电动液压劈木机液压系统设计.pdf

2 0 1 4年 1月 第 4 3卷 第 1 期 机械设计与制造工程 Ma c h i n e De s i g n a n d Ma n u f a c t u r i n g En g i n e e r i n g J a n ． 2 01 4 Vo 1 ． 4 3 No ．1 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 2 0 9 5 5 0 9 X ． 2 0 1 4 ． 0 1 ． 0 2 1 电动液压劈木机 液压 系统设计 孙增 忠 扬州和益电动工具有限公司， 江苏 高邮2 2 5 6 0 0 摘要 采用液压原理， 设计 了一款 外形 美观、 移动 方便、 符合德 国“ G S ” 标准的电动 卧式液压劈木 机 。针对设计开发过程 中出现的保压和德 国“ G S ” 标 准中要 求双手操作的安全要 求等 问题 ， 一是 设计 了三位三通液压控制阀， 有效解决了双手操作 问题 ； 二是提 高齿轮 泵、 液压控制 阀等关键件 的制造精度 ， 加强关键件组装工序检验和控制手段 ， 使劈木机压力得 到 了保证。结果表 明 液压 技术在 电动工具 中应用， 具有一定的发展前景 ， 电动卧式液压劈 木机 可以 系列化， 以满足不 同客 户要 慕 。 关键词 劈木机 ； 齿轮 泵； 控制阀； 保压 ； 液压控制 中图分类号 T H1 2 2 文献标识码 B 文章编号 2 0 9 5 5 0 9 X 2 0 1 4 O 1 0 0 8 3 0 3 随着液压控制技术的飞速发展 ， 液压技术 的应 用也越来越广泛 ， 如 工程机械 、 机床设备 、 机械手 等。经调研发现 ， 欧洲和美 国对 电动液压 卧式劈木 机需求量较大 ， 因此扬州和益电动工具有 限公 司决 定开发一款电动液压劈木机。开发此产品需要解 决两方面问题 一是要解决欧洲和美 国市场壁 垒， 主要是德 国“ G S ” 标准要求 ； 二是要 解决 液压机械 中的保压 问题。解决好这两个问题 ， 也是为了使液 压技术在 电动工具 中应用积累更多的经验 ， 开发更 多 的产 品 。 1 电动液压劈木 机产 品特点及技术方 案 1 ． 1 产品特点及 方案 电动液压劈木机是集电动与液压为一体的电 动工具 ， 用 于冬天壁炉取暖木柴的劈 削 ， 该产品主 要由 4个 部分组成 动力部分 、 控 制部分 、 执行部 分 、 辅助部件 。 a ． 动力部分 电动机 、 齿轮泵 。负责提供 整机 运动所需的全部动力和液压力。 b ． 控制部分 前 端盖部件 。前端盖装 有液压 控制阀、 溢流 阀和控制手柄等 ， 主要控制执行部件 的运动方 向和系统压力。 c ． 执行部分 油缸 、 活塞 、 活塞杆 、 滑动架部件 等。主要将液压能转化为机械能。 d ． 辅助部件 机架。机架 既是一个 大 的结构 件 ， 负责 固定劈刀 、 前后端盖 、 油缸 、 推木座 、 齿轮 泵 、 左右侧板等 ， 又是液压系统的油箱 ， 负责装载液 压油。 1 ． 2 产品技术参数 电动液压劈木机技术参数见表 i 。 表 1 基本 技术 参数 2 电动液压 劈木 机技术 问题分析 2 ． 1安 全性 能 分析 该产品主要销售 欧洲 、 美 国、 加拿大等 市场。 产品进入欧洲必须符合德 国“ G S ” 标准 ， 主要是符 合安全防护和机械安全方面要求 ， 而劈木机主要是 双手操作安全要求 ， 即必须双手同时操作 ， 劈木机 才工作 ， 松开任一只手推木座必须停止不动 ， 不前 收稿 日期 2 0 1 31 02 8 作 者简介 孙增 忠 1 9 6 5 一 ， 男 ， 江苏高邮人 ， 扬州和益 电动工具有限公司工程师 ， 主要从事电动工具的开发设计 和企业标准编制工作。 8 3 2 0 1 4年第 4 3卷 机械设计与制造工程 进也不后退 ， 松开双手推木座方可复位 。产 品出口 美国、 加拿大， 必须要符合美 国“ u L ” 或加拿大 “ C S A” 标准 ， 主要 是电气安全要求 ， 相对来说 比较 容易实现 。 2 ． 2 保 压性 能分析 这是液压机械共性问题 ， 也就是实际使用过程 中压力下降问题 ， 其关键是要减少液压系统内部泄 漏， 提高液压传动的传动比。 