摘要:本文詳細(xì)分析了SACMI新型伊莫拉系列大噸位壓機(jī)的結(jié)構(gòu)與主要技術(shù)特點(diǎn)，以及其模具排氣與液壓節(jié)能系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞:伊莫拉系列壓機(jī);技術(shù)特點(diǎn);節(jié)能

1前 言

伊莫拉系列大噸位壓機(jī)是SACMI公司在繼承其威力系列Ⅰ(定量泵直打、機(jī)械飛輪式蓄能裝置液壓系統(tǒng))和威力系列Ⅱ(變量泵、蓄能器、增壓器液壓系統(tǒng))壓機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的新設(shè)計(jì)，采用新技術(shù)制備的系列壓機(jī)。本文將對(duì)其主機(jī)結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和新型模具排氣節(jié)能系統(tǒng)作一扼要分析，以供國內(nèi)壓機(jī)發(fā)展參考。伊莫拉壓機(jī)已形成系列化，生產(chǎn)出壓制力從38000～75000kN，共6種大噸位寬臺(tái)面壓機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見表1。

2伊莫拉系列大噸位壓機(jī)的主要技術(shù)特點(diǎn)

2.1 預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞機(jī)架強(qiáng)勁牢固、可靠精確

伊莫拉壓機(jī)機(jī)架繼承了威力系列壓機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)應(yīng)用了有限元技術(shù)，設(shè)計(jì)精確。壓機(jī)的立柱、上橫梁、下橫梁是采用無人工誤差工藝制造的;機(jī)架的裝配應(yīng)用了預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞技術(shù)，通過由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連續(xù)控制鋼絲的環(huán)狀預(yù)壓縮量，對(duì)機(jī)架進(jìn)行精確組裝，即給整個(gè)機(jī)身以一個(gè)最適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力加載，使機(jī)架具有最大的剛度，并使機(jī)架在快速壓制工作循環(huán)時(shí)的疲勞應(yīng)力降低到最低值，大大提高了機(jī)架的可靠性與使用壽命。

設(shè)計(jì)的機(jī)架為一“蛋形”結(jié)構(gòu)，給人以輕松而又牢固的感覺，這與人們所熟知的生活常識(shí)一樣，一個(gè)雞蛋很難從兩端將其壓破，這一現(xiàn)象足以說明SACMI大噸位壓機(jī)選用“蛋形”結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。

伊莫拉壓機(jī)機(jī)架立柱、上橫梁、下橫梁的材料為球墨鑄鐵，通過預(yù)加應(yīng)力系統(tǒng)組裝，可將應(yīng)力集中降低到最小程度。另外，伊莫拉壓機(jī)在結(jié)構(gòu)上還具有以下一些特點(diǎn):

(1) 采用充液油箱與上橫梁一體化的結(jié)構(gòu);

(2) 采用主油缸倒置結(jié)構(gòu)，活塞桿固定于上橫梁，而油缸與活動(dòng)橫梁相連接。這種結(jié)構(gòu)可使壓制力更均勻地向磚坯傳遞，有利于坯體均化成形;

(3) 活動(dòng)橫梁導(dǎo)向主要依靠主油缸，壓機(jī)正面兩個(gè)固定的導(dǎo)向柱起輔助導(dǎo)向作用，可使活動(dòng)橫梁獲得最大的精度與剛度;

(4) 活動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)采用高分辨率的位移傳感器檢測(cè)控制，測(cè)量精度可高達(dá)0.01mm;

(5) 具有自動(dòng)工作的機(jī)械安全鎖定裝置。

2.2 先進(jìn)節(jié)能的液壓系統(tǒng)

伊莫拉壓機(jī)液壓系統(tǒng)繼承了威力Ⅱ系列壓機(jī)的特點(diǎn)，圖1是其液壓原理參考圖。

2.2.1 恒功率變量泵蓄能器供油系統(tǒng)高效節(jié)能

系統(tǒng)采用恒功率變量泵供油，泵的輸出流量按負(fù)載自動(dòng)調(diào)節(jié)，小負(fù)載時(shí)泵的輸出流量大獲得高速;大負(fù)載時(shí)泵的輸出流量小獲得低速，從而保持功率不變，不浪費(fèi)能量，電能僅僅是消耗在所實(shí)現(xiàn)的工藝上。這就是說，泵能使流量與壓制油缸瞬時(shí)要求的壓力自動(dòng)適應(yīng)，即系統(tǒng)只消耗必不可少的能量，把能耗和冷卻水量降到最低。因而，這種系統(tǒng)效率高、能耗低，特別適合陶瓷磚壓機(jī)這種高壓、大流量、流量變化較大的間歇式工況。

