电液比例溢流调速阀在大型液压系统上的应用.pdf

2 0 1 3年 8月 第 4 1卷 第 1 6期 机床与液压 MAC HI NE TOOL HYDRAUL I C S Aug ． 2 01 3 Vo 1 ． 41 No ．1 6 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 3 ． 1 6 ． 0 3 6 电液比例溢流调速阀在大型液压系统上的应用 周玉海 ，陈伟俊 1 ．广州铁路职业技术学院，广东广州5 1 0 4 3 0； 2 ． 广东科达机电股份有限公司，广东佛山5 2 8 3 1 3 摘要电液比例溢流调速阀根据输入的电信号来调整压力和流量参数，具有控制精度高、无级调整等特点，得到广泛 应用。介绍一种采用电液比例溢流调速阀的大型液压系统，该系统能很好地满足工艺要求。 关键词电液比例溢流调速阀；无级调整；大型液压系统 中图分类号T H 1 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 1 61 1 9 3 Ap p l i c a t i o n o f El e c t r o - h y dr a ul i c Pr o po r t i o na l Re l i e f a n d Sp e e d- r e g u l a t i n g Va l v e i n La r g e s c a l e Hy dr a u l i c S y s t e m Z H O U Y u h a i ， C H E N We i j u n 1 ． G u a n g z h o u I n s t i t u t e o f R a i l w a y T e c h n o l o g y ， G u a n g z h o u G u a n g d o n g 5 1 0 4 3 0，C h i n a ； 2 ． G u a n g d o n g K e d a E l e c t r i c a l a n d Me c h a n i c a l L i mi t e d C o m p a n y ，F o s h a n G u a n g d o n g 5 2 8 3 1 3 ，C h i n a A b s t r a c t E l e c t r o - h y d r a u l i c p r o p o r t i o n a l r e l i e f a n d s p e e d r e g u l a t i n g v a l v e a d j u s t s p r e s s u r e a n d fl o w p a r a m e t e r s a c c o r d i n g t o i n p u t e l e c t r i c s i g n a l a n d i t i s e x t e n s i v e l y u s e d w i t h t h e c h a r a c t e ri s t i c o f h i g h c o n t r o l a c c u r a c y ， v a r i a b l e a d j u s t me n t a n d S O o n ．A l a r g e s c a l e h y d r a u l i c s y s t e m e mp l o y i n g e l e c t r o - -h y d r a u l i c p r o p o rti o n a l r e l i e f a n d s p e e d -- r e g u l a t i n g v a l v e wa s i n t r o d u c e d w h i c h c o u l d me e t p r o c e s s r e q u i r e me n t s c o mme n d a b l y ． Ke y w o r d s E l e c t r o h y d r a u l i c p r o p o r t i o n a l r e l i e f a n d s p e e d r e gul a t i n g v a l v e ；V a r i a b l e a d j u s t m e n t ；L a r g e s c a l e h y d r a u l i c s y s t e m 液态模锻是介于液态成型和固态成型之间的一种 比较新的工艺 ， 集 中了这两种工艺的优点。