CN113847292A - 一种六面顶压机液压系统及压力控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种六面顶压机液压系统及压力控制方法，用于提供一种大缸径六面顶压机的超高压油路、配套低压及控制油路和基于该液压系统的压力控制方法，该液压油路采用往复式增压器提供超高压液压油，采用步进电机卸压模块进行直接卸压；该控制方法能够精准控制液压系统的油压，实现六面顶压机的长时间稳定运行和安全平稳卸压。

Description

一种六面顶压机液压系统及压力控制方法
技术领域
本发明属于液压技术领域，具体涉及一种六面顶压机液压系统及压力控制方法。
背景技术
合成腔体的大小对钻石生产至关重要，由于合成腔内必然存在着温度和压力差异，合成腔的增大不仅意味着一次合成中金刚石的的总体生长空间的增大，更代表了合成环境中压力温度梯度的减小，这对磨料级金刚石和培育金刚石都更为有利，对于大颗粒钻石而言，合成腔的大小更是直接制约了钻石的生长上限。自从金刚石产业开始以来，出于成本及生产质量的需要，合成压机大型化一直是金刚石生产相关企业研发的主要目标之一。
随着合成压机腔体增大，工作缸内液压油充油量大幅度增加；同时随着高品级人造金刚石，尤其是人工培育钻石的市场需求增加，合成工艺时间大大延长，合成过程中存在不确定内漏因素，尤其是高压区轻微内漏故障不容易查找原因，造成合成过程中液压油需求较大。而传统增压器提供高压油量有限，存在增压器超程问题，已不能满足生产需求。
往复式增压器是近几年才发展起来的一种专用于长工艺晶体生长设备，实用新型专利CN201120363620.3和实用新型专利CN201820221608.0分别公开了一种往复式增压器的液压图及工作原理，只要低压油源不断，就能够源源不断提供超高压油，可以有效的避免增压器超程问题；另外，只要超高压区不发生严重内漏，对设备低压区内漏可以忽略不计。
但在卸压阶段，以往由于增压器的存在，只需要对约20MPa的高压油路进行卸压，就能够达到合成压机的卸压效果，采用往复式增压器后，只能从100MPa以上的超高压区直接卸压，由于压力过高，油路复杂，控制难度大，且稳定性较差。因此超高压直接卸压，是压机大型化过程中必须跨过的一个关口。发明专利CN202010921687.8公开了一种超高压液压油路安全卸压的控制方法，能够实现六面顶压机正常工作状态的稳定卸压。
为保证六面顶压机的稳定运行和安全卸压，其液压系统和控制系统需要进一步完善，尤其是卸压过程中异常情况的保护措施仍需进一步完善。
发明内容
本发明为了解决以上问题，本发明提供一种六面顶压机液压系统及压力控制方法，该液压油路采用往复式增压器提供超高压液压油，采用步进电机卸压模块从超高压区进行直接卸压；该控制方法能够精准控制液压系统的油压，实现六面顶压机的长时间稳定运行和平稳卸压。
本发明解决其技术问题的技术方案为：
一种六面顶压机液压系统，包括主油路，所述主油路包括主管道和依次设置在主管道上的油箱、大油泵和小油泵、直通单向阀组、三位四通电磁换向阀、叠加式节流阀、第一二位四通电磁换向阀、超高压液控单向阀、工作缸；所述直通单向阀组包括第一直通单向阀、第二直通单向阀，所述大油泵和小油泵的油路分别经过第一直通单向阀、第二直通单向阀后并联在主管道上，为液压系统提供液压油；所述三位四通电磁换向阀的一通和二通与主管道连通、三通与工作缸回程腔的支油管连通、四通与油箱连通；所述第一二位四通电磁换向阀的一通和二通与主管道连通、三通与油箱连通；还包括用于为油泵提供动力的电动机；还包括用于调节系统压力的电磁溢流阀，所述电磁溢流阀的进油端连接在直通单向阀组和三位四通电磁换向阀之间的主油路上，所述电磁溢流阀的出油端与油箱连通；还包括用于控制超高压液控单向阀通断的第二二位四通电磁换向阀，所述第二二位四通电磁换向阀的一通和二通分别连接超高压液控单向阀的低压无杆腔和低压有杆腔，三通与油箱连通，四通与直通单向阀组和三位四通电磁换向阀之间的主油路连通；还包括低压压力表、低压压力传感器，所述低压压力表和低压压力传感器设置在第二二位四通电磁换向阀与直通单向阀组间的管路上；还包括高压压力表、高压压力传感器，所述高压压力表和高压压力传感器设置在超高压液控单向阀与工作缸工作腔之间的主油路上；还包含用于控制六个工作缸工作腔通断的二位七通阀，二位七通阀设置在超高压液控单向阀和工作缸工作腔之间的主油路上；还包括用于控制二位七通阀通断的的第三二位四通电磁换向阀，所述第三二位四通电磁换向阀的一通和二通分别连接二位七通阀的低压无杆腔和低压有杆腔，三通与油箱连通，四通与直通单向阀组和三位四通电磁换向阀之间的主油路连通；还包括用于调节回程压力的溢流阀，溢流阀的进油端连接在工作缸回程腔的支油管上，所述溢流阀的出油端与油箱连通；还包括第一电动机、第二电动机，所述第一电动机、第二电动机分别用于控制大油泵、小油泵的运行，还包括PLC，所述PLC用于控制第一电动机、第二电动机的启停、各个电磁阀中电磁铁的带断电，以及接收高压压力传感器、低压压力传感器发送的信号。
