高压大流量液压泵站的设计.pdf

高压大流量液压泵站的设计 彭熙伟1,宋永吉2,李占宏1,李金仓1 Design of High Pressure and High Flow Power Unit Peng Xi2wei1,Song Y ong2ji2,Li Zhan2hong1,Li Jin2cang1 1 1 北京理工大学自动控制系,北京海淀区 100081 电话01068912465; 21 大连液压件厂, 辽宁省大连市甘井子区 116033 摘 要从泵站的组成,泵站的噪声和振动,泵站的监控和安全保护等方面论述了高压大流量液压泵设 计的一些基本问题。 关键词液压泵站;高压;大流量 中图分类号TH137 文献标识码B 文章编号10002485820030220009203 液压泵站是液压系统的动力源,它提供满足系统 压力和流量需要的压力能,是液压系统的重要组成部 分。 在某些电液伺服系统获得重要应用的工业技术领 域,如轧机液压压下装置,运动模拟器,振动试验机等 大型电液伺服系统,其工矿条件通常都是高压、 大流 量,液压泵站的设计,除满足系统的静、 动态特性要求 外,还必须满足系统对泵站工作可靠性所提出的更高 要求。 液压泵站的设计主要有3方面泵站的组成、 泵站 的噪声和振动、 泵站的监控和安全保护。在满足系统 性能要求的前提下,本文以简单、 可靠、 经济、 长寿命的 基本原则,介绍轧机液压压下电液伺服系统高压、 大流 量液压泵站的设计。 1 泵站的组成 如图1所示,液压泵站通常由泵组、 油箱组件、 温 控组件、 蓄能器组件和污染控制装置等5个独立的单 元组合而成。 1 泵组 泵组的作用是提供满足系统压力、 流量需要的有 压流体。其设计主要有以下几方面 1冗余设计 大流量泵站一般采用多台泵组并 联同时工作的结构,而为保证泵站长时间连续、 可靠运 行,通常还采用泵组旁联冗余。冗余的泵组平时不参 加工作,而是处于等待状态,一旦工作中的某一台泵组 发生故障,它能立即开始工作; 2降额设计 为提高可靠度,容积效率和延长 使用寿命,通常使泵的工作压力比其额定压力低; 3节能设计 为减少功率损失,减轻系统冷却 的负担,泵站通常采用恒压变量泵组和蓄能器组合的 结构; 4集成化设计 集成回路中元件的安装方式, 可进一步提高泵站的可靠性。 11主油箱 21主泵 3、131安全阀 4、14、181过滤器 5、151单向阀 61 截止阀 71 蓄能器 81 压力传感器 91 液位计 101 温度计 111 磁铁 121 循环过滤泵161 冷却器 171 高精度空气滤清器 图1 液压泵站油路原理简图 2 油箱组件 油箱的主要功能是储油、 散热、 分离气体及沉淀污 物等。 收稿日期2002208205 作者简介彭熙伟1966 , 男,云南省昆明市人,副教授, 博士,主要从事液压技术方面的科研和教学工作。 1油箱的型式 为提高液压泵的吸油能力,使 油箱内的液面高于液压泵的吸油口,因此油箱的型式 一般采用旁置式或高架式油箱; 2油箱的容量 由于系统的功率损失较大,因 此,油箱容量的确定,主要是根据系统功率损失引起的 92003年第2期液压与气动 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 发热量、 油箱的散热量以及冷却器的规格,通过液压系 统的热平衡计算来确定。 3 温控组件 温控组件的功能是把系统中液压油的工作温度控 制在一定的范围之内。对于高压大流量电液伺服系 统,特别是阀控型电液伺服系统,突出的问题是系统 功率损失较大,引起液压油温度升高,从而使油液黏度 降低、 泄漏增加、 元件寿命缩短,并影响闭环系统的稳 定性。