锻造操作机夹钳回转液压系统的制作方法

本发明涉及锻造机械设备技术领域，具体的说是一种锻造操作机夹钳回转液压系统。

背景技术：

夹钳回转系统是锻造操作机的关键部件之一，可以与锻造压机协调作业实现被夹持锻件的全方位回转进给量的锻打工序，是快速锻造液压机组的重要设备。回转是锻造操作机夹钳工作过程中最频繁的动作，而控制回转动作采用液压马达+减速机的驱动方式。锻造操作机夹钳回转时，靠液压控制系统驱动液压马达动作，液压马达带动减速机旋转，减速机带动小齿轮转动，小齿轮与钳杆上的大齿轮啮合传递驱动动力，最终实现锻造操作机夹钳在竖直面内360°方向回转。

目前锻造操作机夹钳回转液压系统存在如下问题：

（1）当其中任何一组压力管路发生不超出事故界限的火灾事故或进水事故时，若未设置必要的故障隔离措施，则锻造操作机夹钳回转系统无法保持正常运行，以满足减少锻造火次以及提高材料利用率的要求。（2）常规锻造操作机夹钳回转系统未设置足够的冗余或特殊保护等办法，当液压系统出现压力低或严重泄漏等故障而无法即时消除或转移故障时，则锻造操作机夹钳回转液压系统失效，该系统无法完成与锻造压机的协调作业，影响整套机组的生产效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种锻造操作机夹钳回转液压系统，通过故障隔离模块将发生事故的区域隔离开，保证事故界区域以外的机构任然有效运行，以增加系统平均无故障时间，提高锻造操作机夹钳回转系统的工作稳定性与可靠性。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种锻造操作机夹钳回转液压系统，它包括与工控系统plc相连接的两路结构相同的第一闭环系统液压源回路和第二闭环系统液压源回路，所述第一闭环系统液压源回路包括依次串联的第一电机泵组、故障隔离模块和第一马达，第一电机泵组包括与第一电机相连接的第一变量泵，第二闭环系统液压源回路包括依次串联的第二电机泵组、故障隔离模块和第二马达，第二电机泵组包括与第二电机相连接的第二变量泵，故障隔离模块包括相互并联的第一顺序阀和第一自由轮阀、相互并联的第二顺序阀和第二自由轮阀及故障隔离阀，第一顺序阀的出油口通过故障隔离阀与第二马达相连通，第二顺序阀的出油口通过故障隔离阀与第一马达相连通；第一马达通过第一卸油管线与油箱相连接，第二马达通过第二卸油管线与油箱相连通；油箱的中部设有隔板将油箱分隔为左右两部分，隔板的上方设置有总液位继电器，油箱的两侧分别放置有第一液位继电器、第一温度传感器和第一压力开关及第二液位继电器、第二温度传感器和第二压力开关；第一马达和第二马达均与回转支承连接；正常工况时第一变量泵或第二变量泵中的一台变量泵工作，变量泵泵出的压力油压力大于顺序阀的压力设定值时顺序阀开启，故障隔离阀处于常开状态，将第一马达和第二马达并联起来，形成一拖二的闭式系统液压源回路，第一变量泵的第一伺服控制结构或第二变量泵的第二伺服控制机构调节变量泵在正反方向泵出油液驱动第一马达和第二马达正反向回转，进而驱动锻造操作机夹钳回转系统进行旋转动作；当总液位继电器发出低液位报警，或第一压力开关或第二压力开关发出低压报警时，工控系统plc关闭故障隔离阀，启动另一台变量泵进入工作状态，第一闭环系统液压源回路和第二闭环系统液压源回路恢复成两个独立的闭环系统液压源回路，一台变量泵只驱动一台马达工作，工控系统plc通过油箱隔板两侧的液位或油温或变量泵的压力识别并判断出出现故障的一侧闭环系统液压源回路，打开故障侧自由轮阀，使故障侧马达处于自由轮工况，同时关闭故障侧变量泵，不再给故障侧马达供油，由正常侧变量泵驱动其所在的闭环系统液压源回路上的马达工作，该马达通过回转支承带动故障侧马达进行空转。

