锻造液压机的快锻阀控制装置

摘要

本发明公开了一种锻造液压机的快锻阀控制装置，该装置包括可改变出油口/第一控制口液压油流通的面积的比例节流阀、由比例节流阀控制压力的插装式功率级主阀、测量模块、比例电磁铁以及控制模块，在输入压力设定值后，本装置根据压力设定值，由控制模块控制比例电磁铁的位移，从而控制改变出油口/第一控制口液压油流通的面积，改变可变节流阀内空腔的压力，进而改变插装式功率级主阀的主阀芯的位置来调节液压机的液压系统的压力，同时通过测量模块输入的反馈值反馈值修正改变出油口/第一控制口液压油流通的面积，获得满足工艺需求的油压加载及卸载曲线，减少了人为调节因素的影响，减弱了液压冲击以及与之带来的对于液压系统和液压机身的振动强度，有利于提高锻造次数与控制精度；能量效益高，动态控制效果好。

说明书

技术领域

本发明涉及一种快锻阀控制装置；具体而言，是一种应用于锻造液压机的快锻阀控 制装置。

背景技术

随着金属压延行业的飞速发展，对于锻造液压机的要求也越来越高，例如自由锻造 液压机，吨位可达到上万吨，因此，对于大型的锻造液压机，不但要求压力吨位大、工 作速度高、运行精准而平稳，还要求其在较高锻造次数时，液压系统在高压大流量、工 作循环次数较高的状态下，能够长期安全、正常、稳定工作。

现有的锻造液压机常使用常规卸压阀组来完成锻造液压机的卸压工作。

图1中展示了一种典型的常规卸压阀组的液压原理图。由图1所示，该常规卸压阀 组是一种三级逻辑控制卸压阀组，通过方向控制阀来控制液压油流量的方向，通过节流 阀来控制插装阀的开启以及关闭的压力。由于该阀组为开关控制模式，该阀组连通的油 缸压力波动较大，系统压力冲击较大，调试困难，故障检查比较复杂，无法满足锻造液 压机的上述实际需求。

发明内容

本发明的目的，是为解决现有技术的上述缺陷，而提供一种应用于锻造液压机的快 锻阀控制装置。

本发明的技术方案是：

一种锻造液压机的快锻阀控制装置，其特征在于，包括：

比例节流阀，包括一端开口且内部具有空腔的阀套以及安装于阀套开口端的比例电 磁铁；所述空腔包括空腔主体，空腔主体的侧壁上连通于所述比例节流阀的出油口/第一 控制口；所述比例电磁铁包括有电磁铁控制单元、先导阀芯以及弹簧，所述电磁铁控制 单元固定安装于阀套一端，所述先导阀芯位于空腔主体内，先导阀芯的形状和尺寸贴合 于空腔主体，先导阀芯与电磁铁控制单元驱动先导阀芯在所述空腔主体内滑动位移，改 变出油口/第一控制口液压油流通的面积；所述弹簧连接于所述先导阀芯以用于先导阀芯 反弹回初始位置；

插装式功率级主阀；

测量模块；

控制模块，包括与测量装置电性连接的输入单元、运算单元以及与所述比例电磁铁 电性连接的输出单元，所述输入单元接入测量模块的反馈信号并向运算单元发出输入值， 所述运算单元根据压力设定值以及输入单元的输入值进行比较运算后，向输出单元发出 指令，输出单元根据指令输出用于控制所述比例电磁铁位移一端开口且内部具有空腔的 的信号。

优选的，根据权利要求1所述快锻阀控制装置，其特征在于：所述阀套还包括有一 侧与所述出油口连通的阀套突出部，阀套突出部内部具有窄槽；所述窄槽与空腔主体侧 壁的结合处形成节流棱边；所述先导阀芯滑动位移，与所述节流棱边改变所述窄槽的液 压油流通面积。由此，使用者在需要调节比例电磁铁的先导阀芯的位移时，可不再完全 依附于所述出油口的内径的大小，来调节先导阀芯的位移，而可以通过设置阀套突出部， 来选取窄槽合适的调节范围；这样，调节比例电磁铁的先导阀芯的位移的调节余地更大， 能够通过更精准地去控制先导阀芯的位移，来控制所述比例节流阀的压力。

