CN112412900A - 用于扩径机的主油缸设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于扩径机的主油缸设备，其包括：双作用型主油缸，具有作用面积相等的第一主油腔和第二主油腔；双作用型回程缸，具有作用面积相等的第一回程腔和第二回程腔；用于控制主油缸的主液压控制系统，其包括：完全相同的第一三通电液比例节流阀和第二三通电液比例节流阀；完全相同的第一二通电磁插装式截止阀和第二二通电磁插装式截止阀；用于控制回程缸的副控制回路，包括比例换向阀、电磁阀、及第一二通插装阀和第二二通插装阀。本发明通过包括精确的柔性液压控制系统，可显著降低液压系统装机功率，节能降耗，克服液压冲击和振动，提高钢管的合格率和成材率。

Description

用于扩径机的主油缸设备

技术领域

本发明涉及金属加工技术领域，尤其涉及一种用于扩径机的主油缸设备。

背景技术

扩径机是大口径直缝埋弧焊管生产线上的主要设备之一，一般可由主油缸、悬臂拉杆、扩径头、悬臂托架和运管小车等组成。在钢管扩径时，需通过主油缸驱动扩径头涨开和收缩来实现钢管的塑性变形，以达到扩径的目的。由于扩径机主油缸缸径大，压力高，运动速度快，快进和工进速度变化大，致使瞬间液压系统能量变化很大，产生很大的液压冲击和振动，同时由于主油缸运动惯量很大，极易造成失控和对缸底的撞击。

图1至4示出现有技术中的一种钢管扩径机主油缸及其液压控制系统。

如图1所示，扩径机主油缸1可通过悬臂拉杆2驱动扩径头3涨开和收缩，完成扩径。图1示出主油缸1位于扩径工位。主油缸1为双作用油缸，A腔和B腔的作用面积不相等，且A腔作用面积小于B腔。扩径头3可由锥体、支承套、模块组等组成。主油缸1的尾部可装有位移传感器21，用于精确测量和反馈主油缸1的位移。

下面结合图1至3详述扩径机主油缸的工艺动作：

扩径机主油缸的工艺动作一般可包括：快进、工进(也称作扩径)、保压、泄压、快速回程和慢速回程。

快进：如图2所示，主油缸1的B腔进高压油，A腔回油，通过悬臂拉杆2驱动扩径头3沿箭头的轴向方向移动；继而，扩径头3涨开，并与钢管20的内壁充分接触后，完成快进动作。快进过程中，扩径头3未与钢管20内壁发生塑性变形，负载力较小。

工进(扩径)：扩径头3与钢管20内壁充分接触后，开始慢速工进，此阶段钢管20开始塑性变形，负载力很大。主油缸1的B腔进高压油，A腔回油，完成扩径过程。当主油缸1走完工进行程后，进入扩径保压阶段，保压1～3s。

保压结束后，泄压，然后快速回程。如图3所示，快速回程主要克服摩擦力，负载较小，主油缸1的A腔进高压油，B腔回油，通过悬臂拉杆2驱动扩径头3沿箭头所示轴向的移动，扩径头3收缩。

在上述整个周期中，扩径机主油缸1的液压控制系统为扩径工序提供足够、平稳的扩径力，且液压控制系统为高压、大流量的大功率液压系统。

现有技术中的钢管扩径机的主油缸液压系统原理图可如图4所示：扩径机主油缸1，电子压力传感器4.1,4.2，二通插装阀5,6,7,8,9,10，两位四通电磁换向阀11.1,11.2,11.3,11.4,11.5，止回阀12，压力油口P，控制油口Px，回油口T及液压管路可组成液压控制回路。压力油可经P口进入该液压控制回路，一个支路经二通插装阀6与主油缸1的A腔相连；另一支路经二通插装阀8与主油缸1的B腔相连；控制油Px口可分别通过两位四通电磁换向阀11.1,11.2,11.3,11.4,11.5控制二通插装阀5,6,7,8,9,10的开启和关闭；回油经T口通过止回阀12，一个支路经二通插装阀5,6,7与主油缸1的A腔相连；另一支路经二通插装阀7与主油缸1的B腔相连；电子压力传感器4.1,4.2分别检测主油缸1的A腔和B腔的压力变化并发送信息。