优选的，所述第一电机泵组包括第一电机、第一变量泵、第一内置辅助泵、第一辅助泵过滤器、第一补油回路单向阀、第一补油回路单向阀、第一压力开关、第一双向高压溢流阀和第一辅助泵溢流阀，第一变量泵为闭环斜盘式轴向柱塞变量泵，第一变量泵的油口a1p与第一马达油口a1m和第二马达油口a2m相连通，第一变量泵的油口b1p与第一马达油口b1m和第二马达油口b2m相连通，构成闭环系统液压源回路；所述第二电机泵组包括第二电机、第二变量泵、第二内置辅助泵、第二辅助泵过滤器、第二补油回路单向阀、第二补油回路单向阀、第二压力开关、第二双向高压溢流阀和第二辅助泵溢流阀，第二变量泵为闭环斜盘式轴向柱塞变量泵，第二变量泵的油口a2p与第一马达油口a1m和第二马达油口a2m相连通，第二变量泵的油口b2p与第一马达油口b1m和第二马达油口b2m相连通，构成闭环系统液压源回路；第一马达和第二马达的换向和变速通过调节第一变量泵的第一伺服控制机构或第二变量泵的第一伺服控制机构进行双向无极变换来实现。

优选的，所述第一内置辅助泵的进油口与油箱的一侧相连通，第一内置辅助泵的出油口通过第一补油管线与补油分配阀组相连通；第二内置辅助泵的进油口与油箱的另一侧相连通，第二内置辅助泵的出油口通过第二补油管线与补油分配阀组相连通；补油分配阀组包括第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀，第一补油管线通过并联的第四单向阀和第二单向阀后分别汇入第三补油管线和第四补油管线，第二补油管线通过并联的第三单向阀和第一单向阀后分别汇入第三补油管线和第四补油管线，第三补油管线与第一马达对应第一减震模块的t口相连通，第四补油管线与第二马达对应第二减震模块的t口相连通；当工控系统plc识别并判断出出现故障的一侧闭环系统液压源回路时，工控系统plc关闭故障侧电磁换向阀，冲洗泵组不再对故障侧马达低压侧进行补油冷却。

优选的，所述第一内置辅助泵的出油口通过管线向第一顺序阀供压力油；第二内置辅助泵的出油口通过管线向第二顺序阀供压力油。

优选的，所述第一马达的冲洗油口通过第一常开截止阀与第一冲洗油液管线相连接，第二马达的冲洗油口通过第二常开截止阀与第一冲洗油液管线相连接，第一冲洗油液管线与冲洗泵组相连接，冲洗泵组包括电动机、冲洗泵、溢流阀、压力开关、节流阀、压力表、压力开关、冲洗过滤器和单向阀，冲洗泵组与第二冲洗油液管线相连接，第二冲洗油液管线包括两条并联的第一冲洗油液支线和第二冲洗油液支线，第一冲洗油液支线上安装有第一电磁换向阀，第二冲洗油液支线上安装有第二电磁换向阀；冲洗泵泵出的油液经过冲洗过滤器和单向阀后分流为两路油液，一路油液通过冲洗油液管线、第一常开截止阀后进入第一马达的冲洗油口对轴承进行冲洗，冲洗后的油液通过第一马达卸油口c1m与第一马达壳体泄漏油汇聚到一起通过第一卸油管线、第一冷却器和第一回油过滤器流回到油箱内，同时这一路油液通过冲洗油液管线、第二常开截止阀后进入第二马达的冲洗油口对轴承进行冲洗，通过第二马达卸油口c2m与第二马达壳体泄漏油汇聚到一起通过第二卸油管线、第二冷却器和第二回油过滤器流回到油箱内；另一路油液经过第二冲洗油液管线的两条支线第一冲洗油液支线和第二冲洗油液支线分别流经第一电磁换向阀和第二电磁换向阀同时进入两个闭环系统液压源回路的低压侧进行闭环系统液压源回路的冷却冲洗。

优选的，所述故障隔离阀、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一自由轮阀和第二自由轮阀均为带电感式阀芯位置监控及手动应急功能的两位四通电磁换向阀，由工控系统plc对其初始位置进行监控。

