液壓機工作機構的改造

液壓機工作機構的改造

0生產線所需時間y32系列雙彈簧機已經安裝在一家工廠，其主要技術如下。公稱力:3150kN滑塊行程:800mm開口高度:1250mm工作臺有效面積:1120mm×1120mm滑塊快降速度:>100mm/s滑塊工作速度:5～12mm/s滑塊回程速度:60mm/s機器總功率:22kW前段時期該廠進行了技術改造,擬將該液壓機作為生產線中的一臺設備,所被允許的工作循環(huán)時間比原來的要縮短10s。為了滿足生產線工作節(jié)拍的要求,本著充分利用原有壓機、盡量少更換零部件、改造周期短、節(jié)約成本的原則,我們對該壓機進行了改造。1液壓系統(tǒng)參數調整方案由于壓機工作循環(huán)時間的縮短,這就使得壓機工作機構(滑塊或頂出器)的運動速度必須要增大。已知工作機構的運動速度v=q/A,所以可以通過增加流量q或減小油缸面積A來達到運動速度的提高。為了使改動盡可能少地牽涉到現有的零部件,經過研究計算,決定采用如下方案:壓制速度仍保持在5～12mm/s(因為所壓制的工件未變),而將原壓機滑塊的快降速度和回程速度增大;由于該廠所生產工件的壓制工藝基本不需要頂出器動作,因此頂出器速度不作改動;另外,由于壓機的噸位、幾何參數沒有變,主機盡可能地不作變動。此方案的好處在于:雖然滑塊速度的提高必然涉及到液壓系統(tǒng)的改動,但改動量較小,只需要更換一個主油缸,而液壓泵站基本上不需變動。這是因為:滑塊回程速度的提高可以在不增加泵流量的前提下通過加粗活塞桿直徑即可得到;而滑塊的快降一般是依靠其自重下落,當滑塊快降時,泵的流量遠遠滿足不了主油缸上腔的需要,主油缸上腔形成負壓,于是充液箱中的油液頂開充液閥補充到主油缸上腔,由此可見快降速度與泵的流量基本無關,其大小與運動部件(滑塊、油缸活塞桿、上模等)的重量、行程、摩擦阻力、主油缸下腔排油阻力等因素有關。這樣,滑塊快降速度和回程速度的提高都可不必去改變泵的流量、規(guī)格,另外依靠泵直接供油的壓制速度、頂出器速度未變,泵的規(guī)格也無須變動。因此原有壓機液壓系統(tǒng)集成控制塊的通徑、電動機的功率、油箱的容積等均不需要改動,液壓泵站仍可用原來的。液壓系統(tǒng)的改動量較小,由此帶來的電氣控制系統(tǒng)的改動量也較小,這就給設備改造帶來了很大的便利。2基于液壓論的網絡系統(tǒng)計算2.1改造壓機滑塊的動作循環(huán)時間通過以上分析可知,壓機工作循環(huán)時間要縮短10s,實際上就是滑塊的動作循環(huán)時間要縮短10s。已知原壓機滑塊的一個動作循環(huán)時間為:t=t快降+t壓制+t保壓、卸壓+t回程=s快降v快降+s壓制v壓制+t保壓、卸壓+s回程v回程=720110+8012+3+80060=6.6+6.7+3+13.3=29.6s所以改造后的壓機滑塊的動作循環(huán)時間應為t=19.6s。2.2活塞桿直徑計算已知原系統(tǒng)采用的是63YCY14-1B軸向柱塞泵,泵的排量V=63mL/r,電動機的轉數n=1500r/min,泵的容積效率ηv=0.95,所以泵的流量為:qp=V·n·ηv=63×10-3×1500×0.95=89.8L/min原主油缸的內徑為?400mm、活塞桿直徑為?360mm,為了提高回程速度,活塞桿直徑必須大于?360mm且小于?400mm。按照GB2348-80有關液壓缸活塞桿外徑尺寸系列標準以及密封件的配套情況,我們選取活塞桿直徑為?380mm,于是改造后的滑塊回程速度為:v′回程=4qp×10660?π(D2-d2)=4×89.8×10660?