CN106122138B - 一种用于控制双腔油缸高速自动变量的液压油路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制双腔油缸高速自动变量的液压油路，第二主溢流阀插件的出油口与第一个三位四通换向阀的A口相连，第一个三位四通换向阀的B口通过溢流阀与第二主溢流阀插件的出油口相连，第一个三位四通换向阀的T口与油箱相连，油箱上安装有单向变量泵，单向变量泵与第一充液阀和第二充液阀连通，第四个二位四通换向阀的T口与单向变量泵上的油管相连。本发明具有生产成本低、同时能够控制压机压头的输出速度和输出压力、从而提高压机的工作效率、提高工厂的效益、且能够根据产品的形变量来自动改变油缸内部压力工作时，在提高产品质量的同时大大降低了压机的能够、实现产能增加、降低工作成本等特点。

Description

一种用于控制双腔油缸高速自动变量的液压油路

技术领域

本发明涉及自动变量油缸液压油路技术领域，特别是涉及一种用于控制双腔油缸高速自动变量的液压油路。

背景技术

普通的油缸其内腔通常只有一个，工作的时候通过输液阀将液压油输入到油缸内腔内，来推动位于内腔的活塞杆，这种油缸的液压缸的输出力和活塞杆的输出速度与输液阀送油的量和速度有直接关系，而这种油缸工作的时候，其输出力和输出速度是恒定的，不会发生改变，而装有这种油缸的压机工作的时候，首先要保证的压合产品的压力，所以压机运行的时候是根据所需压力来设定输液阀的输液量，这种压机工作时为了确保压力其下压速度较慢，能耗较高，大大影响企业的工作效益，而某些压机为了确保其工作效率，将油缸的活塞杆的直径变小，直径变小会影响油缸的压力，这种压机不适合用在压合大型工件上，为了解决上述问题，设计一种既能够保持压机的压合速度，又能够保证压机的压合力的油缸是非常有必要的，该油缸需要通过特殊的液压控制油路，才能够合理的安装在压机上，所以设计合理的液压控制油路是有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于控制双腔油缸高速自动变量的液压油路，具有生产成本低、同时能够控制压机压头的输出速度和输出压力、从而提高压机的工作效率、提高工厂的效益、且能够根据产品的形变量来自动改变油缸内部压力工作时，在提高产品质量的同时大大降低了压机的能够、实现产能增加、降低工作成本等特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于控制双腔油缸高速自动变量的液压油路，包括油箱、第一充液阀和双腔油缸中间腔体，所述的油箱通过管路与第一充液阀和第二充液阀相连，所述的第一充液阀和第二充液阀分别与双腔油缸外侧腔体和双腔油缸中间腔体的上端相连，双腔油缸下端的卸油口通过管路与第三换向阀插件的出油口和第二主溢流阀插件的进油口相连，所述的第三换向阀插件的控制口通过管路与第四个二位四通换向阀的A口相连，第四个二位四通换向阀的T口与油箱相连，第二主溢流阀插件的控制口与第一个三位四通换向阀的A口相连，所述的第一个三位四通换向阀的T口通过管路与第二主溢流阀插件的出油口相连，第一个三位四通换向阀的T口与油箱相连，所述的油箱上安装有单向变量泵，单向变量泵与第一充液阀和第二充液阀连通，所述的第四个二位四通换向阀的P口与单向变量泵上的油管相连。

所述的双腔油缸中间腔体上端通过管路与第一主溢流阀插件的进油口相连，第一主溢流阀插件的控制口通过管路与第三个二位四通换向阀的B口相连，所述的第三个二位四通换向阀的T口与油箱相连，第三个二位四通换向阀的A口第二换向阀插件的控制口相连，第二换向阀插件的进油口与第一个二位四通换向阀的P口相连，所述的第一个二位四通换向阀的T口与油箱相连，第一个二位四通换向阀的B口与第一充液阀和第二充液阀相连。

所述的双腔油缸外侧腔体的上端通过管路与第一换向阀插件的下部出油口相连，所述的第一换向阀插件的进口通过管路与单向变量泵上的油管相连，第一换向阀插件的控制口与第二个二位四通换向阀的A口相连，所述的第二个二位四通换向阀的P口与第三个二位四通换向阀的P口相连，所述的第二个二位四通换向阀的T口与油箱相连。

