滕靖，龔自明

湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹茶葉研究所，湖北 武漢 430064

Y32－63A型油壓機(jī)液壓系統(tǒng)改造

滕靖，龔自明

湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹茶葉研究所，湖北 武漢 430064

針對某廠生產(chǎn)的Y32－63A型壓力機(jī)應(yīng)用中出現(xiàn)的主油缸快進(jìn)及回程速度慢，導(dǎo)致空程及回程時間長、生產(chǎn)效率低，以及主油缸保壓后換向沖擊現(xiàn)象影響被加工產(chǎn)品表面品質(zhì)等問題，結(jié)合主油缸快進(jìn)及回程的理論速度和油路原理圖進(jìn)行分析判斷，主油缸結(jié)構(gòu)限制了壓力機(jī)的快速性能，而主油缸油路設(shè)計不合理導(dǎo)致了換向沖擊現(xiàn)象.更換具有快速油路的主油缸，在卸壓回程環(huán)節(jié)采用了順序閥和自制閥門組合方式，油路結(jié)構(gòu)簡單且成本低.經(jīng)過在生產(chǎn)線中實際應(yīng)用驗證，機(jī)床運行穩(wěn)定，運行參數(shù)達(dá)到了改造預(yù)期.

油壓機(jī)；改造；液壓系統(tǒng)；主油缸

0 引言

某廠有一臺Y32－63A型壓力機(jī)，其液壓站泵組由一臺三項異步馬達(dá)和一臺柱塞泵構(gòu)成，馬達(dá)型號Y132S－4，功率5．5 kW，額定轉(zhuǎn)速1 440 r/min，柱塞泵型號為25YCY.執(zhí)行元件為主油缸一支，直徑180 mm，行程500 mm，副油缸一支，直徑80 mm，行程200 mm.在生產(chǎn)過程中，一方面主油缸快進(jìn)及回程速度慢，導(dǎo)致空程及回程時間長，生產(chǎn)效率低；另一方面保壓后復(fù)位存在沖擊現(xiàn)象，影響加工產(chǎn)品表面品質(zhì).針對以上的問題要求對液壓系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造后壓力機(jī)主油缸快進(jìn)和回程速度大于100 mm/s，同時消除保壓后換向沖擊現(xiàn)象.

1 液壓系統(tǒng)存在的問題分析

圖1為壓力機(jī)改造前的油路原理圖，主油缸設(shè)置了快進(jìn)油路，查看壓力機(jī)技術(shù)資料得知主油缸活塞直徑為180 mm，活塞桿直徑為125 mm，計算得出快進(jìn)和回程速度.

圖1 改造前的油路原理圖Fig.1 The oil circuit diagram before modification

主油缸的結(jié)構(gòu)和油泵大小決定了快進(jìn)和回程速度，將主油缸更換為帶有快速通路的油缸，可在不增加液壓系統(tǒng)功率的情況下有效地提高運行速度［1］.

根據(jù)壓力機(jī)說明書得知，保壓后回程油路壓力通過溢流閥進(jìn)行限制，油泵工作在高壓階段，會存在沖擊現(xiàn)象，同時造成不必要的損耗.油路設(shè)計不合理引起沖擊現(xiàn)象，可以通過改進(jìn)回程油路控制方式解決［2］.

2 改進(jìn)方案

2.1 選擇主油缸

根據(jù)技術(shù)改造要求，主油缸活塞直徑為180mm，活塞桿直徑d桿，其快速油腔桿直徑d快桿為

對比產(chǎn)品數(shù)據(jù)選出新油缸為某廠生產(chǎn)的專用壓力機(jī)快速油缸，其缸徑和行程與改造前油缸相同，活塞桿直徑為160 mm，快速油腔桿直徑為45 mm.

2.2 主油缸結(jié)構(gòu)及壓力機(jī)動作分析

圖2為改造前后主油缸結(jié)構(gòu)圖，改造前主油缸有兩個進(jìn)出油口，如圖示為A口和B口，A口對應(yīng)為油缸活塞桿伸出桿反側(cè)油腔，B口對應(yīng)為油缸活塞桿伸出桿一側(cè)油腔，其結(jié)構(gòu)為常見的雙作用單出桿液壓缸，活塞桿伸出和退回過程中，A口和B口對應(yīng)的油腔變化趨勢相反，改造后的主油缸為具有快速油路通道的專用油缸，有三個進(jìn)出油口，如圖示為C口、D口和E口，其結(jié)構(gòu)與改造前油缸不同，C口對應(yīng)的油腔桿直徑45 mm，D口對應(yīng)為油缸活塞桿伸出桿一側(cè)油腔，E口對應(yīng)為油缸活塞桿伸出桿反側(cè)油腔，活塞桿伸出和退回過程中，C口和E口分別對應(yīng)的油腔變化趨勢相一致，與D口對應(yīng)油腔變化趨勢相反.

