動(dòng)圖詳解四柱液壓機(jī)原理

我們以兩個(gè)油缸的動(dòng)作過程為線索，來嘗試拆解一下四柱液壓機(jī)的系統(tǒng)原理圖。該類型液壓機(jī)采用了高壓大流量的恒功率變量泵，既可以滿足加工工藝的要求，又可以節(jié)省可觀的能量。

一、主油缸的動(dòng)作過程

主油缸快速下行的過程

當(dāng)你按下啟動(dòng)按鈕后，電磁鐵【1DT】和【5DT】得電，使得電液換向閥【10】工作在右位，電磁換向閥【11】也工作在右位。輔助泵【1】輸出的控制油液，在流經(jīng)電磁換向閥【11】后，將液控單向閥【12】打開。此時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的油液流動(dòng)路徑如下：

進(jìn)油路：主泵【3】→換向閥【10】的右位→單向閥【16】→主油缸的無桿腔；

回油路：主油缸的有桿腔→液控單向閥【12】→換向閥【10】的右位→換向閥【4】的中位→油箱。

此時(shí)，主油缸的活塞桿和滑塊在自重的作用下快速下落。但考慮到主泵【3】的流量并不足以補(bǔ)充主油缸頂部因快速下降而騰出的空腔，因此我們會(huì)在主油缸頂部設(shè)置一個(gè)副油箱【18】，副油箱中的油液會(huì)在大氣壓力和液位高度的聯(lián)合作用下，經(jīng)過配有卸荷閥芯的液控單向閥【14】，順利流入主油缸的無桿腔內(nèi)。

滑塊慢速接近工件以及加壓的過程

當(dāng)主油缸上的活動(dòng)擋塊壓下行程開【XK2】時(shí)，電磁鐵【5DT】失電，換向閥【11】切換到左位工作，液控單向閥【12】關(guān)閉。此時(shí)，主油缸無桿腔內(nèi)的壓力開始升高，閥【14】被迫關(guān)閉，且主泵【3】的排量自動(dòng)減小，接著，主油缸就轉(zhuǎn)而進(jìn)入慢速接近工件并逐漸加壓的階段。在這個(gè)階段中，系統(tǒng)的油液流動(dòng)路徑為：

進(jìn)油路：主泵【3】→換向閥【10】的右位→單向閥【16】→主油缸的無桿腔；

回油路：主油缸的有桿腔→單向閥【13】→換向閥【10】的右位→換向閥【4】的中位→油箱。

滑塊先是慢速接近工件，一旦滑塊接觸到工件后，阻力會(huì)急劇增加，隨之而來的就是主油缸無桿腔內(nèi)的壓力進(jìn)一步升高，主泵【3】的排量進(jìn)一步減小，主油缸驅(qū)動(dòng)滑塊以極慢的速度對(duì)工件加壓。

 保壓過程

當(dāng)主油缸無桿腔內(nèi)的壓力達(dá)到預(yù)先設(shè)定值時(shí)，壓力開關(guān)【17】就會(huì)發(fā)出信號(hào)，使得電磁鐵【1DT】失電，電液換向閥【10】切換回中位，主油缸的上、下腔均被封死，系統(tǒng)開始進(jìn)入保壓狀態(tài)。此時(shí)，單向閥【16】能夠保證主油缸上腔具備良好的密封性，以保持持續(xù)地高壓狀態(tài)。保壓時(shí)間可以由壓力開關(guān)【17】控制的時(shí)間繼電器設(shè)定。

在保壓階段，除了主泵【3】低壓卸荷以外，系統(tǒng)中沒有其它油液在流動(dòng)。系統(tǒng)的油液流動(dòng)路徑為：主泵【3】→換向閥【10】的中位→換向閥【4】的中位→油箱。

泄壓及快速返回的過程

4.1、為什么要先泄壓？

當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的保壓時(shí)間后，時(shí)間繼電器會(huì)發(fā)出信號(hào)，保壓過程結(jié)束，電磁鐵【2DT】得電，換向閥【10】切換到左位工作，主油缸進(jìn)入回程階段。

需要注意的是，如果此時(shí)主油缸的無桿腔立即與回油側(cè)完全相連通，那么在保壓階段無桿腔內(nèi)積蓄的大量能量會(huì)突然向外釋放，從而產(chǎn)生液壓沖擊，引起振動(dòng)和噪聲。所以系統(tǒng)在保壓結(jié)束后，必須先行泄壓，然后再執(zhí)行快速回程動(dòng)作。具體的泄壓過程如下：