钢管20输送至扩径工位，两位四通电磁换向阀11.2的电磁铁Y2得电，二通插装阀6开启；同时，两位四通电磁换向阀11.4的电磁铁Y4得电，二通插装阀8开启；高压油经P口进入扩径机主油缸1的A腔和B腔，A腔作用面积小于B腔，形成差动回路，扩径机主油缸1完成快进动作。扩径头3涨开，并与钢管20内壁充分接触，扩径机主油缸1的B腔负载力迅速增大，当达到电子压力传感器4.2的设定值后发送信息，与PLC联锁，扩径机主油缸1由快进切换至慢速工进。两位四通电磁换向阀11.1的电磁铁Y1得电，二通插装阀5开启；同时，两位四通电磁换向阀11.4的电磁铁Y4得电，二通插装阀8开启；高压油经P口通过二通插装阀8进入主油缸1的B腔；主油缸1的A腔经二通插装阀5，止回阀12，通过回油口T回油箱。当主油缸1走完工进行程后进入扩径保压阶段，保压1～3s。然后，两位四通电磁换向阀11.5的电磁铁Y5得电，二通插装阀9开启，扩径机主油缸1的B腔的高压油经二通插装阀9，止回阀12回油箱，完成泄压动作。泄压后，快速回程，两位四通电磁换向阀11.2的电磁铁Y2得电，二通插装阀6开启；同时两位四通电磁换向阀11.3的电磁铁Y3得电，二通插装阀7开启；高压油经P口通过二通插装阀6进入主油缸1的A腔；主油缸1的B腔经二通插装阀7，止回阀12，通过回油口T回油箱，完成快速回程动作。当主油缸1快要走完行程前通过位移传感器行程检测设置有减速位，与PLC联锁，通过控制启停主泵的数量，达到调速的目的，主油缸1由快速回程切换至慢速回程。当主油缸1回程到位，位移传感器发送信息，液压控制系统停止运行，准备进入下一工作循环周期。

现有技术的钢管扩径机主油缸的液压系统动力源可采用多个恒压变量泵并联的供油方式，液压系统以恒压输出，系统压力由最大负载决定。由于扩径钢管的材质，管径和壁厚的不同，为满足不同规格钢管扩径的要求，液压系统的装机功率必须满足最大扩径力的要求，因此液压系统装机功率大，能量损失大，效率低，相应配置的循环冷却装置功率大。同时由于扩径机工艺节奏的要求，扩径机主油缸的各个工艺动作速度都很快，因此液压系统为高压，大流量系统。现有液压控制系统常采用二通插装阀集成控制，满足高压、大流量系统的控制要求。二通插装阀的优点为通流能力大，流阻损失小，一阀多能，易于集成；缺点是由于阀芯运动惯量大，在高压、快速启闭时，会使液压系统产生很大的冲击和振动。

因而，扩径机主油缸在实际运行中，启动、停止和速度切换时，都会产生很大的振动和声响，每个工艺动作衔接很生硬，不够连续和顺畅。整个液压回路的控制为开环控制，主油缸的控制精度很低，虽然有位移传感器和电子压力传感器，但仅仅起发送信息和监测的作用。主油缸的控制精度低，直接影响产品的合格率和成材率。

因此，本领域需要一种新的用于扩径机的主油缸设备，其可消除或至少缓解上述现有技术中的全部或部分缺陷。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于扩径机的主油缸设备，其通过包括精确的柔性液压控制系统，可显著降低液压系统装机功率，节能降耗，克服液压冲击和振动，提高钢管的合格率和成材率。

在此强调，除非另有说明，本文所用术语与本领域中各种科技术语的通常含义、各种技术词典、教科书等中定义的专业术语的含义一致。

为此，根据本发明一实施例，提供一种用于扩径机的主油缸设备，其中，主油缸设备包括：

双作用型主油缸，其中，主油缸具有第一缸体、置于第一缸体内部的第一活塞杆、及作用面积相等的第一主油腔和第二主油腔；

双作用型回程缸，其中，回程缸具有第二缸体、置于第二缸体内部的第二活塞杆、及作用面积相等的第一回程腔和第二回程腔，其中，第一缸体与第二缸体刚性连接，第一活塞杆与第二活塞杆刚性连接；