壓力機(jī)主油缸動作為快進(jìn)、工進(jìn)和回程三種模式，其工進(jìn)有兩種速度可選，改造前壓力機(jī)的快進(jìn)是工進(jìn)速度的兩倍，在油路上使用了差動回路，壓力油經(jīng)過泵及換向閥后通過A口進(jìn)入油缸活塞桿伸出桿反側(cè)油腔，油缸活塞桿伸出桿一側(cè)油腔的壓力油通過B口后經(jīng)過A口流入油缸活塞桿伸出桿反側(cè)油腔.改造后，快進(jìn)動作是結(jié)合外置充液箱實現(xiàn)的壓力油經(jīng)過泵及換向閥后通過C口進(jìn)入快進(jìn)油腔，同時開啟充液閥，使滑塊快速下行，油缸活塞桿伸出桿反側(cè)油腔形成真空，將充液箱內(nèi)的液壓油吸入到油缸活塞桿伸出桿反側(cè)油腔，壓力機(jī)實現(xiàn)快速進(jìn)給活塞桿到達(dá)工進(jìn)位置時，關(guān)閉充液閥，壓力油經(jīng)過泵及換向閥后通過E口進(jìn)入油缸活塞桿伸出桿反側(cè)油腔，實現(xiàn)壓力輸出，回程時，壓力油經(jīng)過泵及換向閥后通過D口進(jìn)入油缸活塞桿伸出桿一側(cè)油腔，同時打開充液閥，活塞桿伸出桿反側(cè)油腔的油液經(jīng)過E口流回充液箱，快進(jìn)油腔內(nèi)的液壓油經(jīng)過C口及換向閥流回油箱.副油缸動作為伸出和退回兩種模式，在改造中不做任何改動.

圖2 改造前后主油缸結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure of the master hydro－cylinder before and after the modification

2.3 變更液壓原理圖

根據(jù)主油缸改造前后結(jié)構(gòu)及壓力機(jī)動作分析，需對液壓原理圖進(jìn)行相應(yīng)修改［3］，與主油缸相連接的油路進(jìn)行了改動，使之與新的油缸相匹配，與副油缸相連接的油路沿用原有的.同時針對回程沖擊現(xiàn)象，采用順序閥，在保壓時，主油缸活塞桿伸出反側(cè)油腔高壓油開啟順序閥，啟動返程時，油泵供出油經(jīng)過順序閥回油箱，油泵處于低壓供油階段，待主缸卸壓完成后，順序閥關(guān)閉，活塞回程，消除了換向沖擊現(xiàn)象，且使油泵處于平穩(wěn)的低壓供油階段，避免了不必要的損耗.圖3為改造后的油路原理圖.

圖3 改造后的油路原理圖Fig.3 The oil circuit diagram after transformation

3 改造實施及調(diào)試

3.1 更換主油缸

更改后的主油缸外形尺寸和原有油缸的外形尺寸不一致，與上橫梁安裝尺寸不匹配，裝配前對主油缸進(jìn)行了車削，其尺寸公差參照改造前的油缸.在D進(jìn)出油口增加了連接油嘴，方便管道連接.由于壓力機(jī)所處的廠房不適宜機(jī)動叉車行走，安裝時制作了簡易安裝架.

3.2 設(shè)計油路塊

利用CAD軟件進(jìn)行建模，模型如圖4所示，設(shè)計時需充分考慮到各個液壓閥的相互位置以及管道安裝位置，考慮到舊液壓站油箱上底板需追加工特征較多，在油箱上板位置增加了墊板，用以安裝油路塊.

圖4 油路塊Fig.4 The oil circuit block

3.3 增加充液箱

充液箱的容積按照活塞行程和直徑得出，此處取2倍，其連接采用單層鋼絲管，接頭螺紋尺寸為M45×2，副油箱接頭采用車削后焊接，并加工了密封墊圈槽，保證了連接方便可靠.