所述的单向变量泵上的油管与第三主溢流阀插件的进油口相连，所述的第三主溢流阀插件的控制口与第二个三位四通换向阀的P口相连，第二个三位四通换向阀的T口与油箱相连，第一主溢流阀插件的出油口通过管路与第一换向阀插件的出油口相连，该管路的节点通过第二条管道与双腔油缸外侧腔体连通，第二条管道内安装有开口朝向双腔油缸外侧腔体的单向阀。

所述的第一换向阀插件的控制口与第二个二位四通换向阀的A口之间的油路上安装有或门型梭阀，所述的第二换向阀插件的控制口与第三个二位四通换向阀的A口之间的油路上安装有或门型梭阀，所述的第三换向阀插件的控制口与第四个二位四通换向阀的A口之间安装有或门型梭阀，或门型梭阀的出油口与对应的三个换向阀插件的控制口相连，或门型梭阀的一个进油口与对应的三个二位四通换向阀的A口相连，或门型梭阀的另一个进油口与对应的三个换向阀插件的出油口相连。

所述的第二主溢流阀插件与第一个三位四通换向阀之间安装有双向溢流阀，所述的第三主溢流阀插件与第二个三位四通换向阀之间安装有双向溢流阀，双向溢流阀的控制口与各自对应的主溢流阀插件的控制口相连，双向溢流阀的一个出油口与各自对应的三位四通换向阀的A口相连，双向溢流阀的另一个出油口与油箱相连。

所述的第二换向阀插件的进油口与第一个二位四通换向阀的P口之间的管路上安装有压力计，所述的第一换向阀插件的出油口与双腔油缸外侧腔体之间安装有压力计。

所述的第二主溢流阀插件和第三主溢流阀插件的出油口与油箱相连。

所述的第二换向阀插件的出油口通过管路与双腔油缸中间腔体和第一主溢流阀插件进油口之间的管路相连，所述的第三换向阀插件的出油口通过管路与卸油口和第二主溢流阀插件的进油口之间的油路连通。

所述的单向变量泵上安装有单作用弹簧复位缸。

所述的油箱上通过管路安装有液压泵，液压泵通过管路与空气过滤器和空气干燥器相连。

所述的第一主溢流阀插件的控制口与第三个二位四通换向阀的B口之间的管路上安装有卸荷阀。

该自动变量油缸主要用于压机上，与第二腔体连通的第二充液阀有两个，充液的时候流速较快，活塞杆（即下压头）的输出速度与泵流量和活塞杆直径呈反比，在活塞杆直径不变的情况下，泵流量越大其活塞杆的输出速度越大，输出速度越大，能够保证下压头的下压速度，降低下压头下移时所消耗的时间，从而提高工作效率。

当下压头靠近冲压的产品的时候，为了确保压合的压力，启动第一充液阀，第一充液阀通过中间缸体往第一腔体内输入油液，由于液压缸的输出力与缸体截面积和压力呈正比关系，当第一充液阀驱动的时候，缸体的截面积增加，同时压力也增加，使得液压缸的输出力大大提升，使得整个缸体能够适用在某些大型工件的压合上。

本油缸结构不单单能够用在压制成型工艺上，还能够用于拉伸、长行程挤压以及高温或低温挤压等工艺上，油缸的输出压力是第一腔体和第二腔体产生压力的总和，当第一腔体充液的时候，此时下压头的输出速度最快，能够大大节约生产时下压头下压所消耗的时间，而当需要提高下压头的输出力的时候，第二腔体开始充液，油缸内部的横截面积增加单由于泵的流量不变，使得下压头的下压速度降低，同时提高下压头的压合力，完成保压工序，使得产品成形。

当产品生产结束之后，打开排油腔，将第一腔体和第二腔体内的油液排出，同时控制下压头回复到原本的位置上。

本油缸结构在不增加原本缸体的体积的情况下，既能够解决油缸刚开始工作时，活塞杆移动速度减慢的问题，又能够解决油缸输出压力较小的问题，保证了产品的质量的情况下大大提高了生产效率，降低了能耗。

