超长超大折弯机液压系统的设计与分析

超长超大折弯机液压系统的设计与分析

1超压机液压系统工作原理数款弯机是一种广泛应用于金属板材料冷加工的设备。机床拥有灵活的专门数控系统,集合比例控制技术,可实现高度自动化、高精度复杂形状板料的弯曲加工,生产效率高,工件质量好这里对超长超大折弯机液压系统工作原理进行介绍,重点分析该液压系统采用的压力控制技术和工作台的液压补偿技术。2折叠机的工作原理和工作顺序2.1快进和快速回流利用充液阀块折弯机液压系统原理如图1所示。液压缸安装在折弯机的两侧,为对称结构。系统最大压力为26.2MPa,静态支撑压力为11.3MPa。液压系统完成的主要动作:液压缸下压快进、下压工进、保压、卸荷和快速回程等。其中,下压快进和快速回程利用充液阀块,可以快速充液和回油。(1)压力控制块:主要由比例压力阀(4.4)、二通插装阀(4.1)安全阀(4.3)、安全溢流阀(D02)、蓄能器充液阀(D01)、蓄能器(D05)等组成。(2)同步控制块:主要由比例伺服阀(2.2),背压阀(二通插装阀(2.1)和先导式压力阀(2.3)组合)、控制快下和工进转换的方向控制阀(二通插装阀(2.4)和换向阀Y5组合)、方向控制阀(二通插装阀(3.2)和电磁球阀Y6组合)、安全阀(7.1)和单向阀(8.1)等组成。2.2比例伺服阀开口调节回路(1)快下:给比例压力阀(4.4)Y1电压(20%~30%),电磁换向阀Y5得电,电磁球阀Y6得电,给比例伺服阀正电压(80%左右),由于滑块自重快速下降,油液一路通过充液阀吸入油缸上腔,另一路油液油泵排出的油液经比例伺服阀(2.2)同时进入油缸上腔。油缸下腔的油液通过二通插装阀(3.2)、二通插装阀(2.4)、比例伺服阀(2.2)回油箱。滑块快下速度可通过调节比例伺服阀的控制电压控制比例伺服阀开口而得到不同速度。(2)工进:比例压力阀(4.4)Y4得电,电磁换向阀Y7得电,使充液阀关闭,Y5失电,电磁球阀Y6得电,油泵排出的压力油,经比例伺服阀(2.2)进入油缸上腔(无杆腔)。油缸下腔的油通过二通插装阀(3.2)、二通插装阀(背压阀)(2.1)、比例伺服阀(2.2)回油箱。滑块慢速下压。通过调节比例伺服阀的控制电压Y4控制比例伺服阀开口而得到不同工进速度。安全阀(7.1)是为油缸下腔的安全阀(设定压力比系统压力高10%),背压阀(2.3)设定压力一般为平衡压力加(30~50)bar。(3)保压:当滑块到达下死点后,给比例伺服阀Y4零电压,比例伺服阀(2.2)在中位,切断油缸上、下腔的通路,滑块停止在下死点上。(4)卸荷:折弯机工进保压后,给比例伺服阀Y4一定负电压,使油缸上行一定距离(卸荷距离),油缸上腔的压力通过比例伺服阀卸荷。(5)返回:电磁换向阀Y7失电时,充液阀打开,给比例压力阀(4.4)Y1一定电压,比例伺服阀Y4负电压,油泵排出的压力油经比例伺服阀(2.2)、二通插装阀(2.4)、单向阀(8.1)到油缸下腔(有杆腔),推动滑块向上,而油缸上腔(无杆腔)的液压油一路经充液阀回油箱,一路经比例伺服阀回油箱。滑块快速返回。回程速度可通过调节比例伺服阀开口而得到。3压力检测的特点分析3.1调节主泵的压力由比例压力阀(4.4)控制二通插装阀(4.1)来调节主泵的压力,即液压系统压力,以满足折弯力的要求。安全阀(4.3)控制着油泵输出的最高压力,当油泵出口压力过高时,对其进行卸荷保护。3.2蓄能器充液阀控制由控制泵和蓄能器为控制油路提供油源,即为充液阀的工作和同步块上比例伺服阀提供控制油,启动控制油泵,通过调节蓄能器充液阀(D01)(高压140bar,低压120bar),向蓄能器充液,当控制系统压力≥设定的140bar时,控制油泵卸荷。