挤压机的液压控制系统

泵直接传动挤压机压力调整方便、速 度易于精确控制，应用越来越广 泛。泵直 接传动挤压机液压控制系统主要由泵站、控制 阀站、充液 系 统、 冷却循环 过滤 系统、 油箱及管 道部 分组成 。一、泵 站泵站 通常由主 系统 泵站和 辅助系统 泵站 组成。主系统 泵站 通常用于 向 挤压机主侧缸、穿孔缸、挤压 筒移动缸、压余 剪和移动模架供液。辅 助系统泵站主要用于 向热锭 输送机械手、模具（或挤压垫）循环装置、 快速换模装置、充液阀控制缸、压余分离、泵 （阀）外控等供液。主系统泵站通常由油泵电机组、泵头 阀和隔离阀等组成，原理 如图 1所示。图1主系统泵站原理图高压 泵总流量 的计 算通常 按最大挤 压速 度时所 需流 量来计算 ，即：式中，Q-高压泵总的流量，m3/s；K-系统容积效率系数， K=1.041. 08;Vmax- 最大挤压速度， m/s;F1 挤压机主柱塞面积，mz;F2挤压机两侧缸活塞面积之和，mF3-挤压机穿孔缸活塞杆腔面积，m单动挤压机或不采用固定针挤压时，则不考虑 F3。在高压泵的总流量确定后，泵的 台数及每台泵的流量应根据挤压速度 控制 精度的要 求及 挤压杆、挤压 筒、穿孔 针及 压余剪等 同时动作时 的 速度要求来确定。另有些挤压工艺要求，在挤 压过程中需保持挤压筒 对模具的压紧力， 还需增设一台小流量高压泵。变量泵约占高压泵总台数的 30%50% ，采用这种方式不仅可对挤压 速度进行有效控制，以满足工艺要求，而且可实现各动作的快速、平 稳及 准确定位 。在泵之间设置隔离阀可实现压机挤压杆、挤压 筒、穿孔针及压余剪同 时动 作时互不 影响 ， 有效 减少非挤 压时 间，提 高生 产效率。辅助系统泵站由油泵电机组、泵头阀和蓄势器等组成，原理如图 2 所示。BrTTPT_fvfl图2辅助系统泵站原理圏挤压机机械化部分执行油缸较多，油 缸直径相对较小，同时多台油缸 同时工作，为保证压机动作的快速性，提高生产效率，辅助 系统多采 用泵-蓄势器联合方式供油，这种方式既满足了快速的工艺要求，又 减少 了泵的台 数及 装机功 率，降低 了能 耗。在确 定泵的流 量和 蓄势器 的容积时，首先 应按 执行部件 的工 艺动作 要 求计算出在一个挤压周期内各阶段所需流量及平均流量Qa,通常油 泵的 流量 应大 于平 均 流量 。久二(1.21.4) &蓄势器的工作容积应按系统最大负荷时各执行元件耗油量之和来计算。式中 ：K- 漏损系数， K=1.11.25;=1 -系统最大负荷时各执行元件耗油量之和；Qp- 泵的供 油量 ;t-系统最大负荷时泵的工作时间。由于辅助系统相对所需流量较小，通常可选用多个皮囊式蓄势器并联 使用 ，蓄势器 的压力波动值取为 15%20%; 据此可计算出所需蓄 势 器的总容积（充入氮气后的总容积 ）。va =鬥巴/（耳码-几PJ式中 ，P0- 蓄势器的 充气 压力， P0=（0.80.9）P1 ；P1-系统最低工作压力;P2-系统最高工作压力，与泵的最高工作压力相同;根据 以上计算 及蓄 势器的 性能参数 ，可 确定蓄 势器 的数量及 规格。二、充液系统 充液系统由大通径闸阀、充液阀及其接力缸组成。大通径闸阀主要用 于主缸及充液阀维护检修时切断高位油箱的油源。充液阀用于压机主 柱塞 快速前进 或后 退时主 缸的进排 液，接力缸 用于控制 充液 阀的开 启 及关闭，在 挤压时使充液阀保持关闭，主 柱塞快速前进或后退时使充 液阀 保持开启。充液 阀的 公称直径 应根据主柱 塞快速前 进或 后退时 中 的最 大速 度计 算。式中，DN-充液阀公程通径，m;D1- 主柱 塞直径， m，vk- 主柱塞空 程最 大速度， m/s;对于超大型挤压机（90 MN 以上）， 若采用一个充液阀， 其公称直径 太大，给制 造及 安装 带来很多 困难，通常 采用 两个甚至 三个充液阀 来 满足压机主缸快速进排液的要求。三、冷却循环过滤系统冷却 循环过滤 系统 主要由 低压泵组、冷却器及 加热 器、过滤器 等组成。