一种圆柱形专用液压机

2019-01-09李卫华

锻压装备与制造技术 2018年6期

李卫华

（合肥合锻智能制造股份有限公司，安徽合肥 230601）

高温气冷堆核电站在美国被称做“下一代核电厂”，具有不停机更换核燃料、安全性好、发电效率高、用途广泛等特点。该专用液压机的研发成功，打破了国外在高温气冷堆核电站系统工程中核燃料元件生产设备的技术垄断，填补了国内空白，为我国核电工业的发展做出了巨大贡献。

该圆柱形专用液压机外观如图1所示。

图1 圆柱形专用液压机外观

该专用液压机主要有圆柱形主机机身、液压控制系统、电气控制系统、抽真空系统等部分组成。

1 机身结构

该压机机身为圆柱形，主要由主油缸、机身支架、工程缸、扁担、上下冲头、上下模腔等组成。

主油缸为活塞缸结构，缸体下端和支架相连，直接安装在地面上；下冲头安装在活塞杆端部，活塞杆上下运动带动下冲头一起运动，实现主吨位加压及下冲头泄压、退回功能。

机身支架通过螺钉和垫圈等固定安装在主油缸缸体上。下模腔套装在机身支架内壁，工程缸安装在机身支架上端面，工程缸活塞杆端部和扁担相连，两个拉杆穿过机身支架和模腔连接在一起，上端和扁担固定，工程缸活塞杆上下运动，可以带动下模腔上下运动，实现上下模具贴合机及下模腔退回功能。上冲头安装在机身支架内上端部处，上模腔靠拉杆、螺母及弹簧等安装在机身支架内上端面处，上模腔内圆和上冲头外圆相配合，可以沿上冲头外圆被动上下运动（下模腔上行到与上模腔贴合后拉动上模腔再上行一段距离，下模腔下行时，上模腔靠弹簧复位下行）。

机身支架前后开有方形操作窗口，供模具放入机身内的模腔用，或将模具取出用。机身支架外侧套装有安全防护网装置，安全防护网设有操作把手，并设有限位开关灯，可以和压机动作互锁，保证操作人员安全。

2 液压控制系统

液压主动力系统放置在机身后侧的动力柜内，主要有油箱、油泵、电机、液压控制部分、管路等组成。

液压控制部分采用先进的插装阀集成系统，系统设有各种过载保护。液压系统关键部位设有压力检测点，通过压力检测点可快速诊断液压系统故障和监测液压系统的运行状态。主吨位压力控制采用比例压力控制系统，并可实现数字显示和数字控制。压力测量元件采用压力传感器，调压控制元件采用比例溢流阀实现闭环控制，压力通过彩色触摸屏显示并可直接在触摸屏上设定。比例压力控制系统可以实现下冲头压力在公称压力的15%～100%范围内无级调节；压力显示精度达到0.1MP a，保压时间可以预置，范围是0～999s。油泵出油口设置有高压高精度滤油器，保证了工作液压油液的清洁度。设置有系统回油水冷却装置，可以一直对液压油进行冷却，保证了液压油再许可的温度范围内进行工作。

3 电气控制系统

电气系统有独立的电气控制柜、按钮站等，按钮站放置在机身旁边，电气控制柜放置在机身旁边地面上，电气柜柜门上设置有触摸屏及各种选择开关、操作按钮等。

电气系统控制部分的核心功能由PLC可编程序控制器来承担，采用PLC来控制压机的各种工艺动作。根据工艺需要，由主令控制元件（选择开关、按钮等）发出的指令，依据位置、压力等检测元件所测得的信号，进行程序运算，驱动液压阀等器件，实现对液压执行元件——油缸的压力、位移等控制，进而完成机器的生产过程。通过人机界面进行各数据的显示和控制及预设置处理与存储，画面为人机交互式,可在屏幕上非常方便地预先对下冲头的行程、压力、时间等参数设定，人机界面可清晰地显示其位移、压力、速度和时间参数，其中压力的设定可在主画面中允许操作者对其进行一定范围的修正；控制系统可以存储模具参数几十套，操作简洁；并设有设备工作信息显示系统，可显示包括PLCI/O信息在内的数十条压机工作信息，若压机出现故障时，查找原因十分方便。

机身旁的按钮站及电气柜柜门上设置有急停按钮，以备安全紧急停机之用。

4 抽真空系统

因球形核燃料生产工艺的需要，本专用液压机配备有抽真空系统。

抽真空系统主要有抽真空泵站、电磁气阀、过滤器、真空传感器、电接点真空表、管路、接头等组成。抽真空泵站采用变频电机驱动，可有效控制抽真空的速度。上、下模腔开有抽真空孔，当上下模腔贴合到位后，发讯开关发讯，抽真空系统开始工作；模腔内的真空度达到设定的真空度值时，真空传感器发讯，维持模腔内的真空度，下冲头开始上行加压并保压；保压时间到，发讯元件发讯，与大气接通的电磁阀动作，开始破坏模腔内的真空度，模腔内真空度破坏到一定值时，真空传感器发讯，下冲头开始下行并退回到位，下模腔下行并退回到位，打开机身支架防护网，取料，一个工艺动作循环结束。