换向阀插件主要用于方便换向阀更换油路方向的作用，主溢流阀插件主要有辅助溢流阀控制油路溢流的功能，溢流阀能够控制主溢流阀插件开启时压力的大小。

三位四通换向阀一方得电时，控制引导油路A口往T口，主溢流阀插件的主油路无压力就可以开启，另一方得电时，控制引导油路A口往P口，主溢流阀插件主油路开启压力就要由溢流阀来控制压力的大小值。

主溢流阀插件控制主油路压力值达到就开启溢流状态，溢流阀则主要用来调节开启压力的大小值。

二位四通换向阀在不得电状态下，引导口油路由P口到A口，并关闭换向阀插件的阀芯，二位四通换向阀在得电状态下，引导口油路由P口到B口、A口到T口，开启换向阀插件的阀芯。

有益效果；本发明涉及一种用于控制双腔油缸高速自动变量的液压油路，具有生产成本低、同时能够控制压机压头的输出速度和输出压力、从而提高压机的工作效率、提高工厂的效益、且能够根据产品的形变量来自动改变油缸内部压力工作时，在提高产品质量的同时大大降低了压机的能够、实现产能增加、降低工作成本等特点。

附图说明

图1是本发明的结构视图；

图2是本发明图1中的A处局部放大图；

图3是本发明图1中的B处局部放大图；

图4是本发明中所述的双腔油缸的全剖视图。

图示：1、油箱，2、第一充液阀，3、第二充液阀，4、双腔油缸中间腔体，5、双腔油缸外侧腔体，6、卸油口，7、第一个二位四通换向阀，8、压力计，9、单向阀，9、第一换向阀插件 ，11、或门型梭阀，12、第二个二位四通换向阀，13、第三个二位四通换向阀，14、第二换向阀插件，15、第四个二位四通换向阀， 16、第三换向阀插件，17、第一主溢流阀插件，18、卸荷阀，19、第二主溢流阀插件，20、第一个三位四通换向阀，21、溢流阀，22、第三主溢流阀插件，23、第二个三位四通换向阀，24、单向变量泵，25、空气干燥器， 26、空气过滤器，27、液压泵，28、第二腔体，29、第一腔体，30、卸油腔。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种用于控制双腔油缸高速自动变量的液压油路，如图1—4所示，包括油箱1、第一充液阀2和双腔油缸中间腔体4，所述的油箱1通过管路与第一充液阀2和第二充液阀3相连，所述的第一充液阀2和第二充液阀3分别与双腔油缸外侧腔体5和双腔油缸中间腔体4的上端相连，双腔油缸下端的卸油口6通过管路与第三换向阀插件16的出油口和第二主溢流阀插件19的进油口相连，所述的第三换向阀插件16的控制口通过管路与第四个二位四通换向阀15的A口相连，第四个二位四通换向阀15的T口与油箱1相连，第二主溢流阀插件19的控制口与第一个三位四通换向阀20的A口相连，所述的第一个三位四通换向阀20的T口通过管路与第二主溢流阀插件19的出油口相连，第一个三位四通换向阀20的T口与油箱1相连，所述的油箱1上安装有单向变量泵24，单向变量泵24与第一充液阀2和第二充液阀3连通，所述的第四个二位四通换向阀15的P口与单向变量泵24上的油管相连。

所述的双腔油缸中间腔体4上端通过管路与第一主溢流阀插件17的进油口相连，第一主溢流阀插件17的控制口通过管路与第三个二位四通换向阀13的B口相连，所述的第三个二位四通换向阀13的T口与油箱1相连，第三个二位四通换向阀13的A口第二换向阀插件14的控制口相连，第二换向阀插件14的进油口与第一个二位四通换向阀7的P口相连，所述的第一个二位四通换向阀7的T口与油箱1相连，第一个二位四通换向阀7的B口与第一充液阀2和第二充液阀3相连。

所述的双腔油缸外侧腔体5的上端通过管路与第一换向阀插件10的下部出油口相连，所述的第一换向阀插件10的进口通过管路与单向变量泵24上的油管相连，第一换向阀插件10的控制口与第二个二位四通换向阀12的A口相连，所述的第二个二位四通换向阀12的P口与第三个二位四通换向阀13的P口相连，所述的第二个二位四通换向阀12的T口与油箱1相连。

