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液压系统设计

摩擦焊机的液压系统设计实例

添加时间:2017-09-25

    摩擦焊机是一种专用的焊接设备,按吨位分成不同规格的设备,而吨位取决于工件的焊接截面积和材料特性,还需根据工件特点来设计设备的夹紧方式;目前,油管、抽油杆、调节阀杆及U形叉杆均采用整体制造或人工焊接,成本高、效率低、品质差,而采用摩擦焊接方法将大幅降低生产成本和提高生产效率,并显著提高产品品质。由于上述零件最大焊接截面积1960mm2,而30t摩擦焊机最大焊接截面积2400mm2,所以设计设备吨位为30t,根据工件形状,设备接头采用液压夹紧方式,管杆采用平开式液压夹紧形式,设计制造的摩擦焊机经多家油管、抽油杆、调节阀杆及U形叉杆的生产企业的长期使用,效果不错,深得用户的好评。


    1、结构特点


    该机由主机、液压系统及计算机控制系统三大部分组成,主机部分如图1所示,由床头箱、平开式尾座、去飞边装置、床身、直线导轨副等部件组成。

001.jpg


    1)床头箱


    床头箱由床头箱体、旋转轴、轴承支座(左、中、右各1个)、主加压油缸(2个)、接头夹紧装置、电动机驱动单元、离合机构及旋转给油器等零部件组成。右轴承支座包含圆柱滚子轴承和推力调心滚子轴承各一套,是旋转轴的前端支撑点;中间轴承支座包含平衡油缸和推力调心滚子轴承,旋转轴装在内圈,外圈由平衡油缸的活塞推动,与右轴承支座的推力轴承一起承受轴向力,平均分配载荷;左轴承支座包含圆柱滚子轴承和推力调心滚子轴承各一套,是旋转轴的后端支撑点,它的推力轴承通过螺母预加载荷来调整旋转轴的轴向串动量;旋转轴的旋转由电动机驱动,轴承润滑由高压油通过毛细孔喷射到各轴承滚道表面上;通过主加压油缸来实现平开式尾座的快进、I工作进给、Ⅱ工作进给、快速顶锻加压动作;工件接头通过旋转轴前端的接头夹紧装置来夹紧,通过调整压力来控制夹紧力的大小,避免夹紧力太大夹伤接头表面。


    2)平开式尾座


    平开式尾座采用水平对开式夹紧方式,由尾座前后油缸(各2个)、夹具(2套)、前后夹具体(各2套)、连接板(4件)、尾座壳体(2件)及底座等组成。结构是前油缸为工件中心定位油缸,前夹具总成由油缸带动在尾座壳体槽内运动,到中心位置停止;后油缸为工件夹紧油缸,后夹具总成由油缸带动在尾座壳体槽内运动,夹紧工件,前油缸比后油缸的直径大10mm,调整压力高1MPa,另外工件直径偏差可通过前夹具体的调整斜板来微调补偿。此外尾座壳体通过连接板组成封闭结构,使刚性增强,保证工件对中精度的持久稳定可靠。


    3)去飞边装置


    去飞边装置由冲刀、移动滑板(2件)、导向板及去飞边油缸(2个)等组成。冲刀的闭合及打开由油缸带动,冲刀闭合后由尾座前进冲切焊缝的飞边。


    2、液压系统设计


    该机的控制顺序如图2所示。

002.jpg


    设备初始状态为尾座前后夹具及接头夹具在松开状态、去飞边装置在打开状态、平开式尾座及离合机构在原位,根据焊机的动作顺序和工况特点,设计的液压系统原理图如图3所示。

003.jpg

    液压回路采用柱塞泵供油,阀为叠加阀。


    油泵启动,电磁溢流阀2的YV1通电,系统建压、开始工作,应先调整单向节流阀21、22,使离合机构前进、后退速度符合要求,调整减压阀使各缸压力达到规定值。


    3、顺序动作设计


    系统按如下顺序动作:


    电磁阀13换向(YV5通电),接头夹紧油缸夹紧工件;


    电磁阀12换向(YV2断电、YV3通电),电磁阀19原位(YV4断电),主加压油缸带动平开式尾座快进,到焊接位置时停止,此时电磁阀12归中位(YV2、YV3断电),该油缸的压力分三级,即一级压力、二级压力及顶锻压力,三级压力通过比例减压阀6调整,由计算机控制系统人工键盘输入,压力采用闭环控制方式;


    电磁阀14换向(YV6通电),尾座前油缸到中心位置;


    电磁阀15换向(YV7通电),尾座后油缸夹紧工件;


    电磁阀16换向(YV8通电),离合油缸前进,旋转轴旋转;


    电磁阀12换向(YV2断电、YV3通电),电磁阀19换向(YV4通电),主加压油缸带动平开式尾座按一级压力实现I工作进给,到设定摩擦时间时,转换二级压力实现Ⅱ工作进给,到设定摩擦位移值时,电磁阀19原位(YV4断电),转换顶锻压力实现顶锻保压;


    电磁阀16原位(YV8断电),离合油缸退回,旋转轴在顶锻压力的作用下刹车;


    电磁阀14、15原位(YV6、YV7断电),尾座前、后油缸后退,尾座夹具松开;


    电磁阀12换向(YV2通电、YV3断电),电磁阀19原位(YV4断电),主加压油缸带动平开式尾座快退止光栅尺设定位移值时停止,此时电磁阀12归中位(YV2、YV3断电);


    电磁阀17换向(YV9通电),去飞边油缸前进,冲刀闭合;


    电磁阀12换向(YV2断电、YV3通电),电磁阀19原位(YV4断电),主加压油缸带动平开式尾座按顶锻压力实现快进,冲切焊缝飞边;


    电磁阀17原位(YV9断电),去飞边油缸后退,冲刀打开;


    电磁阀13原位(YV5断电),接头夹紧油缸松开工件;


    电磁阀12换向(YV2通电、YV3断电),电磁阀19原位(YV4断电),主加压油缸带动平开式尾座快退至设备初始位置停止,此时电磁阀12归中位(YV2、YV3断电),设备全部动作完成。


    设备在设定时间内如无下一循环,电磁溢流阀2的YV1断电,系统卸荷,降低消耗、减少发热;


    另外,尾座前后夹紧、接头夹紧及冲刀闭合回路均加装液控单向阀20保压,一旦系统失电,起到安全保护,防止意外事故发生。


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