所述主油路中叠加式节流阀、第一二位四通电磁换向阀、超高压液控单向阀、工作缸为6组，6组叠加式节流阀、第一二位四通电磁换向阀、超高压液控单向阀、工作缸的连接方式相同、分别并联在主油路上；6组所述的第一二位四通电磁换向阀的三通并联后与油箱连通；6组所述的超高压液控单向阀的低压无杆腔并联后与第二二位四通电磁换向阀的一通连通，低压有杆腔并联后与第二二位四通电磁换向阀的二通连通。
还包括超压油路，所述超压油路包括电磁通断阀和往复式增压器；所述的电磁通断阀一端连接在直通单向阀组和三位四通电磁换向阀之间的主油路上，一端连接在往复式增压器的进油端；往复式增压器出油端与二位七通阀连接，往复式增压器的回油端与油箱连通。
卸压油路包括第四二位四通电磁换向阀、超高压液控通断阀、步进卸荷阀和超高压手动通断阀；所述第四二位四通电磁换向阀的一通和二通分别连接超高压液控通断阀的控制油路端口，三通与直通单向阀组和三位四通电磁换向阀之间的主油路连通，四通与油箱连通；超高压液控通断阀与超高压手动通断阀并联，进油端接于接于二位七通阀和往复式增压器之间，出油端与步进卸荷阀进油端连接；步进卸荷阀出油端与油箱连接。
所述工作缸包括限位工作缸和不限位工作缸。
所述限位工作缸为3个，不限位工作缸为3个。
所述不限位工作缸上还设置有用于探测工作缸塞住位置的接近开关，所述PLC用于接收接近开关发送的信号。
一种使用六面顶压机液压系统的压力控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：工作前准备：打开控制程序，设定好暂停时间、充液压力、保压压力、保压时间、卸压速率、回程压力、回程时间参数，调节电磁溢流阀、溢流阀、叠加式节流阀、大油泵流量、小油泵流量、限位工作缸的限位环、不限位工作缸的接近开关达到工作要求，并调校好顶锤，调节控制程序进入自动工作状态；
S2：空程前进：启动工作程序，开始空程前进工步；大油泵电动机启动，大油泵工作将液压油从油箱中抽出，并经过直通单向阀将液压油注入主管道中，电磁溢流阀中的电磁铁带电后电磁溢流阀将低压油路系统压力稳定在设定值附近，多余的液压油通过电磁溢流阀的溢流口溢流回油箱，使三位四通电磁换向阀的电磁铁2CT带电、对应不限位工作缸的第一二位四通电磁换向阀对应的电磁铁带电，不限位工作缸的回程腔中多余的液压油经过三位四通电磁换向阀回到油箱，同时主管道中的液压油经过三位四通电磁换向阀后流向三个不限位工作缸对应的支油管，并经过的对应的叠加式节流阀流经第一二位四通电磁换向阀，然后通过超高压液控单向阀流入三个不限位工作缸的工作腔，推动柱塞带动垫块、顶锤等前进；
S3：暂停：不限位工作缸上的接近开关探测到对应的柱塞前进到位，对应控制不限位工作缸的二位四通电磁换向阀断电，柱塞停止前进；当3个活工作缸的柱塞全部到位，控制程序自动进入暂停工步；
S4：充液：暂停时间达到设定时间，程序自动进入充液工步；控制大油泵的第一电动机启动，电磁溢流阀中的电磁铁带电后低压油路中产生的系统压力，使三位四通电磁换向阀的电磁铁2CT带电、第一二位四通电磁换向阀对应的电磁铁带电，液压油进入六个工作缸的工作腔，使第三二位四通电磁换向阀的电磁铁带电，推动二位七通阀工作，使六个工作缸的工作腔处于连通状态，以相同的油压推动柱塞带动垫块、顶锤等前进，实现对合成块的六个方向的压缩；
S5：超压：当高压压力传感器检测到工作缸中的压力达到设定充液压力后，结束充液工步，进入超压工步；三位四通电磁换向阀的电磁铁2CT以及6个第一二位四通电磁换向阀的电磁铁3-8CT断电，三位四通电磁换向阀与超高压液控单向阀之间油管中的液压油通过三位四通电磁换向阀和第一二位四通电磁换向阀回油箱；与此同时，电磁通断阀的电磁铁带电，液压油进入往复式增压器，往复式增压器工作产生的超高压液压油经过二位七通阀进入六个工作缸的工作腔，实现对六个工作缸液压油压力的同步提升；
S6：保压：当高压压力传感器检测到超高压区的压力达到设定保压压力后，超压结束，大油泵电动机停止工作，电磁溢流阀的电磁铁10CT和电磁通断阀的电磁铁12CT断电，进入保压工步；第三二位四通电磁换向阀的电磁铁带电，保持六个工作缸的工作腔的连通状态，保证保压过程中六面顶压机六个方向压力相等；