当压力降到设定的120bar时,油泵再向蓄能器供油,直到使蓄能器中油压升至设定的140bar。压力阀(D02)是安全阀,控制该系统的最高压力。3.3插装阀5.2该液压系统具有上腔压力保护功能,当油缸上腔压力超过设定值,插装阀5.2就会被打开,给上腔卸荷。安全阀(7.1)是为油缸下腔的安全阀(设定压力比系统压力高10%)。3.4压力控制的稳定性压力中心块是安装在机器的中间部位,通常控制两边充液阀的控制阀也在压力中心块上。国内机床远程压力控制目前距离只能做到2.5m、12m以内,18m的折弯机就会有控制稳定性的问题。此外,控制管道直径不可能大,大约在12mm以内,否则会有沿程压力损失,回油压力快慢,进油压力快慢等问题,直接导致充液阀的关闭效果不稳定,最终显现出来的就是整个机床的动作、性能不稳定4液压系统的原始数据该折弯机滑块长度18m,为控制减小滑块的变形,使得滑块的高度、厚度不可能做得小,高度4.8m,厚度300mm,这样滑块的重量会大于200t(含模具的重量),通常的3000吨油缸下腔面积不足以支撑这么重的滑块,经计算加大油缸下腔的面积,使得支撑压力在11MPa左右,带来的后果就是油缸下腔的流量大大增加,为了达到滑块的速度,只有加大液压系统的通径、流量。液压系统的原始数据见表1。(1)油缸的表面积由表中油缸直径D和活塞杆直径d可求的油缸上腔面积S为4776cm(2)系统的压力实际计算吨位理论支撑压力:静态支撑压力:(3)油泵的流量油泵的理论流量油泵的效率按照η=98%来计算,可以得到油泵的实际流量:(4)油箱体积机械手册第四卷P17~742中关于油箱尺寸的选择有如下经验值,即取液压泵每分钟流量的3~7倍式中:λ———系数。为了使油泵和油路管道获得充足的油液,这里选取λ=8,所以油箱的体积为4350L。(5)速度分析由于快进时,油泵和充液阀同时对上油腔供油,这两部分的流量都对快下的速度产生影响,但是油缸下腔油液只经过比例阀回到油箱中,所以按照比例阀计算的更准确些。按充液阀计算按比例阀计算:(2)工进速度在工进时比例阀不一定需要全部打开,此时工进的速度可以通过油泵的流量求的,假设油泵的效率为98%,有:考虑这样大的折弯机,工进速度太快了,采用工进时关掉一个油泵的方案(有3个125cm(3)回程速度回程时,油缸下腔的油液全部由油泵提供,所以可求得5根据显示补偿流量控制折弯机在板材折弯过程中,由于滑块两端受力最大,在反作用力下,滑块下表面出现凹形形变,滑块中间部分形变最明显液压补偿系统采用直径为尴470mm的补偿缸9个,补偿阀流量为160L/min,补偿管道内径尴20mm,计算下来数据显示补偿速度决定了补偿流量,所以要加大补偿溢流阀的通径流量。考虑补偿油缸在机床长度方向上布置的话,采用单边进油会有沿程压力损失,影响整个补偿速度和精度,最后采用在机床左右两侧利用两个油泵双向供油给补偿缸。在超长超大折弯机中,采用液压挠度补偿,可获得在工作台全长上精度均匀一致的工件。液压挠度补偿由一组安装在下工作台内的油缸组成,可使工作台相对移动,形成加凸的理想曲线,保证受力后与滑块的相对位置关系不变。补偿量由数控系统根据板厚、模具开口及材料特性自动计算确定。液压补偿的优势在于充分利用液压原理,补偿量随着负载的增大而增大,不需要或者很少需要对补偿量进行调节,更加方便用户的使用,它在大、中、小型数控折弯床上都适用。不足在于成本高,结构较复杂,同时存在挠度曲线种类有限的问题6计流量控制该液压系统集成度高,