暴永明， 靳永強(qiáng)（黑龍江省機(jī)械科學(xué)研究院，哈爾濱150040）

0 引言

我國對于折彎機(jī)的應(yīng)用尤為廣泛，小到小型的私人加工廠，大到大型國有企業(yè)，都可以看到折彎機(jī)的身影。但是，通過實(shí)際調(diào)查，我發(fā)現(xiàn)目前大多數(shù)中小型折彎機(jī)都是采用傳統(tǒng)的“硬連線”電氣系統(tǒng)。然而這種系統(tǒng)邏輯設(shè)計困難，電路連接更是尤為復(fù)雜，出現(xiàn)問題時難以排查。針對此類問題，以現(xiàn)有折彎機(jī)為參考，查閱各類參考資料，詳細(xì)分析了折彎機(jī)的液壓系統(tǒng)。設(shè)計優(yōu)化出折彎機(jī)的液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，從而在一定程度上提高了中小型折彎機(jī)的自動化水平并簡化了電氣系統(tǒng)設(shè)計，進(jìn)而降低了生產(chǎn)成本。

1 折彎機(jī)的液壓原理圖設(shè)計

查閱相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)各種關(guān)于液壓折彎機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理的介紹大都存在一定的錯誤和不合理之處。因而，在綜合各個設(shè)計的基礎(chǔ)之上，根據(jù)液壓傳動知識進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，在多次修改完善之后，設(shè)計出的液壓系統(tǒng)原理如圖1所示。

經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化該液壓系統(tǒng)原理圖滿足折彎機(jī)的使用要求，提高了折彎機(jī)的效率及穩(wěn)定性、可靠性。

圖1 液壓系統(tǒng)原理圖

1.1 折彎機(jī)液壓工作原理分析——以連續(xù)動作為例

1.1.1 折彎機(jī)的液壓試車

為了保證正常工作時的安全可靠性，需要先對折彎機(jī)進(jìn)行試車，試車過程能夠按預(yù)期的安全完成之后，再進(jìn)行正式工作。

將選擇開關(guān)SA1選擇到連續(xù)運(yùn)行的檔位上，按下油泵電動機(jī)的啟動按鈕SB0，使接觸器得電并自鎖。主電動機(jī)運(yùn)行一段時間后，使系統(tǒng)充滿油液，從而避免突然啟動所帶來的液壓沖擊。按下復(fù)位按鈕SBR使滑塊空行程至上限位SQ1-2處，試車完成。

1.1.2 連續(xù)工作過程分析

圖2 電動機(jī)接線電路圖

折彎機(jī)試車完成之后，按下啟動按鈕SB2，中間繼電器KA1得電，從而使電磁閥1DT、3DT得電，滑塊在自重下快速下滑；當(dāng)滑塊接近工件，下行至限位開關(guān)SQ2處時，電磁閥1DT、2DT、3DT、5DT得電，滑塊慢速下行；當(dāng)滑塊接觸到工件后，隨著工件變形量的增大，工件抗力增加，從而使液壓缸上腔的壓力增大；當(dāng)達(dá)到電接點(diǎn)壓力表的保壓壓力時，電接點(diǎn)壓力表發(fā)出電信號，從而使電磁閥3DT斷電，液壓泵短暫卸荷，同時設(shè)置保壓時間的時間繼電器KT1接通進(jìn)行保壓計時，當(dāng)達(dá)到電接點(diǎn)壓力表的壓力下限值時，電磁閥3DT接通，進(jìn)行再次加壓，此過程反復(fù)進(jìn)行，即為保壓階段；保壓結(jié)束后，電磁閥1DT失電，預(yù)卸時間繼電器KT2得電，液壓主油路與油箱接通，使液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)卸荷；預(yù)卸荷完成后，電磁閥1DT、4DT得電，滑塊快速回程；當(dāng)滑塊回程至上限位SQ1-2處時，電磁閥4DT失電，限位開關(guān)SQ1-2壓合，從而使電磁閥1DT、3DT得電，進(jìn)入第二個工作循環(huán)。

2 傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)

2.1 概況

折彎機(jī)采用380V/50Hz三相交流電源供電，并通過控制變壓器提供24V、110V的控制電源和電磁閥用電源。

QF空氣開關(guān)作為電源短路保護(hù)及M1油泵電動機(jī)的過載保護(hù)；FU1作為擋料電動機(jī)M2、滑塊行程電動機(jī)M3以及變壓器TC的短路及過載保護(hù)；FU4作為控制電源短路保護(hù)；FU5作為電磁閥電源的短路保護(hù)。

機(jī)床各電動機(jī)及電箱均有良好的接地措施，在接通電源的同時，必須將可靠的接地線接至電箱內(nèi)對的接地板上，以確保安全[1]。

2.2 機(jī)器開動與操作準(zhǔn)備

1）將電源線接到電箱中的電源接進(jìn)線端子上，并接好地；2）將腳踏開關(guān)接插件插接到電箱上；3）關(guān)上電箱門，接通電源；4）接通控制電源，指示燈HL1亮起；5）按動啟動按鈕，油泵啟動，指示燈HL2亮起；6）確認(rèn)油泵轉(zhuǎn)向與油泵箭頭所標(biāo)方向相同，否則，應(yīng)當(dāng)停車調(diào)換電源進(jìn)線中的任意兩根，即可校正。

