全自動液壓壓磚機(jī)動梁減速和排氣液壓回路分析

0壓制過程中磚坯的動作全液壓磚機(jī)是生產(chǎn)陶瓷磚的重要設(shè)備，其性能直接影響到陶瓷磚的產(chǎn)量和質(zhì)量。其中，壓磚機(jī)的液壓系統(tǒng)及其控制部分是技術(shù)的關(guān)鍵，壓磚機(jī)的動梁的減速和廢氣的控制尤為重要。壓磚機(jī)減速和排氣控制的好壞,不僅影響了動梁運(yùn)動的平穩(wěn)和柔順性,而且還關(guān)系到陶瓷磚壓制過程中很重要的工步排氣,排氣的目的是消除粉料里夾雜的空氣,其效果如何對磚坯燒制的質(zhì)量有直接影響,而陶瓷磚坯的缺陷,如夾層、裂片、缺邊等都與排氣不好有關(guān)。現(xiàn)代壓機(jī)在自動循環(huán)中,粉料由料箱經(jīng)軟管送到壓機(jī)布料裝置,布料小車前行,把前一次壓好的磚坯推出,頂料缸一次下降,對模腔填料,布料小車退至后位同時(shí)刮平粉料,頂料缸二次下降墩料,動梁快速下降至上?？旖佑|料面前轉(zhuǎn)為減速制動對粉料施適慣性壓制,然后依次進(jìn)行低壓壓制、排氣、中壓壓制、排氣、高壓壓制、保壓、卸荷、動梁慢速上升、動梁快速上升,同時(shí)頂料缸上升把壓好的磚坯頂出模腔。由于磚坯的壓制成形工藝要求,動梁在下降和壓磚完成上升的過程中,都要經(jīng)過一個慢速、快速、慢速的控制過程。如果在各個階段對速度控制不好,不僅影響了壓機(jī)的壓制速度,還會造成壓機(jī)的沖擊-振動,從而影響了磚坯的壓制質(zhì)量,導(dǎo)致壞磚。磚坯在三次壓制過程中,須有兩次排氣動作,排氣是由動梁的抬升完成的,排氣動作中又分為動梁升、動梁停、動梁落。隨著各種高檔瓷磚壓制工藝的不斷提高,對排氣動作要求更高。不單是動梁的升停落,而且對每個動作的速度、排氣高度等都要可以設(shè)定。這些參數(shù)的高精度調(diào)整和動作的穩(wěn)定性,有利于壓磚機(jī)對粉料的適應(yīng)性和磚坯的成形性,以得到高質(zhì)量穩(wěn)定的坯體。1液壓壓磚機(jī)液壓回路的發(fā)展過程國內(nèi)外的陶瓷磚壓機(jī)廠家都十分重視壓磚機(jī)動梁減速和排氣控制,在近三十年液壓壓磚機(jī)的發(fā)展過程中,減速和排氣和回路在不斷的升級換代。以下將結(jié)合國內(nèi)外陶瓷磚壓機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展過程,對壓機(jī)動梁減速和排氣液壓回路進(jìn)行分析。1.1機(jī)械行程減速閥該回路如圖1所示,是早期使用在意大利SACMI公司PH550、PH650、PH680、PH980等壓機(jī)上的機(jī)械行程減速閥回路?；顒恿合侣鋾r(shí)DT2得電,主缸下腔液壓油經(jīng)閥節(jié)流閥5、行程減速閥6,再經(jīng)閥2回油箱,動梁快速下落。當(dāng)動梁上的一個凸塊斜面碰到閥6閥芯頭部滾輪時(shí),將閥芯壓進(jìn)閥體,逐漸減小排油通道,增大排油阻力,使活動梁由快下轉(zhuǎn)為制動減速下行。當(dāng)閥6的通道瞬間封閉時(shí),排油則經(jīng)節(jié)流閥5和溢流閥4,排油受到流量限制。閥4的作用是限制動梁減速制動時(shí)引起的壓力峰值,以使減速效果更為柔順。正確地調(diào)整閥5的節(jié)流開度和閥4的壓力可以很好地控制上模接近粉料表面的速度,以減小粉料飛濺,確保坯體成形完整。調(diào)節(jié)在動梁上的凸塊位置可以控制減速起始的位置,凸塊的斜面設(shè)計(jì)應(yīng)在上模芯接觸粉料表面時(shí),閥6正好處在第三工作位,使排油不再被節(jié)流,以利于隨后的慣性加壓、壓制、排氣動作進(jìn)行。