2 ． 3结构及 外观 分析 出口产品外观必须要美观 ， 而且结构要 紧凑 ， 便于移动和运输 ， 其结构及工作原理是 单相感应 电动机驱动齿轮泵产生液压力 ， 液压力再由控制系 统进入油缸 ， 油缸内的活塞和活塞杆作直线位移 ， 推木座在活塞杆带动下向前匀速运动 ， 将木段推向 劈刀 ， 实现劈木动作。 3 电动液压劈木机产品研制过程中存在的 问题及解决方案 a ． 针对 “ G S ” 标准 ， 双手操作安全要求。首先 详细了解劈木机“ G S ” 标 准要求 ， 然后进行有针对 性 的攻关 ， 设计 了三位 三通液压控制 阀， 解决 了双 手操作问题。 1 双手 同时操作 ， 一手按控制阀 ， 一手按 电 机开关 ， 推木座 向前移动 ， 液压原理如图 1 所示l 1 J 。 单作 用油缸 图 1 双手操作 液压原理 2 一手按住控制 阀另一手松开电机开关或 一 手松开控制阀另一手按住电机开关 ， 推木座停止 不动 ， 液压原理如图 2所示 。 3 双手 同时松 开， 推 木座 靠油缸 内弹簧复 位 ， 液压原理如图 3所示 。 ．8 4 ． 图2 单手操作液压原理图 单作用油缸 图 3 双手松 开液压原理图 b ． 针对电动液压劈木机中保压要求， 通过提 高关键件加工精度， 加强重要工序控制手段， 来减 少液压系统 内部泄漏 。 1 齿轮泵。齿 轮泵是劈木机液压 系统 中的 液压能源 ， 由它 向液压 系统提供足够 的液压力 ， 从 而推动执行部件对外作功 J 。因此， 组成齿轮泵 的各个零件 个端盖、 齿轮 、 泵体尺寸公差和 形位公差 ， 必须得到有效控制 ， 一是控制端盖齿轮 中心距尺寸公差 0 ． 0 2 m m、 平面度 ≤0 ． 0 1 mm； 二 是控制齿轮表 面硬 度在 2 83 2 H R C和平行 度 ≤ 0 ． 0 0 5 m m； 三是控制泵体齿轮中心距尺寸公差 0 ． 0 2 ram 和平行度 ≤0 ． 0 0 5 mm， 通过对相关零件 进行控制， 使系统压力能够达到 1 9 M P a ， 保证了齿 轮泵能提供足够的液压力 ， 同时必须对齿轮泵装配 件液压力 1 0 0 ％进行检测 ， 液压力 ≥1 9 M P a方可进 入整机组装。 2 0 1 4年第 1 期 孙增忠 电动液压劈木机液压系统设计 2 液压控制 阀。液压控制 阀控制液 压系统 的压力 、 流量和油流方向， 它的性能好坏直接影响 液压系统的工作过程和工作特性 ] 。控制 阀由阀 套和阀芯组成 ， 关键是控制阀套内孔和阀芯外径 的 圆柱度 ≤0 ． 0 0 5 m m， 以及 阀芯与阀套 的配合间隙 ， 一 般间隙≤0 ． 0 3 m m， 同时对液压控制阀总成进行 压力检测 ， 只有通过 1 9 MP a检测的控制 阀总成 ， 方 可进入整机组装。 3 液压缸。液压缸是将输入的液压能转变 为机械能的转换装置 』 ， 是劈木机 液压 系统 的执 行部件。由油缸 、 活塞、 活塞杆、 端盖组成 ， 主要控 制活塞上格莱圈的密封量 ， 一般为 2 5 ％ 一3 0 ％ ， 以 及油缸 内孔和活塞杆外 圆圆柱度 ≤0 ． 0 5 m m， 粗糙 度 R 0 ． 4 。 C ． 电动液压劈木机要求外观新颖 ， 结构 紧凑。 为了产品的美观和轻便性 ， 对液压控制阀总成 的集成块、 齿轮泵端盖等零件选材进行了研究和探 讨 ， 最终确定为铝压铸件。同时将劈木机机架与油 箱进行整合。为了方便劈木机的移动， 在机器上安 装了滚轮 ， 滚轮安装在质量较重的电机与齿轮泵一 侧 ， 并 在另一侧设计了把手 ， 达到 了美观、 轻便 、 移 动方便的 目的。 4 结论 液压技术在电动工具中应用并不多 ， 通过对电 动液压卧式劈木机的成功研发 ， 了解并掌握了液压 机械保压必备条件 ， 一是与齿轮泵加工精度和装配 工艺有关 ； 二是与液压控制总成加工精度有关 ； 三 是与油缸 加工精度有关 。因此 ， 只要 控制好齿轮 泵 、 液压控制总成 、 油缸 ， 就能够实现电动液压劈木 机保压性能。 针对欧盟和美国等市场的技术贸易壁垒 ， 只要 积极应对 ， 认真分析标 准要求 ， 并进行技术改进 和 创新 ， 就一定能够达到要求 。