因此,必须在系统中设置冷却器进行强制冷却。 冷却方式通常采用换热效率高的水冷式冷却器,其规 格主要是根据系统的功率损失、 油箱的散热量,通过液 压系统的热平衡计算来确定。 油液的升温可以通过起动循环泵工作、 安全阀溢 流,使油液均匀升温。 4 蓄能器组件 蓄能器组件的功能是储存压力油并根据需要放出 所储存的液压油去做功,作为泵的辅助动力源而高效 地利用能量。采用蓄能器组件后,可以按系统所需的 平均流量来选择泵的规格,从而减小了泵的排量,并可 减少系统的发热。响应快的系统一般采用皮囊式蓄能 器,而响应慢的系统可采用活塞式蓄能器。 5 污染控制装置 实际经验表明,油液被污染是导致电液伺服系统 故障的主要原因。对系统实施污染控制是提高系统工 作可靠性和延长元件使用寿命的重要途径。污染控制 的主要技术手段是使用过滤器清除油液中的固体污染 物。泵站的污染控制主要有以下几方面[1] 1管道和油箱的防锈 泵站系统的所有管道和 油箱均采用不锈钢材料,以防管道、 油箱内壁产生锈蚀 剥落物;采用氩弧焊进行焊接,以防产生焊缝熔渣; 2压力油路过滤 如图1所示,在主液压泵出 油口安装带差压发信装置的高压精过滤器,主要用来 保护泵下游的液压元件; 3离线过滤 为了对油箱的油液进行循环过 滤,可由独立的大流量螺杆泵和带差压发信装置的低 压高精过滤器组成离线过滤。离线过滤不受主系统压 力和流量波动的影响,并在主系统不工作时的间歇时 间对油液进行预净化。此外,离线过滤系统还与热交 换器装置结合,实现对油液的温度调节和污染综合控 制; 4磁性过滤 在油箱内放置磁铁,用来吸附油 液中的铁磁性颗粒污染物,使其从油液中分离出来; 5通气过滤 为防止外界颗粒污染物从油箱呼 吸孔侵入,在油箱呼吸孔上装设高精度空气滤清器。 2 泵站的噪声和振动 高压、 大流量液压泵站的突出问题是噪声和振动 的加剧严重影响泵站的正常运行,并恶化工作环境。 因此,对噪声和振动的控制日益引起重视。对噪声和 振动的控制主要有以下几方面[2] 1选用低噪声元件 为降低泵的噪声,选用低 噪声液压泵,并按大排量、 低转速运行确定泵的规格。 选用低噪声溢流阀、 单向阀等; 2降低结构传播噪声 为防止泵的振动传到其 他部分诱发噪声,在泵组的传动底座上加防振垫;在泵 的吸油管路中设置橡胶补偿接管;在泵的排油和泄油 管路中靠近泵的一段用软管; 3降低液体传播噪声 采用长度短、 直径大的 吸油管;取消吸油过滤器;合理地设计油箱的结构,使 油液中的气泡在油液再次进入系统之前能完全逸出。 3 泵站的监控和安全保护 为保证泵站的安全、 可靠、 连续运行和延长使用寿 命,采用PLC和计算机控制系统对泵站的起动、 运行 进行完善的安全保护和状态监控。 1过压保护 在每台泵的出油管路设置安全 阀,用于过压保护;在泵站设置压力传感器,对泵站的 工作压力进行状态监控; 2泵组起动的联锁保护 吸油路上的碟阀必须 全部打开;油箱内的液位必须高于最低液位;油箱内油 液温度高于最低工作温度;油箱内油液温度低于最高 工作温度; 3泵组旁联冗余 并联泵组中的一台作为冗余 泵组,禁止所有泵组同时起动; 4油温的监控 油箱内油液温度高于工作温度 时,冷却系统工作;油箱内油液温度低于工作温度时, 冷却系统关闭; 5液位的监控 通过液位计显示油箱内的液位 和工作循环液位的变化;通过液位传感器在计算机操 作台上对油箱内的液位进行监控; 6过滤器堵塞监测 采用带指示灯和压差发信 装置的过滤器可实现在泵站本地和计算机操作台上对 滤芯被污染物堵塞的状态进行监测,以确定是否更换 滤芯; 7油液污染监测 定期对油箱内的油液进行取 样,根据油样化验结果确定是否换油。 