2.3 電氣原理圖

2.3.1 主電路電氣原理圖

折彎機(jī)的主控電路中包含三個電動機(jī)，如圖2所示，分別是主電動機(jī)（油泵電動機(jī)）M1、后擋料電動機(jī)M2以及滑塊行程電動機(jī)M3。其中擋料電動機(jī)與滑塊行程電動機(jī)有正負(fù)之分。

各個電動機(jī)通斷都是由相應(yīng)的電磁接觸器控制的。接觸器主要用于控制電動機(jī)等設(shè)備，具有低壓釋放的保護(hù)功能，是機(jī)電傳動系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的電器之一。

其工作原理是：當(dāng)線圈通電后，線圈電流在鐵心中產(chǎn)生磁通對銜鐵產(chǎn)生克服復(fù)位彈簧反力的電磁吸力，從而使銜鐵帶動觸點(diǎn)動作。觸點(diǎn)動作時，常閉觸點(diǎn)先斷開，常開觸點(diǎn)再閉合[2]，如圖3所示。

圖3 電動機(jī)相應(yīng)接觸器電路圖

2.3.2 控制電路電氣原理圖——以連續(xù)動作為例

折彎機(jī)的經(jīng)典動作方式有三種：點(diǎn)動、單次動作和連續(xù)動作。其三種工作方式的復(fù)合電路尤為復(fù)雜，并且實(shí)際上有一定的相似性，故可以其中的某一種工作方式為例進(jìn)行分析和研究[3]。

2.3.2.1 試車復(fù)位動作電路

將選擇開關(guān)選擇在連續(xù)動作的檔位上，按下油泵電動機(jī)啟動按鈕SB0，使接觸器KM1得電并自鎖，主電動機(jī)運(yùn)行一段時間，使系統(tǒng)充滿液壓油。按下復(fù)位按鈕SBR，使滑塊空行程至上限位開關(guān)SQ1-2處，等待按下正式工作的啟動按鈕SB2，如圖4所示。

圖4 試車復(fù)位動作電路圖

2.3.2.2 連續(xù)動作主行程控制電路及對應(yīng)電磁閥系統(tǒng)設(shè)計分析

試車調(diào)整完成后，若無任何故障，即可進(jìn)行正式地連續(xù)折彎工作。根據(jù)折彎機(jī)的工作要求，參考相關(guān)的電氣原理與液壓電磁閥的控制原理，設(shè)計出圖5連續(xù)動作主過程電氣原理圖與圖6電磁閥控制原理圖[4]。

根據(jù)原理圖可分析其主行程的工作循環(huán)：1）按下啟動按鈕SB2，KA2得電并自鎖；KA2常開觸點(diǎn)閉合，KM得電，油泵電動機(jī)啟動；KA2、KM常開觸點(diǎn)閉合，電磁閥1DT、3DT得電，滑塊在自重作用下快速下滑。2)下行至限位開關(guān)SQ2處。KA3得電并自鎖；KA3常開觸點(diǎn)閉合，2DT、5DT得電，滑塊慢速下行。3)滑塊接觸到工件。隨著工件變形量的增大，工件抗力增加，從而使液壓缸上腔的壓力增大。4)保壓。電接點(diǎn)壓力表P常開觸點(diǎn)閉合，使中間繼電器KP得電，KP常閉觸點(diǎn)斷開，液壓泵短暫卸荷；KP得電使時間繼電器KT1得電。5)預(yù)卸荷。時間繼電器KT1到點(diǎn)，其延時閉合觸點(diǎn)閉合，KT2得電；KT2瞬動常閉觸點(diǎn)斷開，KT1失電；KT2瞬動常閉觸點(diǎn)斷開，電磁閥均失電，進(jìn)行預(yù)卸荷。6)預(yù)卸荷結(jié)束。時間繼電器KT2失電，其常閉觸點(diǎn)復(fù)位，1DT、4DT得電，滑塊快速回程。7)回程至上限位SQ1-2。4DT失電，1DT、3DT得電，進(jìn)行下一個工作循環(huán)。

圖5 連續(xù)動作主過程控制電氣原理圖

圖6 連續(xù)動作主過程電磁閥控制原理圖

3 結(jié) 論

通過對折彎機(jī)液壓系統(tǒng)與傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)設(shè)計研究，并獲得了以下初步研究成果：1）本研究通過查閱大量國內(nèi)外文獻(xiàn)和已發(fā)表的論文，參考已有折彎機(jī)的工作方式，詳細(xì)分析了旨在提高自動化水平的折彎機(jī)連續(xù)工作過程；2）本研究采用了對比分析、循序漸進(jìn)的方式提出了對現(xiàn)有折彎機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行改造的必要性，并根據(jù)現(xiàn)狀設(shè)計了折彎機(jī)的電氣系統(tǒng)。

由于折彎機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)過程中應(yīng)用尤為廣泛，并且其工作過程邏輯性強(qiáng)，在機(jī)械加工器械中極具代表性，因此，該設(shè)計研究具有廣泛意義。

[1]楊聯(lián)英.液壓折彎機(jī)的系統(tǒng)故障處理[J].黑龍江科學(xué),2014,5(1):246.

[2]幸晉渝,劉念.應(yīng)用PLC改造大型液壓折彎機(jī)電控系統(tǒng)[J].機(jī)床電器,2004,31(5):36-38.

[3]黃俊豪.液壓剪板機(jī)和液壓折彎機(jī)常見故障及其排除方法[J].鍛壓機(jī)械,1998(1):59-60.

[4]張志義,孫蓓.機(jī)電傳動控制[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009:153-166. （責(zé)任編輯 邵明濤）