所述的单向变量泵24上的油管与第三主溢流阀插件22的进油口相连，所述的第三主溢流阀插件22的控制口与第二个三位四通换向阀23的P口相连，第二个三位四通换向阀23的T口与油箱1相连，第一主溢流阀插件17的出油口通过管路与第一换向阀插件10的出油口相连，该管路的节点通过第二条管道与双腔油缸外侧腔体5连通，第二条管道内安装有开口朝向双腔油缸外侧腔体5的单向阀9。

所述的第一换向阀插件10的控制口与第二个二位四通换向阀12的A口之间的油路上安装有或门型梭阀11，所述的第二换向阀插件14的控制口与第三个二位四通换向阀13的A口之间的油路上安装有或门型梭阀11，所述的第三换向阀插件16的控制口与第四个二位四通换向阀15的A口之间安装有或门型梭阀11，或门型梭阀11的出油口与对应的三个换向阀插件的控制口相连，或门型梭阀11的一个进油口与对应的三个二位四通换向阀12的A口相连，或门型梭阀11的另一个进油口与对应的三个换向阀插件的出油口相连。

所述的第二主溢流阀插件19与第一个三位四通换向阀20之间安装有双向溢流阀21，所述的第三主溢流阀插件22与第二个三位四通换向阀23之间安装有双向溢流阀21，双向溢流阀21的控制口与各自对应的主溢流阀插件的控制口相连，双向溢流阀21的一个出油口与各自对应的三位四通换向阀的A口相连，双向溢流阀21的另一个出油口与油箱1相连。

所述的第二换向阀插件14的进油口与第一个二位四通换向阀7的P口之间的管路上安装有压力计8，所述的第一换向阀插件10的出油口与双腔油缸外侧腔体5之间安装有压力计8。

所述的第二主溢流阀插件19和第三主溢流阀插件22的出油口与油箱1相连。

所述的第二换向阀插件14的出油口通过管路与双腔油缸中间腔体4和第一主溢流阀插件17进油口之间的管路相连，所述的第三换向阀插件16的出油口通过管路与卸油口6和第二主溢流阀插件19的进油口之间的油路连通。

所述的单向变量泵24上安装有单作用弹簧复位缸。

所述的油箱1上通过管路安装有液压泵27，液压泵27通过管路与空气过滤器26和空气干燥器25相连。

所述的第一主溢流阀插件17的控制口与第三个二位四通换向阀13的B口之间的管路上安装有卸荷阀18。

实施例1

原本的离合器外壳体冷挤压工艺的专用成型机在生产的时候，离合器外壳体的制作需要80mm的开模距离， 约110mm的挤压行程和2400KN的最大压制力，为了符合上述制作的数据，工厂通常需要选择产生315吨压力的压机，该压机的电机耗能22KW*2 ，配置油泵80L*2，该机速度参数为：快下200mmmm/s（自重下滑） 工进速度：30mm/s 回程180mm/s，该机压制工况时间：约12秒/个 （按钮后到 产品顶出止）。

而选择本技术方案中的油缸作为压机的驱动油缸后，压机的压合力还是能够保持在315吨上，同时该压机选择的电机为45KW双轴电机，同时配置160L 油泵+108L辅助泵，该机速度参数如下，快下120mmmm/s（自重下滑） 工进速度：90~30mm/s 回程180mm/s，该机压制工况时间：约4.3秒/个 （按钮后到 产品顶出止）。

两者对比后，选择本油缸结构的压机其工作效率为原本压机的2.79倍，大大提高了压机工作效率。

根据产品成型工艺的力学特点，产品在加工生产成型过程中产生的反向作用力由小渐大，根据这成型特点，创新性地把传统的油缸结构由1个腔增压，设计了分成2个或3个，本技术方案选择了采用双腔结构设计。

