控制閥,左工作位用于下行,主缸下腔排油,為回油比例節流調速基本油路;右工作位用于上行,主缸下腔進入壓力油,為進油比例節流調速基本油路;中位用于主缸下腔非速度控制排油。10)電磁閥YV32m為放大器125活塞提升用閥,常態位時放大器提升腔進入壓力油,用于放大器活塞快速提升或保持在最上位置;通電時排油,用于放大器活塞下降。11)電液伺服比例閥YV318(帶位置檢測),為C油路塊壓力油進油閥,處于常態位時該閥關閉;處于左位工作時該閥接通壓力油路,改變閥YV318的開口大小,可以控制進入主油缸上腔或放大器的流量,從而改變壓制速度,實現柔性壓制工況,此處為進油比例節流調速基本回路。12)插裝閥115為蓄能器18排油關閉閥,由電磁閥YV53控制,常態位時閥115關閉,蓄能器18停止向系統供油,但泵的油可以進入蓄能器存儲,閥115起單向閥作用,通電時閥115開啟,蓄能器向系統供油。13)小蓄能器220是為C油路塊上的6個電磁閥提供一個穩定的控制油源而設置的。14)截止式電磁閥YV265為蓄能器18卸壓閥,常態位時卸壓,系統工作時該閥應處于工作位,關閉蓄能器卸壓回路。15)手控單向閥7,用于手動卸壓。16)精濾油器252是為電液伺服比例閥YV32、YV318提供清潔的控制油源,SP7為堵塞發訊開關。17)SP1為主油缸上腔壓力繼電器,用于安全保護,其最高設定值為36.8MPa,但通常設定要低于此值;BP1為用于檢測主油缸上腔的壓力傳感器,實施對一次、二次加壓以及多次加壓壓力的控制。BP5是用于檢測主油缸下腔的壓力傳感器,在主油缸活塞保持靜止不動和快速下降時,下腔的壓力不能超過1MPa。BP4是用于檢測蓄能器18的壓力傳感器。18)液壓控制單向閥247,三位四通電磁閥(YV31S、YV31d)均為6?通徑小流量閥,用于手動調整模具時,實現活動橫梁慢速下降或上升。4活動梁的主要動作分析以上在了解壓磚機液壓原理和各液壓閥作用之后,將按壓磚機主要動作分析各閥的通斷電關系和液流的循環。4.1提升腔連通回油為使活動橫梁開始下降行程,應使下模芯完全下落,布料車完全退回。在此條件下,電控系統令電磁閥YV303通電,支承閥230開啟;令電磁閥YV32m通電,將放大器125提升腔接通回油;令電液伺服比例閥YV32通電,處左位工作,形成足夠大的開口接通回油。這樣主油缸活塞在本身自重和活動橫梁重量作用下,在低壓充液油箱0.2MPa的壓力作用下,推動主油缸活塞下降,加之下腔的排油阻力很小,迫使活塞快速下降。快速下行的速度,由輸入閥YV32電訊號大小來調節,應使用生產中允許的最高速度。4.2yv32閉環控制當活動橫梁快速下降到設定的位置,由位移傳感器給出訊號,令電磁閥YV70和YV71通電,將插裝閥118和119關閉,切斷主油缸上腔和放大器的卸壓通路,為隨后的一次加壓作好準備。同時令閥YV32的電訊號逐漸減小,使開口量減小到規定值,增大主缸下腔的排油阻力,使主缸活塞快速下行受到制動而減速。減速速度控制為一閉環控制,通過檢測速度與設定值比較,如有偏差,會自動調整閥YV32的開口量。這種自動速度控制,只有在制動減速距離大于35?時才能進行。4.3采用低壓壓壓器之油當活動橫梁以設定的減速速度下行到上模芯接觸模腔中粉料位置時,由位移傳感器給出訊號啟動第一次加壓延時計時。此階段即利用在制動減速后主缸活塞、活動橫梁等運動部件具有的動能及作用在活塞上低壓充液油箱之油壓力對粉料進行壓制,由于粉料比較疏松,可以很好地排氣,得到較大的壓縮比,這對隨后的坯體成形充分排氣至關重要。此階段上模芯已接觸到粉料表面,為減少排油阻力損失,令輸入閥YV32斷電處中位工作,主缸下腔油經閥230、輸入閥YV32中位回油箱。4.4次加壓階段t第一次加壓延時結束,給出訊號進入第一次加壓階段,利用該訊號:令電磁閥YV40通電,插裝閥116開啟;令電液比例閥YV318處左位工作,形成較大的開口。這樣,泵58和蓄能器18的壓力油便經閥YV318,閥116進入放大器125的小腔,推動放大器活塞下行,一旦其活塞桿部將低壓充液口封閉,主油缸活塞的運動將受控于放大器活塞的運動。