用于控制主油缸的主液压控制系统，其包括：

完全相同的第一三通电液比例节流阀和第二三通电液比例节流阀，其沿主油缸轴向排列在主油缸的第一侧，并相对于主油缸横向中心线对称布置于主油缸的两端部，其中，第一三通电液比例节流阀的第一主油输出阀口连通到主油缸的第一主油腔，第一输入阀口连通到用于供应压力油的压力油口，第一回油输出阀口连通到主回油口，其中，第二三通电液比例节流阀的第二主油输出阀口连通到主油缸的第二主油腔，第二输入阀口连通到压力油口，第二回油输出阀口连通到主回油口；

完全相同的第一二通电磁插装式截止阀和第二二通电磁插装式截止阀，其沿主油缸轴向排列在主油缸的与第一侧相对的第二侧，并相对于主油缸横向中心线对称布置于主油缸的两端部，其中，第一二通电磁插装式截止阀的第一甲阀口连通到主油缸的第一主油腔，第一乙阀口连通到主油缸的第二主油腔，其中，第二二通电磁插装式截止阀的第二甲阀口连通到主油缸的第二主油腔，第二乙阀口连通到主油缸的第一主油腔；

用于控制回程缸的副控制回路，其包括比例换向阀、电磁阀、以及第一二通插装阀和第二二通插装阀，其中，通过电磁阀控制第一二通插装阀和第二二通插装阀，比例换向阀的第一换向阀口经由第一二通插装阀连接到回程缸的第一回程腔，比例换向阀的第二换向阀口经由第二二通插装阀连接到回程缸的第二回程腔。

进一步地，在一实施例中，主油缸与第一三通电液比例节流阀和第二三通电液比例节流阀可一起组成液压桥式回路，其中，第一三通电液比例节流阀和第二三通电液比例节流阀同步运行，并将大小相同、方向相反的电压信号同步施加到主油缸。

进一步地，在一实施例中，主液压控制系统还可包括第一电子压力传感器和第二电子压力传感器，其可分别连接到主油缸的第一主油腔和第二主油腔。

进一步地，在一实施例中，主液压控制系统还可包括第一蓄能器和第二蓄能器，其可分别电连接到第一三通电液比例节流阀和第二三通电液比例节流阀。

进一步地，在一实施例中，主液压控制系统还可包括高压伸缩接头，其可布置到与主油缸连接的外部连接管路。

进一步地，在一实施例中，第一缸体与第二缸体可通过第一螺纹连接装置刚性连接，第一活塞杆的一端可与第二活塞杆通过第二螺纹连接装置刚性连接，且相对的另一端可刚性连接到用于驱动扩径头的悬臂拉杆。

进一步地，在一实施例中，主液压控制系统还可包括：

用于第一三通电液比例节流阀和第二三通电液比例节流阀以及第一二通电磁插装式截止阀和第二二通电磁插装式截止阀的先导阀；

第一控制油口，其可分别与第一三通电液比例节流阀和第二三通电液比例节流阀及第一二通电磁插装式截止阀和第二二通电磁插装式截止阀的先导阀均连接；

第一泄油口，其可分别与第一三通电液比例节流阀和第二三通电液比例节流阀及第一二通电磁插装式截止阀和第二二通电磁插装式截止阀的先导阀均连接；

第二泄油口，其可连接到主油缸。

进一步地，在一实施例中，副控制回路还可包括：

第二控制油口，其可分别连接到比例换向阀、及第一二通插装阀和第二二通插装阀；

第三泄油口，其可分别连接到比例换向阀、及第一二通插装阀和第二二通插装阀。

进一步地，在一实施例中，所述用于扩径机的主油缸设备还可可包括安装到回程缸的位移传感器，其用于精确测量和反馈回程缸及主油缸的位置。

进一步地，在一实施例中，主液压控制系统的所有控制主油缸的阀均可直接集成到主油缸的第一缸体。

进一步地，在一实施例中，电磁阀可为电磁球阀。

根据本发明实施例提供的用于扩径机的主油缸设备可具有如下有益效果：

首先，本发明可通过包括够精确的柔性液压控制系统，可有效地消除扩径机主缸的液压冲击和振动，延长油缸使用寿命，节能降耗，实现精确定位。

其次，本发明可通过采用高精度比例节流的液压桥式回路控制，无级调速，实现快速平稳的运行和速度切换，提供持续平稳的扩径力以提高产品的合格率和成材率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出现有技术中的一位于扩径工位的扩径机主油缸；