同时 ， 电动液压劈木 机获得了国家专利授权共 5项 劈木机外观设计 ， 劈木机油缸实用新型， 劈木机油箱端盖密封机构实 用新型 ， 劈木机劈 刀实用新型 ， 劈木机控制阀实用 新型 ， 为开发系列卧式劈木机和立式劈木机奠定了 坚实的基础 。 参考文献 [ 1 ] 张利平．液压传动系统及设计[ M] ． 北京 化工工业出版社， 2 o o 5． [ 2 ] 陈榕林 ， 张磊 ． 液压技术与应用 [ M] ． 北京 电子工业 出版社 ， 2 0 o 2 ． Hy d r a ul i c S y s t e m De s i g n o f El e c t r i c Lo g S pl i t t e r S UN Ze n g z h o n g Y a n g z h o u T ri p l e H a r v e s t P o w e r T o o l s C o ．L t d ． ， J i a n g s u Y a n g z h o u ， 2 2 5 6 0 0， C h i n a Abs t r a c t Ba s e d o n t h e h y d r a u l i c p rin c i p l e，i t d e s i g n s a g o o d a p pe a r a n c e，wh i c h i s mo b i l e c o n v e n i e n c e a n d u p t o t h e s t a n d a r d o f Ge r ma n y” GS ”e l e c t ri c h o ri z o n t a l h y d r a u l i c l o g s p l i t t e r ．I n v i e w o f t h i s ma c h i n e c h a r a c t e ri s t i c s u c h a s k e e p i ng t h e p r e s s u r e a n d Ge r ma n y’ ’ GS”h a n ds o p e r a t i o n s a f e t y i n t h e s t a n d a r d r e q ui r e me n t ．i t d e s i g ns a h y d r a u l i c c o n t r o l v a l v e wi t h t h r e e t e e t o s o l v e t h e p r o b l e m o f t h e ha n ds o pe r a t i o n，i mp r o v e s t h e ma n u f a c t u rin g p r e c i s i o n o f t h e g e a r pu mp，hy d r a u l i c c o n t r o l v a l v e s，s t r e n g t he ns t h e k e ymo d u l e a s s e mb l y p r o c e s s i n s p e c t i o n a n d c o n t r o l me a n s ．T h e s e ma k e t h e s p l i t t i n g ma c h i n e o b t a i n s a t i s f a c t o r y p r e s s u r e ．T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e h y d r a u l i c t e c h n o l o g y c a n b e u s e d i n e l e c t ri c t o o l s a n d h a v e a c e r t a i n d e v e l o p me n t p r o s p e c t s ． Ke y wo r d s Lo g S p l i t t e r ；Ge a r P u mp；Co n t r o l Va l v e；Ke e p i n g Pr e s s u r e；Hy d r a u l i c P r e s s u r e Co n t r o l 8 5