优选的，所述插装式功率级主阀包括主阀体，以及插装于主阀体内的主阀芯，所述 主阀体上包括有与所述锻造液压机的液压系统中的进油管连通的第一主油口、与所述锻 造液压机的液压系统中的回油管连通的第二主油口，以及与所述比例节流阀的空腔主体 连通的第二控制口；所述主阀芯一端靠近第二控制口，并且主阀芯该端部的面积远大于 第二控制口的内径；所述主阀芯的另一端抵于所述第一主油口处，主阀芯该端部面积稍 大于第一主油口的内径。由此，主阀体可根据所述比例节流阀的压力来调节所述主阀芯 的位移，从而控制液压系统的流量。

进一步的，所述测量模块包括安装于主阀芯并用于测量主阀芯位移量的主阀芯位移 传感器，安装于液压管路的用于测量所述锻造液压机主缸压力值的第一压力传感器以及 用于测量所述锻造液压机回程缸压力值的第二压力传感器。由此，所述控制模块可根据 所述主阀芯位移传感器、第一压力传感器、第二压力传感器输入的反馈值来判断快锻阀 是否调整到位。

进一步的，所述测量模块还包括安装于先导阀芯并用于测量先导阀芯位移量的先导 阀芯位移传感器。由此，测量模块可将先导阀芯位移量的测量值反馈至控制模块，快锻 阀控制装置的控制精度更好。

因此，相对于现有技术，本发明具有的有益效果是：本快锻阀控制装置可根据液压 机锻造的实际需求，在控制模块中控制比例电磁铁的位移，从而通过与之固定连接的先 导阀芯的位移来控制出油口/第一控制口液压油流通的面积，同时通过测量模块输入的位 移反馈值以及压力反馈值修正出油口/第一控制口液压油流通的面积，即可获得可满足工 艺需求的油压加载及卸载曲线；该装置基本排除了人为调节因素的影响，有效地减弱了 液压冲击以及与之带来的对于液压系统和液压机身的振动强度，同时也有利于提高锻造 次数与控制精度；插装式功率级主阀的控制流量返回到比例节流阀出口，因此比例节流 阀也同时输出了流量；主阀芯的位置受到由控制模块、测量模块以及比例电磁铁组成的 闭环系统控制，该快锻阀的动态控制效果好。

附图说明

图1是一种典型的常规卸压阀组的液压原理图；

图2本发明的结构框图；

图3为本发明的装置中的比例节流阀和插装式功率级主阀的结构示意图；

图4为采用本发明的一种锻造液压机，使用液压系统仿真软件AMESIM，对该种锻 造液压机进行仿真模拟，模拟出在液压机产生位移的时候，液压机主缸压力以及回程压 力的卸压曲线。

图中：

1、比例节流阀；101、空腔；1011、空腔主体；1012、窄槽；102、阀套；1021、阀 套突出部；104、节流棱边；105、出油口；106、第一控制口；110、比例电磁铁；1101、 电磁铁控制单元；1102、先导阀芯；1103、弹簧；

2、插装式功率级主阀；201、主阀体；2011、第一主油口；2012、第二主油口；2013、 第二控制口；202、主阀芯；

3、测量模块；301、主阀芯位移传感器；302、第一压力传感器；303、第二压力传 感器；304、先导阀芯位移传感器；

5、控制模块；501、输入单元；502、运算单元；503、输出单元。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相 同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、 “相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可 拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理 解上述术语的具体含义。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”等不代表顺 序安装，也不代表所形容的元件的重要性。

下面参考附图并例举以下实施例来详细描述本发明的快锻阀控制装置：

请参考图2至图3，一种锻造液压机的快锻阀控制装置，包括：

比例节流阀1，包括一端开口且具有空腔101的阀套102以及与阀套102相配合的比 例电磁铁110；所述空腔101包括空腔主体1011，空腔主体1011的侧壁上连通于所述比 例节流阀1的出油口105/第一控制口106；所述比例电磁铁110包括有电磁铁控制单元 1101、先导阀芯1102以及弹簧1103，所述电磁铁控制单元1101固定安装于阀套102一 端，先导阀芯1102位于空腔主体1011内，先导阀芯1102的形状和尺寸贴合于空腔主体 1011，电磁铁控制单元1101驱动先导阀芯1102在空腔主体1011内滑动位移，改变出油 口105/第一控制口106液压油流通的面积；弹簧1103连接于所述先导阀芯1102以用于 先导阀芯1102反弹回初始位置；初始位置为控制模块5未输出信号，先导阀芯1102未 产生位移时所处的位置。