优选的，所述第一马达与第一减震模块相连接，第二马达与第二减震模块相连接，第一减震模块和第二减震模块分别包括一个与马达相连接的双向安全阀和两个对称设置的补油单向阀，第一减震模块通过第三补油管线与补油分配阀组相连接，第二减震模块通过第四补油管线与补油分配阀组相连接；当闭环系统液压源回路发生变化，第一马达或第二马达受到过大扭矩时，高压侧闭环系统液压源回路的压力超过该侧的双向安全阀的压力设定值，该侧的双向安全阀开启为溢流模式，同时对应的补油单向阀开启，补油分配阀组对低压侧闭环系统液压源回路进行补油，以保证整个液压系统的安全。

优选的，所述第一马达和第二马达均为径向柱塞马达，第一马达和第二马达的输出轴分别与一个减速机相连接，两个减速机的输出轴均与小齿轮相互连接，小齿轮与夹钳系统的回转支承相啮合，第一马达和第二马达通过回转支承驱动夹钳系统实现回转动作。

优选的，本系统还包括液压附件单元，液压附件单元包括安装于油箱分隔板左右两侧的第一液位继电器和第二液位继电器、第一温度传感器和第二温度传感器、总液位继电器和空气滤清器，还包括安装于第一闭环系统液压源回路上的两个背压单向阀、第一冷却器、第一回油过滤器和安装于第二闭环系统液压源回路上的两个背压单向阀、第二冷却器、第二回油过滤器，油箱的侧壁底部设置有排油管道；第一液位继电器和第二液位继电器为具有低液位报警和极低液位故障功能的电磁式液位开关；第一温度传感器和第二温度传感器监测油箱分隔板两侧两台变量泵对应的闭环系统液压源回路的油液温度，当油液温度大于设定温度时进行自动报警。

本发明的有益效果为：

（1）在系统出现故障前，通过启动故障隔离阀，启动一台变量泵带动两台马达，形成一拖二的闭式系统液压源回路，第一变量泵的第一伺服控制机构或第二变量泵的第二伺服控制机构调节各自变量泵在正反方向泵出油液驱动第一马达和第二马达正反向回转，进而驱动锻造操作机夹钳回转系统进行旋转动作；当系统出现故障时，工控系统plc主动关断故障隔离阀，启动另一台变量泵，形成两个独立的闭式系统液压源回路，并通过液位继电器、压力传感器等元器件的检测数据自动判断出故障侧，打开故障侧自由轮阀，使故障侧马达处于自由轮工况空转，关闭故障侧第一电磁换向阀或第二电磁换向阀，使冲洗泵组不再对故障侧马达低压侧进行补油冷却，同时关闭故障侧变量泵，只用一台变量泵为系统提供动力，保证系统的正常运行，提高了锻造操作机夹钳回转系统的工作稳定性与可靠性，并增加了平均无故障时间，极大地提升了整套机组的生产效率；

