CN204419731U

CN204419731U - 用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统

Info

Publication number: CN204419731U
Application number: CN201420405030.6U
Authority: CN
Inventors: 龙西新
Original assignee: ZHUZHOU WENJIA INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: ZHUZHOU WENJIA INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2024-07-22

Abstract

本实用新型公开了一种用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统，包括压力油源、油压增压元件和执行元件，压力油源通过工作油路与油压增压元件相连，油压增压元件与执行元件相连，执行元件连接用于在油压达到设定值时进行卸荷的第一卸荷阀组以及由压力油控制阀芯滑动进行卸荷的被动式超压卸荷阀，被动式超压卸荷阀的卸荷压力大于第一卸荷阀组的卸荷压力，被动式超压卸荷阀和第一卸荷阀组的泄油口均与工作油路连通。本实用新型具有能量利用率高、工作稳定可靠、节能环保、生产成本低等优点。

Description

用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统

技术领域

本实用新型涉及一种液压系统，具体涉及一种用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统。

背景技术

金属挤锻成型技术是利用金属塑性成形原理进行压力加工的一种方法，将经过预处理的金属坯料放入模具中，然后在金属坯料上施加压力使金属坯料产生变形并充满模具型腔，从而获得所需要的零件。金属挤锻成型技术是一种少切削或无切削加工的先进工艺技术，利于提高制品的质量，改善制品内部微观组织和性能，且还具有节约材料、能耗低、应用范围广，生产灵活性大，工艺流程简单和设备投资少的特点。

目前，国内外挤锻成型技术和挤锻成型装备还存在很多应用技术瓶颈，使该技术不能得到充分的发展。

由于金属坯料塑性变形所需的挤锻力非常大，液压系统需要保证提供足够的能量，才能满足挤锻要求。为达到挤锻力要求，挤锻成型装备中的液压系统压力最高可达到几十甚至上百兆帕，因此挤锻成型设备的液压系统普遍存在以下问题：1、液压系统的能量供给要求高，对设备的性能要求高，设备的投资也大；2、为完成从进料到挤锻再到出料的过程，系统需要进行卸压，现有做法是将系统的压力油直接卸到油箱中，造成了大量的能量浪费；3、由于系统工作压力达到了几十甚至上百兆帕，这势必会增大液压元件的损耗及其性能的要求，对液压元件的动作可靠性要求也高，然而现有挤锻成型设备中液压元件可选择范围不多，尤其是针对系统泄压方面，现有的卸荷阀用在挤锻成型设备时还不能完全避免憋压情况的发生，一旦出现憋压，极有可能导致液压元器件的损坏，高压油喷出也容易造成人员伤亡，存在重大安全隐患。且在现有的挤锻成型设备中，都是采用组合式阀组进行泄压，其存在结构复杂、控制难度大、动作不灵敏、容易出现故障等问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种能量利用率高、工作稳定可靠、节能环保、生产成本低的用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统，包括压力油源、油压增压元件和执行元件，所述压力油源通过工作油路与油压增压元件相连，所述油压增压元件与执行元件相连，所述执行元件连接用于在油压达到设定值时进行卸荷的第一卸荷阀组以及由压力油控制阀芯滑动进行卸荷的被动式超压卸荷阀，所述被动式超压卸荷阀的卸荷压力大于所述第一卸荷阀组的卸荷压力，所述被动式超压卸荷阀和第一卸荷阀组的泄油口均与所述工作油路连通。

作为本实用新型的进一步改进：

所述第一卸荷阀组包括由电接点压力表控制通断的通断阀。

所述油压增压元件为增压缸组，所述增压缸组包括增压油缸和执行油缸，所述增压油缸的活塞的横截面积大于所述执行油缸的活塞的横截面积，所述执行油缸的无杆腔内设有相配合的增压活塞，所述增压油缸的活塞杆与所述增压活塞相连。

所述执行元件为单向油缸，所述单向油缸设于所述执行油缸的活塞杆上，所述第一卸荷阀组的进口与所述单向油缸的无杆腔底部连通。

所述执行油缸连接有第二卸荷阀组，所述第二卸荷阀组的泄油口与所述工作油路连通，所述第二卸荷阀组为由电接点压力表控制通断的通断阀；所述执行油缸还连接有由压力油控制阀芯滑动进行卸荷的被动式超压卸荷阀，所述被动式超压卸荷阀的泄油口与所述工作油路连通

