主頁 > 技術文章 > 液壓設備傳統改造技術研究 2024-10-07

液壓設備傳統改造技術研究

摘要：對液壓成形設備進行改造，為解決傳統液壓系統中液壓油對液壓系統的沖擊和振動問題提供依據。目的在于優(yōu)化系統的設計，提高機器的整體性能。
　　　液壓成形的實用化與迅速發(fā)展，很大程度上取決于專用設備的開發(fā)與普及。美國、日本及一些歐洲國家都已開發(fā)出了專業(yè)的液壓成形設備。國際上能夠提供成套技術與設備的制造商多數集中在歐洲。其中，以德國舒勒公司、SPS公司和瑞典AP＆T公司為主要代表。此外，還有日本的川崎油工，美國的ITC、Hydro DynamicsTechnology，德國的Grabener Maschinentechnik、S.DUNKES，加拿大的ValiantMachine＆Tool等公司。哈爾濱工業(yè)大學是國內最早開展液壓成形技術研究和設備研制的單位，燕山大學、上海交通大學等高校也相繼開展了此技術的研究。本文所改造的液壓機為合肥鍛壓機床總廠的YH28-100/180-SM雙動薄板拉伸液壓機，它主要用于不銹鋼及其它各種金屬薄板的拉深成形，具有結構緊湊、速度快、效率高等特點，有較先進的液壓和控制系統，操作方便，功能齊全。該機有獨立的動力機構和電氣系統，并采用按鈕集中控制，可實現調整、半自動、自動三種工作方式，液壓系統采用二通插裝閥，結構緊湊，安裝維修方便，動作靈敏可靠，傳動效率高，密封性能好。
　　該機拉伸油缸采用快速缸，速度可達280mm/s，拉伸力可達1000KN，壓邊力可達800KN，速度和壓力都可在規(guī)定范圍內調節(jié)，用戶可根據需要把拉伸速度和壓邊力選擇到最佳工作狀態(tài)，可拉深出質量較高的不銹鋼等各種制品，是薄板拉深的理想設備。液壓室供油系統要求滿足液壓成形的工藝要求，同時系統不會過于復雜。現設計其液壓原理如圖1所示。其動作說明如下：電機啟動，泵來油經換向閥中位流回油箱，泵卸荷。當1DT通電時，油經過換向閥、單向閥進入注油板將板料壓入凹模而成形。在成形的末期，1DT斷電，2DT通電，油經過增壓缸進入注油板，在超高壓的作用下，板料進一步緊貼凹模而成形其小圓角。該液壓系統中的關鍵是變頻器5與增壓缸10.在液壓成形中，根據工藝的需要，液壓系統提供給液壓室的工作流量和工作壓力應該是不斷變化的，因此液壓系統所消耗的功率也應該是隨著工作流量和工作壓力的變化而不斷變化的。
　　液壓泵是液壓系統的動力源，液壓機中的液壓泵大多是定量泵，拉深工序中不同動作所需的液壓油工作流量和壓力是通過一系列閥門及相關回路來調節(jié)的。由于泵的流量一定，也就意味著在工作周期的各個階段其流量均為最大工作流量，在不需最大工作流量的工序上，多余的壓力油經溢流閥回路流回油箱，而驅動液壓泵的電機始終保持著維持最大工作流量時的轉速，因此電機所消耗的功率也始終維持在工作周期中的最大功率上，造成了大量的電能浪費。
　　在液壓回路上加裝變頻器回路，根據工作周期中所需的壓力的變化，利用變頻器的變頻功能改變驅動電機的電源頻率，使周期中的每一個確定的液壓工作流量都對應不同的電機轉數（頻率），使電機的轉數根據工作要求的變化而實時變化，從而可達到對液壓系統的工作流量和工作壓力進行實時控制和節(jié)約電能的目的。增壓缸是在成形的最后階段為成形工件的小圓角而為液壓室提供高壓的一種措施。由于所需壓強較高，一般的液壓元件難以滿足，若整個系統采用超高壓泵和耐高壓液壓元件，勢必會增加制造成本，所以采用了增壓缸來滿足成形后期所需的高壓。
由于在加工前后注油板需要升降，所以我們的成形力液壓系統采用了軟管與注油板相連接。
在液壓成形過程中，由于需要很高的液壓，因此，本文采用組合密封的形式。組合密封通常由一個聚四氟乙烯制造的主密封環(huán)和一個輔助彈性密封元件組成，屬接觸型自緊式密封。彈性密封元件一般采用O形圈，安裝時，主密封環(huán)和彈性體密封環(huán)放置于同一溝槽中，并給彈性密封環(huán)一定的壓縮量。由于彈性密封環(huán)受壓縮產生的初始應力作用在聚四氟乙烯環(huán)上，既阻止了低壓流體可能通過，同時通過主密封環(huán)把接觸力傳遞到主密封環(huán)與金屬接觸表面之間的通道，起到初始密封的作用。當密封壓力增加時，流體壓力把O形密封環(huán)推向低壓側，與槽壁緊密接觸。在高壓流體作用下，O形圈發(fā)生變形，并擠壓四氟乙烯主密封環(huán)，使主密封環(huán)與金屬表面的接觸應力增加。流體的壓力越高，擠壓應力也就越大，以此達到自緊式密封的作用。密封組合大多用于液壓缸密封。但液壓成形所需密封形式不同于液壓缸密封，因此在用于液壓成形的密封時，其安裝形式需要改變，但其密封原理仍然不變。本文采用聚四氟乙烯環(huán)與O形圈組合，此種密封結構又稱斯特封，耐壓程度達60MPa.至此，對傳統液壓成形設備改造完畢。在液壓成型過程中，液壓系統的壓力設定、控制和密封對于板料成形的影響較大，而且各參數之間有很多組合，加上液壓系統在成形瞬間對模具的沖擊，振動等對板料的成形也有很大的影響，因此對一種零件的板料成形，其各參數的確定都比較困難。目前為得到一種具體零件的液壓成形過程中液壓系統各參數的設定都采用反復試驗的辦法，既繁瑣又不經濟。利用該系統的動態(tài)特性進行動態(tài)仿真，分析一些主要的參數對板料成形性能的影響，可以在模擬之中得到液壓系統各參數變化對成形工藝的影響，并獲得所需參數。對液壓系統的仿真可以使設計人員在設計階段預測機器的性能，避免因重復試驗及加工所帶來的昂貴費用，可以優(yōu)化系統的設計，提高機器的整體性能。為解決傳統液壓系統中液壓油對液壓系統的沖擊和振動問題提供依據。

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