（2）本系统通过补油分配阀组对马达进行补油和冷却冲洗，保证设备的正常运行、提高设备的使用寿命；

（3）本系统在每个马达上设置减震模块，对马达起到过载保护和保证向系统低压侧补油的作用，保证系统的安全性。

附图说明

图1是本发明的原理图；

图2是本发明的工作流程图；

图中：1、第一电机泵组，1.1、第一电机，1.2、第一变量泵，1.3、第一内置辅助泵，1.4、第一辅助泵过滤器，1.5、第一补油回路单向阀，1.6、第一补油回路单向阀，1.7、第一压力开关，1.8、第一双向高压溢流阀，1.9、第一辅助泵溢流阀，1.10、第一伺服控制机构，2、第二电机泵组，2.1、第二电机，2.2、第二变量泵，2.3、第二内置辅助泵，2.4、第二辅助泵过滤器，2.5、第二补油回路单向阀，2.6、第二补油回路单向阀，2.7、第二压力开关，2.8、第二双向高压溢流阀，2.9、第二辅助泵溢流阀，2.10、第二伺服控制机构，3、冲洗泵组，3.1、电动机，3.2、冲洗泵，3.3、溢流阀，3.4、压力开关，3.5、节流阀，3.6、压力表，3.7、压力开关，3.8、冲洗过滤器，3.9、单向阀，4、液压附件单元，4.11、第一液位继电器，4.12、第一温度传感器，4.13、背压单向阀，4.14、背压单向阀，4.15、第一冷却器，4.16、第一回油过滤器，4.21、第二液位继电器，4.22、第二温度传感器，4.23、背压单向阀，4.24、背压单向阀，4.25、第二冷却器，4.26、第二回油过滤器，4.3、总液位继电器，4.4、空气滤清器，4.5、油箱，4.6、排油管道，4.7、分隔板，5、故障隔离模块，5.11、第一自由轮阀，5.12、第一电磁换向阀，5.13、第一顺序阀，5.14、单向阀，5.15、单向阀，5.21、第二自由轮阀，5.22、第二电磁换向阀，5.23、第二顺序阀，5.24、单向阀，5.25、单向阀，6.1、第一减震模块，6.11、双向安全阀，6.12、补油单向阀，6.13、补油单向阀，6.2、第二减震模块，6.21、双向安全阀，6.22、补油单向阀，6.23、补油单向阀，7、第一马达，8、第二马达，9、补油分配阀组，9.1、第一单向阀，9.2、第二单向阀，9.3、第三单向阀，9.4、第四单向阀，10、第一常开截止阀，11、第二常开截止阀，12.1、第一冲洗油液管线，12.2、第二冲洗油液管线，12.21、第一冲洗油液支线，12.22、第二冲洗油液支线，12.3、第一补油管线，12.4、第二补油管线，12.5、第三补油管线，12.6、第三补油管线，12.7、第一卸油管线，12.8、第二卸油管线，12.9、管线，12.10、管线，12.11、管线，13、回转支承。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

如图1、图2的一种锻造操作机夹钳回转液压系统，它包括与工控系统plc相连接的两路结构相同的第一闭环系统液压源回路和第二闭环系统液压源回路，第一闭环系统液压源回路包括依次串联的第一电机泵组1、故障隔离模块5和第一马达7，第一电机泵组1中包括与第一电机1.1相连接的第一变量泵1.2，第二闭环系统液压源回路包括依次串联的第二电机泵组2、故障隔离模块5和第二马达8，第二电机泵组2包括与第二电机2.1相连接的第二变量泵2.2，故障隔离模块5包括相互并联的第一顺序阀5.13和第一自由轮阀5.11、相互并联的第二顺序阀5.23和第二自由轮阀5.21及故障隔离阀5.3，第一顺序阀5.13的出油口通过故障隔离阀5.3与第二马达8相连通，第二顺序阀5.23的出油口通过故障隔离阀5.3与第一马达7相连通；第一马达7通过第一卸油管线12.7与油箱4.5相连接，第二马达8通过第二卸油管线12.8与油箱4.5相连通；油箱4.5的中部设有隔板14将油箱4.5分隔为左右两部分，隔板4.7的上方设置有总液位继电器4.3，油箱4.5的两侧分别放置有第一液位继电器4.11、第一温度传感器4.12和第一压力开关1.7及第二液位继电器（4.21）、第二温度传感器（4.22）和第二压力开关2.7；第一马达7和第二马达8均与回转支承13连接；正常工况时第一变量泵1.2或第二变量泵2.2中的一台变量泵工作，变量泵泵出的压力油压力大于顺序阀的压力设定值时顺序阀开启，故障隔离阀5.3处于常开状态，将第一马达7和第二马达8并联起来，形成一拖二的闭式系统液压源回路，第一变量泵1.2的第一伺服控制机构或第二变量泵2.2的第二伺服控制机构调节各自变量泵在正反方向泵出油液驱动第一马达7和第二马达8正反向回转，进而驱动锻造操作机夹钳回转系统进行旋转动作；当总液位继电器4.3发出低液位报警，或第一压力开关1.7或第二压力开关2.7发出低压报警时，工控系统plc关闭故障隔离阀5.3，启动另一台变量泵进入工作状态，第一闭环系统液压源回路和第二闭环系统液压源回路恢复成两个独立的闭环系统液压源回路，一台变量泵只驱动一台马达工作，工控系统plc通过油箱4.5隔板4.7两侧的液位或油温或变量泵的压力识别并判断出出现故障的一侧闭环系统液压源回路，打开故障侧自由轮阀，是故障侧马达处于自由轮工况，关闭故障侧第一电磁换向阀或第二电磁换向阀，使冲洗泵组不再对故障侧马达低压侧进行补油冷却，同时关闭故障侧变量泵，不再给故障侧马达供油，由正常侧变量泵驱动其所在的闭环系统液压源回路上的马达工作，该马达通过回转支承13带动故障侧马达进行空转。

