CN104989691A - 液压站集中供压方法 - Google Patents
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Abstract
本发明克服了传统大、中型机械加工厂中液压站有效利用率低、电能浪费严重,提供一种液压站集中供压方法,含有以下步骤:A:统计每台含液压站的机床满负荷工作时,所需要的最大流量和最大压力,分别计算上述最大流量和最大压力的累加值;B:取最大流量累加值的20%-30%和最大压力累加值的20%-30%分别为新液压站的额定流量值和额定压力值;C:一根压力油管和一根回油管分别连接在上述新液压站,所有机床的终端阀组均并联在压力油管和回油管上;D:通过新液压站向压力油管供压,根据具体工作的机床打开压力油管上与该机床对应的终端阀组,机床所对应的液压支路需要保压时,通过调节终端阀组实现,机床不工作时关闭与机床相对应的终端阀组。
Description
技术领域
本发明属于机床液压系统领域,具体涉及一种液压站集中供压方法。
背景技术
目前,大多数CNC(即数控机床)上的工装、夹具和重力浇铸机上的工装、模具均是通过小型液压站驱动。通常CNC用于汽车、摩托车的零部件制造以及五金机电制造,重力浇铸机用于浇铸大型工业设备的零部件。
通常机械工厂购买CNC设备时会购置多台而非一台,据不完全统计重庆80%的机械工厂拥有含液压站的CNC,拥有1000台以上含液压站CNC的机械工厂不低于10家。由于每台机床自带有一个小型液压站,机床工作时通过该小型液压站带动相应工装、夹具运动,在机床工作的过程中液压站一直处于工作状态。
对于大型机械加工厂而言,订单比较多,一般会是多台机床同时工作,例如:30台CNC同时工作,由于每台机床上都带有小型液压站,则30台机床上的30台液压站同时工作,液压站上的电机一直处于工作状态。通常机床工作的工作节拍包括:夹具的打开节拍、夹持节拍和关闭节拍,其中夹持节拍的时间最长,通常打开和关闭节拍在几秒钟内,而夹持节拍通常在几十秒甚至几百秒钟以上。例如一台CNC机床加工螺栓的螺纹时,工作节拍为30秒,打开节拍和关闭节拍各为1.5秒时间,夹持节拍为27秒,由此可见事实上工作节拍中CNC机床使用到液压系统的有效时间仅仅为3秒钟,更多的时间用在夹持节拍,然而在夹持节拍中只需要保持压力即可,并非需要频繁变换压力,在夹持节拍时间段,泵所做的功均为无用功,液压油从溢流阀卸荷,而电机一直工作消耗电能,造成电能浪费。
实际加工中,一条CNC生产线上的产品不一定是相同的,当每台CNC机床上加工的产品都不相同时,则每台CNC机床的工作节拍均不相同,例如:发动机箱体加工需要的工作节拍在10-20分钟,发动机活塞头加工的工作节拍只需要2-6分钟。不同的工作节拍对电能的浪费程度不同。
通常重力浇铸设备的合模、保压和开模均是通过液压系统完成,合模和开模的时间通常较短,保压时间通常较长。重力浇铸设备工作的过程中液压站一直处于工作状态,通过液压阀来调节油路的压力和流量,然而在重力浇铸设备处于保压阶段时并不需要高压液压油,只需要保持压力即可。此时泵所做的功均为无用功,油路中的高压液压油通过溢流阀流回油箱,高压会使液压油的温度升高,从而导致液压油的粘稠度降低,液压油的粘稠度降低不利于压力的稳定。重力浇铸设备的保压阶段电机一直处于工作状态,造成电能浪费。通常重力浇铸设备的保压时间占设备工作时间的65%以上,由此可见重力浇铸设备电能浪费很严重。
综上所述,对于大、中型机械加工厂拥有多台含有液压站的机床而言,液压站的有效利用率低、电能浪费严重。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对大、中型机械加工厂拥有多台含有液压站的机床而言,液压站有效利用率低、电能浪费严重,提供一种液压站集中供压方法。
