阻尼技术在拉伸液压机背压回路的应用

刘如红

（无锡市蓝力机床有限公司，江苏 无锡 214174）

1 引言

拉伸液压机常见的液压垫液压控制模式如图1所示，主缸在运行过程中，高压油从阀2滑阀阀芯间隙中泄漏到密闭容腔的现象普遍存在，泄漏并积存在密闭容腔的压力在特定工况下会引起设备的误动作，影响制品的重复精度和外观品质。本文分析相关的液压机背压回路，基于生产实践中的合理性和可行性，对标准溢流阀阀体的结构做出创新，对背压回路进行最优设计。

2 原液压系统在生产中出现的问题

原背压回路动作原理如图2所示。主缸下行动作由二位四通换向阀YV2控制；主缸回程动作由二位四通换向阀YV1控制；主缸泄压由二位四通换向阀YV6控制；主缸有杆腔下腔锁紧由二位三通电磁球阀YV3控制；液压垫缸的顶出和退回由三位四通换向阀YV4、YV5控制；液压垫缸背压的压力由比例溢流阀控制；符号P为系统高压，T为系统回油。拉伸液压机拉伸工艺动作主要包括：主缸快速下行、主缸慢速下行接触工件、主缸继续慢下且液压垫缸被动压退、主缸泄压回程、液压垫缸顶出等，单周期的某些动作会关联同步。

图1 带液压垫液压机液压原理示意图

图2 原背压回路的液压原理图

以1000kN机器为例，其主缸行程800mm，液压垫行程300mm，液压垫缸缸径150mm，液压垫缸杆径120mm。其在生产过程中出现问题如下：

（1）液压垫缸活塞杆位置移动到300mm的位置，在主液压系统不起压的状态下，液压垫缸换向阀两端YV4、YV5不通电电磁阀切换到中位，系统重新起压但不做任何动作，液压垫缸压力传感器SP3的压力显示会缓慢上升；

（2）液压垫缸活塞杆位置移动到100mm、200mm或其他位置后停下，系统重新起压，做主缸下行加压、回程等动作，设备操作面板触摸屏中的显示液压垫位移的数值呈上升趋势变化，每10～15s时间变化1mm。

粗略估算，在10～15s时间，液压垫缸位置变动1mm，阀的泄漏量q

式中：D为液压垫缸缸径；d为液压垫缸杆径；h为微动行程；t为微动间隔时间。

图3 改进后背压回路液压原理图

0.113 L/min的泄漏量虽小，但是泄漏到密闭液压垫缸无杆腔的压力急剧累加到足够高后，即可推动负载，推动液压垫缸活塞，使活塞杆伸出，导致模具的顶杆伸出，引起压制时顶缸受损，最终影响制品的成型外观质量。

在液压系统中，工作介质（液压油）是在液压元器件的容腔内暂存或流动的，工作介质（液压油）被要求限定在事先约定的容腔内循环流动。液压元器件配合接触面之间存在的间隙，使得在有压差的地方就会有少量的液压油穿过容腔边界或边界流道，流出约定的容腔，这种现象称为泄漏。本文提到的两个问题就属于高压容腔到低压容腔少量液压油的泄漏，从换向阀的高压通道向低压通道的泄漏所致。泄漏本身在液压控制系统中是无法避免的，只能通过特定的泄漏控制方式来处理。

3 对原有系统的改进

3.1 改进后的新型背压回路的工作原理

如图3所示，主缸动作过程：YV2通电，电磁换向阀切换到左腔位，P口通B口，T口通A口，回油口T与插件1的控制口连通，插件1在压力油的作用下开启，系统油液进入油缸无杆腔，同时有杆腔油液经插件3（电磁阀YV3得电）、插件4流向T口，T口与油箱连接，这一过程中高压油推动活塞实现主缸下行动作要求；同时复合的动作还有液压垫缸，其有杆腔经电磁阀YV4（中位机能T口通B口）与油箱连通，另一端无杆腔经溢流阀7与油箱连通，调节溢流阀7即可调整液压垫力（背压有关），从而实现液压垫力的调节。改进方案是在溢流阀先导阀上打通压力P1口和遥控Y口，增加阻尼6。

这样P1口的液压油可以通过遥控口Y口与回油T口相连，在液压垫缸位置到底或者移动到某一位置停住时，系统起压主P口泄漏到A口的液压油通过溢流阀上这个阻尼孔6建立的特定流道与回油T相连，相关工况下液压垫缸无杆腔封闭容腔的压力无法建立，传感器SP3的压力即可保持不变，触摸屏上液压垫的相对位置也会保持稳定。

3.2 新回路特点

拉伸液压机应用动态阻尼技术的新型背压回路，通过改型回路上的溢流阀的方法来解决问题，具体特点如下：

（1）该方案简单易行，节约成本，有效提高液压机成形制品重复精度和成形制品外观质量。

（2）该方案对于公司内部的生产、装配没有任何影响，方便车间安装和售后维修操作。

4 结论

本回路现已投入使用近一年，并在公司1000kN～8000kN压机7种机型中得到系列推广应用。通过在实际工况下的实验证明，在液压机上应用动态阻尼技术的新型背压回路，解决了生产中发现的问题，同时对循环周期及其他动作无不良影响。

对于研发人员来说，要灵活创新，善于从实际情况出发，选用最简单合理的方案，而不是被动适应外购件供应商提供的液压等元件。

[1] 黄迪淼.新型伺服液压机控制系统研究开发[D].合肥：合肥工业大学，2012.

[2] 雷天觉.新编液压工程手册 [M].北京：北京理工大学出版社，1998.

[3] 海锦涛.锻压手册[M].北京：机械工业出版社，1996.

[4]帅长红.液压机设计、制造新工艺新技术及质量检验标准规范[M].北京：北方工业出版社，2006.

[5] 孙友松，周先辉，等.交流伺服压力机及其关键技术[J].锻压技术，2008，22（4）：1-4.

[6] 路甬祥.液压气动技术手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

[7] 郑建明，赵升吨，魏树国.开关磁阻电机直接驱动容积控制技术在液压机上的应用[J].锻压装备与制造技术，2008，43（1）：9-11.