所述执行元件连接有由压力油控制阀芯滑动进行卸荷的被动式超压卸荷阀，所述被动式超压卸荷阀的泄油口与所述工作油路连通。

所述被动式超压卸荷阀包括阀体以及滑设于所述阀体中的阀芯，所述阀芯沿轴向依次设有第一液压驱动部、第二液压驱动部和第三液压驱动部，所述阀体上设有与工作油路连通并驱动第一液压驱动部的第一压力油腔、与执行元件的工作油腔连通并驱动第二液压驱动部的第二压力油腔以及与工作油路连通并驱动第三液压驱动部的第三压力油腔，所述第二液压驱动部和第三液压驱动部的驱动方向为同向并且与第一液压驱动部的驱动方向相反，所述第一液压驱动部的油压作用面积大于所述第二液压驱动部的油压作用面积加上所述第三液压驱动部的油压作用面积之和，所述阀芯通过滑动使所述执行元件的工作油腔与工作油路连通或断开。

所述阀芯包括滑设于所述阀体中的滑杆部，所述滑杆部的一端形成所述第三液压驱动部，所述滑杆部的中部设置凸台形成所述第二液压驱动部，所述第一液压驱动部可拆卸连接于所述滑杆部的另一端；所述第一压力油腔和第三压力油腔分别位于所述阀芯的两端，所述第二压力油腔位于所述阀芯的中部。

所述阀体上设有排油通道，所述排油通道连通所述阀体与滑杆部配合的内腔；所述排油通道设于靠近第一压力油腔的位置处。

所述第三压力油腔设有可使所述执行元件的工作油腔与工作油路连通的通断口，所述第三液压驱动部的端部随阀芯滑动使所述通断口开启或关闭；所述第三液压驱动部的端部与所述通断口通过圆锥面接触配合。

所述阀体与阀芯之间设有通过弹性力压紧阀芯的弹性元件。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统，通过油压增压元件对执行元件进行增压，执行元件在工作过程中，当其工作油压超压达到设定值时，第一卸荷阀组可对执行元件进行卸荷，以保证工作的可靠性，并避免损坏液压系统；同时，第一卸荷阀组卸出的高压油排至系统的工作油路中，使高压油得到重复利用，减少了对系统的供能要求，达到了节能环保的目的，也降低了生产成本。尤其是针对金属塑性挤锻成型设备的高压工作环境，该液压系统可以大大提高能量的利用率。

附图说明

图1为本实用新型用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统的原理图。

图2为本实用新型用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统中油压增压元件和执行元件的剖视结构示意图。

图3为本实用新型用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统中被动式超压卸荷阀的剖视结构示意图。

图4为本实用新型用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统中被动式超压卸荷阀的阀芯的主剖视结构示意图。

图例说明：

1、被动式超压卸荷阀；11、阀体；111、第一压力油腔；112、第二压力油腔；113、第三压力油腔；114、通断口；12、阀芯；121、第一液压驱动部；122、第二液压驱动部；123、第三液压驱动部；13、弹性元件；14、排油通道；2、压力油源；3、油压增压元件；31、增压油缸；32、执行油缸；33、增压活塞；4、执行元件；5、工作油路；6、第一卸荷阀组；7、第二卸荷阀组。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统，包括压力油源2、油压增压元件3和执行元件4，其中，压力油源2为油泵或液压站；油压增压元件3为增压缸组，增压缸组包括增压油缸31和执行油缸32，增压油缸31的活塞的横截面积大于执行油缸32的活塞的横截面积，执行油缸32的无杆腔内设有相配合的增压活塞33，增压油缸31的活塞杆与增压活塞33相连；执行元件4为单向油缸，单向油缸设于执行油缸32的活塞杆上，第一卸荷阀组6的进口与单向油缸的无杆腔底部连通；执行元件4为单向油缸，单向油缸设于执行油缸32的活塞杆上，第一卸荷阀组6的进口与单向油缸的无杆腔底部连通。压力油源2通过工作油路5与增压油缸31的无杆腔相连进行供油，执行元件4连接用于在油压达到设定值时进行卸荷的第一卸荷阀组6，第一卸荷阀组6的泄油口与工作油路5连通，该第一卸荷阀组6为由电接点压力表控制通断的通断阀，例如，采用电接点压力表、电磁阀及插装阀的组合，由电接点压力表检测压力，再通过电磁阀控制插装阀通断。

