一种液—液式过载保护装置在压力机上的应用

杜志国 张硕

机械压力机是汽车工业的重要生产设备，80%～90%的冲压件是由压力机生产的。因此，压力机的制造水平直接影响到汽车生产线的产能和产品质量。近年来，随着我国汽车产业的迅猛发展，产量逐年攀升，需要的冲压设备越来越多，对设备的性能和精度的要求也越来越高。

在工作过程中，每台压力机都有允许的工作载荷，超负荷就有可能使压力机中的某些受力零件损坏。液压过载保护装置通过气压或液压的作用使压力机装模高度调整装置中液压垫的压力油卸荷，从而使压力机的传动系统不再受到来自工件的过大载荷，保护了导柱及连杆等关键传动部件。相比机械式的过载保护装置，液压过载保护装置，在过载消除后，能迅速恢复工作状态，而且对其自身没有任何损坏，因此液压过载保护装置已经广泛应用在当今大型多点机械压力机上。

一、液-液式过载保护装置的结构和特点

液压过载保护装置按照其过载平衡方式一般分为：气-液式过载保护装置和液-液式过载保护装置。气-液式过载保护装置在我公司生产的压力中应用比较普遍，目前，液-液式过载保护装置也开始逐步应用。

气-液式过载保护装置一般结构为压力机的四点液压垫与一个阀体相连，阀体内活塞杆一侧通压力油，另一侧接通压缩空气，当液压垫过负荷后，压力油和空气的平衡被打破，四点同时卸荷。压力油一般通过高压泵从润滑液压站泵送到装模高度液压垫及过载保护阀体内。压力机在正常工作状态下，高压油泵始终处于运转状态，大大缩短液压件的正常使用寿命，影响过载保护装置的可靠性。如果压缩空气压力出现波动或突然停气就会导致压力机突然过载，影响压机运转。

液-液式过载保护装置由一个独立的液压站和四个过载保护阀构成。四个过载保护阀独立安装在装模高度调整装置液压垫的高压油口上，通过高压管路与液压站相连。过载保护阀是由一个主阀和一个比例先导阀组成的阀组，液压站由油箱、电动泵、气动泵、过滤器、试验电磁阀、溢流阀、压力表及管路等组成。压力机工作时电动泵和气动泵同时向装模高度液压垫和过载保护阀泵送高压油，其中电动泵为低压大流量泵，气动泵为高压小流量泵。当油压达到设定的压力值后，电动泵停止工作，由于系统存在内卸，气动泵间歇性补压。

與气-液式过载保护装置相比，液-液式过载保护四点可独立卸荷，抗偏载能力强，相应速度快（25ms），且峰值压力机波动小，在突然断电和断气的情况下，压力机仍能够保持8～10小时不过载。由于阀组本身精度高，系统内卸非常小，设备过载重新恢复后重复性非常好。

二、液-液式过载保护装置的工作原理

在设计选型时，首先计算出液压垫超负荷时，液压垫内压力油的压力，由于过载保护阀阀芯两侧的面积存在一定的比例，进而就可以计算出压力油预设定的压力值。

图1是过载保护阀的工作原理图。如图所示，压力油从液压站泵出后经过过载保护阀组后分为两路：第一路直接进入液控先导阀的下腔和主比例阀的上腔，第二路经过两个单向阀后分别进入液压垫腔体内、比例阀的下腔和液控先导阀的上腔，此时各个腔体内压力油的压力均为预设定的油压。由于液控先导阀的上腔面积小于下腔面积，此时先导阀下位工作，高压油无法通过下位的单向阀。对于主比例阀而言，上腔面积大于下腔面积，以及弹簧的作用，阀芯被紧紧地压在阀口上，油也不能通过两个单向阀回流，此时压力油被憋在液压垫和主比例阀的下腔。当滑块受到来自工件的负载时，液压垫内的压力油被压缩，整个第二路中油压升高，当液控先导阀上下腔的比例失衡时，即上腔压力大于下腔压力时，阀的上位工作，第一路油通过先导阀直接流回油箱，主油路卸荷；此时，主阀上下腔的压力平衡也会被打破，下腔内的高压油将主阀芯向上推动，憋在下腔和液压垫内的压力油通过主阀口流回油箱，液压垫卸荷，从而使压机卸荷。当压力机需要重新工作时，将滑块微动开到上死点，过载保护电气系统解除警报，电动泵和气动泵重新启动向液压垫内供油，过载保护装置重新恢复使用。

三、液压站调试

对于液压站的调试而言，最主要的是设定过载保护的油压。以我公司某1000吨压力机过载保护调试为例进行说明。

1、压力设定

电机泵组压力设定：首先将图4所示溢流阀1上黑色保护套拿下，将阀顶部锁紧的外六角薄螺母拧松，然后将阀完全拧松，然后启动电机泵组，慢慢顺时针转动调节螺杆，目视压力表1的读数，待压力达到7～8MPa时将锁紧螺母重新拧紧。

气动泵压力（即系统总压力）设定：首先将图2所示溢流阀2上黑色保护套拿下，将阀顶部锁紧的外六角薄螺母在原来预设定的位置拧松4～5扣，然后启动气动泵，慢慢顺时针转动调节螺杆，目视压力表2，待压力达到所要求15～16MPa时将锁紧螺母重新拧紧。接着手动操作卸荷阀，使系统卸荷，然后再通过调整气动减压阀的压力使压力表2的读数达到14MPa（工作压力13MPa）后将气动减压阀锁紧，至此，过载保护压力设定完毕。

2、液压站排气

液压站在日常使用中常因第一次或者长期没有工作而导致管路中油液回流，进而形成真空状态导致直接启动电源没有油液流出，此时需要人工排除该状态，以免长时间干磨而对泵有损坏。

电机泵组排气：首先，拆下电机端部罩壳，拆下阀块端部的过滤器，按罩壳上指示方向手动盘动电机的风扇叶轮，直到有油液从阀块端部流出且油液中没有气泡；然后复原电机罩壳和过滤器。

气动泵回路排气操作：首先将气动泵出油钢管与阀块连接位置的接头拧松，将钢管拔出，然后接通气源让气动泵工作，待油液流出正常后关闭气源，将钢管接头按原样装回拧紧。

四、结语

该结构的液-液式过载保护装置已经逐渐在我公司的机械压力机上应用，并开始逐步取代原来的气-液式过载保护装置，尤其是在我公司生产的多工位压力机上的应用效果显著。

（作者单位：一重集团天津重工有限公司）