二通插裝閥控制技術的發(fā)展與應用

二通插裝閥控制技術的發(fā)展與應用

1高速切換、密封超聲、特點二通插座閥是一種新型的縫紉機控制裝置。由于其普及和使用，該惡意軟件控制技術發(fā)展到了一個新階段。與傳統(tǒng)液壓控制技術相比它具有以下的特點:流動阻力小,通油能力強,使用范圍廣,特別適合于高壓大流量系統(tǒng);閥芯尺寸比滑閥小,重量輕,慣性小,故二通插裝閥反應靈敏,切換速度快,可用于要求高速切換的場合;錐面密封,密封性好,泄漏少;能實現(xiàn)多機能控制,結構緊湊,集成化程度高,易于實現(xiàn)標準化、系列化、通用化;工作可靠,使用壽命長,抗污染能力強,適合于各種介質,性價比高。上述特點,在很大程度上滿足了現(xiàn)代液壓技術發(fā)展需要,因此,自其問世以來,得到了世界各國的普遍重視,該項技術在世界主要工業(yè)化國家迅速推廣。世界主要液壓件制造商———德國Rexroth、美國Vickers等都在積極從事該產品的研發(fā)工作。我國從20世紀70年代由濟南鑄鍛研究所牽頭從事二通插裝閥的研發(fā)工作,完成了從16mm~200mm整個系列的開發(fā)定型工作,形成了以濟寧泰豐液壓設備有限公司和山東液壓機械制造總公司等為龍頭的專業(yè)化的二通插裝閥制造企業(yè)。目前,二通插裝閥控制技術已經廣泛應用于鍛壓、塑料、陶瓷、冶金等機械產品和船舶、礦山等行業(yè),取得了良好的經濟效益。2插裝元件的結構結構簡圖如圖1a所示,通常由插入元件1、先導元件2、控制蓋板3、插裝閥體4等四部分組成。插入元件是二通插裝閥的主級或功率元件(職能符號如圖1b),插裝在插裝閥體內,通過它的開啟、關閉和開啟量的大小來實現(xiàn)對液壓執(zhí)行機構的方向、壓力和速度的控制。插入元件形狀與單向閥相似,由閥芯、閥套、彈簧和密封圈組成,它有兩個工作腔A、B和一個控制腔C,閥芯在閥套中滑動,其配合間隙很小,以保證B腔與C腔間的泄漏最小。閥芯的錐面與閥套形成可靠的線密封,從而保證了B腔與A腔間零泄漏。閥套上的密封圈防止A、B、C三腔之間沿閥套外沿的泄漏。先導元件是二通插裝閥的控制級,一般以板式或疊加式連接安裝在控制蓋板上,也有些以插入式連接安裝在控制蓋板內或插裝閥體內,先導元件一般由電磁換向閥和各種先導控制閥組成?？刂粕w板起固定插入元件的作用,同時,它還起連接插入元件和先導元件的橋梁作用,同先導元件一起構成二通插裝閥的先導控制級。插裝閥體加工有插入元件和控制蓋板的安裝孔和各種通道。在這四部分中,插入元件、先導元件、控制蓋板目前已經實現(xiàn)標準化和系列化,在設計中根據控制要求選擇不同的標準件即可。3壓力控制功能插入元件的基本結構和符號如圖1,A、B為主油路工作腔,C為控制腔。A、B、C三腔的工作壓力及其作用面積分別為P插入元件的工作狀態(tài)是由作用在閥芯上合力的大小和方向決定的。當不計閥芯重量和閥芯與閥套間的摩擦阻力時,閥芯所受的合力為:當合力為正,即∑F>0,閥芯關閉;當合力為負,即∑F<0,閥芯開啟;當合力為零,即∑F=0,閥芯處于平衡位置。從以上分析可以看出,該插入元件具有二位二通閥和單向閥的機能,能實現(xiàn)方向控制;如果設定控制腔的壓力,能實現(xiàn)壓力控制功能;在控制腔設置行程調節(jié)裝置,控制閥芯的開口大小,又能實現(xiàn)流量控制功能,這就是二通插裝閥多機能的特點。4通插裝閥在液壓機上的應用液壓機是一種重要的鍛壓機械,主要用于各種金屬的塑性成形,現(xiàn)代液壓機是二通插裝閥控制技術應用的一個重要領域。