全液压铆接机液压系统设计

    摘 要：本文介绍了自行设计的一种液压铆接机，详细分析了它的系统工作原理，总结了该系统的特点。

    关键词：铆接机;液压系统;工作原理;特点

    1 引言

    铆接机传统采用气压传动，但在工作中能量利用效率低、噪声大，操作者易疲劳，铆接力也有限。在此基础上，我们为某企业设计的采用液压、电气控制的全液压铆接机，它保留了气压铆接机的优点、克服了它的缺点，具有安全可靠，操作者的劳动强度低、能量节省、振动噪音小、效率高、铆接力大的特点，使其在机械、建筑、锅炉行业，特别是汽车大梁的铆接流水线上应用广泛。

    该液压设备共由10个部件组成，整机示意图如图1所示[1，3]。

    1→液压箱2→电气箱3→电动机4→液压发生器5一铆钳 6→液压缸7→油管→悬吊装置9一小车10→导轨。

    2 液压系统工作原理

    “该设备液压系统见图二。该系统工况有液压泵卸荷、快进、工进、快退和液压缸原位停止。[2]”

    1→液压泵，2一电动机，3、9一压力表开关，4、8一压力表，5一单杆液压缸，6、7一压力继电器，10一液控单向阀，11一增压缸，12、13一电磁换向阀，14一溢流阀，15一过滤器，16一空气过滤器，17一油箱，18→行程开关。

    2.1 液压泵卸荷

    按下电动机2启动按钮，所有电磁铁不通电。

    油液经油箱17→过滤器15→液压泵1→电磁换向阀13中位→油箱17。

    工作压力决定于负载，此时没有负载，泵出口的油压为低压，溢流阀14没有打开。液压泵卸荷[4]。

    2.2 快进

    当铆接准备工作完成后，按下铆钳上的“快进”按钮，使电磁阀1YA 通电，三位四通电磁换向阀13左位接通。

    进油路：油箱17→过滤器15→液压泵1→电磁换向阀13左位→液控单向阀10→单杆液压缸5的无杆腔，同时也进入增压缸11的右腔。

    回油路：单杆液压缸5的有杆腔→电磁换向阀13左位→油箱17[6]。

    同时，增压缸11的左腔→电磁换向阀12左位→油箱17[7]。

    这样，单杆液压缸5活塞杆伸出，带动上铆模块快速趋进铆钉。同时，增压缸11也向左运动，为下一步增压作好准备。

    此时，由于上铆模块还没接触到铆钉，负载较小。工作压力决定于负载，油压较低，达不到溢流阀14的调定压力，溢流阀14没打开，没有溢流定压。液压泵1输出的全部流量都进入单杆液压缸5，实现了快速运动。

    2.3 工进

    当上铆模压到铆钉后，负载增加，系统油压开始升高。当压力达到低压压力继电器6设定发讯压力时，发出信号，使二位四通电磁阀12的电磁铁2YA 通电，阀12右位接入系统。

    进油路：液压泵1→电磁换向阀13左位→二位四通电磁阀12的右位→增压缸11的左腔→增压缸11的右腔→单杆液压缸5的无杆腔。

    回油路：单杆液压缸5的有杆腔→电磁换向阀13左位→油箱17。

    由于溢流阀14的溢流定压作用，液压泵1的出口压力由溢流阀14调定。而由于增压缸11的作用，使单杆液压缸5获得了比泵1高5倍的油压。从而完成高压铆接工作[5]。

    2.4 快退

    铆接工作完成后，单杆液压缸5无杆腔油压继续升高，当达到油路上高压继电器7的设定值时，发出电讯号，使电磁铁1YA、2YA断电，使电磁铁3YA通电。 阀13右位接入系统[8]。

    进油路：油箱17→过滤器15→液压泵1→电磁换向阀13右位→单杆液压缸5的有杆腔。同时油液也进入液控单向阀10的控制油口K，顶开液控单向阀10的阀芯，使油液能反向流通。