在加工产品前段过程中由第二腔体28提供作用力，设定值为100吨力，此时油泵流量不变，腔体容积变小，速度快，约为原本的3倍推进速度。而第一腔体29设定的作用力为215吨，通过第一充液阀保持吸油状态。随着产品变形力越来越大，达到设定的值（可以是压力或位移信号值）系统自动打开第一腔体29参与工作，此时缸体截面积=第一腔体29+第二腔体28，输出作用力315吨，由于泵的流量不变，速度降到正常速度。

压制好产品后，由于第二腔体28和第一腔体29都带有快速排油充液阀结构，本机支持快速泄压同步回程，回程由主泵160L提供油量。当主缸回程后辅助泵108L提供油量给底缸作同步（稍延时）顶出产品。以此实现最大生产效率。

实施例2

采用本油缸的液压专用机，开创了液压机应用在螺栓热锻成型的先例，在利用自动变量油缸的基础上，由于一般螺栓长度在400mm上，设计了侧位冲模移动结构，可以有效地减少冲头离工件距离远的问题，大幅减少靠模、主缸回程时间。

需要生产的螺栓的直径为36mm，长度是400mm，开模距离420mm （拿料空间），侧位冲头回到工作位，离工件30mm， 挤压行程约80mm ，最大压制力2500KN。

工厂采用原本的工艺进行生产的时候，需要压力大于2500KN的冲床生产。这种冲床使用的时候，产生的噪音很大，影响生产环境，不利于工人长期工作，同时生产的螺栓头可能出现不饱和现象，达不到所需要的螺栓质量。

采用装有本变量油缸的压机的，压机的压力为315吨，电机采用45KW双轴电机配置有油泵160L，侧位缸推力250kn（气缸推动），且行程150mm，该压机的速度参数为：快下120mmmm/s（自重下滑），工进速度为90~30mm/s 回程180mm/s。

该压机工作步骤如下：1、放好高频加热头的ø36螺杆2、按动按钮3、侧缸推动冲头模归位4、主缸的第一腔体29的输出力为120T，输出速度为80mm/s ，快速挤压变形到65mm距离5、第二腔体28和第一腔体29的合计输出力为315T力，输出速度为30mm/s，同时合并用力到80mm的位置6、主缸回程7、主缸回程到位，侧缸冲头模回侧、底缸同步顶料出。生产时越四秒就可制作一个螺栓，效率大大高于原本的冲床加工。

本机体可以对接开发的自动送料线，可以完成全自动化生产，产品约9个/分，可以完全取代冲床设备，减轻人工在高频炉、冲压机旁的环境噪声负担。

Claims (9)

1.一种用于控制双腔油缸高速自动变量的液压油路，包括油箱(1)、第一充液阀(2)和双腔油缸中间腔体(4)，其特征在于：所述的油箱(1)通过管路与第一充液阀(2)和第二充液阀(3)相连，所述的第一充液阀(2)和第二充液阀(3)分别与双腔油缸外侧腔体(5)和双腔油缸中间腔体(4)的上端相连，双腔油缸下端的卸油口(6)通过管路与第三换向阀插件(16)的出油口和第二主溢流阀插件(19)的进油口相连，所述的第三换向阀插件(16)的控制口通过管路与第四个二位四通换向阀(15)的A口相连，第四个二位四通换向阀(15)的T口与油箱(1)相连，第二主溢流阀插件(19)的控制口与第一个三位四通换向阀(20)的A口相连，所述的第一个三位四通换向阀(20)的T口通过管路与第二主溢流阀插件(19)的出油口相连，第一个三位四通换向阀(20)的T口与油箱(1)相连，所述的油箱(1)上安装有单向变量泵(24)，单向变量泵(24)与第一充液阀(2)和第二充液阀(3)连通，所述的第四个二位四通换向阀(15)的P口与单向变量泵(24)上的油管相连；

所述的双腔油缸中间腔体(4)上端通过管路与第一主溢流阀插件(17)的进油口相连，第一主溢流阀插件(17)的控制口通过管路与第三个二位四通换向阀(13)的B口相连，所述的第三个二位四通换向阀(13)的T口与油箱(1)相连，第三个二位四通换向阀(13)的A口第二换向阀插件(14)的控制口相连，第二换向阀插件(14)的进油口与第一个二位四通换向阀(7)的P口相连，所述的第一个二位四通换向阀(7)的T口与油箱(1)相连，第一个二位四通换向阀(7)的B口与第一充液阀(2)和第二充液阀(3)相连；