本文以我公司生產的Y27-800單動薄板拉伸液壓機為例說明二通插裝閥在液壓機上的應用。液壓機基本工藝過程為:主缸快速下行→主缸慢速下行、壓制工件(此時液壓墊頂出缸浮動壓邊)→系統(tǒng)保壓→卸壓→主缸回程→液壓墊頂出缸頂出復位。為分析方便,把整個工藝過程分為油源、主缸、液壓墊頂出缸控制等三部分來分析。4.1壓力控制的實現(xiàn)機器的油源部分采用兩臺160YCY14-1B型恒功率變量泵進行驅動,由于采用恒功率變量泵,使電機功率顯著下降。單向控制插入元件1、2實現(xiàn)方向控制,防止系統(tǒng)的壓力干擾。插入元件3、先導溢流閥6和電磁換向閥YV1實現(xiàn)壓力控制功能,控制口的建壓與卸荷。同理,插入元件4、先導溢流閥5、7和電磁換向閥YV2、YV3實現(xiàn)壓力控制功能,控制口的建壓與卸荷。與前者不同的是多了低壓先導溢流閥5,主要用于當主缸保壓后要求卸壓時,YV3得電,使該閥接入,低壓油打開充液閥,系統(tǒng)實現(xiàn)低壓卸壓,以防止換向時的沖擊。4.2主缸慢速下行一般液壓機的主缸通常垂直放置,因為這樣可以充分利用主缸活塞桿和活動橫梁的重量,依靠其自重實現(xiàn)近似自由落體的快速下行,有利于提高空行程的速度。此時,主缸上腔形成負壓,吸開充液閥,充液箱中的油液在短時間內經充液閥進入主缸上腔,以補充因快速下行在上腔形成的油液不足。充液部分必須具有足夠的充液能力,否則會造成轉為慢速加壓時升壓緩慢,這主要是充液不足,使在加壓的前階段油液先要充滿型腔,然后才能升壓造成的。另外,下腔排油必須充分,否則會在下腔形成高的背壓,阻礙主缸的快速下行,影響快速下行速度。當活動橫梁接近工件時,主缸轉為慢速下行,下腔需施加一定的背壓,使速度減為慢速。要注意在快速轉為慢速時,轉換過程需平穩(wěn)、無沖擊。有保壓要求時,系統(tǒng)必須可靠保壓。保壓完成后,需先卸壓,再回程,以防止沖擊和振動。當主缸停止時,下腔必須有可靠支撐,防止活動橫梁下滑。主缸具體工作過程如下:(1)快速下行充液閥YV5得電,插入元件9開啟,P口輸出的油液經插入元件9、單向閥13進入主缸上腔。此時,YV8得電,插入元件17開啟,YV7得電,方向節(jié)流插入元件15開啟,下腔的油液經插入元件17、方向節(jié)流插入元件15流回油箱。在自重的作用下,主缸快速下行,主缸上腔形成負壓,充液閥8閥芯吸開,充液箱中的油液經充液閥8快速向上腔充液。調節(jié)插入元件15上的節(jié)流桿,可以實現(xiàn)對主缸快速下行速度的調節(jié)。(2)背壓閥、溢流閥當活動橫梁接近工件撞到行程開關SQ2時,YV7失電,方向節(jié)流插入元件15關閉,主缸下腔建立由背壓閥16調定的背壓。主缸上腔壓力升高,充液閥8關閉,上腔轉為由油泵供油,主缸實現(xiàn)慢速下行,壓制工件。先導溢流閥11、遠控溢流閥12分別用于調節(jié)主缸上腔的安全壓力和工作壓力。背壓閥16調定壓力以快速轉慢速時轉換平穩(wěn)、無沖擊、活動橫梁不下溜為原則,不要過高,否則會造成較大的壓力損失。(3)面與閥套的密封壓制完成后,為保證零件充分貼模,一般要設置一段保壓,所有電磁鐵失電,單向閥13關閉,主缸上腔實現(xiàn)保壓。前面所述二通插裝閥的閥芯錐面與閥套形成可靠的線密封,從而保證了B腔與A腔間零泄漏,所以,該系統(tǒng)的保壓性能是非常好的。