石棉水泥管卷壓成型機的液壓控制系統
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        該機是美國RVA公司生產的一種大型設備,用于油田、市政工程中污水排放用高強度石棉水泥圓管的卷壓成型加工。該設備由主機、液壓系統、電控系統及送料、下料裝置等部分組成。主機的主要工作部件(壓輥裝置)及工作原理如圖4-19所示。圓管卷壓時,雙液壓缸1驅動的橫梁2及壓輥3下行,將管芯5壓緊卷繞在底輥6的送料毛布8上。無級調速的直流電機通過齒輪減速器(圖中未畫出)拖動底輥旋轉,來自網箱的送料毛布以線速運行,管蒼借助摩擦力反向旋轉,從而把經水和添加劑混合后的石棉水泥物料7逐層黏附并由壓輥壓實在管芯上(隨著制品壁厚增加,壓輥裝置緩慢升高),直至規定壁厚。最后,壓輥裝置上行,下料,一個工作循環結束。成型機的整個工藝過程可簡單歸述為:邊卷邊壓。 
                            
                                               【圖4-19卷壓成型機壓輥裝置的結構示意圖】
        工藝要求壓輥裝置對圓管制品成型中的加壓過程分兩個階段進行,即制品在卷制之初的某一薄層壁厚(一般小于10mm)時,保持恒定壓下力,以便形成制品“骨架”,稱之為起始壓下力控制;之后,隨著壁厚增加,按某種規律減小壓下力,稱為第二壓下力控制??杉瓜鋁ψ慊韉囊桓鮒匾問?,因此,壓輥裝置采用了伺服變量泵的電液控制系統,通過控制變量泵的排油壓力間接對壓輥裝置壓下力實施控制。
        液壓控制系統及其工作原理
        液壓控制系統由液壓系統和相應的電控系統兩大部分構成。液壓系統原理圖如圖4-20所示,該系統由液壓源、控制油路、壓輥缸回路、輔助缸及平衡回路、冷卻及過濾油路等部分組成。
       1)液壓源系統的液壓源由PV型電液伺服雙向變量軸向柱塞泵1和低壓大流量齒輪泵2組成。泵1為主泵,通過改變排量控制系統壓力;泵2為充液泵,用于向系統充液補油。泵1是整個控制系統的核心部件,該泵集控制盒(內裝單級電液伺服閥和斜盤位置傳感器)、伺服控制缸和變量泵主體為一體,泵內還附有安全溢流閥5和6,控制油路溢流閥7和單向閥8、9等元件,從而使液壓源結構相當緊湊。 
       2)控制油路系統的控制壓力油由小流量齒輪泵3單獨供給,用作泵l伺服控制缸和二位二通液控換向閥11及液控單向閥14、20的控制油源。二位四通電磁換向閥12、16、19分別控制閥12、14、20控制油口的啟閉。 
       3)壓輥缸回路兩個同規格壓輥液壓缸21、22的活塞桿與剛性橫梁23連接,同步運動完成壓輥裝置的工作循環。兩個壓輥缸與變量泵1構成容積調速的閉式回路,回路兩側配有限壓溢流閥10和13,閥15為帶有硬彈簧的單向閥,起背壓閥作用,故泵2可通過閥14和14-1向該回路充液補油,壓力傳感器38用于壓輥缸無桿腔油壓的檢測反??;壓力繼電器39用于限定起始壓力并作為時間繼電器的發訊器。 
       4)輔助缸及平衡油路橫粱兩端的直齒輪24和28分別與兩側立柱30上的齒條25和29嚙合,完成壓輥裝置導向。齒條25與立柱用螺紋連接固定。雙向對頂的同規格輔助液壓缸31和32可使齒條29上下移動,也可夾緊該齒條。齒輪泵4除用作缸31和32的油源外,還可向缸21和22的下腔提供平衡壓輥裝置自重所需的壓力油,泵4的供油壓力按平衡壓輥裝置自重所需壓力通過溢流閥33設定。 
                                              
                                                                                       圖4-20卷壓成型機液壓系統原理圖
1-電液伺服雙向變量軸向柱塞泵;2-低壓大流量齒輪泵;3-小流量齒輪泵,4-平衡用齒輪泵;5、6、7、33-溢流閥;8、9、14 1、15、17、18、36-單向閥;10、13—限壓閥; 11-二位二通液動換向閥;12、16、1 9、40-二位四通電磁換向閥;14、20-液控單向閥; 21、22-壓輥液壓缸, 23-橫粱;24、28-齒輪;25、29-齒條;26-凸輪;27-差動變壓器; 30-立柱;31、32-輔助液壓缸;34-節流孔;35一泄漏管;37水冷卻器;38-壓力倍感器; 39-壓力繼電器;41、42-帶污染指示的精過濾器
       5)冷卻及過濾油路經節流孔34的油通過冷卻泵1與泵內的泄漏油混合在一起從泄漏管35排回油箱。其他油路的油液可經低壓背壓單向閥36通過水冷卻器37強制冷卻。元件41和42是帶發訊器的紙質精過濾器,分別對控制油路和輔助缸油路進行壓油過濾,過濾精度為lOμm。
        伺服變量泵的閉環電控系統(見圖4-21)共有兩套同樣的回路,一套工作,一套備用。每一套回路均由起始、第二壓力控制給定器及壓力傳感器,交流放大器(射隨器和放大器)、伺服放大器及解調器和上升、下降速度給定器等組成。
       電液控制系統的工作原理如下。
      系統可完成停留、下降、壓制和上升的工作循環,動作順序見表4-3。 
                                                                
                                                                                                                     圖4-21閉環電控系統方框圖
                                                                                                                           表4-3系統動作順序 
 