S7：卸压：当保压时间达到设定设定，结束保压，开始卸压；小油泵电动机启动，电磁溢流阀的电磁铁带电，当低压压力传感器检测到低压油路的油压超过能够打开超高压液控通断阀的最低油压，第四二位四通电磁换向阀的电磁铁带电，主管道中的液压油通过第四二位四通电磁换向阀后，推动超高压液空通断阀工作，打开超高压卸压通道，超高压液压油到达步进卸荷阀；通过能够打开超高压液空通断阀，PLC控制步进电机工作，带动步进卸荷阀阀芯逐步旋转，按照设定卸压参数从超高压区进行直接卸压。卸压过程中，当高压压力传感器检测到超高压区的实际油压低于卸压设定参数3MPa时，第四二位四通电磁换向阀的电磁铁13CT断电，紧急关闭超高压液空通断阀，直到高压压力传感器检测到卸压设定参数等于超高压区的实际油压时，第四二位四通电磁换向阀的电磁铁电磁铁13CT带电，打开超高压液控通断阀，继续卸压；
S8：回程：当高压压力传感器检测到工作缸中的油压达到设定回程压力时，结束卸压，开始回程；小油泵电动机停止工作，大油泵电动机启动，第三二位四通电磁换向阀的电磁铁11CT、第四二位四通电磁换向阀的电磁铁13CT断电，二位七通阀归位，六个工作缸工作腔的连通断开；超高压液控通断阀控制油路油管中的液压油通过第四二位四通电磁换向阀自动回油箱，超高压液控通断阀归位。三位四通电磁换向阀的电磁铁1CT带电、第二二位四通电磁换向阀电磁铁带电、电磁溢流阀中的电磁铁带电，主管道中的液压油通过二位四通电磁换向阀后，推动超高压液控单向阀工作，打开工作缸工作腔中液压油回流通道，工作缸工作腔中液压油从第一二位四通电磁换向阀回油箱；与此同时，主管道中的液压油经过三位四通电磁换向阀后，在溢流阀的作用下油压降到预设值，然后注入工作缸的回程腔，推动柱塞回程；与此同时，步进电机带动步进卸荷阀向原点方向旋转，直到系统检测步进电机到达原点，并反转一定角度直至卸荷阀归位归位；
S9：一次工作循环结束：回程时间到达设定时间，大油泵电动机停止工作，所有电磁铁都不带电，三位四通电磁换向阀处于中位，工作缸回程腔中的液压油经过三位四通电磁换向阀的中位溢流孔自动回到油箱，直到回程腔中液压油压力归零；超高压液控单向阀控制油路油管中的液压油通过第二二位四通电磁换向阀自动回油箱，超高压液控单向阀归位，油管中液压油压力归零；设备停止工作，一次合成循环结束。
所述保压步骤还设置有压力过低自动补压和压力过高自动泄压步骤，所述保压步骤中的补压动作具体为：保压过程中，如果当高压压力传感器检测到超高压区的压力低于设定保压压力0.3MPa，则小油泵电动机启动，电磁溢流阀的电磁铁10CT、第三二位四通电磁换向阀的电磁铁11CT、电磁通断阀的电磁铁12CT带电，对超高压区进行补压，直到实际压力到达设定保压压力，电动机停止运转，电磁溢流阀的电磁铁10CT、电磁通断阀的电磁铁12CT断电，结束补压。
当六面顶压机需要调校、维护保养或出现紧急情况时，需要在调整工作状态下进行操作；调整工作状态包括以下步骤：
S1：单缸前进：在调整工作状态下，进行单缸前进操作时，大油泵电动机启动，电磁溢流阀的电磁铁带电，三位四通电磁换向阀的电磁铁2CT和对应工作缸对应的三位四通电磁换向阀的电磁铁带电，液压油进入对应工作缸的工作腔，推动柱塞前进；
S2：卸压/回程：在调整工作状态下，进行卸压/回程操作时，如果高压压力传感器检测到超高压区的油压高于设定的回程压力，则程序执行卸压动作，直至将超高压区的油压卸至回程压力，然后执行回程动作；如果超高压区的油压小于或等于设定的回程压力，则程序直接执行回程动作；
S3：紧急卸压：当遇到特殊情况，需要对六面顶压机的超高压区进行快速卸压，小油泵电动机启动，电磁溢流阀的电磁铁带电，第三二位四通电磁换向阀的电磁铁带电，确保超高压区处于连通状态；第四二位四通电磁换向阀的电磁铁带电，PLC控制步进电机快速旋转一定角度，带动步进卸荷阀阀芯快速打开一定程度，开始紧急卸压；当超高压区油压降至回程压力以下时，可进行回程操作，转入回程动作。
本发明的有益效果为：
1、本发明提供了一种大缸径六面顶压机的的液压系统，该液压油路采用往复式增压器提供超高压液压油，大大减少了液压油的用量，有效的避免了传统增压器的超程问题；采用步进电机卸压模块实现了超高压区直接安全卸压。
2、本发明提供了一种液压系统的控制方法，该控制方法能够精准控制液压系统的油压，实现六面顶压机的长时间稳定运行和平稳卸压。
附图说明
图1是本发明的液压系统原理图。
图2是本发明的自动工作状态和调整工作状态对应工步电磁铁和电机的通断示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步描述。