原理 如图 3 所 示。国3 冷却循环过滤系统原理国冷却 器的作用 是压 机连续 工作时，将液压油的 温度控制 在适 宜的温 度 范围 3050C 内，以防止油 液过热变 质，造成润滑性 能下降而使 元 件寿 命降 低， 造成 泄 漏。冷却器的冷却面积/I =式中，A冷却器的冷却面积，mH-液压系统的 总发热 量， J/S;H1- 液压 系统 的 总散 热量 J/S;Kh-冷却器的传热系数，J/mZSC;Tm-油与水之间的平均温差，C;系统 的发热主 要有 四个方 面引起： 泵、马达及阀的泄漏损失，转化为热能； 节流阀对油液节流及控制时，消耗的大部分功率转化为热能，典型的为 溢流 阀 ; 油液 通过管道、滤油器及各种元件时产生压力损 失， 转化为热能 ; 系统中的 密封摩擦、机械摩擦转化为热能。液压 系统的总 发热 量为：H =工他（1. 05 -卑）+ 三 Qr/600 x860式中 ， Ni- 油泵的 输入 功率 ， kW;ni 油泵的效率；Qi 通过各溢流阀的流量，m3/s；pi-各溢流阀的调定压力， Pa; 挤压机液压系统的散热计算时主要考虑油箱的散热效果。式中，K1-油箱的散热系数，K1=813J/mzS C;通风 差时取小 值， 好时取 大值 ;A1油箱的散热面积，mz;At-油液与周围空气的平均温差，C;过滤器的作用是将油液中的机械杂质从油中分离出来，使液压油保持 洁净，以提 高系 统工作时的可靠性和元件的使用寿命。由 于挤压机液 压系统流量大， 泵多布置在压机油箱后的地坑中或直接插入油箱吸 油，为防 止吸油不畅，通常不采用吸油过滤。而且 由于控制阀块较多 回油难以集中，也不采用回油过滤.通常采用旁路冷却过滤循环系统， 从油箱回油区通过低压泵输送经过滤器和冷却器再回到油箱吸油区。旁路冷却过滤循环时低压油泵的流量应按系统一个工作循环中的油 液流 动量 计算 。仇=(0.25 0. 4) X Q2T式中，QL循环泵流量，m3/s；Qj-1个挤压周期里第j个执行元件动作时所需的流量，m/s；ti-1 个挤压周期里第 j 个执行元件动作时所需的时间， s;T-1 个挤压周 期所需时间， s;过滤精度达到30-m 般即可满足使用要求。对个别电液伺服阀、比例阀及先导控制油路可增设15-m 的高压过滤器，以满足使用要 求。过滤 器的 有效 过滤 面积计 算如下。九=QjM /( 3)式中，AL有效过滤面积，cm2-;QL为过滤的油量，m3/s；S为油的动力粘度，P;a为滤芯的通油能力，m/s；p为压力差，Pa;四、油箱及管道 油箱 用来 储存和向 系统供 给工 作油液， 分离出回油 中的杂质 和空气 并具 有一定的 散热 作用。挤压 机油 箱基 本都 采 用开 式油 箱，卧 式挤 压机 的油 箱大 多安 装 在后 梁 后上 方，以便 于主 缸快速 充液和排 液。由于挤压机工作时流量大、压力高、发热多，靠油 箱自身散热难以满 足生产要求，通 常需要外加强制冷却系统，油箱 的有效容量应按油泵 流量 的总和计 算。式中 ，V- 油箱的 有效 容量;K-系数， K 一般取 35;-各油泵每分钟流量之和；工丨-各油缸最大储油量之和；Va- 蓄势 器的 总 容积 。油箱的总容积通常为有效容量的 1.21.25 倍。油箱内应设置隔板 将回油区和吸油区隔开，以 有效降低油液的循环速度，有 利于油液中 的杂质沉淀和气泡溢出。管道 用来传输 油液，在设 计中应选 取合 理的通 径及 壁厚，保证 流速 合 理， 以减少压 力损 失及冲 击。通常 流速 选取应 在合 适范围。高压 管道流速 ：610m/s;回油 管道流速 ：35m/s;吸油 管道 流速 ： 0.51.5m/s 。现代 挤压机液 压控 制系统 多采用以 液压 油为介 质的 泵直接传 动方式。 文章计算了泵直接传动挤压机液压控制系统泵站、充 液系统、冷却 循 环过滤系统、油 箱及管道的主要参数，对 液压系统的设计有一定参考 价值。