自2 0世 纪 6 0年代至今 ，液态模锻工艺在我国取得了较大发 展 ，尤其是钢质液态模锻工艺已较为成熟⋯。但由于 设备及冶炼条件的限制 ，有色金属尤其是铝合金的液 态模锻在最近 1 O年才得到较快发展。液态模锻工艺 的核心在于液态模锻压机 。 某司研发的大型液态模锻压机拥有锁模机构、顶 出机构、补压机构、启模机构等机构 ，具有油缸数量 多、控制难度大、工况复杂等特点 。每部分油缸要 求的压力和流量互不相同，而且每部分油缸在每个阶 段所要求的压力和流量也不相同，所以液压系统需要 提供不用 的压力 和流量 以满足 上述要求 。如果采用 不同压力等级的油泵组成的泵站搭配大流量的节流阀 为 系统 提供压力 油 ，这就造成液压系统 的费用 大大增 加。该司根据该装备的需求开发了一种以电液比例溢 流调速阀为核心元件的液压系统，降低 了开发成本 ， 而且易于程序控制 。 1 电液 比例溢流调速阀的简介 电液比例溢流调速阀是一种节能型阀，它可为执 行元件的工作提供必须的最小压力和流量。由于此阀 能根据负载压力 、并使压差保持最小来控制泵 的压 力，所以是一种低能耗、节能、进油路节流式调速 阀。此外 ，这种阀具有温度补偿功能，能使控制流量 稳定而不受油液温度的影响，如图1 所示。 a 实 物 图 b 1 结 构 原理 图 图 1 电液比例溢流调速阀实物和结构 比例调速阀有二通、三通，有直动、先导。按照 收稿 日期 2 0 1 2 0 7 2 8 基金项目广州市 2 0 1 1 年教育科学规划课题青年基金资助项目 1 0 A 1 7 1 作者简介周玉海 1 9 8 0 一 ，男，硕士研究生，讲师，主要从事液压传动的教学研究。Em a i l z h o u h a i 2 0 0 1 6 3 ． C O B。 1 2 0 机床与液压 第 4 1卷 功能分带电液比例先导溢流阀型、带电液比例先导式 溢流阀型 内装传感器型 、不带电液比例先导式溢 流阀型和外控方式 4种类 型 ，如 图 2所示 。基本结构 都是 比例 电磁铁带动 阀芯动作 ，阀芯的开 口大小逐渐 变化，从而控制流量。这个最基本的结构是节流式调 速阀，如果把负载压力引到阀芯另一端 ，与电磁铁平 a 带 电液 比例先 导式 溢流 阀型 一* 团 砑 衡作用，就是电磁比例溢流调速阀。该阀的主要优点 是输出压力油的压力 和流量 可 以成 比例调 节 。而且 ， 该阀还带有安全阀，保证系统的压力在安全范围内。 目前 ，电液 比例溢流调速阀在注塑机上得到广泛 的应 用 。 - 秘 ’ 下 一 - 『 ． 跨 一 ⋯．j b 带 电液 比例先 c 不带 电液 比例先 d 外控 方 式 导式溢流阀型 导式溢流阀型 、 内装传感器型 图 2 液压图形符号 2 液压系统介绍 作者首次将电液比例溢流调速阀应用于液态模锻 压机 液压 系统 中。由于该装备液压原理 比较复杂 ，所 以文中仅仅绘制了部分液压原理图来说明。该装备的 部分液压原理见 图3 。 1 一抱合油缸2 _顶模油缸 3 一顶出油缸4 _提升油缸 s _ - 切料油缸 图3 电液比例溢流调速阀示意图 第 1 6期 周玉海 等电液比例溢流调速阀在大型液压系统上的应用 ‘1 2 1 该液压系统主要由抱合油缸、顶模油缸、顶出油 缸、提升油缸、切料油缸、泵站部分、控制阀组以及 相应的液压辅件组成。其中，元件 1 为抱合油缸，元 件 2为顶模油缸 ，元件 3 为顶出油缸 ，元件 4为提升 油缸 ，元件 5为切料油缸。采用传统的阀控油路实现 对各个油缸的控制。 抱合油缸主要是控制抱合螺母的开合动作 ，该控 制回路由电磁方向阀以及叠加双向液控单向阀组成 ， 该控制回路可以防止抱合油缸误动作 ，以免活动横梁 上下动作时抱合螺母碰撞拉杆上的螺纹造成拉杆螺纹 的损坏 。 顶模油缸主要是控制模芯的顶出和回退。该控制 回路采用电磁换向阀搭配单向节流阀控制顶模油缸的 动作 。 顶 出油缸主要作用是将产 品从模腔 中顶出 ，该 控 制 回路是插装式控制 回路 ，电磁换 向阀作 为先导阀控 制插装阀的动作 ，进而控制顶出油缸的动作。 提升油缸主要是控制活动横梁的上下动作。该控 制回路的特点是上升速度受到电液比例溢流调速阀的 控制，下落速度受到节流阀的控制。 切料油缸主要是实现产品料柄的切除。