为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
液压站集中供压方法,含有以下步骤:
A:统计每台含液压站的机床满负荷工作时,所需要的最大流量和最大压力,分别计算上述最大流量和最大压力的累加值;
B:取最大流量累加值的20%-30%和最大压力累加值的20%-30%分别为新液压站的额定流量值和额定压力值;
C:一根压力油管和一根回油管分别连接在上述新液压站,所有机床的终端阀组均并联在压力油管和回油管上;
D:通过新液压站向压力油管供压,根据具体工作的机床打开压力油管上与该机床对应的终端阀组,机床所对应的液压支路需要保压时,通过调节终端阀组实现,机床不工作时关闭与机床相对应的终端阀组。
最大流量累加值指:将生产线上所有含液压站的机床满负荷工作时,每一台机床的流量值相加;最大压力累加值指:将生产线上所有含液压站的机床满负荷工作时,每一台机床的压力值相加。
当新液压站的额定流量值小于最大流量累加值的20%时,整条生产线运作时,难以保证生产线上各机床的工位不同步时,需要最大流量的机床对流量的要求,极易出现小马拉大车的情况,设备随时会有出现超负荷运转,影响设备的寿命;当新液压站的额定流量值大于最大流量累加值的30%时,能源浪费严重,出现大马拉小车的情况。
有益效果:
本发明能通过一个集中液压站对多台液压机床同时供压,根据每台液压机床的具体工作节拍,通过调节对应液压机床上的终端阀组,实现控制该液压机床所在分支油路的压力和流量。目前工厂的每台液压机床都配备液压站,当机床工作时,液压站一直处于工作状态,然而在油路保压阶段,电机一直处于工作状态,而此时由泵产生的高压油没有得到很好的利用,直接从溢流阀流回油箱,电能浪费严重。本发明巧妙利用集中供压方式,当某台液压机床处于油路保压阶段时,调节该台液压机床所对应的终端阀组,使该支油路处于保压状态;相对于传统的液压站通过压力阀调节压力,使多余油液溢流;本方案减少液压油通过溢流阀溢流的情况,提高了集中液压站的有效利用率,减少了电能的浪费,又由于采用集中供压后液压站的数目减少,从而减少了维修液压站的次数,降低了工厂液压维修的频率。
进一步,上述新液压站中的电机选用伺服电机,在液压泵的出压口上安装压力传感器,压力传感器与所述伺服电机连接。压力传感器采集到的数据直接反馈给伺服电机,伺服电机根据反馈信息调整电机转速,从而改变液压泵的出口压力。
进一步,在伺服电机上安装有PLC装置,对于设备在特殊时间段内对油路压力和流量有特殊需要时,通过向PLC装置输入参数,直接改变液压泵的出口压力,从而满足机床工作需要。
进一步,新液压站中的液压泵为内啮合齿轮泵。相对于柱塞泵和叶片泵而言,内啮合齿轮泵能在低转速下达到油路保压的功能,对于要保压相同公斤力的液压油路而言,内啮合齿轮泵的转速更低,则电机的转速较低,从而降低了电能的消耗。
进一步,一组副液压站组并联在上述压力油管上,副液压站组与新液压站为并联关系,所述副压站组由多个副液压站并联而成,所述压力传感器同时与多个副液压站连接。在液压泵的出口压力值较小时,根据液压泵的出口压力值,调节伺服电机的转速,使液压泵的出口压力稳定。当液压泵出口压力值增大到一定程度后,根据压力传感器的数值判断是否启用副液压站,以及确定启用多少台副液压站。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明:
图1是采用集中供压方法时,3条重力浇铸设备线中,其中1号重力浇铸设备线的液压原理图。
图中附图标记为:主液压站1、副液压站2、压力油管3、回油管4、终端阀组5。
具体实施方式