工況

1YA

2YA

3YA

4YA

工況

1YA

2YA

3YA

4YA

停留

+

壓制

+

+

下降

+

+

+

上升

+

+

        ①停留。此時,泵1的所有控制信號被取消,其變量機構處于零位,電機帶動其空載運轉,故無流量輸出。圖4-20中,電磁鐵1YA斷電使換向閥12處于左位,閥11下位工作,切斷泵1的a口至壓輥缸21和22有桿腔的油路。同時,泵4的壓力油經閥20進入壓輥缸21和22的有桿腔,以平衡壓輥裝置自重;電磁鐵2YA斷電,閥14被來自泵3的控制油導通,泵1的b口和壓輥缸七腔接至閥15的背壓油路,從而,壓輥裝置停留在七方,以等待卸下成品、裝上下一管芯后轉入新的工作循環。在停留階段,電磁鐵4YA始終通電,泵4的壓力油同時進入缸31和32的無桿腔,兩個活塞桿對頂,用以保持齒條29的位置。
        ②下降。電磁鐵4YA通電使換向閥40切換至下位,泵4的壓力油進入缸31和32的無桿腔,活塞桿對頂,夾緊齒條29,觸點JD閉合(參見圖4-21);電磁鐵1YA、2YA通電,閥11下位切入,泵l的a口吸油,b口向壓輥缸E腔供油,泵2經閥14向無桿腔補充因上、下腔面積差所需油液,從而使兩壓輥缸的活塞桿驅動壓輥裝置下降。
        ③加壓。當壓輥裝置下行接觸送料毛布及管芯時,泵1的b口的排油壓力(稱負載壓力)增加,使閥14關閉(電磁鐵2YA斷電)。負載壓力繼續增加直到壓力繼電器39的調定值(起始壓力),其觸點JD閉合時,系統進入卷管加壓過程。
電磁鐵1YA斷電,閥11關閉,切斷泵1的a口與壓輥缸有桿腔的油路;電磁鐵3YA通電,打開液控單向閥20,使壓輥缸下腔保持平衡壓力而與壓輥裝置移動方向無關;電磁鐵4YA斷電,缸31和32的無桿腔接背壓閥36油路,使齒條29可自動移動。
由圖4-21知,起始壓力經壓力傳感器反饋到輸入端與其給定信號比較,差值經交流放大器加到泵的斜盤位置控制系統的輸入端,改變泵1的流量,以維持起始壓力恒定,使物料黏附壓實在管芯上。起始壓力保持時間由時間繼電器按工藝需要調定,當其熔點SJc斷開,SJ01和SJ02閉合時,系統轉入第二壓力階段。隨著制品半徑(即壁厚)增加,壓輥裝置升高,差動變壓器27被圖4-20中凸輪26逐漸壓下給出一個與制品半徑成比例的反饋信號,該信號與第二壓力給定器所給信號相減減小第二壓力指令,再與壓力傳感器反饋信號比較,從而給出一個逐漸減小的壓力誤差信號,以減小系統壓力,直到要求的制品半徑。
        ④上升。加壓卷管結束后,圖4-21中觸點J。閉合。圖4-20中的電磁鐵4YA通電,泵4的壓力油再次進入缸31和32的無桿腔,夾緊旨條29;電磁鐵1YA通電,閥11上位切入,泵1的a口向壓輥缸有桿腔供油,電磁鐵2YA斷電,控制油頂開閥14,壓輥缸無桿腔與閥15的背壓油路接通,從而壓輥裝置上升,電磁鐵3YA斷電,關閉閥20,以防止壓輥缸有桿腔與泵4的油路串通。
壓輥裝置上升碰到有關行程開關后,進入停止狀態,一個循環結束。
        (3)技術特點
        1)該成型機將液體壓力和制品半徑作機械壓下力的“模擬量”,檢測方法簡單易行且控制精度較高,避開了直接測力難度較大的問題。
        2)總體上采用了機、電、液一體化結構,便于實現整機自動化,提高生產率和穩定產品質量。
        3)液壓部分采用結構緊湊的泵控容積調速閉式回路,具有功率適應特征,因而節能,利用液壓泵充液,使加壓時升壓迅速;采用輔助泵能源直接乎衡壓輥缸,取代了傳統的平衡閥,停留可靠,運動平穩。
        4)電控系統采用冗余結構,兩套回路可分別工作,不但提高了系統可靠性,且便于檢修,特殊設計的伺服放大器推挽輸出電路只接受各給定器及反饋傳感器來的信號,大大提高了系統的抗干擾能力。 
        5)高度復合的變量泵內裝伺服閥等精密元件,對油液的清潔度要求苛刻,稍有不慎,將會因油液污染導致泵啟動困難等故障出現;兩壓輥缸盡管采用了機械連接,但并非嚴格同步。故壓輥裝置有時傾斜,影響產品質量;系統運行時,液壓脈動產生的流體噪聲較大,有時甚至使操作者難以承受。 
      (4)技術參數(見表4-4)
                                                                                                                                          表4-4成型機及其液壓系統的技術參數 

    

  

  

主機

橫梁

跨度

4.5

m

行程

1.27

自重

45

kN

最大壓下力

385

壓下力減小率

21

kN/mm

壓輥裝置

最大速度

下降

12

m/min

上升

動態特性

響應時間

0.5

s

壓下力精度

3 7

kN

液壓系統

工作壓力

48

MPa

最大流量

720

L/min

控制壓力

3.5

MPa

控制流量

20

L/min

總功率

36

kW

 


本文標題:石棉水泥管卷壓成型機的液壓控制系統


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