3.4 設(shè)計液壓閥

此處所設(shè)計的閥門作用是壓力機(jī)主油缸由工進(jìn)模式轉(zhuǎn)為回程模式時用于保證回程油路壓力.在改造過程中提出了四種方案，方案一在液壓站部分增加齒輪泵組，設(shè)立專用控制油路；方案二直接在上油腔進(jìn)油管道另設(shè)立電磁閥引出控制油路；方案三在回程進(jìn)油油路使用順序閥，增加自制閥門.方案四是直接在回程進(jìn)油油路增加溢流閥，取消順序閥；方案一成本偏高，方案二快進(jìn)模式時不能抑制活塞桿下降速度，且電磁閥存在內(nèi)瀉對保壓造成負(fù)面影響，方案四回程活塞桿拉力受溢流閥限制，且存在換向沖擊，綜合考慮采用第三種方案.采用自制閥門，簡單實用，成本低，且體積小，可以直接安裝在油路塊內(nèi).圖5為自制閥門.

圖5 自制閥門Fig.5 The self－made valve

3.5 調(diào)試

在將各部件安裝連接后，增加了兩組繼電器，更改相應(yīng)的梯形圖，首先對液壓站進(jìn)行空載運轉(zhuǎn)，對壓力機(jī)主油缸各動作進(jìn)行點動測試，壓力逐步從低到高，后進(jìn)行了動作循環(huán)測試，主油缸快進(jìn)和回程環(huán)節(jié)速度均大于100 mm／s，在工進(jìn)環(huán)節(jié)，采用了預(yù)生產(chǎn)產(chǎn)品測試，溢流閥壓力設(shè)定從5 MPa逐步調(diào)至25 MPa，壓力機(jī)運行正常，在保壓后回程環(huán)節(jié)沒有出現(xiàn)換向沖擊現(xiàn)象.

4 結(jié)語

改造后的壓力機(jī)在生產(chǎn)應(yīng)用中運行穩(wěn)定，達(dá)到改造前設(shè)計的技術(shù)指標(biāo)，上述所提出并實施的改造方案是可行的，而且工程量較小，成本低.

致謝

茶葉加工課題組在壓力機(jī)測試過程中提供協(xié)助，并提出了有意義的建議.在此表示衷心感謝！

［1］蒙爭爭．四柱式液壓機(jī)快速化改造［J］．機(jī)床與液壓，2006（5）：211－213．

MENG Zheng－zheng．The Transforming of the Rapid Four－column Type Hydraulic Press［J］．Machine tool＆hydraulics，2006（5）：211－213．（in Chinese）

［2］盧光賢，王立倫．機(jī)床液壓傳動與控制［M］．西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1999：153－169．

LU Guang－xian，WANG Li－lun．Hydraulic transmission and control of machine tools［M］．Xian：Northwestern Polytechnical University Press，1999：153－169．（in Chinese）

［3］毛智勇，徐勝利．YB32－500四柱萬能液壓機(jī)液壓系統(tǒng)故障分析與改造［J］．液壓與氣動，2004（3）：64－65．

MAO Zhi－yong，XU Sheng－li．Hydraulic System Trouble Shooting and Refit for YB32－500 Four－pin Type Universal Hydraulic Press［J］．Chinese hydraulics＆pneumatics，2004（3）：64－65．（in Chinese）

Hydraulic system modification of Y32－63A hydraulic press

TENG Jing，GONG Zi－ming
Fruit and Tea Research Institute of Hubei Academy of Agricultural Sciences，Wuhan 430064，China

The Y32－63A hydraulic press often exits some bugs such as the lower production efficiency and impact phenomenon during the new product development．We find that the master hydro－cylinder’s structure limits the speed and the unreasonable design of oil－way leads to the impact phenomenon after analyzing the theoretical speed and the oil circuit diagram．The machine works well coming to the request of the expected operation parameters after it adopted new master hydro－cylinder and sequence valve and self－made valve．

hydraulic press；modification；hydraulic system；master hydro－cylinder

TG315.4

B

10.3969/j.issn.1674-2869.2015.07.015

1674－2869（2015）07－0071－04

本文編輯：陳小平

2015－05－15

滕靖（1981－），男，河南駐馬店人，助理研究員，碩士．研究方向：機(jī)械設(shè)備開發(fā)、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計及集成等.