專利名稱：單泵系統(tǒng)節(jié)能壓機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液壓傳動技術(shù)，特別是單泵系統(tǒng)液壓機(jī)。
現(xiàn)有各種用途的液壓機(jī)，主油缸功能通常具有快速空載、慢速加載、延時(shí)保壓、快速回程並停止等基本工藝動作，為節(jié)約能源和提高效率，一般采用高壓泵與補(bǔ)油回路組成的液壓系統(tǒng)，或采用高、低壓泵并存的雙泵系統(tǒng)，借助于行程開關(guān)等電器裝置，實(shí)現(xiàn)速度和力的轉(zhuǎn)換，以滿足工藝要求。但是，上述兩種系統(tǒng)往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為簡化液壓系統(tǒng)，中小型壓機(jī)大多采用單泵直接供油。要使結(jié)構(gòu)緊湊，采用高壓泵，考慮到一定的生產(chǎn)效率，即有較快的行程速度，油泵規(guī)格又不能選得太小。于是將造成很大的能量損失，并提高了壓機(jī)成本。
本發(fā)明的主要目的是節(jié)能。在保證所需噸位和一定效率前提下，使壓機(jī)配置功率減小，能耗大幅度降低；同時(shí)也簡化了液壓、電氣系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)，使壓機(jī)性能改善，成本降低，維護(hù)方便。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的壓機(jī)液壓系統(tǒng)具有如下結(jié)構(gòu)主油缸采用復(fù)合式增壓油缸，上部分是單桿低壓缸，下部分是同向單桿高壓缸。低壓缸活塞桿即增壓桿穿過兩缸公共隔板，進(jìn)入高壓缸后腔。高壓缸前腔油口與換向閥油口A和液控單向閥控制油口相接，并通過順序閥與高壓液控單向閥控制油口相接。高壓缸后腔油口經(jīng)過高壓液控單向閥與換向閥油口B相接。低壓缸前腔油口與A口或油池相通。低壓缸后腔油口經(jīng)單向順序閥、液控單向閥與換向閥油口B相接。換向閥具有中位卸荷機(jī)能，如M型或K、H型等三位四通或五通的滑閥或轉(zhuǎn)閥。為敘述方便，我們把油泵額定工作壓力p1稱為低壓，經(jīng)增壓后的壓力p2稱為高壓。當(dāng)?shù)蛪焊谆钊o靠后缸蓋時(shí)，如果操縱換向閥，低壓壓力油送到油口B，由于低壓缸油口的單向順序閥的調(diào)整壓力高于兩液控單向閥的正向開啟壓力，低壓油只能經(jīng)過高壓液控單向閥進(jìn)入高壓缸后腔，前腔的油液經(jīng)換向閥油口A、O及背壓閥返回油池，使高壓缸活塞空載下行。若油缸截面積為F2，則直接送入低壓p1、油量Q1的油液時(shí)，其噸位為P1＝p1F2(1)此時(shí)，快速輕載下行速度為V1＝Q1／F2(2)當(dāng)活塞桿受到一定負(fù)荷時(shí)，進(jìn)入高壓缸后腔的油量減少直至斷流，油壓升高，使油液經(jīng)液控單向閥后，打開順序閥而進(jìn)入低壓缸后腔，推動活塞向下運(yùn)動。根據(jù)需要把低壓缸截面積設(shè)計(jì)成增壓桿截面積的K0倍，因此，高壓缸后腔形成一個(gè)高壓區(qū)，其理論壓力為p2＝K0p1(3)若油泵流量Q1全部進(jìn)入低壓缸后腔，則高壓等效流量Q2按下式計(jì)算Q2＝Q1／K0(4)這時(shí)，由于p2、Q2壓力油的作用，高壓缸自動轉(zhuǎn)入慢速工進(jìn)行程，高壓缸出力噸位為P2＝p2F2＝K0p1F2(5)
相應(yīng)有工進(jìn)速度為V2＝Q2／F2＝Q1／K0F2(6)將(5)、(6)式和(1)、(2)式比較，有P2／P1＝K0(7)V2／V1＝1／K0(8)顯然，若采用普通單泵系統(tǒng)，為了保證出力P2，油泵額定工作壓力必須是p2；而要獲得同樣的空載速度V1，油泵流量應(yīng)保持Q1。當(dāng)轉(zhuǎn)入工進(jìn)行程時(shí)，速度只需V2，即流量僅需Q2，則普通單泵系統(tǒng)將有大部分油液產(chǎn)生高壓溢流，使油液很快升溫，造成能量損失和油液老化。溢流量為Q＝Q1－Q2＝Q1－ (Q1)/(K0) ＝ (K0- 1)/(K0) Q1(9)溢流能量損耗(KW)為N＝p2Q／612＝ (K0- 1)/(K0) · (P2Q1)/612 (10)本發(fā)明的液壓系統(tǒng)電機(jī)理論配置功率由下式計(jì)算N1＝ (p1Q1)/(612η) (11)上式η1為總效率。若直接采用壓力為p2、流量為Q1的單泵液壓系統(tǒng)，則其電機(jī)理論配置功率為N2＝ (p2Q1)/(612η2) ＝ (K0p1Q1)/(612η2) (12)假定η1近似于η2，則顯然有N2／N1＝K0