由于放大器面積比的關系,根據力平衡和液流連續原理,作用于主缸上腔的壓力將比系統的壓力低,而流量將比系統的流量大,這時放大器起流量放大作用,即增速作用。放大器活塞的運動速度由閥YV318和閥116的開口量大小所決定。放大器活塞向下運動,其活塞腔則通過活塞上的補油單向閥補油,提升腔則通過閥YV32m工作位排油,主油缸下腔為排油狀態,閥YV32處中位工作。一次加壓壓力由壓力傳感器BP1檢測,達到設定值時,給出結束一次加壓訊號,進入保壓階段。令閥YV318、YV40斷電,閥116關閉,切斷放大器小腔壓力進油路,放大器活塞保持在一次加壓位置,主油缸上腔仍維持一次加壓的壓力值,即保壓。保壓有利于消除坯體的應力不均勻性,促使應力擴散,減少坯體損壞。保壓性能好壞取決于主油缸活塞腔的密封性能,保壓過程的長短由時間控制。對于一些難成形的粉料,需要用較慢的速度和比較穩定的壓力完成第一次加壓,以使粉料中的氣體充分排出,避免坯體形成夾層。這時可在前述的基礎上再令電磁閥YV53斷電,插裝閥115關閉,切斷蓄能器18壓力油進入C油路塊的通道,系統只由泵供油,主缸活塞可得到較低而穩定的速度。如果要獲得更低的壓力,可再令電磁閥YV11r通電,此時,系統的工作壓力將為15MPa。4.5yv233系統在一次加壓結束時,使主缸上腔卸壓,下腔通壓力油,上模芯從剛壓過的粉料上抬起,使被壓縮在模腔內的空氣逸出,以避免坯體產生夾層。利用一次保壓結束的訊號,令電磁閥YV70斷電,插裝閥118開啟,先釋放主油缸上腔的壓力;與此同時令電液伺服比例閥YV32通電,處右位工作主缸下腔進入壓力油,產生一個向上行程約為0～4?的排氣動作,由位移傳感器檢測。根據此訊號令閥YV32處左位工作,主油缸下腔轉為排油,上模芯以一定的速度下落到粉料上,該過程的長短由時間控制。排氣的效果如何取決于排氣時間的長短和合適的排放間隙,即上模芯上移量的大小,顯然,正確的排氣應是用時最短,而坯體又沒有夾層。4.6次加壓階段變缸保壓利用泵壓力加壓。令閥YV318通電,處左工作位,令電磁閥YV19通電,閥117開啟,壓力油經閥YV318、閥117進入主油缸上腔,同時令閥YV32斷電,處中位工作,主缸下腔油經閥230、閥YV32排回油箱,主油缸活塞下行,對粉料實施第二次加壓。二次加壓壓力由BP1檢測,其設定值一般小于18MPa,達到設定值時,結束二次加壓進入保壓階段,令閥YV318斷電,電磁閥YV19斷電,閥117關閉,切斷主缸上腔進油器,保壓過程的長短由時間控制。二次加壓之后的排氣與前述排氣的內容相同。4.7力加壓及保壓過程控制過程第三次加壓分泵壓力加壓和放大器加壓(增壓)兩個過程進行。原因是在排氣之后主油缸內的油壓力很低,小于0.2MPa。為減少油的壓縮性影響,縮短增壓時間,提高效率,應先將主缸上腔的壓力提高到泵的壓力,設定值應大于18MPa,而小于22MPa,而后再用放大器增壓。泵壓力加壓過程與前面的第二次加壓內容相同。當主缸內的壓力達到預設壓力時,由BP1給出訊號,令電磁閥YV19斷電,關閉插裝閥117,令電磁閥YV38和YV41通電,插裝閥120和131開啟,閥YV318通電形成比例開口,壓力油同時進入放大器的大腔與小腔,推動放大器活塞桿部壓入主油缸上腔。根據面積比關系和液流連續原理,作用在主油缸活塞上的壓力比系統壓力高,而流量比系統壓力小,這時放大器起壓力放大的作用,即增壓作用。主油缸下腔為排油狀態,閥YV32處中位工作。當主缸上腔的壓力達到設定壓力時,又由BP1給出訊號結束第三次加壓,進入保壓階段。令閥YV318斷電,電磁閥YV41斷電,插裝閥131關閉,切斷放大器大腔與小腔壓力進油路,放大器活塞保持在增壓位置,主油缸上腔仍維持增壓時的壓力,保壓過程的長短由時間控制。如果在增壓時,主油缸上腔超過了最大設定壓力36.8MPa,壓力開關SP1將動作,壓磚機自動停機。4.8液壓能回收系統在增壓完成之后,主油缸上腔的壓力大大高于系統油壓力,這時可利用