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石棉水泥管卷壓成型機(jī)的液壓控制系統(tǒng)
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該機(jī)是美國(guó)RVA公司生產(chǎn)的一種大型設(shè)備，用于油田、市政工程中污水排放用高強(qiáng)度石棉水泥圓管的卷壓成型加工。該設(shè)備由主機(jī)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)及送料、下料裝置等部分組成。主機(jī)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(shí)，雙液壓缸1驅(qū)動(dòng)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(wú)級(jí)調(diào)速的直流電機(jī)通過(guò)齒輪減速器（圖中未畫(huà)出）拖動(dòng)底輥旋轉(zhuǎn)，來(lái)自網(wǎng)箱的送料毛布以線速運(yùn)行，管蒼借助摩擦力反向旋轉(zhuǎn)，從而把經(jīng)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(shí)在管芯上（隨著制品壁厚增加，壓輥裝置緩慢升高），直至規(guī)定壁厚。最后，壓輥裝置上行，下料，一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。成型機(jī)的整個(gè)工藝過(guò)程可簡(jiǎn)單歸述為：邊卷邊壓。
【圖4-19卷壓成型機(jī)壓輥裝置的結(jié)構(gòu)示意圖】
工藝要求壓輥裝置對(duì)圓管制品成型中的加壓過(guò)程分兩個(gè)階段進(jìn)行，即制品在卷制之初的某一薄層壁厚(一般小于10mm)時(shí)，保持恒定壓下力，以便形成制品“骨架”，稱之為起始?jí)合铝刂?；之后，隨著壁厚增加，按某種規(guī)律減小壓下力，稱為第二壓下力控制?？梢?jiàn)壓下力足機(jī)器的一個(gè)重要參數(shù)，因此，壓輥裝置采用了伺服變量泵的電液控制系統(tǒng)，通過(guò)控制變量泵的排油壓力間接對(duì)壓輥裝置壓下力實(shí)施控制。
液壓控制系統(tǒng)及其工作原理
液壓控制系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)和相應(yīng)的電控系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成。液壓系統(tǒng)原理圖如圖4-20所示，該系統(tǒng)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(guò)濾油路等部分組成。
1)液壓源系統(tǒng)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(guò)改變排量控制系統(tǒng)壓力；泵2為充液泵，用于向系統(tǒng)充液補(bǔ)油。泵1是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部件，該泵集控制盒（內(nèi)裝單級(jí)電液伺服閥和斜盤(pán)位置傳感器）、伺服控制缸和變量泵主體為一體，泵內(nèi)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(jié)構(gòu)相當(dāng)緊湊。
2)控制油路系統(tǒng)的控制壓力油由小流量齒輪泵3單獨(dú)供給，用作泵l伺服控制缸和二位二通液控?fù)Q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(gè)同規(guī)格壓輥液壓缸21、22的活塞桿與剛性橫梁23連接，同步運(yùn)動(dòng)完成壓輥裝置的工作循環(huán)。兩個(gè)壓輥缸與變量泵1構(gòu)成容積調(diào)速的閉式回路，回路兩側(cè)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(guò)閥14和14-1向該回路充液補(bǔ)油，壓力傳感器38用于壓輥缸無(wú)桿腔油壓的檢測(cè)反饋；壓力繼電器39用于限定起始?jí)毫Σ⒆鳛闀r(shí)間繼電器的發(fā)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(cè)立柱30上的齒條25和29嚙合，完成壓輥裝置導(dǎo)向。齒條25與立柱用螺紋連接固定。雙向?qū)數(shù)耐?guī)格輔助液壓缸31和32可使齒條29上下移動(dòng)，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(guò)溢流閥33設(shè)定。
圖4-20卷壓成型機(jī)液壓系統(tǒng)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(dòng)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(dòng)變壓器； 30-立柱；31、32-輔助液壓缸；34-節(jié)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(guò)濾器
5)冷卻及過(guò)濾油路經(jīng)節(jié)流孔34的油通過(guò)冷卻泵1與泵內(nèi)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(jīng)低壓背壓?jiǎn)蜗蜷y36通過(guò)水冷卻器37強(qiáng)制冷卻。元件41和42是帶發(fā)訊器的紙質(zhì)精過(guò)濾器，分別對(duì)控制油路和輔助缸油路進(jìn)行壓油過(guò)濾，過(guò)濾精度為lOμm。
伺服變量泵的閉環(huán)電控系統(tǒng)（見(jiàn)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(diào)器和上升、下降速度給定器等組成。
電液控制系統(tǒng)的工作原理如下。
系統(tǒng)可完成停留、下降、壓制和上升的工作循環(huán)，動(dòng)作順序見(jiàn)表4-3。
圖4-21閉環(huán)電控系統(tǒng)方框圖
表4-3系統(tǒng)動(dòng)作順序