实施例一:
某机械加工厂,拥有3条并列排布的重力浇铸设备线,每1条生产线拥有16台重力浇铸设备,每台重力浇铸设备拥有独立的液压站,该厂的重力浇铸设备的液压站参数如下:
该工厂3条并列排布的重力浇铸设备线中,1号浇铸线的电能消耗如下表1:
表1
通过表1数据分析,目前这台设备的液压系统每小时耗电量大约为11.66度。
该工厂3条并列排布的重力浇铸设备线的48台设备的液压系统一年的耗电量如下表2:
表2
本发明方案:液压站集中供压方法,含有以下步骤:
A:首先统计每台含液压站的机床满负荷工作时,所需要的最大流量92cm3/U和最大压力350bar,然后计算分别计算所有机床最大流量的累加值4416cm3/U和最大压力的累加值16800bar;
B:然后取最大流量累加值的20%即883cm3/U和最大压力累加值的20%即3360bar分别为主液压站的额定流量值和额定压力值;
C:上述主液压站连接一根压力油管和一根回油管,所有机床的终端阀组均并联在压力油管和回油管上;
D:通过新液压站向压力油管供压,根据具体工作的机床打开压力油管上与该机床对应的终端阀组,机床所对应的液压支路需要保压时,通过调节终端阀组实现,机床不工作时关闭与机床相对应的终端阀组。
E:新液压站中的电机为伺服电机,在液压泵的出压口上安装压力传感器,压力传感器与伺服电机连接;
F:在伺服电机上安装有PLC装置,液压站中的液压泵更换为内啮合齿轮泵;
G:上述压力油管上并联一组与新液压站的副液压站组,该副压站组由多个副压站并联而成,上述压力传感器同时与多个副液压站连接。
1号浇铸线的液压原理图如图1所示,包括一个主液压站1和六个副液压站2,主液压站1和副液压站2并联在一根压力油管3和一根回油管4,十六台机床上的终端阀组5并联在压力油管3和回油管4上,其中,副液压站2与主液压站1的液压元件相同。
在具体实施过程中该液压站蓄能器系统由蓄能器,安装支架,蓄能器阀组组成。蓄能器在此的主要目的为:吸振和瞬时缓冲。系统启动时,蓄能器打开,当系统瞬间需要大流量时,蓄能器里的油液补充系统需要流量。当主系统关机时,关闭蓄能器电磁球阀,断开回路。
该液压站的管道部分:主泵输出的压力油输送的主管路中,主管路贯穿全线,并安装在平台下方。主管路分为压力油管P,回油管T。管道部分主要由无缝钢管,球阀,接头,软管和法兰组成。
该液压站的油箱上装有目测式液位计、空气滤清器和液位控制器,目测式液位计,用于指示油箱的液位高度。空气滤清器用于过滤空气中的杂质。液位控制器用于监控油箱液位,当液位过低时,液位控制器发出报警信号,提示工作人员加油并自动停机。温度控制器用于控制油箱内的油温,保证液压油的温度在40-50℃之间,当油温达到50℃时,系统将提醒用户注意油温高,需要采用相应的预防措施,当油温大于55℃时,系统将报警停机,并等待处理。
该液压站的电气控制系统采用运算功能强大的PLC作为系统的数据采集、数据处理和数据输出,采用触摸屏作为人机界面,提供友好的人机界面交互。
该液压站中的液位传感器:用于液位低报警检测,保护液压液压泵的安全运行;温度传感器:用于检测液压油的温度,保证液压油处于合理的温度范围内工作;油压传感器:用于检测泵出口压力油的压力,并反馈到控制系统,保证系统压力的精确控制。
根据主油泵的出口压力通过压力传感器反馈数据,在不同的压力情况下启动副液压站的台数。在压力油管内的压力一定时,整个生产线上,重力浇铸设备工作的台数不同,这对压力油管的流量要求也不相同。
当压力传感器测得主油泵的出口压力在1000bar以下时,只主油泵工作,其他副液压站不工作;
当压力传感器测得主油泵的出口压力为1000bar至1500bar之间时,1台副液压站2工作;
