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四柱式液压机的发热及改造

       四柱式液压机是广泛用于汽车、摩托车等制造业的一种标准冲压设备。多年前,鸿企公司新研制的油箱冲压模具在该机上使用,连续工作1.5h后,液压系统严重发热,油液温度超过65℃,直接影响了液压系统的正常运行。

       1.问题分析
       因为新模具只用主缸来完成冲压, 所以问题就集中在主缸液压回路上。图1 为主缸的液压原理图。

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       1, 2, 3, 4. 插装件 5. 单向阀 6. 充液阀 7. 滑阀控制盖板 8. 调压控制盖板 9. 滑阀梭阀盖板 10. 换向双调压盖板 11, 12, 13. 电磁滑阀

       主缸的工作循环为: 快速下行、慢速下行、压制( 保压) 、卸压、快速回程、终点停止。为了准确找出问题的原因, 作者在现场对上述工作循环进行了检测。

检测中发现, 卸压和快速回程异常, 其他动作的工作压力和活塞运动速度均符合规定要求。

       卸压时, 在调卸压延时为7s 后, 主缸上腔回油压力从11MPa 降至6MPa, 充液阀控制压力是2MPa; 回程时, 活塞速度为4. 5mm/ s, 远小于规定的82mm/ s, 上腔回油压力保持6MPa 不变, 下腔进油压力4MPa; 整个动作循环周期平均为63s, 回程时间占41s。

       由于主缸回程时的速度降低, 所以主缸进油的容积效率等于4. 5/ 82= 5. 5% , 容积损失为94. 5%,当进油压力p = 4MPa 时, 双泵( 两台63YCY14—1)供油量为Q= 170×10- 3m3 / min, 则液压能损失为:
       94. 5%×pQ = 0. 945×4×106×170×10- 3= 10. 7 ( kW)
       如果仅计算回程时液压能损失在整个工作循环中的平均作用, 而忽略其他动作的损失, 那么一个循环的平均液压功率损失为: 10. 7×41/ 63= 7( kW) 。这就是说, 系统工作时平均有7kW 的液压能损失掉且转化为热能。

       造成主缸回程速度减慢的原因在于充液阀。这种充液阀的工作原理和带卸荷阀芯结构的液控单向阀相同。在卸荷时, 充液阀控制活塞推开卸荷阀芯,高压油从卸荷阀芯与主阀芯配合孔所形成的阻尼孔中泄流。由于通过这个阻尼孔的油液流量是有限的,所以它仅仅适用于压制过程中油液压缩、管道膨胀和机身弹性变形所储存的流量的释放, 因为这种弹性变形所产生的压力油只需在1~2s 内释放很少体积的油液即可把压力泄掉。然后, 就可用很小的控制压力将主阀芯打开, 实现回程。这种卸压特性可以满足常规冲压工艺的要求, 但无法满足我公司新模具的工作特点。换言之, 就是新模具使主缸上腔卸压不彻底, 因为此模具采用软阳模胀形原理, 应用橡胶弹性件, 并在压制过程中使橡胶产生约130mm 的压缩量, 以及11MPa 的反向油压。卸压时, 卸荷阀无法把主缸130mm 回程的流量泄完。当回程时, 这么大的反向流量强迫它从很小的阻尼孔内通过, 油液必须获得极高流速, 同时造成很大的压力损失, 这时卸荷阀虽然打开了, 但仍有很大的回油压力压在主阀芯上, 而仅打开卸荷阀芯的控制压力却打不开主阀芯, 主缸回程速度自然很慢。同时, 主缸下腔进油的持续溢流造成能耗, 使油液升温加剧。

       上述情况很容易让人认为提高充液阀控制压力就可以打开主阀芯。但是, 做了之后, 主缸回程速度依然很慢, 这又容易让人认为是主缸下腔进油油路产生节流损失, 油液升温也由此造成。事实上, 提高充液阀的控制压力, 即提高主缸下腔进油或液压泵压力, 不仅无助于打开主阀芯, 相反还使供油的溢流损失加大, 油温上升速度加快。因为产生这些错误判断一方面忽视了回程时上腔高压未卸这一特征现象, 另一方面也没有对打开主阀的条件进行分析与计算。

       根据液压机使用说明书中提供的主缸和充液阀的结构尺寸, 分析打开主阀芯的条件, 图2 为充液阀受力情况示意图。3.jpg
       对于主缸活塞上的作用力, 有平衡方程:

       式中 p 1——主缸上腔压力
       p 2——主缸下腔压力。在卸压或回程时, 等于
       充液阀控制压力, 也是液压泵的供油压力
       F 1——主缸活塞面积, 活塞直径

点击次数:  更新时间:2016-07-06 13:14:06  【打印此页】  【关闭