即本發(fā)明的系統(tǒng)比高壓單泵系統(tǒng)功率節(jié)省了如下比例G＝ (N2- N1)/(N2) 100％＝ (K0- 1)/(K0) 100％ (14)當(dāng)需油缸反向行程時(shí)，使換向閥換向工作，來自泵的壓力油經(jīng)油口A送到高壓缸前腔，由于該管路上順序閥的調(diào)整壓力較高，高壓液控單向閥仍然關(guān)閉，油液只能送到另一液控單向閥控制口使其打開，高壓缸后腔的油液首先推動增壓桿向上運(yùn)動，低壓缸后腔油液經(jīng)單向閥、液控單向閥，回到換向閥油口B、O，經(jīng)背壓閥進(jìn)入油池。當(dāng)?shù)蛪夯钊煌浦辆o貼后缸蓋時(shí)，液壓力升高，順序閥工作，使高壓液控單向閥打開，高壓缸后腔油液經(jīng)高壓液控單向閥、換向閥油口B、O及背壓閥進(jìn)入油池，高壓缸活塞實(shí)現(xiàn)快速返回，獲得與普通單泵系統(tǒng)相同的回程速度。
在工進(jìn)以后如需較長時(shí)間保壓，由于兩液控單向閥的存在，可以停機(jī)或?qū)Q向閥復(fù)中卸荷，若要補(bǔ)壓，只要將換向閥按油缸上、下各工作一次即可方便地實(shí)現(xiàn)。根據(jù)需要，還可以組成多缸并接系統(tǒng)。
將本發(fā)明的液壓系統(tǒng)稍加改變，如圖2所示，把高壓缸活塞〔14〕中部鉆一個(gè)以上通孔，在孔端管路上裝置高壓單向閥〔15〕后，即成為間歇式快速試壓機(jī)，可對壓力容器等進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。開始時(shí)，介質(zhì)從換向閥〔1〕的B口經(jīng)高壓液控單向閥〔5〕進(jìn)入高壓缸后腔，推動活塞〔13〕向前，同時(shí)經(jīng)過活塞〔13〕、桿〔14〕的通孔及單向閥〔15〕，對容器進(jìn)行全流量充液。當(dāng)容器內(nèi)壓力升高后，閥〔15〕關(guān)閉，介質(zhì)經(jīng)閥〔3、4〕進(jìn)入低壓缸后腔，推動活塞〔8〕、增壓桿〔9〕前進(jìn)，使高壓缸后腔產(chǎn)生高壓，進(jìn)行高壓充液，直到活塞〔8〕行程終了，充液暫停。操縱換向閥〔1〕換向，實(shí)現(xiàn)再次充液。當(dāng)容器壓力上升到予定值后，由于有單向閥〔15〕，可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間停機(jī)保壓或補(bǔ)壓。必要時(shí)，拆開接頭〔16〕，移去試壓機(jī)，可進(jìn)行批量、快速試壓。
本發(fā)明的單泵系統(tǒng)節(jié)能壓機(jī)與一般高壓單泵壓機(jī)比較，不僅如(14)式所示，可大幅度地降低了配置功率、減少油池容積、避免了高壓溢流損失，顯著地節(jié)約能源，而且又保持了一定的工作效率。除高壓液控單向閥〔5〕、高壓單向閥〔15〕及高壓缸部分外，泵、閥及主要管路均可選用與泵工作壓力相同的較低壓力級之元件，工作平穩(wěn)、可靠，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了力和行程速度的自動轉(zhuǎn)換，更能適應(yīng)某些產(chǎn)品的工藝和某些工況要求，簡化了液壓、電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了整機(jī)成本。本發(fā)明的單泵節(jié)能壓機(jī)及試壓機(jī)的液壓系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用于各種拉壓設(shè)備，如各類通用壓機(jī)、橡膠膠木壓機(jī)、注塑機(jī)、材料試驗(yàn)機(jī)、鉚接機(jī)和試壓機(jī)等，通常節(jié)能可達(dá)(50～90)％。


