化工儀器網
技術文章
Parker比例插裝閥在鍛造液壓機中的應用分析
閱讀：647 發布時間：2021-8-30Parker液壓系統的方向閥和卸荷閥分別采用比例節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勢功能，使機器運行平穩、快速。
快鍛液壓機是20世紀60年代開始發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、生產率高等優點，是目前自由鍛造設備發展的主要方向。近年來，隨著液壓技術和微電子技術的發展，快鍛液壓機得到了快速發展，液壓系統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設計中的應用。
液壓系統主要技術參數及要求
根據鍛造工況要求，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。要求機器運行平穩無振動，液壓系統換向快速無沖擊。(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。
液壓系統工作原理的設計
(1)根據鍛造液壓機技術參數和要求，對以往液壓機液壓系統的分析和研究發現，插裝閥具有在傳遞功率時能量消耗小、效率高、成本低，便于調試和自動化控制，采用大通徑比例插裝閥設計的液壓系統可滿足以上技術要求，其液壓系統原理圖如圖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，通過不同臺數泵流量組合，可使液壓機有不同的工作速度和鍛造次數，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主管道和比例節流閥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壓力達到zui高時，液壓閥2，3，12，13失電，系統卸荷，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主管道和比例節流閥12進入主油缸15，推動活動梁快速下行進行鍛造，同時把回升缸內的油壓人蓄能器10內。當壓制至工件成形尺寸時，電磁閥2，13失電，系統快速卸荷，同時隨著主油缸15內的壓力降低，蓄能器10內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。
液壓系統性能的分析
(1)系統主換向閥6，12為大通徑比例節流插裝閥，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流量調節，具有換向、節流的復合功能，其信號從o～100％變化的響應時間為31 ms。電子放大器內部的斜坡發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，通常初次調整為200 ms，然后根據機器的實際工作情況，適當增加和減少調整時間，通過延長比例節流閥的開啟時間，從而控制插裝閥平緩開啟，使系統內流量變化呈平滑曲線過渡，其流量調整變化曲線見圖2。在鍛造和快速回升時，比例節流插裝閥能夠在極短的時間內平穩快速換向，使管道內的液流平穩過渡，而無液壓沖擊，提高鍛造頻次。
(2)系統主油缸15內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，使液壓缸內的壓力能卸荷快速平穩，系統壓力沖擊小。電子放大器內部的斜坡發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，從而控制系統內部壓力基本呈線性降低，達到平穩無振動卸荷的目的，其壓力調整變化曲線見圖3。
(3)在一般的液壓系統中，液體被認為是不可壓縮的，但實際上是*不正確的，因為當系統有壓力時，流體會象彈簧一樣被壓縮，尤其在高壓系統中，甚至管路也應被看做是彈性的。在該系統中，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定性。使回升壓力更穩定，能夠在主缸卸荷的同時使活動梁迅速回升，實現快鍛。
結論
比例插裝閥在鍛造液壓機液壓系統中的應用，比傳統的系統回路更優化，其特點為：
(1)具有結構簡單，元件數量少；
(2)充分發揮*的液電合一功能，系統更穩定，性能更全面；
(3)液壓系統運行快速平穩，無沖擊。