當(dāng)換向閥【10】切換到左位工作的瞬間，主油缸無桿腔還未來得及泄壓，壓力依舊很高，此時(shí)帶阻尼孔的卸荷閥【15】呈開啟狀態(tài)，油液流動(dòng)路徑為：

主泵【3】→換向閥【10】的左位→卸荷閥【15】→油箱。

此時(shí)主泵【3】工作在低壓狀態(tài)，這個(gè)壓力并不足以打開復(fù)式液控單向閥【14】的主閥芯，但卻能開啟其內(nèi)部套裝的卸荷小閥芯，主油缸無桿腔的高壓油經(jīng)過這個(gè)卸荷小閥芯的開口泄回到頂部的副油箱【18】，隨著壓縮油液的泄回，主油缸無桿腔內(nèi)的壓力也就隨之降低了。整個(gè)泄壓過程會(huì)持續(xù)到主油缸無桿腔內(nèi)的壓力降到使卸荷閥【15】關(guān)閉為止。

 4.2、快速回程

在泄壓過程結(jié)束后，主泵3的供油壓力開始上升，直至頂開單向閥【14】的主閥芯。此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)油液的流動(dòng)路徑為：

進(jìn)油路：主泵【3】→換向閥【10】的左位→液控單向閥【12】→主油缸的有桿腔；

回油路：主油缸無桿腔→液控單向閥【14】→副油箱【18】。 

4.3、停止

當(dāng)主缸活塞桿頂端的滑塊壓下行程開關(guān)【XK1】時(shí)，電磁鐵【2DT】失電，使換向閥【10】切換到中位，主油缸上、下腔再次被封死進(jìn)而停止運(yùn)動(dòng)，快速回程動(dòng)作至此結(jié)束。此時(shí)主泵【3】再次處于卸荷狀態(tài)。系統(tǒng)的油液流動(dòng)路徑為：

主泵【3】→換向閥【10】的中位→換向閥【4】的中位→油箱。

該系統(tǒng)主油缸和頂出缸兩者的動(dòng)作互鎖，即只有當(dāng)換向閥【10】處于中位，主油缸不運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓力油才能流經(jīng)換向閥【4】，進(jìn)而使得頂出缸執(zhí)行頂出動(dòng)作

頂出缸的頂出過程

當(dāng)我們按下頂出按鈕，電磁鐵【3DT】通電，換向閥【4】切換到左位工作，頂出缸的活塞開始上移，從而將工件頂出。此過程中，系統(tǒng)的油液流動(dòng)路徑為：

進(jìn)油路：主泵【3】→換向閥【10】的中位→換向閥【4】的左位→頂出缸的無桿腔；

回油路：頂出缸的有桿腔→換向閥【4】的左位→油箱。

頂出缸的退回過程

當(dāng)頂出缸完成頂出動(dòng)作后，電磁鐵【3DT】失電，而電磁鐵【4DT】得電，換向閥【4】工作在右位，頂出缸的活塞開始下降，此過程中系統(tǒng)的油液流動(dòng)路徑如下：

進(jìn)油路：主泵【3】→換向閥【10】的中位→換向閥【21】的右位→頂出缸的有桿腔；

回油路：頂出缸的無桿腔→換向閥【4】的右位→油箱。

浮動(dòng)壓邊

在進(jìn)行薄板拉伸時(shí)，為了進(jìn)行壓邊，要求頂出缸既要保持一定的壓力，又能隨著主油缸的下降而下降。

也就是說，當(dāng)頂出缸上升到頂住被拉伸的工件后，電磁鐵【3DT】斷電，換向閥【4】切換到中位，此時(shí)頂出缸無桿腔內(nèi)的油液被封死。

接著，當(dāng)主油缸進(jìn)一步下壓時(shí)，頂出缸無桿腔的壓力會(huì)升高，當(dāng)壓力升高到一定程度時(shí)，頂出缸無桿腔內(nèi)的油液會(huì)經(jīng)過節(jié)流閥【7】和背壓閥【6】返回油箱；而頂出缸有桿腔的補(bǔ)充油液則來自主油缸的有桿腔，所以頂出缸的活塞可以順利下行。

 需要強(qiáng)調(diào)的是，此處的背壓閥【6】是采用溢流閥來建立背壓的，而溢流閥一般是錐閥，其開度變化時(shí)，開口面積變化比較大，進(jìn)而會(huì)影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，因此我們在它之前串接了一個(gè)節(jié)流閥【7】。最后說一下這個(gè)安全閥【5】，其作用就是為了限定頂出缸無桿腔的最大壓力，同時(shí)也可以防止因節(jié)流閥【7】堵塞而造成憋壓的情況發(fā)生。