该控制 回 路只需要电磁换向阀实现切料油缸的动作。 泵站部分由两台双联油泵实现系统供油，其中一 台双联泵中的高压泵向蓄能器供油。由于蓄能器压力 油的压力比较稳定，所以蓄能器的压力油作为系统的 先 导油。 控制阀组的核心元件是电液比例溢流调速阀，其 主要功能是为执行元件提供所需要的压力和流量，根 据负载压力 ，使压差保持最小 ，并控制流量稳定不受 温度 的影 响 ，用 于进油 节流调 速。 在抱合 、顶模、顶 出、提升、切料 的各个阶段 中，操作者可以根据现场调试和工艺需要设定电液比 例溢流调速阀的压力和流量值。在现场调整或者试验 阶段，每个油缸可以根据需要不断调整压力和流量参 数。每个阶段的压力和流量互不相同和互不影响。在 整个过程中，电液比例溢流调速阀的压力和流量值可 以通过计算机程序实现无级可调。 3总 结 电液比例溢流调速阀是一种实现压力和流量比例 可调的液压元件。目前，电液比例溢流调速阀在注塑 机上得到广泛使用，结合电气系统可以实现在线控制 压力和流量。该司首次将该技术引入到压铸机上 ，并 得到实践检验 ，很好地满足了现场调试和工艺要求。 该技术在压铸机上的应用 ，使得液压系统的调节变得 更加灵活和迅速，而且该液压元件的集成度高，集成 了压力和流量的调节，自带了安全阀，保证了系统压 力 的安全 。该液压系统经过将近一年 的调试 ，已经能 够正常运行。该装备的研制成功 ，对促进中国重型装 备业的发展具有重要意义。该方案实践效果 良好 ，并 且成功申报专利保护。 参考文献 【 1 】王兴天． 注塑技术与注塑机[ M] ． 北京 化学工业出版 社 ， 2 0 0 4 ． 【 2 】雷天觉． 新型液压工程手册[ M ] ． 北京 北京理工大学出 版社 ， 1 9 9 8 ． 【 3 】雷天觉． 新编液压工程手册[ M ] ． 北京 北京理工大学出 版社 ， 1 9 9 8 ． 【 4 】田 科． 实用液压技术[ M ] ． 北京 北京出版社， 1 9 8 4 ． 【 5 】 路甬祥， 液压气动技术手册 [ M] ． 北京 机械工业出版 社 。 2 0 0 1 ． 【 6 】h t t p ／ ／ w w w ． h y c h i n a ． c o m ／ p r o d u c t ／ y u k e n ／ p r o d u c t ／ 8 1 6 ． p d f 上接第 1 0 4页 烈的振动导致制动不平稳，但由于中度制动中引入了 前轴的摩擦制动力矩所以储能制动能量回收 ，制动结 束后 蓄能器内压力值低 。 4 总结 根据汽车的制动需求设计储能系统，并且进行了 系统主要元件参数的计算。通过仿真分析可以看出 在轻度制动 、中度制动中等制动强度时，能够满足制 动力的要求而且蓄能器 内压力曲线随时间变化平稳， 制动稳定性好。根据制动需求进行储能设计能够更好 地回收制动能量 ，对进一步研究液压储能汽车具有一 定意义 。 参考文献 【 1 】 张庆永 ， 常思勤． 液驱混合动力车辆液压系统设计及性 能分析[ J ] ． 拖拉机与农用运输， 2 0 1 0 2 6 3 6 5 ． 【 2 】 方泳龙． 汽车制动理论与设计[ M] ． 北京 国防工业出版 社 ， 2 0 0 5 ． 【 3 】 吴训成 ， 张珏成， 罗素云． 液压储能式车辆制动能量回收 系统参数设计研究[ J ] ． 上海工程技术大学学报， 2 0 0 8 2 1 2 51 2 8 ． 【 4 】 曹鹏举 ， 李晓峰． 液压节能系统中蓄能器的参数选配和 安装研究 [ J ] ． 空军雷达学 院学报， 2 0 0 9 1 2 4 4 3 4 4 5． 【 5 】 丁左武， 赵东标． 小型汽车制动能量再生系统液压蓄能 器计算与选择 [ J ] ． 机械科学与技术 ， 2 0 0 7 7 9 2 6 9 3 0． 【 6 】曲金玉， 任传波， 任国军， 等． 液压储能式公共汽车制动 能量再生系统 的节能机理 [ J ] ． 河南科技 大学学报 ， 2 0 0 6 5 1 41 7 ． 【 7 】 张庆永， 常思勤． 液驱混合动力车辆制动过程能量损耗 仿真研究[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 8 ， 3 6 9 1 2 1 1 2 4 ． 【 8 】 刘乔华 ， 李岳林， 左萃， 等． 混合动力汽车再生制动仿真 分析[ J ] ． 汽车工程学报， 2 0 1 1 1 1 4 6 4 4 6 8 ，