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①停留。此時(shí)，泵1的所有控制信號(hào)被取消，其變量機(jī)構(gòu)處于零位，電機(jī)帶動(dòng)其空載運(yùn)轉(zhuǎn)，故無(wú)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(shí)，泵4的壓力油經(jīng)閥20進(jìn)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(lái)自泵3的控制油導(dǎo)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(zhuǎn)入新的工作循環(huán)。在停留階段，電磁鐵4YA始終通電，泵4的壓力油同時(shí)進(jìn)入缸31和32的無(wú)桿腔，兩個(gè)活塞桿對(duì)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(jìn)入缸31和32的無(wú)桿腔，活塞桿對(duì)頂，夾緊齒條29，觸點(diǎn)JD閉合（參見(jiàn)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(jīng)閥14向無(wú)桿腔補(bǔ)充因上、下腔面積差所需油液，從而使兩壓輥缸的活塞桿驅(qū)動(dòng)壓輥裝置下降。
③加壓。當(dāng)壓輥裝置下行接觸送料毛布及管芯時(shí)，泵1的b口的排油壓力（稱負(fù)載壓力）增加，使閥14關(guān)閉（電磁鐵2YA斷電）。負(fù)載壓力繼續(xù)增加直到壓力繼電器39的調(diào)定值（起始?jí)毫Γ?，其觸點(diǎn)JD閉合時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入卷管加壓過(guò)程。
電磁鐵1YA斷電，閥11關(guān)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(kāi)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(dòng)方向無(wú)關(guān)；電磁鐵4YA斷電，缸31和32的無(wú)桿腔接背壓閥36油路，使齒條29可自動(dòng)移動(dòng)。
由圖4-21知，起始?jí)毫?jīng)壓力傳感器反饋到輸入端與其給定信號(hào)比較，差值經(jīng)交流放大器加到泵的斜盤(pán)位置控制系統(tǒng)的輸入端，改變泵1的流量，以維持起始?jí)毫愣ǎ刮锪橡じ綁簩?shí)在管芯上。起始?jí)毫Ρ３謺r(shí)間由時(shí)間繼電器按工藝需要調(diào)定，當(dāng)其熔點(diǎn)SJc斷開(kāi)，SJ01和SJ02閉合時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)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(dòng)變壓器27被圖4-20中凸輪26逐漸壓下給出一個(gè)與制品半徑成比例的反饋信號(hào)，該信號(hào)與第二壓力給定器所給信號(hào)相減減小第二壓力指令，再與壓力傳感器反饋信號(hào)比較，從而給出一個(gè)逐漸減小的壓力誤差信號(hào)，以減小系統(tǒng)壓力，直到要求的制品半徑。
④上升。加壓卷管結(jié)束后，圖4-21中觸點(diǎn)J。閉合。圖4-20中的電磁鐵4YA通電，泵4的壓力油再次進(jìn)入缸31和32的無(wú)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(kāi)閥14，壓輥缸無(wú)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(guān)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(guān)行程開(kāi)關(guān)后，進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)，一個(gè)循環(huán)結(jié)束。
(3)技術(shù)特點(diǎn)
1)該成型機(jī)將液體壓力和制品半徑作機(jī)械壓下力的“模擬量”，檢測(cè)方法簡(jiǎn)單易行且控制精度較高，避開(kāi)了直接測(cè)力難度較大的問(wèn)題。
2)總體上采用了機(jī)、電、液一體化結(jié)構(gòu)，便于實(shí)現(xiàn)整機(jī)自動(dòng)化，提高生產(chǎn)率和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。
3)液壓部分采用結(jié)構(gòu)緊湊的泵控容積調(diào)速閉式回路，具有功率適應(yīng)特征，因而節(jié)能，利用液壓泵充液，使加壓時(shí)升壓迅速；采用輔助泵能源直接乎衡壓輥缸，取代了傳統(tǒng)的平衡閥，停留可靠，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。
4)電控系統(tǒng)采用冗余結(jié)構(gòu)，兩套回路可分別工作，不但提高了系統(tǒng)可靠性，且便于檢修，特殊設(shè)計(jì)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(lái)的信號(hào)，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。
5)高度復(fù)合的變量泵內(nèi)裝伺服閥等精密元件，對(duì)油液的清潔度要求苛刻，稍有不慎，將會(huì)因油液污染導(dǎo)致泵啟動(dòng)困難等故障出現(xiàn)；兩壓輥缸盡管采用了機(jī)械連接，但并非嚴(yán)格同步。故壓輥裝置有時(shí)傾斜，影響產(chǎn)品質(zhì)量；系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，液壓脈動(dòng)產(chǎn)生的流體噪聲較大，有時(shí)甚至使操作者難以承受。
(4)技術(shù)參數(shù)（見(jiàn)表4-4）
表4-4成型機(jī)及其液壓系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)
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本文標(biāo)題：石棉水泥管卷壓成型機(jī)的液壓控制系統(tǒng)
分類：液壓行業(yè)知識(shí)
標(biāo)簽： 液壓馬達(dá)
