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技术资料

液压机开式油路泵控伺服液压系统设计

作者: 来源: 日期:2019/4/6 11:13:14 人气:0 评论:0

开式油路泵控伺服液压系统设计 

1泵控伺服液压机性能要求

具有一机多用的加工能力,能够实现多种工艺的压制。如冲孔、拉深、压 印加工和粉末冶金等。

能够对加工过程进行闭环柔性控制,实现位移、速度的精确控制,实现高 精度加工。

调速范围宽,快进要达到工进速度的20倍。

在拉深加工中能实现浮动压边,压边力可以根据性能要求设定。

尽量降低成本。

2液压系统设计

为了既能实现泵控伺服的功能,又要全面提高液压机的性能,还要兼顾降低控 制成本。以通用液压机Y32-160为基础,适当改进。具体考虑为:

保留了原机的电磁换向系统,这样可以降低对电机的控制要求,电机不用 正反启动和大范围的变速控制,泵不用使用双向泵,使用普通单向泵即可,降低了 成本;

保留了原机的快速缸结构,由于加工中快进是工进速度20倍左右,如果 光靠电机进行调速,很难实现。保留了此结构,只需用电磁换向阀将油路转换,便 可实现20倍速度转换,此速度调节与电机速度调节组合,便可以实现更大范围的调 速,同时对电机性能要求不高,降低了成本;

保留了原机的充液系统,在快进时可以快速补充慢缸中油液。如果全靠泵 油,快进时将要多泵出19倍的油液,对泵的流量要求将很大。采用充液阀后,泵流 量要求将很低,可以选用低排量泵,降低了成本又节约了泵油的能量损耗;

为了使电机调速性能更好,更加容易控制,启动特性更好,提高机械效率, 节约能量,使用高性能永磁同步电机代替异步电动机,这样就可以将控制器与高性 能永磁同步电机结合起来,实现各种控制策略的调速和伺服控制;

为了在浮动压边时对压边力实行在线控制,使加工的工件质量更好,在主 缸和辅助缸使用比例溢流阀代替普通溢流阀;

为了实现液压缸的位移精确控制和闭环伺服控制,在主缸和辅助缸中分别 装有位移传感器,在液压系统中装有压力传感器,这样位移、压力传感器与控制器 组合,便组成了整个液压机的伺服柔性控制系统;

为了使主缸、副缸和退料缸同步动作,提高加工效率,在辅助缸和退料缸 油路上装有减压阀。

经此改造后而得的泵控伺服液压机具有如下优良的性能:

交流伺服电机驱动定量泵为油源,能实现伺服控制主缸和辅助缸(压边缸), 采用计算机控制的控制系统;

采用交流伺服电机驱动定量泵,输出流量和压力可以在一定范围任意调节;

主缸上腔油路中装有压力传感器,压力传感器与控制器、伺服电机配合, 实现主缸活塞的压力伺服控制; 主缸滑块上装有位移传感器,位移传感器与控制器、伺服电机配合,实现 主缸活塞的位置和速度的伺服控制,实现精确控制;

辅助油缸装有位移传感器和比例溢流阀,与控制器、伺服电机配合,实现 辅助缸活塞变压边力的伺服控制;

辅助油缸的油路中安装有方向控制阀,可以实现辅助油缸快、慢两种速度

上行;

可以在液压机的计算机控制系统中存有参数化的基本程序库,包括拉深、 粉末压制、挤压、冷锻等多种工艺,在实际工作时调用;

通过减压阀可以实现三缸的同时动作,使各工序可以同步进行,提高加工

效率。

根据液压机所需的性能要求和特点,最终研究确定的泵控伺服液压机液压系统 原理图如图2-3所示。



1.吸油过滤器2.柱塞泵3.稀土永磁同步电机5.电液换向阀6.电液换向阀7.比例溢 流阀8.压力表9.电磁换向阀10.光栅尺位移传感器11.液压缸12.充液阀13.先导溢流阀14. 液控单向阀15.压力传感器16.电液换向阀17.行程开关18.电磁换向阀19.单向阀21.电液换向 阀22.单向阀23.比例溢流阀24.冷却器

图2-3泵控伺服液压机液压系统 Fig2-3 Hydraulic system of pump servocontrol hydraulic press


3液压系统原理

电磁换向阀动作顺序如表2-1所示(+:电磁阀开,电磁阀关):

表2-1电磁换向阀动作顺序表 Table2-1 Magnetic exchange valve action sequence table

工序 0 1 2 3 4 5 6 7 8

副缸回位 + + - - 1 - ~

回位结束 ---------

快进

工进 - +

保压

快回 —————

原位停止 ---------

运行过程简述:

(1) 主缸工作过程:

主缸快速下行(空行程);三位四通换向阀4YA电磁铁得电,左位工作,油液进 入快速柱塞缸,使主缸11活塞快速下降,同时充液阀12开启,大量液体通过充液 阀12进入主缸11上腔;主缸下腔的液体则经过单向顺序阀14和换向阀回21到油 箱,阀14形成背压,以保证活塞运动平稳。计算机通过位移传感器10检测滑块位 移和速度,压力传感器15检测主缸上腔压力。

主缸慢速接近:当滑块下降至规定的位置(上模接近工件),计算机发出信号, 阀16切换,高压油不仅进入快速缸,而且通过阀16进入主缸11上腔,由于进入快 速缸液体减少,主缸下降速度减慢。上腔压力升高,充液阀12关闭。

工作行程(带负荷下行及保压)和保压:当上模接触工件,工作行程开始,当 加工完成,阀21动作,回到中位,进入保压阶段,同时电机停转或低速运行。

卸载:压制工作结束,阀21切换,右位工作,充液阀12的泄荷阀芯开启,主 缸上腔压力下降,为滑块回程做准备,避免了换向时的液压冲击。

主缸回程:电机启动或额定速度运行,压力油经阀21进入主缸11回程腔,由 于液压系统需克服活塞上升阻力,液压系统仍有一定压力,充液阀开启,主缸上腔 液体经充液阀回油箱。由于主缸下腔面积较小,主缸活塞快速上行(回程)至原位。

(2) 辅助缸2工作过程:

原位:如图示位置,换向阀中位,辅助缸下腔油路封闭,辅助缸活塞原位静止 不动。

回退(下行):阀5右位工作,阀9不通电,下位工作,压力油经阀5、阀9 到辅助缸上腔,而下腔则通过阀5与油箱相通,辅助缸活塞下行。下行停止位置由 位移传感器10检测,控制器实施控制# 上行:当阀5切换,左位工作,压力油由阀5进入辅助缸下腔,辅助缸上腔油 液经阀9、阀5回油箱,辅助缸活塞上行(慢速)。此时,当阀9得电,切换至下位 工作,辅助缸形成差动油路,活塞快速上行。

浮动压边:如图示状态,阀5、阀9均处常态,下腔经比例溢流阀1通油箱。 压边活塞在负荷(压边力)作用下下行,控制器通过比例阀控制压边力的大小。溢 流阀23作为浮动压边的安全阀。

(3)顶出缸5工作过程:

仅有两个极限位置和两个动作:顶出和复位,由换向阀18进行控制。


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