第一电机泵组1包括第一电机1.1、第一变量泵1.2、第一内置辅助泵1.3、第一辅助泵过滤器1.4、第一补油回路单向阀1.5、第一补油回路单向阀1.6、第一压力开关1.7、第一双向高压溢流阀1.8和第一辅助泵溢流阀1.9，第一变量泵1.2为斜盘式轴向柱塞变量泵，第一变量泵1.2的油口a1p与第一马达7油口a1m和第二马达8油口a2m相连通，第一变量泵1.2的油口b1p与第一马达7油口b1m和第二马达8油口b2m相连通，构成闭环系统液压源回路；第二电机泵组2包括第二电机2.1、第二变量泵2.2、第二内置辅助泵2.3、第二辅助泵过滤器2.4、第二补油回路单向阀2.5、第二补油回路单向阀2.6、第二压力开关2.7、第二双向高压溢流阀2.8和第二辅助泵溢流阀2.9，第二变量泵2.2为斜盘式轴向柱塞变量泵，第二变量泵2.2的油口a2p与第一马达7油口a1m和第二马达8油口a2m相连通，第二变量泵2.2的油口b2p与第一马达7油口b1m和第二马达8油口b2m相连通，构成闭环系统液压源回路；第一马达7和第二马达8的换向和变速通过调节第一变量泵1.2的第一伺服控制机构1.10或第二变量泵2.2的第二伺服控制机构2.10进行双向无极变换来实现；当工控系统plc识别并判断出出现故障的一侧闭环系统液压源回路时，工控系统plc关闭故障侧电磁换向阀，冲洗泵组不再对故障侧马达低压侧进行补油冷却。

第一内置辅助泵1.3的进油口与油箱4.5的一侧相连通，第一内置辅助泵1.3的出油口通过第一补油管线12.3与补油分配阀组9相连通；第二内置辅助泵2.3的进油口与油箱4.5的另一侧相连通，第二内置辅助泵2.3的出油口通过第二补油管线12.4与补油分配阀组9相连通；补油分配阀组9包括第一单向阀9.1、第二单向阀9.2、第三单向阀9.3和第四单向阀9.4，第一补油管线12.3通过并联的第四单向阀9.4和第二单向阀9.2后分别汇入第三补油管线12.5和第四补油管线12.6，第二补油管线12.4通过并联的第三单向阀9.3和第一单向阀9.1后分别汇入第三补油管线12.5和第四补油管线12.6，第三补油管线12.5与第一马达7对应第一减震模块6.1的t口相连通，第四补油管线12.6与第二马达8对应第二减震模块6.2的t口相连通。

第一内置辅助泵1.3的出油口通过管线12.10向第一顺序阀5.13供压力油；第二内置辅助泵2.3的出油口通过管线12.11向第二顺序阀5.23供压力油。

第一马达7的冲洗油口通过第一常开截止阀10与第一冲洗油液管线12.1相连接，第二马达8的冲洗油口通过第二常开截止阀11与第一冲洗油液管线12.1相连接，第一冲洗油液管线12.1与冲洗泵组3相连接，冲洗泵组3包括电动机3.1、冲洗泵3.2、溢流阀3.3、压力开关3.4、节流阀3.5、压力表3.6、压力开关3.7、冲洗过滤器3.8和单向阀3.9，冲洗泵组3与第二冲洗油液管线12.2相连接，第二冲洗油液管线12.2包括两条并联的第一冲洗油液支线12.21和第二冲洗油液支线12.22，第一冲洗油液支线12.21上安装有第一电磁换向阀5.12，第二冲洗油液支线12.22上安装有第二电磁换向阀5.22；冲洗泵3.2泵出的油液经过冲洗过滤器3.8和单向阀3.9后分流为两路油液，一路油液通过冲洗油液管线12.1、第一常开截止阀10后进入第一马达7的冲洗油口对轴承进行冲洗，冲洗后的油液通过第一马达7卸油口c1m与第一马达7壳体泄漏油汇聚到一起通过第一卸油管线12.7、第一冷却器4.15和第一回油过滤器4.16流回到油箱4.5内，同时这一路油液通过冲洗油液管线12.1、第二常开截止阀11后进入第二马达8的冲洗油口对轴承进行冲洗，通过第二马达8卸油口c2m与第二马达8壳体泄漏油汇聚到一起通过第二卸油管线12.8、第二冷却器4.25和第二回油过滤器4.26流回到油箱4.5内；另一路油液经过第二冲洗油液管线12.2的两条支线第一冲洗油液支线12.21和第二冲洗油液支线12.22分别流经第一电磁换向阀5.12和第二电磁换向阀5.22同时进入两个闭环系统液压源回路的低压侧进行闭环系统液压源回路的冷却冲洗。

