快速差动回路在高速旋压成型机上的应用

王镇江

（广西工学院 汽车工程系，广西 柳州 545006）

笔者根据行业的实际情况，为某企业设计了合模力为2000 kN高速旋压机的液压系统。高速旋压机主要特点是速度差大、成型速度快（每模产品的速度最快可达16 s）。在设计中，采用变量泵加定量泵结构，配以差动连接快速回路，以期达到满足设备要求的效率，又能减少系统功率的目的。

1 液压增速回路

1.1 常见的液压增速回路

（1）差动连接增速回路。是液压传动系统中应用较为广泛的一种调速回路。其实质是使液压缸活塞杆腔排出的液体返回至液压缸的活塞腔，从而增加进入活塞腔的流量，相应也加大了活塞的伸出速度，灵活地满足大推力、小速度及小推力、大速度的工作行程的要求。速度是差动回路重要的工作参数，易受管道压力损失以及差动工作时换向阀工作状态等因素影响而发生异常。

（2）蓄能器增速回路[1]。蓄能器增速回路是在液压回路中，增加一个蓄能器，当某一工作阶段执行元件需要快速运动时，蓄能器作为泵的辅助动力源，与泵同时向系统提供压力油，常用于间歇运动的液压机构，当执行元件间歇或低速运动时，泵向蓄能器充油。但是需要增加蓄能器，加大成本，整个液压系统的体积也较大。

（3）增速缸增速回路[2]。在主缸内部增加一个小油缸，主缸的活塞杆是增速缸的缸体，或在系统外面增加一个小油缸，使得主缸前进速度快，大多应用在空行程速度要求快速的卧式液压系统中，如卧式液压机等。缺点是，增速缸结构复杂，加工、安装、维护麻烦，且对设备的结构也有较高要求。

1.2 高速旋压机的液压系统分析

高速旋压机主要由合模夹紧及旋压成型两大部分组成，根据旋压成型工艺要求，合模夹紧油缸要有足够的压力夹住工件，使工件在成型过程中，不能有径向位移现象，要求压力较大，油缸直径也就大；而成型油缸是使工件变形，使其达到成型目的，所需的力较小，油缸直径也就较小。经分析该设备有如下特征：

（1）执行油缸较多。主缸一个，顶出缸一个，成型油缸6个。

（2）工艺要求主缸最大速度200 mm/s，成型油缸最大速度70 mm/s，而缸径差也很大，经计算，主缸直径为200 mm，成型缸直径为70 mm，故两类油缸需求的流量差别就很大。

（3）系统压力较高。系统压力要求为23 MPa以上。

1.3 液压系统及其工作原理

为了满足设备的上述要求，特别是主缸的快速要求，本设计采用双泵（变量泵+定量泵）加差动方式。液压原理图如图1。

1.反刍动物。主要发生于犊牛和羔羊，表现为食欲下降、运动失调、不能站立、严重腹泻、脱水。因脑灰质软化（大脑皮质坏死）主要表现神经症状如易兴奋、痉挛、四肢抽搐呈惊厥状、倒地后牙关紧闭、眼球震颤、角弓反张。严重者强直性痉挛，在12～72 h昏迷死亡。

图1 液压原理图

该系统的执行器：顶出油缸为一单作用油缸，其余为双杆活塞液压缸。油源为一台变量泵（大泵），一台定量泵（小泵），工作压力分别由电磁溢流阀Y 1、Y 2调定。系统工作循环过程如下：

电磁铁 Y 1、Y 2、Y 3、Y 6得电，大小泵压力油通过换向阀9进入主缸右端使得主缸活塞杆向左运动，回油通过单向阀7回到主油路上，形成差动快速回路，达到快速前进的目的。

当模具接近工件时，Y 6失电同时Y 4通电，去掉差动回路，形成较大的压力差，进行慢速合模并锁紧工件。夹紧工件后，主轴带动工件旋转，同时Y 3失电，Y 9通电，小泵油流经过换向阀11到成型缸右端，带动成型模具进给，进给速度分别由阀12、13、14进行调节，预成型后，电磁铁Y 9断电，Y 10通电，压力油进入成型油缸左腔，带动成型模具快速返回；根据制品精度要求不同，第二组、第三组……油缸进行工作，可有6组成型油缸，完成不同精度要求的制品。

带轮旋压成型后，Y 1、Y 5通电，压力油通过减压阀4、单向阀5、换向阀6进入主缸左端使得主缸活塞杆向右运动，进行开模，从而完成带轮的旋压成型过程。

2 本系统的特点

采用变量泵+定量泵双泵结构——主缸快速运动，双泵同时工作，而且通过差动回路达到快速目的。当成型油缸要求流量比较小时，可以只用定量泵2进行工作，可满足6组成型油缸（侧缸）的速度要求。此设计有如下特点：

（1）较好满足旋压工艺要求；

（2）系统功率较小，达到节能目的；

（3）成本不会太高；

（4）使用效果很好。

3 结束语

根据高速旋压机的具体特点，设计了一种新型高效的双泵（变量泵+定量泵）加上差动快速回路，通过双泵及差动回路的组合，来实现设备不同速度的要求，特别适合速度差比较大的系统。设备试制成功，通过企业在生产线上的连续运行，使用效果较好，生产率高，与企业原有同压力等级的旋压机上相比，生产效率提高了1倍以上，且成型精度比原来设备高。事实证明设计合理，值得在相关行业推广。

[1]许福玲，陈尧明.液压与气压传（第3版）[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]赵月静，宁辰校.液压实用回路360例[M].北京：化学工业出版社，2008.