图2也示意性示出图1的扩径机主油缸，其处于扩径过程；

图3也示意性示出图1的扩径机主油缸，其处于完成快速回程并准备进入下一个工作周期的状态；

图4示意性示出图1的扩径机主油缸的液压原理图；

图5示意性示出根据本发明一实施例的用于扩径机的主油缸设备的原理图；

图6示意性示出图5中的主油缸的局部放大图；

图7示意性示出根据本发明一实施例的用于扩径机的主油缸设备的结构简图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，举例详详述根据本发明实施例提供的技术方案。

参见图5至7，示出根据本发明一实施例的用于扩径机的主油缸设备100，其可包括：主油缸13；回程缸14；用于控制主油缸13的主液压控制系统；用于控制回程缸14的副控制回路；及连接螺栓23和24。进而，主液压控制系统可包括完全相同的第一三通电液比例节流阀15a和第二三通电液比例节流阀15b；完全相同的第一二通电磁插装式截止阀16a和第二二通电磁插装式截止阀16b；第一电子压力传感器18a和第二电子压力传感器18b；第一蓄能器17a和第二蓄能器17b；高压伸缩接头19。副控制回路可包括比例换向阀20；电磁球阀21；第一二通插装阀22.1和第二二通插装阀22.2。

具体地，如图5至7所示，主油缸13为双作用油缸，第一主油腔A和第二主油腔B的作用面积相等。进一步地，本发明还可增设回程缸14，回程缸14也为双作用液压缸，第一回程腔C和第二回程腔D的作用面积相等。主油缸13和回程缸14可刚性连接，例如，主油缸13的第一缸体和回程缸14的第二缸体可采用连接螺栓23刚性连接；主油缸13的第一活塞杆和回程缸14的第二活塞杆可采用连接螺栓24刚性连接。

另外，在回程缸14的远离主油缸13的一侧可安装有一个位移传感器30，用于精确测量和反馈回程缸14及主油缸13的位置。

第一三通电液比例节流阀15a和第二三通电液比例节流阀15b可沿主油缸13轴向排列在主油缸13的第一侧，并可相对于主油缸13横向中心线对称布置于主油缸13的两端部；第一二通电磁插装式截止阀16a和第二二通电磁插装式截止阀16b可沿主油缸13轴向排列在主油缸13的与第一侧相对的第二侧，并可相对于主油缸13横向中心线对称布置于主油缸13的两端部。

所有用于控制主油缸13的控制阀均可直接集成于主油缸13缸体上。

如图5和6所示，第一三通电液比例节流阀15a和第二三通电液比例节流阀15b的型号和功能可完全一致。第一三通电液比例节流阀15a的第一主油输出阀口S11可连通到主油缸13的第一主油腔A，第一输入阀口S12可连通到用于供应压力油的压力油口P，第一回油输出阀口S13可连通到主回油口T；并且，第二三通电液比例节流阀15b的第二主油输出阀口S21连通到主油缸13的第二主油腔B，第二输入阀口S22连通到压力油口P，第二回油输出阀口S23连通到主回油口T。

第一二通电磁插装式截止阀16a和第二二通电磁插装式截止阀16b的型号和功能可完全一致。第一二通电磁插装式截止阀16a的第一甲阀口F11可连通到主油缸13的第一主油腔A，第一乙阀口F12可连通到主油缸13的第二主油腔B，其中，第二二通电磁插装式截止阀16b的第二甲阀口F21可连通到主油缸13的第二主油腔B，第二乙阀口F22可连通到主油缸13的第一主油腔A。