π(4002-3802)=122mm/s2.3保壓、卸壓-t改造的快降速度k回程所用時間為:t′回程=s回程v′回程=800122=6.6s所以快降時間只剩下:t′快降=t′-t壓制-t保壓、卸壓-t′回程=19.6-6.7-3-6.6=3.3s改造后的快降速度為:v′快降=7203.3=218mm/s由以上計算可知,回程速度需由原來的60mm/s提高到122mm/s,這可以通過將活塞桿直徑由?360mm增大到?380mm而實現;快降速度需由原來的110mm/s提高到218mm/s,以下介紹它的實現過程。3快速設備設計3.1快速缸的結構原理由于該液壓機的滑塊在下行過程中所受到的摩擦阻力、回油阻力相比于滑塊等運動部件的重量而言較大,經實測其快降速度在整個快速行程中平均約為110mm/s,因此使用原來的主油缸是無法實現218mm/s的快速要求的。為此我們設計了快速缸來取代原普通油缸,它的結構原理圖如圖1。由圖中看出,快速缸比普通缸多了一個小油腔C腔,在滑塊的快速行程中,我們讓泵流量只經過柱塞1中心的孔進入C腔,使活塞2下降,A腔中所需油液經充液閥從充液箱吸入。這樣,就可以實現較快的快降速度。C腔面積越小,活塞2以及滑塊的下降速度越快(v′快降=4qpπd2c),此時的快降速度取決于泵的流量qp、柱塞1的直徑dc,其快降速度可通過泵的供油得到強制性的保證。由上述公式我們可求出小柱塞的直徑:dc=√4qpπv′快降=√4×89.8×10660π?218=93.5(mm)查有關標準,取dc=90mm。這樣,快速缸的3個腔A、B、C腔的直徑都已確定,分別為400mm、380mm和90mm。3.2快速缸頂下置式無充液箱的安裝由于要取代原有的普通缸,因此所設計的快速缸還要承接原油缸的裝配關系,這使得本壓機快速缸的結構較有特點:以前采用快速缸的液壓機,一般整個系統(tǒng)的油箱是上置式的,快速缸頂部不需要再安裝充液箱,而本次改造決定了此快速缸必須在其頂部同時安裝充液閥和充液箱;另外原普通缸的缸筒和缸底是通過焊接而成為一個整體的,這就使得缸底外端面有安裝充液閥和充液箱的位置,而快速缸的缸底和缸筒無法做成整體式,必須要通過螺栓、螺母緊固聯(lián)接。這樣缸底外端面就沒有位置來安裝充液箱的螺釘。針對上述矛盾,我們將缸底設計成了“工”字形的結構,如圖2所示。這樣,就可以較方便地解決了快速缸上需要安裝充液箱的問題。4其他零件的重建除了快速缸的設計制造是本次改造的重點外,滑塊快降、回程速度的提高還牽涉到以下的改動:(1)需要增加一項性能控制單元快速缸多了1個小油腔,而整個系統(tǒng)的工作壓力、流量均未變,因此只須增加1個控制塊即可。改造后的液壓原理圖如圖3。(2)快速缸下腔油管通徑應增加dg32由于快降速度的增大,造成了快速缸下腔排出油液流量的增加,為了使油液能夠順暢地排回油箱,避免油缸下腔背壓過高,影響快降速度,快速缸下腔油管通徑需增大,經計算,由原來的Dg25增大到Dg32。(3)充液閥的通徑由于快降速度是原快降速度的2倍,所以滑塊快降時,充液箱中通過充液閥進入到快速缸上腔的油液流量也是原來的2倍,如果充液閥的通徑不夠大,則會使油液經過充液閥閥口的流速過快、壓力損失過大,嚴重時會造成油缸上腔吸油不充分或吸空現象。為此我們將充液閥的通徑由原來的Dg100增大到Dg125。按說充液箱的容積也要相應地增大,但經過計算,原充液箱容積已是滑塊1個快降行程所需油量的4～5倍,當時的設計余量較大,因此充液箱就可不必改動了。(4)電氣系統(tǒng)的改革由于整個系統(tǒng)的功率未變,牽涉到電氣系統(tǒng)的只是增加了一個電磁換向閥6YA,因此電氣系統(tǒng)的改動不大。5提高了生產線及生產線生產率