打开通断阀可以将压力油注入单向油缸内，单向油缸的伸缩杆伸出，再关闭通断阀可使单向油缸的伸缩杆保持伸出状态，电接点压力表可检测单向油缸的压力油腔内的油压，再根据该油压是否达到设定的压力值（该设定的压力值根据实际工况设定）来相应控制通断阀的通断，工作时单向油缸的压力油腔内的油压会升高，由于油压增压元件3的作用使单向油缸内的油压比系统工作油路5的油压大，当达到电接点压力表的设定值后，电接点压力表控制通断阀打开对单向油缸进行卸荷，以保证工作的可靠性，并避免损坏液压系统；通断阀直接将压力油排放到工作油路5中，再次被利用驱动增压油缸31，这样，减少了对系统的供能要求，达到了节能环保的目的，也降低了生产成本。尤其是针对金属塑性挤锻成型设备的高压工作环境，该液压系统可以大大提高能量的利用率。

本实施例中，执行油缸32连接有第二卸荷阀组7，第二卸荷阀组7为由电接点压力表控制通断的通断阀，其工作原理与第一卸荷阀组6相同，其也采用电接点压力表、电磁阀及插装阀的组合。通过设置第二卸荷阀组7，可对执行油缸32实施保护，避免出现因憋压而造成的各种问题。该第二卸荷阀组7的泄油口也与工作油路5连通，其将执行油缸32超压时的压力油排放到工作油路5中。

本实施例中，执行元件4连接有由压力油控制阀芯12滑动进行卸荷的被动式超压卸荷阀1，被动式超压卸荷阀1的泄油口与工作油路5连通。如图3和图4所示，该被动式超压卸荷阀1包括阀芯12和阀体11，阀芯12滑设于阀体11中，阀芯12为回转体，阀体11上与阀芯12配合的内腔为圆柱腔体。阀芯12沿轴向依次设有第一液压驱动部121、第二液压驱动部122和第三液压驱动部123，阀体11上设有第一压力油腔111、第二压力油腔112和第三压力油腔113，其中，第一压力油腔111与工作油路5连通，第一压力油腔111与第一液压驱动部121配合驱动阀芯12滑动，第二压力油腔112与执行元件4的工作油腔（单向油缸的无杆腔）连通，第二压力油腔112与第二液压驱动部122配合驱动阀芯12滑动，第三压力油腔113与工作油路5连通，第三压力油腔113与第三液压驱动部123配合驱动第三液压驱动部123驱动阀芯12滑动。第二压力油腔112和第三压力油腔113的驱动方向为同向，并且与第一压力油腔111的驱动方向相反，且第一液压驱动部121的液压驱动面积大于第二液压驱动部122的液压驱动面积加上第三液压驱动部123的液压驱动面积之和。阀芯12根据第一液压驱动部121、第二液压驱动部122和第三液压驱动部123所受的驱动力情况相应滑动，阀芯12通过滑动使执行元件4的工作油腔与工作油路5连通或断开。上述油压作用面积是指各压力油腔驱动相应液压驱动部的实际驱动面积。

本实施例中，第三压力油腔113设有可使执行元件4的工作油腔与工作油路5连通的通断口114，第三液压驱动部123的端部随阀芯12滑动使通断口114开启或关闭。具体是，通断口114位于第三压力油腔113和第二压力油腔112之间，第三液压驱动部123的端部和通断口114均设有圆锥面，阀芯12滑动时，可使第三液压驱动部123的端部的圆锥面与通断口114的圆锥面贴合形成一个环形封闭面，将通断口114关闭，或者使第三液压驱动部123的端部远离通断口114，将通断口114开启。当第一液压驱动部121所受的驱动力大于第二液压驱动部122所受的驱动力和第三液压驱动部123所受的驱动力之和时，阀芯12向关闭通断口114的方向滑动，使第三液压驱动部123的端面与通断口114贴合将通断口114关闭，第二压力油腔112和第三压力油腔113不连通；当第一液压驱动部121所受的驱动力小于第二液压驱动部122所受的驱动力和第三液压驱动部123所受的驱动力之和时，阀芯12向打开通断口114的方向滑动，第三液压驱动部123的端面与通断口114脱离，通断口114将第二压力油腔112和第三压力油腔113连通，此时，被动式超压卸荷阀1进行卸荷，执行元件4的工作油腔中的高压油通过第二压力油腔112排放到工作油路5中。

本实施例中，阀体11与阀芯12之间设有弹性元件13，弹性元件13为伸缩弹簧，该伸缩弹簧压设在第一压力油腔111的内壁和阀芯12之间，在第一压力油腔111、第二压力油腔112和第三压力油腔113不通入压力油的情况下，伸缩弹簧弹性压紧阀芯12，使阀芯12处在关闭通断口114的位置。