第一蓄能器17a和第二蓄能器17b可分别连接到第一三通电液比例节流阀15a和第二三通电液比例节流阀15b。

高压伸缩接头19可布置于主油缸13外侧的连接管路上，并可具有伸缩调整功能。

比例换向阀20、电磁球阀21、第一二通插装阀22.1和第二二通插装阀22.2可一起组成回程缸14的副控制回路。通过电磁球阀21的通断，可控制第一二通插装阀22.1和第二二通插装阀22.2的开启/关断。比例换向阀20的第一换向阀口可经由第一二通插装阀22.1连接到回程缸14的第一回程腔C，并且，比例换向阀20的第二换向阀口可经由第二二通插装阀22.2连接到回程缸14的第二回程腔D。

如图5和6所示，P、P1可为压力油口；T、T1可为回油口；Ps可为第一三通电液比例节流阀15a和第二三通电液比例节流阀15b、及第一二通电磁插装式截止阀16a和第二二通电磁插装式截止阀16b的先导阀的第一控制油口；Px为比例换向阀20、及第一二通插装阀22.1和第二二通插装阀22.2的第二控制油口；L1可为第一泄油口L1，其分别与第一三通电液比例节流阀15a和第二三通电液比例节流阀15b及第一二通电磁插装式截止阀16a和第二二通电磁插装式截止阀16b的先导阀均连接；L2可为主油缸13的活塞轴向密封的泄油口；L3可为比例换向阀20、及第一二通插装阀22.1和第二二通插装阀22.2的泄油口。

根据本发明的一实施方式，主油缸13和第一三通电液比例节流阀15a和第二三通电液比例节流阀15b可一起组成液压桥式回路。由于第一三通电液比例节流阀15a和第二三通电液比例节流阀15b可完全一致，即为匹配且对称。

根据桥式回路，第一三通电液比例节流阀15a和第二三通电液比例节流阀15b的对应阀口必须同步开启和关闭。第一三通电液比例节流阀15a和第二三通电液比例节流阀15b必须同步给定大小相同，方向相反的电压信号，保证相同的开口度，才能确保主油缸13持续平稳的慢速工进，实现扩径。

由上述原理可知，工进时，主油缸13的第二主油腔B进高压油，第一主油腔A回油。具体而言，电磁铁Yb得电(0～+10v)，第二三通电液比例节流阀15b开启，高压油经P-A进入第二主油腔B；同时，电磁铁Ya得电(0～-10v)，第一三通电液比例节流阀开启，第一主油腔A经Ta回油箱。电磁铁Yf得电，电磁球阀21换向，控制油Px截止，第一二通插装阀22.1和第二二通插装阀22.1开启，电磁铁Ye不得电，比例换向阀20中位，回程缸14随动。

快进和快速回程主要由回程缸14完成，主油缸13的第一主油腔A和第二主油腔B连通，构成连通器。

快进时，回程缸14的第二回程腔D进高压油，第一回程腔C回油。具体而言，电磁铁Yf得电，电磁球阀21换向，控制油Px截止，第一二通插装阀22.1和第二二通插装阀22.1开启，电磁铁Ye得电(0～+10v)，比例换向阀20开启，电磁铁Yc得电，第一二通电磁插装式截止阀16a开启，第一主油腔A和第二主油腔B连通；电磁铁Yd得电，第二二通电磁插装式截止阀16b开启，第二主油腔B和第一主油腔A连通，确保回程缸14实现快进。

快速回程时，回程缸14的第一回程腔C进高压油，第二回程腔D回油。具体而言，电磁铁Yf得电，电磁球阀21换向，控制油Px截止，第一二通插装阀22.1和第二二通插装阀22.1开启，电磁铁Ye得电(0～-10v)，比例换向阀20开启，电磁铁Yc得电，第一二通电磁插装式截止阀16a开启，第一主油腔A和第二主油腔B连通；电磁铁Yd得电，第二二通电磁插装式截止阀16b开启，第二主油腔B和第一主油腔A连通，确保回程缸14实现快速回程。

如图5所示，扩径机主油缸13为双作用液压缸，第一主油腔A和第二主油腔B的工作面积相等，容积相同。扩径机回程缸14也为双作用液压缸，第一回程腔C和第二回程腔D工作面积相等，容积相同。扩径机主油缸13与回程缸14可通过连接螺栓23和24刚性连接。扩径机未工作时，主油缸13和回程缸14停止于扩径工位。主油缸13连接悬臂拉杆2轴向运动，驱动扩径头3涨开和收缩来完成扩径过程。

