水壓機大壓力瞬時失載控制方法

《水壓機大壓力瞬時失載控制方法》是中國第一重型機械集團公司、一重集團大連設計研究院於2008年8月13日申請的發明專利，該專利申請號為200810012766，公布號為CN101337257A，專利公布日為2009年1月7日，發明人是吳生富、劉林峰、王光儒、楊慶光。

《水壓機大壓力瞬時失載控制方法》涉及特大型自由鍛造水壓機設備。所述的水壓機包括主工作缸、主工作缸控制閥（比例閥）、活動橫樑、回程缸、回程缸低壓水控制閥、回程缸高壓水控制閥、可程式控制器、執行控制元件（放大器）、位移感測器和管路等組成。所述的水壓機大壓力瞬時失載控制方法是液壓緩衝墊法，是在水壓機大壓力瞬時失載時控制回程缸接入高壓水，利用水的壓縮性，使回程缸與管道構成液壓緩衝墊，對活動橫樑緩衝、卸壓、吸收余能，實現平穩卸載。該發明有效地消除沖孔完成時壓機和管道的劇烈振動，提高了鍛件衝出孔的精度，毛刺基本不需要吹氧處理，可以直接進入拔長擴孔鍛造，節約了能源，提高了生產效率。

2010年11月15日，《水壓機大壓力瞬時失載控制方法》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。

（概述圖為《水壓機大壓力瞬時失載控制方法》的摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：水壓機大壓力瞬時失載控制方法
• 公布號：CN101337257A
• 公布日：2009年1月7日
• 申請號：200810012766
• 申請日：2008年8月13日
• 申請人：中國第一重型機械集團公司、一重集團大連設計研究院
• 地址：黑龍江省齊齊哈爾市富拉爾基區廠前路
• 發明人：吳生富、劉林峰、王光儒、楊慶光
• 代理機構：大連東方專利代理有限責任公司
• 代理人：李洪福
• Int.Cl.：B21J5/10（2006.01）I
• 類別：發明專利

專利背景

沖孔是筒類件鍛造的工序之一。2008年8月之前的傳統水壓機下，由於不能有效控制鍛造沖孔過程，在沖孔結束瞬間，水壓機因突然失載造成衝擊，壓機和管道產生強烈振動，影響水壓機的壽命和可靠性。同時，在孔邊緣產生毛刺，必須經吹氧處理。該工序使鍛件溫度下降，需返爐重新加熱，增加火次，生產效率低、能耗增加。針對上述2008年8月之前技術中所存在的問題，研究設計一種新型的水壓機大壓力瞬時失載控制方法，從而克服已有技術中所存在的問題是十分必要的。

發明內容

專利目的

鑒於上述2008年8月之前的技術中所存在的問題，該發明的目的是研究設計一種新型的水壓機大壓力瞬時失載控制方法，從而解決水壓機沖孔結束瞬間，瞬時失載造成對液壓控制系統（包括管路）和主機的衝擊，以及提高產品質量等問題。

技術方案

《水壓機大壓力瞬時失載控制方法》包括主工作缸、主工作缸控制閥（比例閥）、活動橫樑、回程缸、回程缸低壓水控制閥、回程缸高壓水控制閥、可程式控制器、執行控制元件（放大器）、位移感測器和管路等組成。所述的水壓機大壓力瞬時失載控制方法是液壓緩衝墊法，在水壓機大壓力瞬時失載時控制回程缸接入高壓水，使回程缸與管道構成液壓緩衝墊，對活動橫樑緩衝、卸壓、吸收余能。具體步驟如下：

A、沖孔開始時，切斷回程缸低壓水控制閥，停止向回程缸提供低壓水，全部打開回程缸高壓水控制閥向回程缸直接提供高壓水，使回程缸與管道形成高壓液壓緩衝墊；

B、水壓機沖孔過程中實時檢測位移感測器，按活動橫樑運行速度變化程度，由可程式控制器通過執行控制元件（放大器）控制主工作缸控制閥（比例閥）開口逐步減少，降低活動橫樑速度並減低壓力以減緩衝擊；

C、在沖孔過程結束時，可程式控制器發出指令，通過執行控制元件（放大器）快速關閉主工作缸控制閥（比例閥），停止繼續向主工作缸加壓（供能）。由回程缸與管道形成的液壓緩衝墊，緩衝活動橫樑釋放的余能，實現平穩卸載。

該發明所述的水壓機大壓力瞬時失載控制方法是為了克服在沖孔結束瞬間，水壓機瞬時失載造成對液壓控制系統（包括管路）和主機的衝擊，開發一種新的方法—液壓緩衝墊法，在大壓力瞬時失載時對活動橫樑緩衝、卸壓、吸收余能，從而達到解決問題的目的。具體方法是在沖孔鍛造時，可程式控制器通過執行控制元件（放大器）控制回程缸低壓水控制閥，使得回程缸停止通低壓水。打開回程缸高壓水控制閥，使回程缸通入高壓水，並使閥門開通最大，從而讓高壓水流動順暢，利用水的壓縮性，這樣就以回程缸、高壓主管路形成液壓緩衝，以高壓水的瞬時增壓並很快卸壓到系統高壓中，使回程缸與主管道一起形成液壓緩衝墊，吸收活動橫樑釋放的余能。