插装式功率级主阀2；

测量模块3；

控制模块5，包括与测量装置3电性连接的输入单元501、运算单元502以及与所述 比例电磁铁110电性连接的输出单元503，所述输入单元501接入测量模块3的反馈信号 并向运算单元502发出输入值，所述运算单元502根据压力设定值以及输入单元501的 输入值进行比较运算后，向输出单元503发出指令，输出单元503根据指令输出用于控 制所述比例电磁铁110位移的信号。

请参考图3，所述阀套102还包括有一侧与所述出油口105连通的阀套突出部1021， 阀套突出部1021内部具有窄槽1012，所述窄槽1012与空腔主体1011侧壁的结合处形成 节流棱边104；所述先导阀芯1102滑动位移，与所述节流棱边104改变窄槽1012的液压 油流通面积。

请参考图3，所述插装式功率级主阀2包括主阀体201，以及插装于主阀体201内的 主阀芯202，所述主阀体201上包括有与所述锻造液压机的液压系统中的进油管连通的第 一主油口2011、与所述锻造液压机的液压系统中的回油管连通的第二主油口2012，以及 与所述比例节流阀1的空腔主体2011连通的第二控制口2013；所述主阀芯201一端靠近 第二控制口2013，并且主阀芯201该端部的面积远大于第二控制口2013的内径；所述主 阀芯202的另一端抵于所述第一主油口2011处，主阀芯202该端部面积稍大于第一主油 口2011的内径。

请参考图2，测量模块3，包括安装于主阀芯202并用于测量主阀芯202位移量的主 阀芯位移传感器301，安装于液压管路的用于测量所述锻造液压机主缸压力值的第一压力 传感器302以及用于测量所述锻造液压机回程缸压力值的第二压力传感器303。

请参考图2，进一步的，所述测量模块3还包括安装于先导阀芯103并用于测量先导 阀芯103位移量的先导阀芯位移传感器304。

请参考图2和图3，本发明的工作使用方法是：首先，使用者需要根据液压机锻造的 实际需求，输入压力设定值，本发明的快锻阀控制装置根据输入至控制模块5的压力设 定值，由控制模块5向比例电磁铁110输出信号控制比例电磁铁110的位移，从而控制 出油口105/第一控制口106液压油流通的面积，来改变比例节流阀1内空腔101的压力， 空腔101的压力的变动使得通过控制口与空腔101连通的主阀芯202的压力改变，从而 主阀芯202在插装式功率级主阀2的位置，改变第一主油口2011以及第二主油口2012 的流量，同时通过将测量模块3输入给控制模块5的位移反馈值以及压力反馈值与压力 设定值进行比较判断后，控制模块5向比例电磁铁110输出信号控制比例电磁铁110的 位移，修正出油口105/第一控制口106液压油流通的面积，即可获得可满足工艺需求的 油压加载及卸载曲线。

图4中展示了一种典型的采用本发明的快锻阀控制装置的锻造液压机，该锻造液压 机的性能参数为：公称力为100MN，缸径为3*φ1200mm，回程力为11.6MN，液体最 大工作压力为29.5MPa，主滑块行程2800mm，主滑块下行速度200mm/s，主滑块回程速 度200mm/s，主滑块工作速度为80mm/s。使用液压系统仿真软件AMESIM对该种锻造 液压机进行仿真模拟，并得出滑块位移量与主缸压力以及回程压力之间关系的快锻阀卸 压曲线图，图中y表示液压机滑块位移，P_a表示主缸压力，P_b表示回程压力。由图4可 见，在约0-2.5S的时段内，采用本发明的锻造液压机处于静止状态，回程压力保持为约 12MPa，液压机主缸仅具有循环压力；在约2.5S-3S的时段内，锻造液压机的滑块快速下 行，液压机主缸压力保持平稳；在约3S-4S的时段内，液压机滑块加压慢下，主缸压力 快速斜坡上升至工作压力，主缸压力无超调量，没有冲击振动；回程压力快速斜坡下降， 无超调量，没有冲击振动；在约4S-5S的时段内，滑块回程，主缸压力快速斜坡下降至 循环压力，此过程中主缸压力无超调量，没有冲击振动；回程压力快速斜坡上升，无超 调量，没有冲击振动。