下面详述扩径机主油缸13和回程缸14的工艺动作：

快进：回程缸14的第二回程腔D进高压油，第一回程腔C回油。主油缸13的第一主油腔A和第二主油腔B连通，构成连通器。回程缸14驱动主油缸13沿图7的指向左侧的轴向方向运动，主油缸13带动悬臂拉杆2也向左轴向运动，驱动扩径头3涨开，并与钢管内壁充分接触，完成快进动作。

工进：主油缸13完成快进动作后，从该位置后主油缸13开始慢速工进，主油缸13的第二主油腔B进高压油，第一主油腔A回油，回程缸14随动，此阶段钢管开始塑性变形，完成扩径。

保压：走完工进行程后，主油缸13和回程缸14停止，保压，防止钢管塑性变形后回弹。

快速回程：回程缸14的第一回程腔C进高压油，第二回程腔D回油。主油缸13的第一主油腔A和第二主油腔B连通，构成连通器。回程缸14驱动主油缸13沿图7的指向右侧的方向轴向运动，主油缸13带动悬臂拉杆2也向右轴向运动，驱动扩径头3收缩，并快速与钢管内壁脱开，产生间隙，完成快速回程。同时，运管小车沿相反方向，即图7中的指向左侧的轴向方向，将钢管轴向移动一个工作行程，进入第二步扩径，从而重复上述扩径过程。

以下参照图5，详述扩径机主油缸13的液压控制原理及技术优势。

主油缸13快进，回程缸14的第二回程腔D进高压油，第一回程腔C回油。具体而言，电磁铁Yf得电，电磁球阀21换向，第二控制油口Px截止，第一二通插装阀22.1和第二二通插装阀22.2开启，电磁铁Ye得电(0～+10v)，比例换向阀20开启，电磁铁Yc得电，第一二通电磁插装式截止阀16a开启，第一主油腔A和第二主油腔B连通；电磁铁Yd得电，第二二通电磁插装式截止阀16b开启，第二主油腔B和第一主油腔A连通，使得主油缸13的第一主油腔A和第二主油腔B连通，形成连通器，确保回程缸14快速驱动，实现快进。

主油缸13工进，当扩径头3与钢管内壁充分接触，负载压力升高，第二电子压力传感器18b发出信息，通过PLC(programmable logic controller，可编程逻辑控制器)控制，主油缸13的第二主油腔B进高压油，第一主油腔A回油。电磁铁Yb得电(0～+10v)，第二三通电液比例节流阀15b开启，高压油经P-A进入第二主油腔B；同时电磁铁Ya得电(0～-10v)，第一三通电液比例节流阀15a开启，第一主油腔A经Ta回油箱。电磁铁Yf得电，电磁球阀21换向，第二控制油口Px截止，第一二通插装阀22.1和第二二通插装阀22.2开启，电磁铁Ye不得电，比例换向阀20中位，回程缸14随动。主油缸13由快进转为工进，速度由快转慢，钢管开始塑性变形，完成扩径。第一三通电液比例节流阀15a和第二三通电液比例节流阀15b具有极快的响应速度，很高的控制精度。第一三通电液比例节流阀15a和第二三通电液比例节流阀15b的开口度要求同时开启，同时关闭，时刻保持高度一致。

主油缸13保压，主油缸13走完工进行程后，比例电磁铁Ya，Yb同时失电，第一三通电液比例节流阀15a和第二三通电液比例节流阀15b的阀口同步关闭，主油缸13停止，同时回程缸14也同步停止，保压一段时间，防止钢管塑性变形后回弹。

主油,13快速回程，回程缸14的第一回程腔C进高压油，第二回程腔D回油。具体而言，电磁铁Yf得电，电磁球阀21换向，第二控制油口Px截止，第一二通插装阀22.1和第二二通插装阀22.2开启，电磁铁Ye得电(0～-10v)，比例换向阀20开启，电磁铁Yc得电，第一二通电磁插装式截止阀16a开启，第一主油腔A和第二主油腔B连通；电磁铁Yd得电，第二二通电磁插装式截止阀16b开启，第二主油腔B和第一主油腔A连通。在回程缸14的驱动下，主油缸13持续平稳，快速回程。