    回油路：单杆液压缸5的无杆腔→液控单向阀10→电磁换向阀13右位→油箱17。同时，也有部分油液进入增压缸11的右腔，推动增压缸11的活塞右行复位[9]。

    这样，单杆液压缸5向上运动复位。

    2.5 原位停止

    单杆液压缸5向上运动到行程终点时，挡铁碰到行程开关18，发出电讯号，使电磁铁1YA、2YA、3YA都断电。电磁换向阀13中位工作，液压泵1卸荷。单杆液压缸5下腔油液回不了油箱，活塞牢牢地固定在行程终点而不会因为自重下滑[10]。

    这样就完成了一次工作循环。

    3 铆接机液压系统特点

    3.1 采用了卸荷回路

    利用三位四通换向阀13的M型中位机能，当电磁铁1YA、3YA都不通电时，使液压泵1卸荷。这样在液压缸5不工作时，液压泵1也不提供高压油。减少了能量损失，提高了系统效率[11]。

    3.2 采用了压力继电器自动换接回路

    采用了壓力继电器自动换接回路，快进转工进、工进转快退都自动完成。减轻了操作者的劳动强度，提高了工作效率[12]。

    3.3 采用了增压缸的增压回路

    在不提高液压泵1压力的情况下，使系统获得高5倍的压力。节约了能量，降低了系统的设计成本[13]。

    3.4 采用了定量泵的单级调压回路

    定量泵比变量泵价格低3倍，降低了系统的成本。

    3.5 采用了过滤器保护措施

    液压系统80%以上的故障是由于油液受污染而引起。特在液压泵1入口设一过滤器，以防将油箱中的杂质吸入系统。在油箱与大气之间设一空气过滤器，以防空气中灰尘侵入系统[14]。

    3.6 工进采用了单杆液压缸无杆腔进油、有杆腔回油模式

    由于无杆腔有效作用面积比无杆腔有效作用面积大，那么在相同油压下能获得更大的推力。

    3.7 采用了液控单向阀

    液控单向阀10在快进时允许液压泵1的油液直接进入液压缸5，而在工进时不让液压泵1的油液进入液压缸5，使液压缸5自动获得增压缸11提供的更高的油压。这样的设计采用的元件数量少，并且在工作中能自动切换油路[15]。

    3.8 采用了开放式回路

    油液从油箱中出来，最后又回到油箱中。能很好的散热，使设备能长时间稳定地工作。

    3.9 采用了锁紧回路

    三位四通换向阀13的M型中位机能具有锁紧效果，这样使立式液压缸5在静止时不会因为自重而自行下落。

    总之，该设备操作方便，自动化程度高，液压元件数量少，设计成本低，安全可靠，节能，效率高。其经济效益和社会效益显著。在工作中受到用户的欢迎。

    参考文献：

    [1]姜众.单柱液压机的机身结构[J].锻压机械，1994（04）.

    [2]张海军.铆接机液压系统设计[J].液压与气动，2010（05）.

    [3]张挂华.JG21-63开式压力机机身设计与分析[J].锻压装备与制造技术，2011（02）.

    [4]徐建方.零件压装液压机液压系统的新设计[J].液压与气动，2001（06）.

    [5]刘树杰，李丽.大型液压千斤顶试压装置设计[J].装备制造技术，2011（09）.

    [6]俞启荣.机床液压传动[M].北京：机械工业出版社，1986.

    [7]左健民.液壓与气压传动（2版）[M].北京：机械工业出版社，1999（05）.

    [8]周大力.工程机械结构现代强度设计方法的研究[J].工程机械，1995（10）.

    [9]雷天觉.新编液压工程手册[M].北京：理工大学出版社，1998.

    [10]何世友，马骄，钟蜀清.液压机卸压回路的研究[J].天津理工学院学报，2000（06）.

    [11]王友国.1250T覆盖件液压机液压系统的设计与研究[J].南京理工大学学报，2009（08）

    [12]李福义.液压技术与液压伺服系统[M].哈尔滨：哈尔滨船舶工程学院出版社，1992.12

    [13]孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理（第7版）[M].西安：西北工业大学出版社，2008.

    [14]何存兴.液压元件[M].北京：机械工业出版社，1982.

    [15]官忠范.液压传动系统[M].北京：机械工业出版社，1997.

    作者简介：王伟（1965-），男，湖北武汉人，学士，副教授，主要从事液压、数控技术的教学和科研工作。