液压机液压系统

液压机液压系统

    一、概述

    液压机是一种可用于加工金属、塑料、木材、皮革、橡胶等各种材料的压力加工机床，能完成锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、成形、打包等多种工艺，具有压力和速度可大范围无级调整，可在任意位置输出全部功率和保持所需压力等许多优点，因而用途十分广泛。

    液压机按其所用的工作介质不同，可分为油压机和水压机两种；按机体的结构不同，有单臂式、柱式和框架式等。其中以柱式液压机应用较广泛。如图C所示，这种压力机由四个导向立柱，上、下横粱和滑块组成，在上、下横梁中安置着上、下两个液压缸，上缸为主液压缸，下缸为顶出缸。

这里介绍一种以油为介质的YB32-200型四柱万能液压机。该液压机主液压缸最大压制力为2000kN。液压机要求液压系统完成的主要动作是：主液压缸驱动滑块快速下行、慢速加压、保压延时、快速返回及在任意点停止；顶出活塞缸的顶出、退回等。在作薄板拉伸时，有时还需要利用顶出液压缸将坯料压紧，以防止周边起皱。这时顶出液压缸下腔需保持一定的压力并随主缸一起下行。

    二、YB32-200型四柱万能液压机液压系统的工作原理

    图D所示为YB32-200型四柱万能液压机的液压系统原理图。

    1．主缸的运动

    (1)快速下行快速下行时，电磁铁IYA通电，先导阀3（电磁换向阀）和主缸换向阀7（液动换向阀）左位接入系统，液控单向阀I2被打开。在主缸5快速下行的起初阶段，尚未触及工件时，主缸活塞在自重作用下迅速下行。这时液压泵的流量较小，还不足以补充主缸上腔空出的体积，因而上腔形成真空。处于液压机顶部的充液箱6在大气压作用下，打开液控单向阀ii向主缸上腔加油，使之充满油液，以便主缸活塞下行到接触工件时，能立即进行加压。这时系统中油液流动的情况为：

进油路：液压泵→顺序阀10→主缸换向阀7（左位）→单向阀I3→主缸5上腔

回油路：主缸5下腔→液控单向阀I2→主缸换向阀7（左位）→下缸电液换向阀2(中位) →油箱

(2)接触工件，慢速加压在滑块16接触到工件后，阻力增加，这时主缸5上腔压力迅速升高，关闭液控单向阀I1，这时只有液压泵继续向主缸上腔提供高压油，推动活塞慢速下行，对工件加压。加压速度仅由液压泵的流量来决定，油液流动情况与快速下行相同。

(3)保压延时当主缸上腔的油压达到预定数值时，压力继电器8发出信号，使电磁铁IYA断电，主缸先导阀3和主缸换向阀7都回复中位，主缸上、下油腔封闭。液压泵处于卸荷状态，系统中没有油液流动。而单向阀I3被高压油自动关闭，主缸上腔进入保压状态。保压时间由压力继电器8控制的时间继电器（图中未画出）控制，能在0～24min内调节。这时的油液流动情况为：

液压泵→顺序阀10→主缸换向阀7（中位）→下缸电液换向阀2（中位）→油箱

(4)泄压、快速返回保压结束（到了预定的保压时间）后，时间继电器发出信号，使电磁铁2YA通电，主缸先导阀3右位接入系统，释压阀9使主缸换向阀7也以右位接入系统。这时液控单向阀I1被打开，使主缸上腔的排油全部排回充液箱6，当充液箱6内液面超过预定位置时，多余油液由溢流管（图中未画出）排回主油箱。油液流动情况为：

进油路：液压泵→顺序阀10→主缸换向阀7（右位）→液控单向阀I2→主缸5下腔

回油路：主缸5上腔→液控单向阀工1→充液箱6

液压机中的释压阀9是为了防止保压状态向快速返回状态转变过快，在系统中引起压力冲击而设置的。因为若此时主缸上腔立即与回油相通，则系统内液体积蓄的弹性能将突然释放出来，产生液压冲击，造成机器和管路的剧烈振动，发出很大的噪声，所以保压后必须先泄压然后再返回。故系统中设置了释压阀9。它的主要功用是使主缸5上腔释压之后，压力油才能通入该缸下腔，从而实现由保压状态向快速返回状态的平稳转换。其工作原理如下：

在保压阶段，释压阀9以上位接入系统；当电磁铁2YA通电，主缸先导阀3右位接入系统时，控制油路中的压力油虽已进入释压阀阀芯的下端，但由于其上端的高压未曾释放，阀芯不动。而液控单向阀I6（阀芯中带有小型卸荷阀芯）是可以在控制压力低于其主油路压力下打开的，因此泄压油路路线为：

主缸5上腔→液控单向阀I6→释压阀9（上位）→油箱

于是主缸5上腔的压力经液控单向阀I6逐渐释放，释压阀9的阀芯逐渐向上移动，最终以其下位接入系统，它一方面切断主缸5上腔通向油箱的通道，一方面使控制油路中的压力油进入主缸换向阀7阀芯的右端，使其右位接人系统，实现滑块的快速返回。另外，主缸换向阀7在由左位转换到中位时，阀芯右端由油箱经单向阀I4补油；在由右位转换到中位时，阀芯右端的油液经单向阀is排回油箱。

(5)原位停止当返回到预定位置时，滑块上的挡块17触动行程开关18，使电磁铁2YA断电，主缸先导阀3和主缸换向阀7都回复到中位。主缸被阀7锁紧，活塞停止运动，此时液压泵在低压下卸荷。

2．顶出缸的运动

顶出缸1的动作是在主缸停止运动后进行的。因为进入顶出缸的压力油必须先经过主缸换向阀7的中位（即主缸停止运动的位置），然后再进入控制顶出缸运动的换向阀2，从而实现了主缸和顶出缸运动的互锁。

(1)预出缸顶出顶出缸的初始位置是活塞处于最下端。执行向上顶出动作时，电磁阀3 YA通电，主缸先导阀3和主缸换向阀7都处于中位，其油流路线为：

进油路：液压泵→顺序阀10 →主缸换向阀7（中位）→下缸电液换向阀2（右位）→下缸1下腔

回油路：下缸1上腔→下缸电液换向阀2（右位）→油箱

顶出缸活塞上升、顶出，以便取出压制成型的工件。

(2)顶出缸退回  顶出缸向下退回时，电磁铁3YA断电、4YA通电，这时油流路线为：

进油路：液压泵→顺序阀10→主缸换向阀7（中位）→下缸电液换向阀2(左位) →下缸1上腔

回油路：下缸1下腔→下缸电液换向阀2(左位) →油箱

(3)顶出缸停止电磁铁3YA、4YA都断电，下缸电液换向阀2处于中位，顶出缸停止运动。

下表为该系统电磁铁的动作顺序。

电磁铁动作顺序表

三、YB32-200型四柱万能液压机液压系统的主要特点

①系统是利用主缸活塞、滑块自重的作用实现快速下行，并利用充液箱和液控单向阀I1对主缸充液，从而减小泵的流量，简化油路结构。

②系统中采用了释压阀来实现主缸滑块快速返回时主缸换向阀的延时换向（先卸压后换向），保证液压机动作平稳，不会在换向时产生液压冲击和噪声。

③系统利用管道和密封油液的弹性变形来实现保压，方法简单，但对液控单向阀和液压缸等元件的密封性能要求较高。

④主缸与下缸的运动互锁，以确保操作安全。

⑤系统中的两个液压缸各有一个安全阀进行过载保护。