此時,主缸活塞處于下位,機架和上腔處于較高的容積剛度和勢能聚積,在回程前必須卸掉上腔的壓力,否則會引起較大的沖擊。系統(tǒng)是這樣實現(xiàn)卸壓的:YV3得電,低壓溢流閥5接入;YV4得電,油泵輸出的低壓油打開充液閥8,由于油壓較低,充液閥8的卸載閥芯開啟速度較慢,這樣在卸壓時液壓沖擊很小,實現(xiàn)無沖擊、平穩(wěn)卸壓。(4)油液進入主缸下腔上腔卸壓后,YV3失電,YV2得電,高壓溢流閥7接入;YV6得電,插入元件14開啟,系統(tǒng)輸出的油液經插入元件14、17進入主缸下腔;YV9得電,先導溢流閥19接入,插入元件18和先導溢流閥19實現(xiàn)對主缸下腔回程力的控制。此時,YV4仍得電,充液閥8的主閥芯打開,上腔的油液經充液閥8、充液箱、充液回油管流回油箱,從而實現(xiàn)主缸回程。(5)閥芯密封保證所有電磁鐵都失電,主缸停止動作。此時,要求主缸下腔具有良好的支撐性能,為此設有插入元件17,利用17閥芯的錐面與閥套形成可靠的線密封,保證了兩工作腔間零泄漏,實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的支撐。在活動橫梁下行(特別是快速下行)然后轉為停止時,活動橫梁具有很大的慣量,會造成下腔壓力驟然上升,因此,在下腔設有安全溢流閥20。4.3頂出缸頂出復壓液壓墊頂出缸在工作循環(huán)的初始階段一般處于上部位置,在主缸壓制過程中隨主缸一起下行,實現(xiàn)浮動壓邊。下腔必須有可靠的壓力保護,否則易出現(xiàn)超壓現(xiàn)象。上腔此時形成負壓,必須及時補充油液,否則在轉為差動頂出上行復位時,會出現(xiàn)先慢后快的現(xiàn)象,這主要是因上腔吸油不足,在上行時泵輸出的油液先充滿型腔,然后才能上行造成的。在浮動壓邊后,液壓墊頂出缸必須頂出上行復位,為下一工作循環(huán)作準備。因其復位過程不帶負載,為提高工作效率,減小所需泵的流量,其工作過程一般采用差動控制。對某些特殊工藝,要求液壓墊頂出缸工作過程中頂出作反擠壓工藝。在調整時,需要液壓墊頂出缸下行。液壓墊頂出缸具體工作過程如下:(1)浮動壓邊系統(tǒng)實現(xiàn)在做浮動拉深工藝時,主缸壓制過程中,液壓墊頂出缸被動壓下,YV13得電,比例溢流閥25接入,插入元件28和比例溢流閥25實現(xiàn)壓力控制,在液壓墊頂出缸下腔產生由比例溢流閥25調定的背壓,從而實現(xiàn)浮動壓邊工藝。液壓墊頂出缸上腔形成負壓,單向閥23吸開,油液經單向閥23進入到液壓墊頂出缸上腔以補充油液之不足。為防止系統(tǒng)超壓故障,設有安全溢流閥29、30。(2)液壓墊頂出缸下腔當壓制過程完成,主缸回程到位進入下一工作循環(huán)前,YV10得電,插入元件27開啟,系統(tǒng)輸出的油液經插入元件27進入液壓墊頂出缸下腔。YV14得電,插入元件26開啟,液壓墊頂出缸上腔的回油經插入元件26進入到下腔,從而實現(xiàn)差動快速頂出上行復位。(3)下腔回油系統(tǒng)當液壓墊頂出缸做反擠壓工藝動作時,YV10得電,插入元件27開啟,系統(tǒng)輸出的油液經插入元件27進入下腔。YV12得電,插入元件22開啟,上腔的回油經插入元件22流回油箱。由于此時無差動,故可實現(xiàn)帶負載的反擠壓工藝。(4)液壓墊頂出缸下行在點動液壓墊頂出缸下行時,YV11得電,插入元件21開啟,系統(tǒng)輸出的油液經插入元件21進入液壓墊頂出缸上腔。YV15得電,插入元件28開啟,下腔的回油經插入元件28流回油