如图1所示，一种六面顶压机液压系统，包括主油路，所述主油路包括主管道和依次设置在主管道上的油箱1、大油泵2和小油泵3、直通单向阀组、三位四通电磁换向阀14、叠加式节流阀18-23、第一二位四通电磁换向阀24-29、超高压液控单向阀30-35、工作缸；所述直通单向阀组包括第一直通单向阀6、第二直通单向阀7，所述大油泵2和小油泵3的油路分别经过第一直通单向阀6、第二直通单向阀7后并联在主管道上，为液压系统提供液压油；所述三位四通电磁换向阀14的一通和二通与主管道连通、三通与工作缸回程腔的支油管连通、四通与油箱1连通；所述第一二位四通电磁换向阀24-29的一通和二通与主管道连通、三通与油箱1连通；还包括用于为油泵提供动力的电动机；还包括用于调节系统压力的电磁溢流阀12，所述电磁溢流阀12的进油端连接在直通单向阀组和三位四通电磁换向阀14之间的主油路上，所述电磁溢流阀12的出油端与油箱1连通；还包括用于控制超高压液控单向阀30-35通断的第二二位四通电磁换向阀15，所述第二二位四通电磁换向阀15的一通和二通分别连接超高压液控单向阀30-35的低压无杆腔和低压有杆腔，三通与油箱1连通，四通与直通单向阀组和三位四通电磁换向阀14之间的主油路连通；还包括低压压力表8、低压压力传感器10，所述低压压力表8和低压压力传感器10设置在第二二位四通电磁换向阀15与直通单向阀组间的管路上；还包括高压压力表9、高压压力传感器11，所述高压压力表9和高压压力传感器11设置在超高压液控单向阀30-35与工作缸工作腔之间的主油路上；还包含用于控制六个工作缸工作腔通断的二位七通阀17，二位七通阀17设置在超高压液控单向阀30-35和工作缸工作腔之间的主油路上；还包括用于控制二位七通阀17通断的的第三二位四通电磁换向阀16，所述第三二位四通电磁换向阀16的一通和二通分别连接二位七通阀17的低压无杆腔和低压有杆腔，三通与油箱1连通，四通与直通单向阀组和三位四通电磁换向阀14之间的主油路连通；还包括用于调节回程压力的溢流阀13，溢流阀13的进油端连接在工作缸回程腔的支油管上，所述溢流阀13的出油端与油箱1连通；还包括第一电动机4、第二电动机5，所述第一电动机4、第二电动机5分别用于控制大油泵2、小油泵3的运行，还包括PLC，所述PLC用于控制第一电动机4、第二电动机5的启停、各个电磁阀中电磁铁的带断电，以及接收高压压力传感器11、低压压力传感器10发送的信号。
所述主油路中叠加式节流阀18-23、第一二位四通电磁换向阀24-29、超高压液控单向阀30-35、工作缸为6组，6组叠加式节流阀18-23、第一二位四通电磁换向阀24-29、超高压液控单向阀30-35、工作缸的连接方式相同、分别并联在主油路上；6组所述的第一二位四通电磁换向阀24-29的三通并联后与油箱1连通；6组所述的超高压液控单向阀30-35的低压无杆腔并联后与第二二位四通电磁换向阀15的一通连通，低压有杆腔并联后与第二二位四通电磁换向阀15的二通连通。
还包括超压油路，所述超压油路包括电磁通断阀48和往复式增压器49；所述的电磁通断阀48一端连接在直通单向阀组和三位四通电磁换向阀14之间的主油路上，一端连接在往复式增压器49的进油端；往复式增压器49出油端与二位七通阀17连接，往复式增压器49的回油端与油箱1连通。
卸压油路包括第四二位四通电磁换向阀51、超高压液控通断阀52、步进卸荷阀54和超高压手动通断阀53；所述第四二位四通电磁换向阀51的一通和二通分别连接超高压液控通断阀52的控制油路端口，三通与直通单向阀组和三位四通电磁换向阀14之间的主油路连通，四通与油箱1连通；超高压液控通断阀52与超高压手动通断阀53并联，进油端接于接于二位七通阀17和往复式增压器49之间，出油端与步进卸荷阀54进油端连接；步进卸荷阀54出油端与油箱1连接。
所述工作缸包括限位工作缸36-38和不限位工作缸39-41。
所述限位工作缸36-38为3个，不限位工作缸39-41为3个。
所述不限位工作缸39-41上还设置有用于探测工作缸塞住位置的接近开关，所述PLC用于接收接近开关发送的信号。
如图2所示，该液压系统的压力控制方法，其工作状态包括自动工作状态和调整工作状态。
自动状态工作过程为：
工作前准备：打开控制程序，设定好暂停时间、充液压力、保压压力、保压时间、卸压速率、回程压力、回程时间等参数，调节电磁溢流阀12、溢流阀13、叠加式节流阀18-23、大油泵2流量、小油泵3流量、三个限位工作缸42-44的限位环、三个不限位工作缸45-47的接近开关(JJ1-JJ3)达到工作要求，并调校好6个顶锤，调节控制程序进入自动工作状态。
空程前进：启动工作程序，开始空程前进工步。大油泵电动机4启动，大油泵2工作将液压油从油箱1中抽出，并经过直通单向阀6将液压油注入主管道中，电磁溢流阀12中的电磁铁(10CT)带电后电磁溢流阀将低压油路系统压力稳定在设定值附近，多余的液压油通过电磁溢流阀的溢流口溢流回油箱，使三位四通电磁换向阀14的电磁铁(2CT)带电、二位四通电磁换向阀(27、28、29)对应的电磁铁(6CT、7CT、8CT)带电，工作缸(39、40、41)的回程腔中多余的液压油可以经过三位四通电磁换向阀回到油箱，同时主管道中的液压油经过三位四通电磁换向阀后流向三个不限位工作缸(39、40、41)对应的支油管，并经过的叠加式节流阀(21、22、23)流经二位四通电磁换向阀(27、28、29)，然后通过超高压液控单向阀(33、34、35)流入三个不限位工作缸的工作腔，推动柱塞(45、46、47)带动垫块、顶锤等前进。