01液压与气动2003年第2期 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 500 cm3胶注机液压系统设计研究 万贤杞 Design of the Hydraulic System of a 500 cm3Rubber2injected Injector Wan Xian2qi 湖南建材高等专科学校,湖南省衡阳市雷公塘14号 421008 电话07348411099 摘 要该文介绍注射容量500 cm3胶注机液压系统的结构原理和设计特点。 关键词胶注机;V4变量叶片泵;预塑;注射 中图分类号TH13713 文献标识码B 文章编号10002485820030220011203 1 概述 现代橡胶制品的生产方式大致分为3类压制生 产,胶塑生产和注射生产。橡胶压制生产是一种传统 的生产工艺,把经过硫化处理的橡胶料,即橡胶和填料 混合料浇入经预热的压制模具里,经保温、 冷却等工艺 处理得到的橡胶品件。胶塑生产是把橡胶料和塑料、 填料等按一定的比例混合经硫化处理注入模具压制而 获取的泡沫塑胶件,如泡沫拖鞋等就是这样制作的,又 称作AVC塑胶制品。注射生产是近年发展起来的一 种新型的橡胶制品生产方法,也是目前应用于生产工 业橡胶制品件最广泛的一种方法。 图1为采用液压驱动的注射量为500 cm3的胶注 机结构简图。送料机构7把在料斗中经预热的橡胶料 送入预塑机构5 ,预塑液压马达6驱动预塑螺杆把经 恒温加热的橡胶料预塑成胶态橡胶料,再经预塑机构 5端部单向阀送入注射机构8的计料腔进行保温,待 注射机构8的料控装置发出控制到位信息,注射机构 8把胶态橡胶料注入由动模2和定模3组成的模腔, 经过补缩保压过后,注射机构8后退到位,合模机构 1下 行,顶模机构4顶出制品件。根据注件大小和模 具结构可采取单件和多件注射。 2 500 cm3胶注机液压系统工作原理 1 起动 动力机构由两台泵分级供油。图2中泵1是V4 变量叶片泵。泵1的内设元件恒流量阀3 ,恒压力阀4 和外接元件前置节流器5、 先导式比例溢流阀6、 比例 节流阀7构成泵1流量控制回路和压力控制回路,通过 在同一轴线的连线上的一大一小两个控制活塞控制定 子和转子的偏心距,达到控制泵1的输出流量。大活 塞有效面积为小活塞两倍,大活塞由一个软弹簧支撑, 11 合、 锁模机构 21 动模 31 定模 41 顶模机构 51 预塑机构 61 马达 71 送料机构 81 注射机构 图1 500 cm3胶注机结构简图 为零压力时,弹簧推力足以克服各种摩擦阻力,把定子 推到偏心距最大位置,泵1起动时可输出最大流量。 收稿日期2002208227 作者简介万贤杞1944 , 男,湖南省衡阳市人,副教授,主 要从事液压技术和数控技术教学以及大、 中型液压系统设计探 讨工作。 4 结束语 本文介绍了高压大流量液压泵站设计的一些基本 问题,武钢3000 mm中板轧机液压压下电液伺服系统 的实际应用表明在液压泵站最高工作压力为28 MPa ,峰值输出流量为1500 L/ min的工况下,已连续、 安全、 稳定、 可靠运行3年多,完全满足了液压压下伺 服系统的性能要求。 参考文献 [1] 彭熙伟,等.武钢3000 mm轧机液压自动厚度控制伺服系 统的污染控制[J ].液压与气动,20016 . [2] 宋学义.袖珍液压气动手册[M].北京机械工业出版社, 1996. 112003年第2期液压与气动 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.