排氣時(shí),只要使主缸上腔處于卸壓狀態(tài),動梁便在加壓時(shí)被壓下的鼓形橡膠柱恢復(fù)彈力作用下向上微抬,坯體中受壓的空氣逸出排氣,排氣過程長短采用時(shí)間控制。排氣速度不能調(diào)控。這種三位機(jī)械行程減速閥結(jié)構(gòu)簡單,減速可靠,但它要靠近壓機(jī)動梁安裝,管路布置不便;特別當(dāng)壓機(jī)噸位較大時(shí),閥的尺寸結(jié)構(gòu)將很大,更不便安裝在壓機(jī)上,SACMI這種閥只用到PH980為止。1.2采用具有控制功能的采用務(wù)實(shí)現(xiàn)減速和排氣控制該回路如圖2所示,是早期用在意大利Nassetti公司800至2500壓機(jī)上的減速和排氣回路,它不同于SACMI公司的機(jī)械行程減速,而是采用在動梁快下時(shí)關(guān)閉快下閥2,迫使排油經(jīng)節(jié)流閥4減速。其中,閥1為主缸下降閥,閥3為主缸上升閥,閥5為減振閥,閥6為主缸下腔安全閥。圖3是海源公司早期的HP1100和HP1380壓機(jī)采用的減速和排氣液壓回路,它是在消化吸收如上Nassetti壓機(jī)回路,并對其進(jìn)行簡化。其中閥1為主缸下降閥,閥2為主缸快下閥,閥3為主缸上升閥,閥4為主缸慢下閥,閥5為下腔安全閥。當(dāng)活動梁下落時(shí)DT1和DT2得電,主缸下腔液壓油經(jīng)過閥1、閥2回油箱實(shí)現(xiàn)快速下落,通過調(diào)節(jié)閥2的開度,可以調(diào)節(jié)主缸快下速度。當(dāng)上?？旖佑|粉料時(shí)DT2斷電,閥2關(guān)閉,液壓油經(jīng)閥1、閥4回油箱,靠調(diào)節(jié)流閥4的開度,實(shí)現(xiàn)慢速下落。而在前述圖2的Nassetti壓機(jī)回路中,在減速開始階段DT2得電,閥2和閥5組成了一個先導(dǎo)式壓力閥,用它吸收減速的壓力沖擊。所以在減速開始時(shí),閥2并不是立即關(guān)閉,而是形成一定的節(jié)流口,溢走一部分油,減小壓力沖擊峰值。但這種先導(dǎo)復(fù)合式壓力閥不易調(diào)整,而且回路還須再設(shè)一個安全閥6。而在圖3的減速排氣回路中,采用閥5主缸下腔安全閥來吸收減速的壓力沖擊,同樣收到了很好的吸振效果。排氣動作時(shí)DT3得電,壓力油經(jīng)閥3進(jìn)入主缸下腔完成排氣升,排氣落速度與慢速下落相同。這種減速和排氣控制回路結(jié)構(gòu)簡單,但排氣不能慢速抬升,活動梁上升沒有快慢轉(zhuǎn)換。當(dāng)活動梁上升速度較快時(shí)容易損壞磚坯,且動作切換沖擊較大,調(diào)慢上升速度,又會影響整機(jī)速度。1.3活動梁減速和排氣控制回路--液壓回路該回路如圖4所示,是采用由步進(jìn)電機(jī)控制節(jié)流閥開度的減速回路,它用在SACMI公司的2000系列壓機(jī)上。其中,閥1為主缸上升閥,閥2為主缸下降閥,閥3為快慢切換閥,閥5由單向閥和節(jié)流閥組成實(shí)現(xiàn)主缸慢速上升,閥6為一串聯(lián)數(shù)字單向閥節(jié)流閥,由一小步進(jìn)電機(jī)帶動調(diào)節(jié)節(jié)流閥開度,并通過一個編碼器檢測開度大小,以獲得動梁的減速制動的最佳效果?；顒恿嚎焖傧侣鋾r(shí)DT2和DT3得電,主缸下腔油經(jīng)過閥3、閥2回油箱。當(dāng)上?？旖佑|粉料時(shí)DT3斷電,閥3關(guān)閉,閥5單向閥關(guān)閉,主缸下腔油經(jīng)閥6、閥2回油箱。