暂停：当接近开关(JJ1/JJ2/JJ3)探测到对应的柱塞(45/46/47)前进到位，对应的二位四通电磁换向阀(27/28/29)断电，柱塞停止前进；当3个活工作缸的柱塞全部到位，控制程序自动进入暂停工步。
充液：暂停时间达到设定时间，程序自动进入充液工步。大油泵电动机4启动，电磁溢流阀12中的电磁铁(10CT)带电后低压油路中产生的系统压力，使三位四通电磁换向阀14的电磁铁(2CT)带电、二位四通电磁换向阀24-29对应的电磁铁(3CT-8CT)带电，液压油进入六个工作缸36-41的工作腔，使二位四通电磁换向阀16的电磁铁(11CT)带电，推动二位七通阀17工作，使六个工作缸的工作腔处于连通状态，以相同的油压推动柱塞42-47带动垫块、顶锤等前进，实现对合成块的六个方向的压缩。
超压：当高压压力传感器11检测到工作缸中的压力达到设定充液压力后，结束充液工步，进入超压工步。2CT-8CT断电，三位四通电磁换向阀14与超高压液控单向阀30-35之间油管中的液压油通过三位四通电磁换向阀14和二位四通电磁换向阀24-29回油箱；与此同时，电磁通断阀48的电磁铁(12CT)带电，液压油进入往复式增压器49，往复式增压器工作产生的超高压液压油经过二位七通阀17进入六个工作缸的工作腔，实现对六个工作缸液压油压力的同步提升。
保压：当高压压力传感器11检测到超高压区的压力达到设定保压压力后，超压结束，大油泵电动机4停止工作，电磁铁(10CT)和电磁铁(12CT)断电，进入保压工步；二位四通电磁换向阀16的电磁铁(11CT)带电，保持六个工作缸的工作腔的连通状态，保证保压过程中六面顶压机六个方向压力相等。
卸压：当保压时间达到设定设定，结束保压，开始卸压。小油泵3电动机5启动，电磁溢流阀12的电磁铁(10CT)带电，当低压压力传感器10检测到低压油路的油压超过能够打开超高压液控通断阀52的最低油压，二位四通电磁换向阀51的电磁铁(13CT)带电，主管道中的液压油通过二位四通电磁换向阀51后，推动超高压液空通断阀52工作，打开超高压卸压通道，超高压液压油到达步进卸荷阀54；通过能够打开超高压液空通断阀52，PLC控制步进电机工作，带动步进卸荷阀阀芯逐步旋转，按照设定卸压参数从超高压区进行直接卸压。卸压过程中，当高压压力传感器11检测到超高压区的实际油压低于卸压设定参数3MPa时，电磁铁(13CT)断电，紧急关闭超高压液空通断阀52，直到高压压力传感器11检测到卸压设定参数等于超高压区的实际油压时，电磁铁(13CT)带电，打开超高压液空通断阀52，继续卸压。
回程：当高压压力传感器11检测到工作缸中的油压达到设定回程压力时，结束卸压，开始回程。小油泵3电动机5停止工作，大油泵2电动机4启动，电磁铁(11CT、13CT)断电，二位七通阀归位，六个工作缸工作腔的连通断开；超高压液控通断阀52控制油路油管中的液压油通过二位四通电磁换向阀51自动回油箱，超高压液控通断阀归位。三位四通电磁换向阀14的电磁铁(1CT)带电、二位四通电磁换向阀15电磁铁(9CT)带电、电磁溢流阀12中的电磁铁(10CT)带电，主管道中的液压油通过二位四通电磁换向阀15后，推动超高压液控单向阀30-35工作，打开工作缸工作腔中液压油回流通道，工作缸工作腔中液压油从二位四通电磁换向阀24-29回油箱；与此同时，主管道中的液压油经过三位四通电磁换向阀14后，在溢流阀13的作用下油压降到预设值，然后注入工作缸的回程腔，推动柱塞42-47回程。与此同时，步进电机带动步进卸荷阀54向原点方向旋转，直到系统检测步进电机到达原点，并反转一定角度直至卸荷阀归位归位。
一次工作循环结束：回程时间到达设定时间，大油泵2电动机4停止工作，所有电磁铁都不带电，三位四通电磁换向阀14处于中位，工作缸回程腔中的液压油经过三位四通电磁换向阀的中位溢流孔自动回到油箱，直到回程腔中液压油压力归零；超高压液控单向阀控制油路油管中的液压油通过二位四通电磁换向阀15自动回油箱，超高压液控单向阀归位，油管中液压油压力归零；设备停止工作，一次合成循环结束。
自动工作状态在开始运行时步进电机带动步进卸荷阀阀芯自动向原点旋转直到系统检测步进卸荷阀阀芯到达原点，并反转一定角度直至归位，并在保压工步设置有步进卸荷阀阀芯未归位的报警功能。
自动工作状态在卸压工步初期系统检测控制油路系统压力是否足以打开超高压液空通断阀。