圖1是單泵系統(tǒng)節(jié)能壓機(jī)液壓原理圖。本發(fā)明除通常具有的油池、濾油器、液壓泵、單向閥、溢流閥和管路、背壓閥外，主要有換向閥〔1〕、順序閥〔2〕、液控單向閥〔3〕、單向順序閥〔4〕、高壓液控單向閥〔5〕及復(fù)合式增壓油缸。復(fù)合缸主要由低壓缸體〔6〕、后蓋〔7〕、低壓缸活塞〔8〕、增壓桿〔9〕、高低壓缸隔板〔10〕、高壓缸體〔11〕、前蓋〔12〕、高壓缸活塞〔13〕、活塞桿〔14〕和兩活塞及活塞桿處密封件等所組成。如在高壓缸后腔油口及換向閥〔1〕進(jìn)口分別裝接壓力表和開關(guān)，則可分別指示高低壓壓力。單向順序閥〔4〕可由背壓閥和順序閥代替，所說的換向閥〔1〕可以是手動、機(jī)動、電動、液動、電液動或伺服閥等類型的換向閥，上述壓力閥和方向閥也可采用邏輯閥、電液比例閥或電液伺服閥。低壓活塞〔8〕和增壓桿〔9〕的截面比，即增壓比K0通常取2～25之間為宜。
權(quán)利要求1.一種單泵系統(tǒng)節(jié)能壓機(jī)，該壓機(jī)液壓系統(tǒng)通常有油池、濾油器、液壓泵、單向閥、溢流閥及連接管路外，還有換向閥[1]、順序閥[2]、液控單向閥[3]、單向順序閥[4]、高壓液控單向閥[5]和復(fù)合油缸等組成，本實(shí)用新型的特征在于(a)、所述的復(fù)合油缸由上部的單桿低壓缸和下部的同向單桿高壓缸組成，增壓桿[9]穿過高、低壓缸隔板[10]進(jìn)入高壓缸后腔，低壓缸活塞[8]和增壓桿[9]的截面積比值K0由需要選??；(b)、所述的高壓缸前腔與換向閥[1]的A口及液控單向閥[3]的液控口相接，並通過順序閥[2]與高壓液控單向閥[5]的液控口連接；高壓缸后腔經(jīng)高壓液控單向閥[5]與換向閥[1]的B口相接；低壓缸后腔經(jīng)單向順序閥[4]、液控單向閥[3]亦與換向閥[1]的B口連接；低壓缸前腔與高壓缸前腔相通，也可通油池；(c)、所述的單向順序閥[4]的調(diào)整壓力應(yīng)高于液控單向閥[3、5]的正向開啟壓力；所述的順序閥[2]的調(diào)整壓力應(yīng)高于液控單向閥[3]的控制壓力；(d)、所述的高壓缸活塞[13]和活塞桿[14]中部鉆有一個(gè)以上通孔，並與高壓單向閥[15]相接，成為快速試壓機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單泵系統(tǒng)節(jié)能壓機(jī)，其特征在于所說的換向閥〔1〕是具有中位卸荷機(jī)能的手動或機(jī)動、電動、液動、電液動、以及伺服、比例等各種控制型式的換向閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單泵系統(tǒng)節(jié)能壓機(jī)，其特征在于所說的單向順序閥可由背壓閥和順序閥所組成，並可直接作在低壓缸后蓋〔7〕上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單泵系統(tǒng)節(jié)能壓機(jī)，其特征在于液壓系統(tǒng)中除高壓液控單向閥〔5〕、高壓缸部分和用作試壓機(jī)時(shí)的高壓單向閥〔15〕外，其余均可選用與泵工作壓力相應(yīng)的較低壓力級元件。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種單泵節(jié)能壓機(jī)的液壓系統(tǒng)。該節(jié)能壓機(jī)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)是采用復(fù)合式增壓油缸，僅單泵工作，即可獲得低壓大流量和高壓小流量供油的效果，從而實(shí)現(xiàn)了力和行程速度的自動轉(zhuǎn)換，工作平穩(wěn)可靠，更適合工況要求，簡化整機(jī)結(jié)構(gòu)，降低成本。它可廣泛應(yīng)用于拉壓設(shè)備的液壓系統(tǒng)中，如各類通用壓機(jī)、橡膠膠木壓機(jī)、注塑機(jī)、鉚接機(jī)和材料試驗(yàn)機(jī)等，與一般高壓單泵系統(tǒng)比較，通常節(jié)能可達(dá)(50～90)％，只要稍加改變，即可成為間歇式快速試壓機(jī)。
文檔編號B30B1/00GK2047216SQ89201539
公開日1989年11月8日 申請日期1989年1月31日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月31日
發(fā)明者吳明堅(jiān) 申請人:吳明堅(jiān)