在整個減速過程中,閥6的小步進(jìn)電機(jī)啟動,通過編碼器監(jiān)測逐步關(guān)小閥6的節(jié)流閥開度,實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)減速。排氣時(shí)DT1得電,壓力油經(jīng)閥1,閥3、閥5進(jìn)入主缸下腔實(shí)現(xiàn)排氣升,這時(shí)由于閥6單向閥關(guān)閉,閥6不起作用,通過閥5調(diào)整動梁升起速度,以控制排氣速度。排氣升到一定位置時(shí),令DT1斷電,閥1關(guān)閉,動梁懸停在升起位置,以利坯體繼續(xù)排氣。排氣停到時(shí),令DT2得電,閥2打開,主缸下腔油經(jīng)閥6,閥2回油箱,通過控制閥6步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)動梁回落速度。這種減速和排氣控制回路通過步進(jìn)電機(jī)帶動節(jié)流閥調(diào)速,是一種最簡單的比例功能,在比例閥尚不普及的當(dāng)時(shí),是一種突破。實(shí)現(xiàn)了動梁減速的平滑控制,通過設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動時(shí)間,實(shí)現(xiàn)了節(jié)流閥的流量調(diào)節(jié)。這種控制,要求操作工具有一定的技術(shù)基礎(chǔ)和工作經(jīng)驗(yàn),才能調(diào)整好壓機(jī)。1.4d16插裝閥的結(jié)構(gòu)該回路如圖5所示,最早見于力泰YP1600壓機(jī),是對前述SACMI圖4的回路加以簡化而來的;它是用兩個小通徑插裝閥替代了圖4中的兩個單向節(jié)流閥實(shí)現(xiàn)減速和排氣控制的。未采用步進(jìn)電機(jī)帶動節(jié)流閥的結(jié)構(gòu),可能是由于當(dāng)時(shí)國內(nèi)尚沒有這方面的成熟經(jīng)驗(yàn),或成本上的考慮。圖中閥2、閥3為DN16小通徑閥,閥2用于慢速開模,閥3用于下行減速;閥1為主缸快慢切換閥,閥4為主缸下降閥,閥5為主缸上升閥,閥6為下腔安全閥。當(dāng)動梁快速下落時(shí),DT1、DT4得電,主缸下腔液壓油經(jīng)閥1、閥4回油箱。在接近粉料時(shí),DT1失電,閥1關(guān)閉,閥3打開,主缸下腔液壓油經(jīng)閥3、閥4回油箱,由于閥3通徑較小產(chǎn)生節(jié)流從而實(shí)現(xiàn)快轉(zhuǎn)慢動作。排氣升時(shí)DT5得電,液壓油經(jīng)過閥5、閥2進(jìn)入主缸下腔實(shí)現(xiàn)主缸慢速抬升。排氣落時(shí)DT4得電,主缸下腔油經(jīng)過閥3、閥4回油箱,主缸慢速下降。這種回路具有結(jié)構(gòu)簡單,快慢速切換較快,慢降、慢升可單獨(dú)調(diào)節(jié),DN16插裝閥的開度調(diào)節(jié)范圍較普通節(jié)流閥大,適應(yīng)的工況范圍寬,動作可靠等優(yōu)點(diǎn)。但在動作快慢切換時(shí)易引起沖擊,動作不夠平順,噪音較大,慢降、慢升速度需手動調(diào)節(jié),難以自動化。1.5比例節(jié)流閥控制幾種常用的動梁升排氣該回路如圖6所示,是采用插裝式比例閥流量閥實(shí)現(xiàn)全程速度控制的典型減速和排氣控制回路,是目前中大噸位壓磚機(jī)使用較多的液壓回路,如力泰的YP4280、YP5600;科達(dá)的KD4800、KD6800;海源的HP2590、HP3290。