第一蓄能器17a和第二蓄能器17b的作用为吸收脉动，消除液压冲击和震动，作为辅助动力源，确保先导控制油持续平稳的供油，保证第一三通电液比例节流阀15a和第二三通电液比例节流阀15b连续正常工作。

第一电子压力传感器18a和第二电子压力传感器18b分别连接于主油缸13的第一主油腔A和第二主油腔B。通过PLC提供闭环控制的压力信号，精确连续地检测主油缸13的第一主油腔A和第二主油腔B的压力变化。

高压伸缩接头9可例如共有4个，对称布置于主油缸13第一侧和第二侧的连接管路上，具有伸缩调整功能。

以上原理的技术优势：

本发明采用三通电液比例节流阀，可满足高压大流量，快速运动的大功率系统的控制要求，实现无级调速，柔性控制，克服和消除液压冲击和振动；同时，可具有极快的响应速度和很高的控制精度，易于实现主油缸高精度的闭环控制，提高产品的合格率和成材率。

进而，本发明采用两个完全相同的三通电液比例节流阀对称布置，组成液压桥式回路，可实现高精度闭环控制，保证主油缸精确定位；同时，对称的两个三通电液比例节流阀同步开启，关闭采用高精度同步运动轴控制，确保两阀同时开启，同时关闭的高度一致性。

进而，本发明快进和快速回程时，采用缸径较小的回程缸驱动，既可满足快速的工艺动作要求，又可大幅降低液压系统流量，极大地减小液压系统装机功率，节能降耗。同时，液压站的占地面积减小，易于布置安装，便于现场使用维护。

另外，在本发明中，高压伸缩接头可对称布置于主油缸两侧的连接管路上，具有轴向伸缩调整功能。

进而，本发明通过将两个相同且匹配的三通电液比例节流阀对称布置，安装于主油缸两侧，与主油缸共同组成液压桥式回路。按照液压桥式回路的特点，采用同步运动轴控制，可保证对称布置的两阀同时启闭，高度一致；确保主油缸工进时，定位精确，运行平稳，无冲击，无振动，实现高精度的闭环控制。

进而，在本发明中，快进和快速回程采用小缸径的回程缸驱动，可降低装机功率，达到有效消除主油缸的液压冲击和振动，延长主油缸使用寿命，节能降耗的目的；可实现快速精准，换挡平稳柔和，持续平稳的高精度柔性控制。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于扩径机的主油缸设备，其特征在于，包括：

双作用型主油缸(13)，其中，主油缸(13)具有第一缸体、置于第一缸体内部的第一活塞杆、及作用面积相等的第一主油腔(A)和第二主油腔(B)；

双作用型回程缸(14)，其中，回程缸(14)具有第二缸体、置于第二缸体内部的第二活塞杆、及作用面积相等的第一回程腔(C)和第二回程腔(D)，其中，第一缸体与第二缸体刚性连接，第一活塞杆与第二活塞杆刚性连接；

用于控制主油缸(13)的主液压控制系统，其包括：

完全相同的第一三通电液比例节流阀(15a)和第二三通电液比例节流阀(15b)，其沿主油缸(13)轴向排列在主油缸(13)的第一侧，并相对于主油缸(13)横向中心线对称布置于主油缸(13)的两端部，其中，第一三通电液比例节流阀(15a)的第一主油输出阀口(S11)连通到主油缸(13)的第一主油腔(A)，第一输入阀口(S12)连通到用于供应压力油的压力油口(P)，第一回油输出阀口(S13)连通到主回油口(T)，其中，第二三通电液比例节流阀(15b)的第二主油输出阀口(S21)连通到主油缸(13)的第二主油腔(B)，第二输入阀口(S22)连通到压力油口(P)，第二回油输出阀口(S23)连通到主回油口(T)；