自动工作状态在卸压过程设置有超高压油路压力超下限时紧急关闭超高压液空通断阀的保护功能。
自动工作状态在卸压完成后，步进电机自动向原点方向旋转，直到步进卸荷阀阀芯归位。
自动工作状态在保压工步设置有压力过低自动补压和压力过高自动卸压等精准控压措施。
保压过程中补压动作：保压过程中，如果当高压压力传感器11检测到超高压区的压力低于设定保压压力0.3MPa，则小油泵3电动机5启动，电磁铁(10CT、11CT、12CT)带电，对超高压区进行补压，直到实际压力到达设定保压压力，电动机5停止运转，电磁铁(10CT、12CT)断电，结束补压。
保压过程中卸压动作：保压过程中，如果当高压压力传感器11检测到超高压区的油压高于设定保压压力0.3MPa以上，则程序自动进入保压工步压力过高自动卸压动作，对超高压区进行卸压，直到实际压力到达设定保压压力，电动机5停止运转，电磁铁(10CT、13CT)断电，结束补压。步进电机带动步进卸荷阀54阀芯向原点方向旋转，直到步进卸荷阀阀芯归位。
调整工作状态包括单缸前进、卸压、回程、紧急卸压等动作。
单缸前进：在调整工作状态下，进行单缸前进操作时，大油泵2电动机4启动，电磁溢流阀的电磁铁(10CT)带电，三位四通电磁换向阀14的电磁铁(2CT)和对应工作缸对应的三位四通电磁换向阀的电磁铁带电，液压油进入对应工作缸的工作腔，推动柱塞前进。
卸压/回程：在调整工作状态下，进行卸压/回程操作时，如果高压压力传感器11检测到超高压区的油压高于设定的回程压力，则程序执行卸压动作，直至将超高压区的油压卸至回程压力，然后执行回程动作；如果超高压区的油压小于或等于设定的回程压力，则程序直接执行回程动作。
紧急卸压：当遇到特殊情况，需要对六面顶压机的超高压区进行快速卸压，小油泵3电动机5启动，电磁溢流阀12的电磁铁(10CT)带电，二位四通电磁换向阀16的电磁铁(11CT)带电，确保超高压区处于连通状态；二位四通电磁换向阀51的电磁铁(13CT)带电，PLC控制步进电机快速旋转一定角度，带动步进卸荷阀阀芯快速打开一定程度，开始紧急卸压。当超高压区油压降至回程压力以下时，可进行回程操作，转入回程动作。
所述调整工作状态的紧急卸压动作卸压速度可调节，通过控制步进电机一次正转或反转一定角度来调节卸压速度，卸压速度可从压力保持状态到步进卸荷阀全部打开状态之间自由调节。
本发明为一种大缸径六面顶压机的的液压系统及控制方法，该液压系统采用往复式增压器提供超高压液压油，大大减少了液压油的用量，有效的避免了传统增压器的超程问题；采用步进电机卸压模块实现了超高压区直接安全卸压；该控制方法能够精准控制液压系统的油压，实现六面顶压机的长时间稳定运行和平稳卸压。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。
最后应说明的是：以上实施例仅用以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，但这些修改或者替换，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)

1.一种六面顶压机液压系统，其特征在于：包括主油路，所述主油路包括主管道和依次设置在主管道上的油箱、大油泵和小油泵、直通单向阀组、三位四通电磁换向阀、叠加式节流阀、第一二位四通电磁换向阀、超高压液控单向阀、工作缸；所述直通单向阀组包括第一直通单向阀、第二直通单向阀，所述大油泵和小油泵的油路分别经过第一直通单向阀、第二直通单向阀后并联在主管道上，为液压系统提供液压油；所述三位四通电磁换向阀的一通和二通与主管道连通、三通与工作缸回程腔的支油管连通、四通与油箱连通；所述第一二位四通电磁换向阀的一通和二通与主管道连通、三通与油箱连通；还包括用于为油泵提供动力的电动机；还包括用于调节系统压力的电磁溢流阀，所述电磁溢流阀的进油端连接在直通单向阀组和三位四通电磁换向阀之间的主油路上，所述电磁溢流阀的出油端与油箱连通；还包括用于控制超高压液控单向阀通断的第二二位四通电磁换向阀，所述第二二位四通电磁换向阀的一通和二通分别连接超高压液控单向阀的低压无杆腔和低压有杆腔，三通与油箱连通，四通与直通单向阀组和三位四通电磁换向阀之间的主油路连通；还包括低压压力表、低压压力传感器，所述低压压力表和低压压力传感器设置在第二二位四通电磁换向阀与直通单向阀组间的管路上；还包括高压压力表、高压压力传感器，所述高压压力表和高压压力传感器设置在超高压液控单向阀与工作缸工作腔之间的主油路上；还包含用于控制六个工作缸工作腔通断的二位七通阀，二位七通阀设置在超高压液控单向阀和工作缸工作腔之间的主油路上；还包括用于控制二位七通阀通断的的第三二位四通电磁换向阀，所述第三二位四通电磁换向阀的一通和二通分别连接二位七通阀的低压无杆腔和低压有杆腔，三通与油箱连通，四通与直通单向阀组和三位四通电磁换向阀之间的主油路连通；还包括用于调节回程压力的溢流阀，溢流阀的进油端连接在工作缸回程腔的支油管上，所述溢流阀的出油端与油箱连通；还包括第一电动机、第二电动机，所述第一电动机、第二电动机分别用于控制大油泵、小油泵的运行，还包括PLC，所述PLC用于控制第一电动机、第二电动机的启停、各个电磁阀中电磁铁的带断电，以及接收高压压力传感器、低压压力传感器发送的信号。