閥1為插裝式比例流量閥,閥2主缸下降閥,閥3為主缸上升閥,閥4為主缸下腔安全閥。當(dāng)活動梁下降時(shí)DT2得電,主缸下腔液壓油經(jīng)比例閥1、閥2回油箱,全程通過比例節(jié)流閥控制速度,實(shí)現(xiàn)慢下、快下、慢下動作。排氣動作時(shí)DT3得電,壓力油經(jīng)閥3、比例閥1進(jìn)入主缸下腔,完成動梁升排氣。DT3斷電,閥3關(guān)閉,動梁停,粉料排氣延續(xù)。動梁落動作,同活動梁下降。排氣升、落的速度都能單獨(dú)設(shè)定。當(dāng)活動梁上升時(shí)DT3得電,壓力油經(jīng)閥3、比例閥1進(jìn)入主缸下腔,全程通過比例節(jié)流閥控制速度,實(shí)現(xiàn)慢升、快升、慢停動作。這種減速排氣控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)全程比例控制,由動梁的位置傳感器連續(xù)控制很容易實(shí)現(xiàn)動梁的運(yùn)動平滑控制。(2)響應(yīng)速度快,性能穩(wěn)定。例如使用最多的ATOS插裝比例閥LIQZO-LE-402L4,閥芯0~100%變化的響應(yīng)時(shí)間僅為18ms,滯環(huán),重復(fù)精度。(3)每個階段比例閥開度都可以在操作屏上單獨(dú)設(shè)定,更直觀、量化。但該閥價(jià)格較高,對油液的清潔度要求較高。且比例閥控制系統(tǒng)是模擬信號(或)容易受到外界干擾,要做好接線的屏蔽跟接地。1.6采用新的伺服閥組成該回路如圖7所示,是采用動梁位移傳感器和三通伺服閥實(shí)現(xiàn)全程速度、位置閉環(huán)控制的典型減速和排氣控制液壓回路圖,這是在SACMIPH3590、伊莫拉系列等大噸位壓機(jī)上采用的回路。其中閥2作為主缸下腔截止閥,在停機(jī)時(shí)截?cái)嘀鞲紫虑挥吐?以防止伺服閥泄露引起活動梁滑落,在動梁升降過程中,閥2全程開啟。閥1為三通伺服閥,動梁的升降快慢切換均為閥1控制?？七_(dá)KD3800C至7800C系列壓機(jī)屬于這種油路。海源公司對SACMI系統(tǒng)作了消化創(chuàng)新,把SACMI公司使用的MOOGD664系列伺服比例閥以ATOS公司的LIQ-ZO-LE-503L4型閥替代,后者性能優(yōu)于前者見表1,并在海源HP3790、HP6790壓機(jī)上取得很好的效果,其油路如圖8。在實(shí)際使用中,ATOS的三通插裝閥表現(xiàn)出反應(yīng)速度快,流量大等優(yōu)點(diǎn),若配置上好的伺服控制卡,系統(tǒng)的柔順性和排氣效果可以達(dá)到或超越使用MOOG伺服比例閥的回路。圖7、圖8減速和排氣控制是目前較先進(jìn)的回路,具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)全程閉環(huán)控制?；顒恿何灰苽鞲衅鳌⑷ㄋ欧y和閉環(huán)控制卡組成了速度、位置閉環(huán)控制系統(tǒng),全程實(shí)現(xiàn)活動梁的速度和位置高精度控制。(2)壓磚工藝的高適應(yīng)性。在排氣動作時(shí),可以直接控制排氣速度和排氣高度,比以往的時(shí)間控制直接,且為閉環(huán)控制,具有很高的控制精度和重復(fù)精度,能適應(yīng)各類磚的壓制工藝,滿足不同粉料的排氣要求。(3)避免了下腔排氣時(shí)的系統(tǒng)的串油。以往下腔的進(jìn)油與回油是由兩個獨(dú)立的插裝閥控制,在進(jìn)油回油切換時(shí),總會有瞬間的進(jìn)