水平式压力机液压主回路的设计

　　1　引言

　　各种压力机广泛应用于机械制造,包装成型等行业。本人近期参与为一企业设计一种双向推进的全自动压力机械液压系统的设计工作。该压力机械在传动型式的选择上,均采用液压传动,装机容量为150 kW,其主要工作部件为一对可双向运动的压头,对放在压头中间的部件进行定位与加工,升降工作托台可架起工件使其托离生产线的传送机构。其功能示意图如图1所示。

　　如图1所示,两压头与升降工作台的驱动由液压缸来实现,其中两压头的液压回路承担着压力机多种控制功能的实现,为系统主回路,这些控制功能可表述如下:

　　(1)系统设计上必须便于实现PLC控制,整机自动化程度高,可进行全自动,半自动,手动模式的操作;

　　(2)两压头各自最大行程为2000 mm,可产生50kN的最大推力;

　　(3)两压头可单独动作。在正常工作压进过程中要求必须同步伸出,同步精度不低于1%;

　　(4)两压头的运动速度可实现连续调节;

　　(5)两压头间产生的推力可实现连续调节;

　　(6)两压头压紧工件后,系统有保压定位要求,同时卸压换向时要求平稳无冲击;

　　(7)优化系统,尽量满足节能要求。

　　2　系统关键功能的设计思路

　　由设备的功能要求,两压头同步功能与压头间推压力调节是液压系统设计的关键,现分别将设计思路与原理阐述如下。

　　2. 1调压回路

　　由于两压头的驱动由液压系统来实现,因此改变工作压力即可实现压头输出推力的调整,为方便实现压力自动控制,可采用比例溢流阀。通过调节比例电磁铁的给定(控制电流)来改变液压回路的最高压力。如图2所示为某公司DBE20-5X/200型比例溢流阀的特性曲线,显示了阀开启压力与控制给定的对应曲线。

　　2. 2　两压头同步功能

　　据根压力机功能要求,两压头可联合动作亦可单独动作,并且要求压头速度可方便实现自动连续调节,因此系统主回路设计为两比例方向阀控制液压缸的基本型式。此时,两压头同步功能的实现归结为两比例阀的同步问题。对于两比例阀控制缸的同步实现,可采用“主从控制”思路,因同步回路本质上可归结为位置控制回路,对比例控制系统而言,位置误差的检测可通过位移传感器来进行。“主从控制”就是在系统中设置两个比例换向阀,使其中一个比例换向阀为“主动阀”,其不参与闭环电液控制;另一个比例换向阀为“从动阀”,自动控制系统通过位置误差的检测使从动阀自动跟随主动阀的输出量变化,当出现位置偏差时,比例放大器得到一控制信号,调整从动阀的开口度,使之朝消除偏差的方向变化。该系统的同步控制精度取决于位置检测元件的精度与液压元件的动态性能。一般而言,主动阀可选用普通比例方向阀,从动阀则根据系统的同步控制精度要求选用高频响比例方向阀或伺服阀。