2.根据权利要求1所述的一种六面顶压机液压系统，其特征在于：所述主油路中叠加式节流阀、第一二位四通电磁换向阀、超高压液控单向阀、工作缸为6组，6组叠加式节流阀、第一二位四通电磁换向阀、超高压液控单向阀、工作缸的连接方式相同、分别并联在主油路上；6组所述的第一二位四通电磁换向阀的三通并联后与油箱连通；6组所述的超高压液控单向阀的低压无杆腔并联后与第二二位四通电磁换向阀的一通连通，低压有杆腔并联后与第二二位四通电磁换向阀的二通连通。
3.根据权利要求1所述的一种六面顶压机液压系统，其特征在于：还包括超压油路，所述超压油路包括电磁通断阀和往复式增压器；所述的电磁通断阀一端连接在直通单向阀组和三位四通电磁换向阀之间的主油路上，一端连接在往复式增压器的进油端；往复式增压器出油端与二位七通阀连接，往复式增压器的回油端与油箱连通。
4.根据权利要求1所述的一种六面顶压机液压系统，其特征在于：卸压油路包括第四二位四通电磁换向阀、超高压液控通断阀、步进卸荷阀和超高压手动通断阀；所述第四二位四通电磁换向阀的一通和二通分别连接超高压液控通断阀的控制油路端口，三通与直通单向阀组和三位四通电磁换向阀之间的主油路连通，四通与油箱连通；超高压液控通断阀与超高压手动通断阀并联，进油端接于接于二位七通阀和往复式增压器之间，出油端与步进卸荷阀进油端连接；步进卸荷阀出油端与油箱连接。
5.根据权利要求2所述的一种六面顶压机液压系统，其特征在于：所述工作缸包括限位工作缸和不限位工作缸。
6.根据权利要求5所述的一种六面顶压机液压系统，其特征在于：所述限位工作缸为3个，不限位工作缸为3个。
7.根据权利要求5所述的一种六面顶压机液压系统，其特征在于：所述不限位工作缸上还设置有用于探测工作缸塞住位置的接近开关，所述PLC用于接收接近开关发送的信号。
8.如使用权利要求1所述的六面顶压机液压系统的压力控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：工作前准备：打开控制程序，设定好暂停时间、充液压力、保压压力、保压时间、卸压速率、回程压力、回程时间参数，调节电磁溢流阀、溢流阀、叠加式节流阀、大油泵流量、小油泵流量、限位工作缸的限位环、不限位工作缸的接近开关达到工作要求，并调校好顶锤，调节控制程序进入自动工作状态；
S2：空程前进：启动工作程序，开始空程前进工步；大油泵电动机启动，大油泵工作将液压油从油箱中抽出，并经过直通单向阀将液压油注入主管道中，电磁溢流阀中的电磁铁带电后电磁溢流阀将低压油路系统压力稳定在设定值附近，多余的液压油通过电磁溢流阀的溢流口溢流回油箱，使三位四通电磁换向阀的电磁铁2CT带电、对应不限位工作缸的第一二位四通电磁换向阀对应的电磁铁带电，不限位工作缸的回程腔中多余的液压油经过三位四通电磁换向阀回到油箱，同时主管道中的液压油经过三位四通电磁换向阀后流向三个不限位工作缸对应的支油管，并经过的对应的叠加式节流阀流经第一二位四通电磁换向阀，然后通过超高压液控单向阀流入三个不限位工作缸的工作腔，推动柱塞带动垫块、顶锤等前进；
S3：暂停：不限位工作缸上的接近开关探测到对应的柱塞前进到位，对应控制不限位工作缸的二位四通电磁换向阀断电，柱塞停止前进；当3个活工作缸的柱塞全部到位，控制程序自动进入暂停工步；
S4：充液：暂停时间达到设定时间，程序自动进入充液工步；控制大油泵的第一电动机启动，电磁溢流阀中的电磁铁带电后低压油路中产生的系统压力，使三位四通电磁换向阀的电磁铁2CT带电、第一二位四通电磁换向阀对应的电磁铁带电，液压油进入六个工作缸的工作腔，使第三二位四通电磁换向阀的电磁铁带电，推动二位七通阀工作，使六个工作缸的工作腔处于连通状态，以相同的油压推动柱塞带动垫块、顶锤等前进，实现对合成块的六个方向的压缩；
S5：超压：当高压压力传感器检测到工作缸中的压力达到设定充液压力后，结束充液工步，进入超压工步；三位四通电磁换向阀的电磁铁2CT以及6个第一二位四通电磁换向阀的电磁铁3-8CT断电，三位四通电磁换向阀与超高压液控单向阀之间油管中的液压油通过三位四通电磁换向阀和第一二位四通电磁换向阀回油箱；与此同时，电磁通断阀的电磁铁带电，液压油进入往复式增压器，往复式增压器工作产生的超高压液压油经过二位七通阀进入六个工作缸的工作腔，实现对六个工作缸液压油压力的同步提升；