該發明具體工作過程是在沖孔鍛造中，實時檢測位移感測器給出的活動橫樑位移量，經可程式控制器，計算出速度變化量（加速度）作為反饋信號，由運行速度變化加快程度經輸出執行控制元件控制主缸比例閥開口大小直至快速關閉，降低活動橫樑的速度並減低壓力以減少衝擊。當達到一定加速度後（沖透時）自動（也可以手動控制）快速關閉主工作缸控制閥（比例閥），停止繼續給主工作缸加壓。液壓緩衝墊吸收活動橫樑釋放的余能，實現平穩卸載。

改善效果

《水壓機大壓力瞬時失載控制方法》大壓力瞬時失載控制方法，可以大幅度地減少沖孔結束瞬間水壓機突然失載造成的對液壓控制系統（包括管路）和主機的嚴重衝擊。該發明明顯提高了生產效率及水壓機的可靠性，降低了能耗。，此控制技術解決了沖孔時出現的大壓力瞬時失載造成設備震動、管路衝擊問題。

附圖說明

附圖1為《水壓機大壓力瞬時失載控制方法》的示意圖。

圖中：1、可程式控制器2、執行控制元件（放大器）3、主工作缸控制閥（比例閥）4、低壓水罐5、主工作缸6、回程缸7、活動橫樑8、位移感測器9、回程缸低壓控制閥10、回程缸高壓控制閥。

圖1

權利要求

1、《水壓機大壓力瞬時失載控制方法》所述的水壓機包括主工作缸（5）、主工作缸控制閥（比例閥）（3）、活動橫樑（7）、回程缸（6）、回程缸低壓水控制閥（9）、回程缸高壓水控制閥（10）、可程式控制器（1）、執行控制元件（放大器）（2）、位移感測器（8）和管路等組成；其特徵在於所述的水壓機大壓力瞬時失載控制方法是液壓緩衝墊法，在水壓機大壓力瞬時失載時控制回程缸（6）接入高壓水，使回程缸（6）與管道構成液壓緩衝墊，對活動橫樑（7）緩衝、卸壓、吸收余能；具體步驟如下：

A、沖孔開始時，切斷回程缸低壓水控制閥（9），停止向回程缸（6）提供低壓水，全部打開回程缸高壓水控制閥（10）向回程缸（6）直接提供高壓水，使回程缸（6）與管道形成高壓液壓緩衝墊；

B、水壓機沖孔過程中實時檢測位移感測器（8），按活動橫樑（7）運行速度變化程度，由可程式控制器（1）通過執行控制元件（放大器）（2）控制主工作缸控制閥（比例閥）（3）開口逐步減少，降低活動橫樑速度並減低壓力以減緩衝擊；

C、在沖孔過程結束時，可程式控制器（1）發出指令，通過執行控制元件（放大器）（2）快速關閉主工作缸控制閥（比例閥）（3），停止繼續向主工作缸（5）加壓（供能）；由回程缸（6）與管道形成的液壓緩衝墊，緩衝活動橫樑（7）釋放的余能，實現平穩卸載。

實施方式

《水壓機大壓力瞬時失載控制方法》包括主工作缸5、主工作缸控制閥（比例閥）3、活動橫樑7、回程缸6、回程缸低壓水控制閥9、回程缸高壓水控制閥10、可程式控制器1、執行控制元件（放大器）2、位移感測器8和管路等組成。所述的水壓機大壓力瞬時失載控制方法是液壓緩衝墊法，在水壓機大壓力瞬時失載時控制回程缸6接入高壓水，使回程缸6與管道構成液壓緩衝墊，對活動橫樑7緩衝、卸壓、吸收余能。具體步驟如下：

A、沖孔開始時，切斷回程缸低壓水控制閥9，停止向回程缸6提供低壓水，全部打開回程缸高壓水控制閥10向回程缸6直接提供高壓水，使回程缸6與管道形成高壓液壓緩衝墊；

B、水壓機沖孔過程中實時檢測位移感測器8，按活動橫樑7運行速度變化程度，由可程式控制器1通過執行控制元件（放大器）2控制主工作缸控制閥（比例閥）3開口逐步減少，降低活動橫樑速度並減低壓力以減緩衝擊；

C、在沖孔過程結束時，可程式控制器1發出指令，通過執行控制元件（放大器）2快速關閉主工作缸控制閥（比例閥）3，停止繼續向主工作缸5加壓（供能）；由回程缸6與管道形成的液壓緩衝墊，緩衝活動橫樑7釋放的余能，實現平穩卸載。

該方法提高了鍛件衝出孔的精度，毛刺基本不需要吹氧處理即可，就最大限度減少了鍛件溫降，可以直接進入拔長擴孔鍛造，減少輔助鍛造時間，並因此減少了回爐加熱一次，從而節約了能源，提高了生產效率。2008年8月之前，150MN自由鍛造水壓機此功能運行良好。

榮譽表彰

2010年11月15日，《水壓機大壓力瞬時失載控制方法》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。