本实施例中，阀芯12包括滑设于阀体11中的滑杆部，滑杆部的一端形成第三液压驱动部123，滑杆部的中部设置环形凸台形成第二液压驱动部122，第一液压驱动部121和滑杆部为分体结构，第一液压驱动部121装设于第一压力油腔111中，第一液压驱动部121直接与滑杆部的另一端相抵。第一压力油腔111和第三压力油腔113分别位于阀芯12的两端，第二压力油腔112位于阀芯12的中部。

本实施例中，阀体11上还设有排油通道14，排油通道14连通阀体11与滑杆部配合的内腔，且排油通道14设于靠近第一压力油腔111的位置处。该排油通道14可将从第二压力油腔112渗向第一压力油腔111的高压油排出，进行卸压，避免影响第一压力油腔111内的压力，保证了工作的可靠性和准确性。

被动式超压卸荷阀1的工作原理：

如图4所示，第一液压驱动部121的油压作用面积为S₁，第二液压驱动部122的油压作用面积为（S₂－S₃），第三液压驱动部123的油压作用面积为S₃。假设系统压力油路（工作油路5）的油压为P₁，执行元件4的工作油压为P₂，不考虑第三液压驱动部123与凸台的贴合面积以及弹性元件13的弹性压紧力。

被动式超压卸荷阀1的关阀力为P₁S₁，开阀力为P₂（S₂－S₃）+ P₁S₃，要使阀芯12打开，就须使P₁S₁＜P₂（S₂－S₃）+ P₁S₃，由于第一液压驱动部121的油压作用面积大于第二液压驱动部122的油压作用面积加上第三液压驱动部123的油压作用面积之和，也即S₁＞（S₂－S₃）+ S₃，因此，只有在P₂＞P₁的情况下才能使P₁S₁＜P₂（S₂－S₃）+ P₁S₃。这样，被动式超压卸荷阀1可使执行元件4具有比系统压力油路的油压更高的工作油压，当执行元件4的工作油压P₂达到足够高，使P₁S₁＜P₂（S₂－S₃）+ P₁S₃时，才会驱动阀芯12打开进行卸荷。执行元件4背压的大小由S₁、S₂、S₃的大小决定，但在设计制作时，可只改变S₁的大小，这也是将阀芯12的第一液压驱动部121制成分离的滑动件的目的，便于制作具有不同背压的被动式超压卸荷阀1。

上述被动式超压卸荷阀1，采用三个压力油腔与三个液压驱动部配合驱动阀芯12滑动来控制卸荷，通过合理设置各液压驱动部的液压驱动面积可控制卸荷的压力，也即控制执行元件4的最高工作压力，既可保证执行元件4具有比工作油路5更高的工作压力，又可在执行元件4的工作油腔中的高压油超压时，通过驱动阀芯12滑动进行卸荷；同时，其卸荷是将执行元件4的工作油腔中的高压油排放到工作油路5中，使高压油得到重复利用，降低了系统供能的要求，达到了节能环保的目的，也降低了生产成本；其通过液压驱动的机械式结构实现开启和关闭动作，不会出现不动作或者动作失误的情况，保证了工作的可靠性。该被动式超压卸荷阀1可直接安装应用到需要将高压油路的高压油卸荷到低压油路的液压系统中，只需将各压力油腔直接与液压系统中的压力油相连，不需要设置其他辅助的液压元件和电气元件，具有结构简单、易于制作、动作灵敏、使用安全可靠、控制方便等优点。

本实施例中，如图1所示，执行油缸32也连接有被动式超压卸荷阀1，其连接方式与单向油缸的被动式超压卸荷阀1的连接方式类似，同时被动式超压卸荷阀1的泄油口也与工作油路5连通，在此不再赘述。

本实用新型的用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统的工作原理：

系统的油泵或液压站工作通过工作油路5对增压油缸31注入压力油，增压油缸31动作并通过增压活塞33驱动执行油缸32动作，由于增压油缸31的活塞的横截面积大于执行油缸32的活塞的横截面积，执行油缸32驱动单向油缸工作时其油压可以被增压到比工作油路5中的油压更高，单向油缸内的油压也比工作油路5中的油压更高。在正常情况下，当单向油缸内的油压升高到电接点压力表设定的压力值时，电接点压力表控制通断阀打开进行卸压，将单向油缸内的高压油排放到工作油路5中。当电接点压力表或通断阀出现故障无法进行正常卸荷时，也就是单向油缸内油压会超过电接点压力表设定的压力值出现憋压时，随着单向油缸内油压的继续升高，达到被动式超压卸荷阀1的卸荷压力值（该卸荷压力值比电接点压力表设定的压力值要大）后，使被动式超压卸荷阀1的阀芯12打开，进而将单向油缸内的高压油排放到工作油路5中，使单向油缸内的油压不会超过其设定的卸荷压力值。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1. 一种用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统，包括压力油源（2）、油压增压元件（3）和执行元件（4），所述压力油源（2）通过工作油路（5）与油压增压元件（3）相连，所述油压增压元件（3）与执行元件（4）相连，其特征在于：所述执行元件（4）连接用于在油压达到设定值时进行卸荷的第一卸荷阀组（6）以及由压力油控制阀芯（12）滑动进行卸荷的被动式超压卸荷阀（1），所述被动式超压卸荷阀（1）的卸荷压力大于所述第一卸荷阀组（6）的卸荷压力，所述被动式超压卸荷阀（1）和第一卸荷阀组（6）的泄油口均与所述工作油路（5）连通。