S6：保压：当高压压力传感器检测到超高压区的压力达到设定保压压力后，超压结束，大油泵电动机停止工作，电磁溢流阀的电磁铁10CT和电磁通断阀的电磁铁12CT断电，进入保压工步；第三二位四通电磁换向阀的电磁铁带电，保持六个工作缸的工作腔的连通状态，保证保压过程中六面顶压机六个方向压力相等；
S7：卸压：当保压时间达到设定设定，结束保压，开始卸压；小油泵电动机启动，电磁溢流阀的电磁铁带电，当低压压力传感器检测到低压油路的油压超过能够打开超高压液控通断阀的最低油压，第四二位四通电磁换向阀的电磁铁带电，主管道中的液压油通过第四二位四通电磁换向阀后，推动超高压液空通断阀工作，打开超高压卸压通道，超高压液压油到达步进卸荷阀；通过能够打开超高压液空通断阀，PLC控制步进电机工作，带动步进卸荷阀阀芯逐步旋转，按照设定卸压参数从超高压区进行直接卸压；卸压过程中，当高压压力传感器检测到超高压区的实际油压低于卸压设定参数3MPa时，第四二位四通电磁换向阀的电磁铁13CT断电，紧急关闭超高压液空通断阀，直到高压压力传感器检测到卸压设定参数等于超高压区的实际油压时，第四二位四通电磁换向阀的电磁铁电磁铁13CT带电，打开超高压液控通断阀，继续卸压；
S8：回程：当高压压力传感器检测到工作缸中的油压达到设定回程压力时，结束卸压，开始回程；小油泵电动机停止工作，大油泵电动机启动，第三二位四通电磁换向阀的电磁铁11CT、第四二位四通电磁换向阀的电磁铁13CT断电，二位七通阀归位，六个工作缸工作腔的连通断开；超高压液控通断阀控制油路油管中的液压油通过第四二位四通电磁换向阀自动回油箱，超高压液控通断阀归位；三位四通电磁换向阀的电磁铁1CT带电、第二二位四通电磁换向阀电磁铁带电、电磁溢流阀中的电磁铁带电，主管道中的液压油通过二位四通电磁换向阀后，推动超高压液控单向阀工作，打开工作缸工作腔中液压油回流通道，工作缸工作腔中液压油从第一二位四通电磁换向阀回油箱；与此同时，主管道中的液压油经过三位四通电磁换向阀后，在溢流阀的作用下油压降到预设值，然后注入工作缸的回程腔，推动柱塞回程；与此同时，步进电机带动步进卸荷阀向原点方向旋转，直到系统检测步进电机到达原点，并反转一定角度直至卸荷阀归位归位；
S9：一次工作循环结束：回程时间到达设定时间，大油泵电动机停止工作，所有电磁铁都不带电，三位四通电磁换向阀处于中位，工作缸回程腔中的液压油经过三位四通电磁换向阀的中位溢流孔自动回到油箱，直到回程腔中液压油压力归零；超高压液控单向阀控制油路油管中的液压油通过第二二位四通电磁换向阀自动回油箱，超高压液控单向阀归位，油管中液压油压力归零；设备停止工作，一次合成循环结束。
9.根据权利要求8所述的一种六面顶压机液压系统的压力控制方法，其特征在于：所述保压步骤还设置有压力过低自动补压和压力过高自动泄压步骤，所述保压步骤中的补压动作具体为：保压过程中，如果当高压压力传感器检测到超高压区的压力低于设定保压压力0.3MPa，则小油泵电动机启动，电磁溢流阀的电磁铁10CT、第三二位四通电磁换向阀的电磁铁11CT、电磁通断阀的电磁铁12CT带电，对超高压区进行补压，直到实际压力到达设定保压压力，电动机停止运转，电磁溢流阀的电磁铁10CT、电磁通断阀的电磁铁12CT断电，结束补压。
10.根据权利要求1所述的一种六面顶压机液压系统的压力控制方法，其特征在于：当六面顶压机需要调校、维护保养或出现紧急情况时，需要在调整工作状态下进行操作；调整工作状态包括以下步骤：
S1：单缸前进：在调整工作状态下，进行单缸前进操作时，大油泵电动机启动，电磁溢流阀的电磁铁带电，三位四通电磁换向阀的电磁铁2CT和对应工作缸对应的三位四通电磁换向阀的电磁铁带电，液压油进入对应工作缸的工作腔，推动柱塞前进；
S2：卸压/回程：在调整工作状态下，进行卸压/回程操作时，如果高压压力传感器检测到超高压区的油压高于设定的回程压力，则程序执行卸压动作，直至将超高压区的油压卸至回程压力，然后执行回程动作；如果超高压区的油压小于或等于设定的回程压力，则程序直接执行回程动作；
S3：紧急卸压：当遇到特殊情况，需要对六面顶压机的超高压区进行快速卸压，小油泵电动机启动，电磁溢流阀的电磁铁带电，第三二位四通电磁换向阀的电磁铁带电，确保超高压区处于连通状态；第四二位四通电磁换向阀的电磁铁带电，PLC控制步进电机快速旋转一定角度，带动步进卸荷阀阀芯快速打开一定程度，开始紧急卸压；当超高压区油压降至回程压力以下时，可进行回程操作，转入回程动作。
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