完全相同的第一二通电磁插装式截止阀(16a)和第二二通电磁插装式截止阀(16b)，其沿主油缸(13)轴向排列在主油缸(13)的与第一侧相对的第二侧，并相对于主油缸(13)横向中心线对称布置于主油缸(13)的两端部，其中，第一二通电磁插装式截止阀(16a)的第一甲阀口(F11)连通到主油缸(13)的第一主油腔(A)，第一乙阀口(F12)连通到主油缸(13)的第二主油腔(B)，其中，第二二通电磁插装式截止阀(16b)的第二甲阀口(F21)连通到主油缸(13)的第二主油腔(B)，第二乙阀口(F22)连通到主油缸(13)的第一主油腔(A)；

用于控制回程缸(14)的副控制回路，其包括比例换向阀(20)、电磁阀(21)、以及第一二通插装阀(22.1)和第二二通插装阀(22.2)，其中，通过电磁阀(21)控制第一二通插装阀(22.1)和第二二通插装阀(22.1)，比例换向阀(20)的第一换向阀口经由第一二通插装阀(22.1)连接到回程缸(14)的第一回程腔(C)，比例换向阀(20)的第二换向阀口经由第二二通插装阀(22.2)连接到回程缸(14)的第二回程腔(D)。

2.如权利要求1所述的用于扩径机的主油缸设备，其特征在于，主油缸(13)与第一三通电液比例节流阀(15a)和第二三通电液比例节流阀(15b)一起组成液压桥式回路，其中，第一三通电液比例节流阀(15a)和第二三通电液比例节流阀(15b)同步运行，并将大小相同、方向相反的电压信号同步施加到主油缸(13)。

3.如权利要求1所述的用于扩径机的主油缸设备，其特征在于，主液压控制系统还包括第一电子压力传感器(18a)和第二电子压力传感器(18b)，其分别连接到主油缸(13)的第一主油腔(A)和第二主油腔(B)。

4.如权利要求1所述的用于扩径机的主油缸设备，其特征在于，主液压控制系统还包括第一蓄能器(17a)和第二蓄能器(17b)，其分别电连接到第一三通电液比例节流阀(15a)和第二三通电液比例节流阀(15b)。

5.如权利要求1所述的用于扩径机的主油缸设备，其特征在于，主液压控制系统还包括高压伸缩接头(19)，其布置到与主油缸(13)连接的外部连接管路。

6.如权利要求1所述的用于扩径机的主油缸设备，其特征在于，第一缸体与第二缸体通过第一螺纹连接装置刚性连接，第一活塞杆的一端与第二活塞杆通过第二螺纹连接装置刚性连接，且相对的另一端刚性连接到用于驱动扩径头的悬臂拉杆。

7.如权利要求1所述的用于扩径机的主油缸设备，其特征在于，主液压控制系统还包括：

用于第一三通电液比例节流阀(15a)和第二三通电液比例节流阀(15b)以及第一二通电磁插装式截止阀(16a)和第二二通电磁插装式截止阀(16b)的先导阀；

第一控制油口(Ps)，其分别与第一三通电液比例节流阀(15a)和第二三通电液比例节流阀(15b)及第一二通电磁插装式截止阀(16a)和第二二通电磁插装式截止阀(16b)的先导阀均连接；

第一泄油口(L1)，其分别与第一三通电液比例节流阀(15a)和第二三通电液比例节流阀(15b)及第一二通电磁插装式截止阀(16a)和第二二通电磁插装式截止阀(16b)的先导阀均连接；

第二泄油口(L2)，其连接到主油缸(13)。

8.如权利要求1所述的用于扩径机的主油缸设备，其特征在于，副控制回路还包括：

第二控制油口(Px)，其分别连接到比例换向阀(20)、及第一二通插装阀(22.1)和第二二通插装阀(22.2)；

第三泄油口(L3)，其分别连接到比例换向阀(20)、及第一二通插装阀(22.1)和第二二通插装阀(22.2)。

9.如权利要求1所述的用于扩径机的主油缸设备，其特征在于，还包括安装到回程缸(14)的位移传感器(30)，其用于精确测量和反馈回程缸(14)及主油缸(13)的位置。

10.如权利要求1至9中任一项所述的用于扩径机的主油缸设备，其特征在于，主液压控制系统的所有用于控制主油缸(13)的阀均直接集成到主油缸(13)的第一缸体；

优选地，电磁阀(21)为电磁球阀。

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