当压力传感器测得主油泵的出口压力为1500bar至1700bar之间时,2台副液压站2工作;
当压力传感器测得主油泵的出口压力为1700bar至2000bar之间时,3台副液压站2工作;
当压力传感器测得主油泵的出口压力为2000bar至2200bar之间时,3台副液压站2工作;
当压力传感器测得主油泵的出口压力为2200bar至2500bar之间时,4台副液压站2工作;
当压力传感器测得主油泵的出口压力为2500bar至2700bar之间时,4台副液压站2工作;
当压力传感器测得主油泵的出口压力为2700bar至3000bar之间时,5台副液压站2工作;
当压力传感器测得主油泵的出口压力大于3000bar之间时,6台副液压站2工作。
现有液压机床的液压系统电机一直以全速运转,系统的流量、压力是通过溢流阀等阀组来控制,存在溢流损失,造成能源浪费。
采用伺服系统后,伺服系统采集系统的流量和压力信号反馈,构成流量闭环控制和压力闭环控制的双闭环控制。电机的转速可调,伺服系统根据系统实际需要的流量和压力按需供给,尤其是在保压阶段,系统对流量的需求很少,伺服电机可以在很低的转速下就能够达到保压压力,能耗较低。在冷却阶段,系统对液压的需求就更小,电机作为怠速运转。系统的能耗就能够大幅降低,节能效果明显。
应用BUCHSERVO品牌的伺服液压系统,单台重力浇铸设备的液压系统电能消耗分析如下表3:
表3
该工厂的48台设备的液压系统一年的耗电量如下表4:
表4
通过表4和表2的对比分析得知,如果采用BUCHSERVO电液伺服系统,这48套系统一年下来需要消耗1465531.7度电,节电率达到43%。如果采用集中供液系统,节电率将会进一步提升。
实施例二
实施例二与实施例一的区别在于:取最大流量累加值的30%即1325cm3/U和最大压力累加值的30%即5040bar分别为新液压站的额定流量值和额定压力值。
实施例三
实施例三与实施例二的区别在于:取最大流量累加值的25%即1104cm3/U和最大压力累加值的25%即4200bar分别为新液压站的额定流量值和额定压力值。
对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明方法的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (5)
1.液压站集中供压方法,其特征在于,含有以下步骤:
A:统计每台含液压站的机床满负荷工作时,所需要的最大流量和最大压力,分别计算上述最大流量和最大压力的累加值;
B:取最大流量累加值的20%-30%和最大压力累加值的20%-30%分别为新液压站的额定流量值和额定压力值;
C:一根压力油管和一根回油管分别连接在上述新液压站,所有机床的终端阀组均并联在压力油管和回油管上;
D:通过新液压站向压力油管供压,根据具体工作的机床打开压力油管上与该机床对应的终端阀组,机床所对应的液压支路需要保压时,通过调节终端阀组实现,机床不工作时关闭与机床相对应的终端阀组。
2.如权利要求1所述液压站集中供压方法,其特征在于:上述新液压站中的电机选用伺服电机,在液压泵的出压口上安装压力传感器,压力传感器与所述伺服电机连接。
3.如权利要求2所述液压站集中供压方法,其特征在于:在伺服电机上安装有PLC装置。
4.如权利要求2或3所述液压站集中供压方法,其特征在于:新液压站中的液压泵为内啮合齿轮泵。
5.如权利要求4所述液压站集中供压方法,其特征在于:一组副液压站组并联在上述压力油管上,副液压站组与新液压站为并联关系,所述副压站组由多个副液压站并联而成,所述压力传感器同时与多个副液压站连接。
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