所述的双腔油缸外侧腔体(5)的上端通过管路与第一换向阀插件(10)的下部出油口相连，所述的第一换向阀插件(10)的进口通过管路与单向变量泵(24)上的油管相连，第一换向阀插件(10)的控制口与第二个二位四通换向阀(12)的A口相连，所述的第二个二位四通换向阀(12)的P口与第三个二位四通换向阀(13)的P口相连，所述的第二个二位四通换向阀(12)的T口与油箱(1)相连；

所述的单向变量泵(24)上的油管与第三主溢流阀插件(22)的进油口相连，所述的第三主溢流阀插件(22)的控制口与第二个三位四通换向阀(23)的P口相连，第二个三位四通换向阀(23)的T口与油箱(1)相连，第一主溢流阀插件(17)的出油口通过管路与第一换向阀插件(10)的出油口相连，该管路的节点通过第二条管道与双腔油缸外侧腔体(5)连通，第二条管道内安装有开口朝向双腔油缸外侧腔体(5)的单向阀(9)。

2.根据权利要求1所述的一种用于控制双腔油缸高速自动变量的液压油路，其特征在于：所述的第一换向阀插件(10)的控制口与第二个二位四通换向阀(12)的A口之间的油路上安装有或门型梭阀(11)，所述的第二换向阀插件(14)的控制口与第三个二位四通换向阀(13)的A口之间的油路上安装有或门型梭阀(11)，所述的第三换向阀插件(16)的控制口与第四个二位四通换向阀(15)的A口之间安装有或门型梭阀(11)，或门型梭阀(11)的出油口与对应的三个换向阀插件的控制口相连，或门型梭阀(11)的一个进油口与对应的三个二位四通换向阀(12)的A口相连，或门型梭阀(11)的另一个进油口与对应的三个换向阀插件的出油口相连。

3.根据权利要求1所述的一种用于控制双腔油缸高速自动变量的液压油路，其特征在于：所述的第二主溢流阀插件(19)与第一个三位四通换向阀(20)之间安装有双向溢流阀(21)，所述的第三主溢流阀插件(22)与第二个三位四通换向阀(23)之间安装有双向溢流阀(21)，双向溢流阀(21)的控制口与各自对应的主溢流阀插件的控制口相连，双向溢流阀(21)的一个出油口与各自对应的三位四通换向阀的A口相连，双向溢流阀(21)的另一个出油口与油箱(1)相连。

4.根据权利要求1所述的一种用于控制双腔油缸高速自动变量的液压油路，其特征在于：所述的第二换向阀插件(14)的进油口与第一个二位四通换向阀(7)的P口之间的管路上安装有压力计(8)，所述的第一换向阀插件(10)的出油口与双腔油缸外侧腔体(5)之间安装有压力计(8)。

5.根据权利要求1所述的一种用于控制双腔油缸高速自动变量的液压油路，其特征在于：所述的第二主溢流阀插件(19)和第三主溢流阀插件(22)的出油口与油箱(1)相连。

6.根据权利要求1所述的一种用于控制双腔油缸高速自动变量的液压油路，其特征在于：所述的第二换向阀插件(14)的出油口通过管路与双腔油缸中间腔体(4)和第一主溢流阀插件(17)进油口之间的管路相连，所述的第三换向阀插件(16)的出油口通过管路与卸油口(6)和第二主溢流阀插件(19)的进油口之间的油路连通。

7.根据权利要求1所述的一种用于控制双腔油缸高速自动变量的液压油路，其特征在于：所述的单向变量泵(24)上安装有单作用弹簧复位缸。

8.根据权利要求1所述的一种用于控制双腔油缸高速自动变量的液压油路，其特征在于：所述的油箱(1)上通过管路安装有液压泵(27)，液压泵(27)通过管路与空气过滤器(26)和空气干燥器(25)相连。

9.根据权利要求1所述的一种用于控制双腔油缸高速自动变量的液压油路，其特征在于：所述的第一主溢流阀插件(17)的控制口与第三个二位四通换向阀(13)的B口之间的管路上安装有卸荷阀(18)。