2. 根据权利要求1所述的用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统，其特征在于：所述第一卸荷阀组（6）包括由电接点压力表控制通断的通断阀。

3. 根据权利要求1所述的用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统，其特征在于：所述油压增压元件（3）为增压缸组，所述增压缸组包括增压油缸（31）和执行油缸（32），所述增压油缸（31）的活塞的横截面积大于所述执行油缸（32）的活塞的横截面积，所述执行油缸（32）的无杆腔内设有相配合的增压活塞（33），所述增压油缸（31）的活塞杆与所述增压活塞（33）相连。

4. 根据权利要求3所述的用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统，其特征在于：所述执行元件（4）为单向油缸，所述单向油缸设于所述执行油缸（32）的活塞杆上，所述第一卸荷阀组（6）的进口与所述单向油缸的无杆腔底部连通。

5. 根据权利要求3所述的用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统，其特征在于：所述执行油缸（32）连接有第二卸荷阀组（7），所述第二卸荷阀组（7）的泄油口与所述工作油路（5）连通，所述第二卸荷阀组（7）为由电接点压力表控制通断的通断阀；所述执行油缸（32）还连接有由压力油控制阀芯（12）滑动进行卸荷的被动式超压卸荷阀（1），所述被动式超压卸荷阀（1）的泄油口与所述工作油路（5）连通。

6. 根据权利要求1至4中任意一项所述的用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统，其特征在于：所述被动式超压卸荷阀（1）包括阀体（11）以及滑设于所述阀体（11）中的阀芯（12），所述阀芯（12）沿轴向依次设有第一液压驱动部（121）、第二液压驱动部（122）和第三液压驱动部（123），所述阀体（11）上设有与工作油路（5）连通并驱动第一液压驱动部（121）的第一压力油腔（111）、与执行元件（4）的工作油腔连通并驱动第二液压驱动部（122）的第二压力油腔（112）以及与工作油路（5）连通并驱动第三液压驱动部（123）的第三压力油腔（113），所述第二液压驱动部（122）和第三液压驱动部（123）的驱动方向为同向并且与第一液压驱动部（121）的驱动方向相反，所述第一液压驱动部（121）的油压作用面积大于所述第二液压驱动部（122）的油压作用面积加上所述第三液压驱动部（123）的油压作用面积之和，所述阀芯（12）通过滑动使所述执行元件（4）的工作油腔与工作油路（5）连通或断开。

7. 根据权利要求6所述的用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统，其特征在于：所述阀芯（12）包括滑设于所述阀体（11）中的滑杆部，所述滑杆部的一端形成所述第三液压驱动部（123），所述滑杆部的中部设置凸台形成所述第二液压驱动部（122），所述第一液压驱动部（121）可拆卸连接于所述滑杆部的另一端；所述第一压力油腔（111）和第三压力油腔（113）分别位于所述阀芯（12）的两端，所述第二压力油腔（112）位于所述阀芯（12）的中部。

8. 根据权利要求7所述的用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统，其特征在于：所述阀体（11）上设有排油通道（14），所述排油通道（14）连通所述阀体（11）与滑杆部配合的内腔；所述排油通道（14）设于靠近第一压力油腔（111）的位置处。

9. 根据权利要求6所述的用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统，其特征在于：所述第三压力油腔（113）设有可使所述执行元件（4）的工作油腔与工作油路（5）连通的通断口（114），所述第三液压驱动部（123）的端部随阀芯（12）滑动使所述通断口（114）开启或关闭；所述第三液压驱动部（123）的端部与所述通断口（114）通过圆锥面接触配合。

10. 根据权利要求6所述的用于金属塑性挤锻成型设备的液压系统，其特征在于：所述阀体（11）与阀芯（12）之间设有通过弹性力压紧阀芯（12）的弹性元件（13）。