系統(tǒng)中設(shè)有容量足夠大的蓄能器，在工作循環(huán)中，泵可向蓄能器儲(chǔ)油，當(dāng)壓機(jī)需要時(shí)可將油釋放于系統(tǒng)，用于滿足系統(tǒng)峰值流量的需求，提高系統(tǒng)的效率。此外，蓄能器的設(shè)置也有助于消除系統(tǒng)的壓力脈動(dòng)。

2.2.2 外置式增壓器

眾所周知，SACMI公司在其2000系列壓機(jī)上(PH690～PH3590)和PH4200壓機(jī)上都采用一種非常成熟的、置于充液箱內(nèi)的多功能放大器(具有充液、增速、增壓功能)，這種放大器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)化油路布局，但也存在缺點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度高，并且充液功能為滑閥結(jié)構(gòu)，有內(nèi)泄漏，動(dòng)作行程長(zhǎng)。所以SACMI公司在其威力Ⅱ系列壓機(jī)上就不再應(yīng)用這種復(fù)合多功能放大器，而是將充液閥與增壓器分開，增壓器外置直立，并與主油缸油路閥塊集成在一起。

增壓器的作用是將壓力和流量放大。流量放大用于一次加壓，實(shí)施減壓增速壓制，以利于粉料排氣;壓力放大用于終壓壓制，實(shí)施增壓減速壓制，以提高磚坯的密實(shí)度。相對(duì)于復(fù)合多功能放大器，外置立式增壓器除具有壓力與流量放大的功能外，還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封磨損均勻、工作可靠等特點(diǎn)。

在增壓器活塞內(nèi)設(shè)計(jì)了一個(gè)固定的小活塞，通過這個(gè)小油缸可以單獨(dú)使增壓器活塞回程，以提高系統(tǒng)效率。增壓器活塞的行程由位移傳感器檢測(cè)控制，因此，在這一設(shè)計(jì)下，當(dāng)增壓器動(dòng)作輸出高壓時(shí)，可把高油壓力只局限于主油缸內(nèi)，而整個(gè)系統(tǒng)仍保持低油壓，這對(duì)提高元件的壽命和可靠性都是有利的。

2.2.3 主油缸內(nèi)置式充液閥

充液閥的結(jié)構(gòu)新穎，閥芯為錐形結(jié)構(gòu)，采取閥芯與控制油缸活塞合一的結(jié)構(gòu)，省去了閥芯復(fù)位彈簧，實(shí)現(xiàn)了全液壓控制。這種設(shè)計(jì)，充液閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流道通順，內(nèi)置于主油缸活塞底部，實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)直接充液，通油能力大、阻力小、充液速度快，同時(shí)減小了主油缸的有效工作容積，節(jié)省了高壓油;油的壓縮體積也相應(yīng)減小，有利于提高壓制次數(shù)和減小液壓沖擊。

充液閥的控制油路:控制油缸活塞桿腔常通壓力油，是由一個(gè)小型蓄能器和一減壓閥構(gòu)成的液壓彈簧系統(tǒng)，減壓閥用于調(diào)整充液閥芯的回程壓力。這種設(shè)計(jì)，充液閥芯靠差動(dòng)油壓力打開，關(guān)閉靠液壓彈簧力作用，響應(yīng)速度快。

2.2.4 主油缸動(dòng)作全過程液壓伺服比例控制

液壓系統(tǒng)采用了兩個(gè)高性能大通徑的三通高頻響伺服比例閥，一個(gè)用于主油缸的上、下行控制，一個(gè)用于加壓控制。這就實(shí)現(xiàn)了主油缸快速下行、減速下行、回程和壓制動(dòng)作的全過程液壓伺服比例閉環(huán)控制，使主油缸的每一個(gè)動(dòng)作換接達(dá)到快速、精確、平穩(wěn)、可靠和易于調(diào)節(jié)，即使在壓制次數(shù)很高時(shí)，也能保證壓制的精確度和可重復(fù)性。