故障隔离阀5.3、第一电磁换向阀5.12、第二电磁换向阀5.22、第一自由轮阀5.11和第二自由轮阀5.21均为带电感式阀芯位置监控及手动应急功能的两位四通电磁换向阀，由工控系统plc对其初始位置进行监控。

所述第一马达7与第一减震模块6.1相连接，第二马达8与第二减震模块6.2相连接，第一减震模块6.1和第二减震模块6.2分别包括一个与马达相连接的双向安全阀和两个对称设置的补油单向阀，第一减震模块6.1通过第三补油管线12.5与补油分配阀组9相连接，第二减震模块6.2通过第四补油管线12.6与补油分配阀组9相连接；当闭环系统液压源回路发生变化，第一马达7或第二马达8受到过大扭矩时，高压侧闭环系统液压源回路的压力超过该侧的双向安全阀的压力设定值，该侧的双向安全阀开启为溢流模式，同时对应的补油单向阀开启，补油分配阀组9对低压侧闭环系统液压源回路进行补油，以保证整个液压系统的安全。

第一马达7和第二马达8均为径向柱塞马达，第一马达7和第二马达8的输出轴分别与一个减速机相连接，两个减速机的输出轴均与小齿轮相互连接，小齿轮与夹钳系统的回转支承13相啮合，第一马达7和第二马达8通过回转支承13驱动夹钳系统实现回转动作。

本系统还包括液压附件单元4，液压附件单元4包括安装于油箱4.5分隔板4.7左右两侧的第一液位继电器4.11和第二液位继电器4.21、第一温度传感器4.12和第二温度传感器4.22、总液位继电器4.3和空气滤清器4.4，还包括安装于第一闭环系统液压源回路上的两个背压单向阀、第一冷却器4.15、第一回油过滤器4.16和安装于第二闭环系统液压源回路上的两个背压单向阀、第二冷却器4.25、第二回油过滤器4.26，油箱4.5的侧壁底部设置有排油管道4.6；第一液位继电器4.11和第二液位继电器4.21为具有低液位报警和极低液位故障功能的电磁式液位开关；第一温度传感器4.12和第二温度传感器4.22监测油箱4.5分隔板14两侧两台变量泵对应的闭环系统液压源回路的油液温度，当油液温度大于设定温度时进行自动报警。

本发明在使用时，系统出现故障前，通过启动故障隔离阀，启动一台变量泵带动两台马达，形成一拖二的闭式系统液压源回路，第一变量泵的第一伺服控制机构或第二变量泵的第一伺服控制机构调节各自变量泵在正反方向泵出油液驱动第一马达和第二马达正反向回转，进而驱动锻造操作机夹钳回转系统进行旋转动作；当系统出现故障时，工控系统plc主动关断故障隔离阀，启动另一台变量泵，形成两个闭式系统液压源回路，并通过液位继电器、压力开关、温度传感器等元器件的检测数据自动判断出故障侧，打开故障侧自由轮阀，使故障侧马达处于自由轮工况空转，关闭故障侧第一电磁换向阀或第二电磁换向阀，冲洗泵组不再对故障侧马达低压侧进行补油冷却，同时关闭故障侧变量泵，只用一台变量泵为两台马达提供动力，保证系统的正常运行，提高了锻造操作机夹钳回转系统的工作稳定性与可靠性，并增加了平均无故障时间，极大地提升了整套机组的生产效率。