2.3 電液比例同步頂出系統(tǒng)SPE

伊莫拉系列壓機(jī)在頂出裝置上沿用了已在SACMI2000系列和威力系列壓機(jī)上廣泛應(yīng)用的SPE液壓伺服比例頂出裝置。

SPE設(shè)有兩組串聯(lián)同步油缸，分別由兩個(gè)伺服比例電磁閥控制，可實(shí)現(xiàn)模芯的快速多次精確降落，修正填料誤差，確保填料的精確性，重復(fù)精度很高，可達(dá)0.1mm，保證了瓷磚制品的精度。SPE系統(tǒng)在大噸位寬臺(tái)面壓機(jī)上，壓制大規(guī)格瓷磚時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)尤為突出。

2.4 先進(jìn)可靠的電控系統(tǒng)

伊莫拉壓機(jī)應(yīng)用Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，將模擬量傳輸改為數(shù)字通訊，這就大大提高了傳輸速度，保證控制系統(tǒng)具有極高的處理速度和可靠性，即便壓機(jī)在很高的壓制次數(shù)下工作也能獲得絕對(duì)的控制精度和重復(fù)性。

系統(tǒng)軟件是SACMI獨(dú)有的，觸摸屏界面內(nèi)容豐富，顯示壓機(jī)的運(yùn)行參數(shù)、設(shè)置數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，顯示直觀的圖形，具有故障判斷自診斷功能和示教功能，以及獲得遠(yuǎn)程技術(shù)援助的功能。

2.5 宜人化的外殼設(shè)計(jì)

伊莫拉壓機(jī)在其機(jī)身外面罩有一層靚麗、流線型、堅(jiān)固、宜人化設(shè)計(jì)的外殼，再配以強(qiáng)力完善的吸塵裝置，工作環(huán)境幾乎無粉塵。

在壓機(jī)頂部機(jī)殼中央設(shè)有一個(gè)綠色較大的蕈形狀態(tài)指示器，壓機(jī)工作時(shí)按工作狀態(tài)不同而閃耀，一是給人提供了壓機(jī)工作狀態(tài)的指示，二是給人以光彩奪目的感覺，改善操作人員的精神狀態(tài)，也是一種宜人化的設(shè)計(jì)。

2.6 新型DE-AIR排氣系統(tǒng)

DE-AIR排氣系統(tǒng)是在伊莫拉壓機(jī)上采用的創(chuàng)新技術(shù)，它是一個(gè)由壓機(jī)控制的特殊的等靜壓模具。其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，其斷面圖見圖2。在等靜壓模具的基體內(nèi)設(shè)有多個(gè)小氣缸(數(shù)量的多少由瓷磚大小來決定)，氣缸的小活塞桿與在彈性膠膜上開的孔構(gòu)成排氣間隙，間隙下面設(shè)有排氣支管。圖3是在壓制時(shí)的排氣狀態(tài)。小氣缸具有清潔排氣孔的功能，當(dāng)產(chǎn)生可能阻塞排氣孔的飛邊情況下，可令氣缸活塞向上運(yùn)動(dòng)清除飛邊，圖4是清潔排氣孔的狀態(tài)。

使用DE-AIR排氣系統(tǒng)最大的好處是，壓機(jī)可在壓制粉料過程中實(shí)現(xiàn)一次壓制粉料成形時(shí)排除空氣。打破傳統(tǒng)的壓制工藝一次加壓、排氣、二次加壓、排氣，最后終壓加壓的多次加壓的成形方法。

圖5是采用DE-AIR排氣系統(tǒng)壓制和標(biāo)準(zhǔn)壓制循環(huán)時(shí)的主缸壓力曲線和功率消耗曲線?？梢?，使用DE-AIR排氣系統(tǒng)，可以使壓制周期大為縮短，從而大大提高壓機(jī)的生產(chǎn)率。我們知道，壓制功率曲線所圍成的面積表示在該壓制循環(huán)下所消耗的總能量，如果把在標(biāo)準(zhǔn)壓制循環(huán)的功率曲線向左移動(dòng)，使其和DE-AIR的功率曲線相重合，就可得到這兩種壓制循環(huán)的耗能對(duì)比(如圖6所示)。根據(jù)圖5和圖6，可以得出，用標(biāo)準(zhǔn)壓制循環(huán)所消耗的能等于用DE-AIR排氣壓制消耗的能加上節(jié)省的能，根據(jù)計(jì)算，使用DE-AIR排氣系統(tǒng)，壓機(jī)生產(chǎn)率可提高15%，同時(shí)節(jié)能達(dá)9%。能耗降低，產(chǎn)量提高，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] SACMI 2000系列、威力系列Ⅰ、威力系列Ⅱ、伊莫拉系

列壓機(jī)說明書.SACMI公司.