回路节省阀在液压系统优化设计中的应用.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 2年 第 3期 回路节省阀在液压系统优化设计中的应用 温新 民 张娟娟 中冶东方工程技术有限公司 ， 内蒙古包头0 1 4 0 1 0 摘要 对于一个液压系统 ， 无论是设计者或使用者都希望它是最优的。 通过一则液压系统优化设计的案例 ， 对连轧管机组生产线上 的 毛管移送设备工况进行了分析 。 避免 了常规液压系统设计的缺陷。 从性能 、 价格 、 繁琐程度等方 面进行 比较。 应用液压系统控 制技术 的 先进成果 回路节省 阀组成油路和元件 的最合理匹配 ， 满足了毛管移动设备的工况需要。 关键词 穿孑 L 机 ； 控制阀组 ； 优化设计 中图分类号 T H1 3 7 ． 5 ， T H1 3 7 ． 9 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 2 0 3 0 0 6 6 0 4 Ap p l i c a t i o n o f Ci r c u i t Th r ot d e Va l v e i n Op t i o n a l De s i g n o f Hy d r a u hc S y s t e m WE N Xi n - mi n Z HANG J u a n , “ ／／ ,a n B E R I S E n g i n e e r i n g a n d R e s e a r c h C o r p o r a t i o n ，B a o t o u 0 1 4 0 1 0 ， C h i n a Ab s t r a c t As i t i s we l l k n o w n t h a t t h e o p t i mi z a t i o n o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m i s e x p e c t e d b y b o t h t h e d e s i g n e r a n d t h e u s e r ， t h e t h e s i s ma d e a n a n a l y s i s o n t h e wo r k i n g s i t u a t i o n o f t h e h o l l o w b l o o m t r a n s f e r r i n g e q u i p me n t o n t h e ma n d r e l mi l l l i n e wi t h a n o p t i mi z a t i o n d e s i g n e a s e o f h y d r a u l i c s y s t e m， w h i c h a v o i d s t h e d i s a d v a n t a g e s o f t h e c o n v e n t i o n a l h y d r a u l i c s y s t e m．T h e t h e s i s a l s o ma d e c o mp a ri s o n i n t e r ms 0 f i t s p e r f o rm a n c e ， p ri c e a n d c o mp l e x i t y e t c ． ， a n d a p p l i e d t h e s o p h i s t i c a t e d e f f o r t s o f t h e c o n t r o l t e c h n o l o g y o f h y d r a u l i c s y s t e m， n a me l y t h e b e s t ma t c h i n g b e t we e n t h e t h r o t t l e v a l v e c o mp o s i n g o i l c i r c u i t a n d i t s c o mp o n e n t s ，t h e r e u p o n t o me e t t h e r e q u i r e me n t s o f t h e w o r k i n g s i t u a t i o n f o r t h e h o l l o w b l o o m t r a n s f e r r i n g e q u i p me n t ． Ke y W o r d s p i e r c e r ； c o n t r o l v a l v e b l o c k； o p t i mi z e d d e s i g n 0 引言 现代连轧机轧制线 ， 对设备的 自动化 、 高速化和连 续化水平要求越来越高 ， 对于液压系统而言 ， 不仅需要 配置优质的液压元件 ， 还要具备较高的性价 比。因此 ， 收稿 日期 2 0 1 l O 8 一 l 9 作者简介 温新民 1 9 5 6 一 ， 男 ， 1 9 8 8年 毕业 于长春光学精密机械学 院精 密机械专业 ， 大学本科 ， 高级工程师 ， 现从事于液压系统设计工作。 一 一 一 一 ● 一- 一 一 - - - - - - 4 -- - -- 一 - 一 一 一 一 - 目前各过滤器厂家对过滤 比 e 值 的大小规定 不是很统一 。由于过滤精度是根据过滤比来确定的， 所 以同样的过滤精度因为其实际的 值不同，滤芯的过 滤效率就完全不一样。 因此 x l m 过滤精度的滤芯还是 不能完全滤除大于其精度的颗粒 ，系统如果选择了过 滤比 值较小的过滤器 ， 其油液污染度也较难控制。 4 结束语 液压系统中能否正确选择过滤器的型号，对液压 系统污染控制是很关键的。为了让系统和元件有一个 合理的工作寿命 ， 必须对油液进行污染控制 ， 配制合理 的不同类型的过滤器 ， 以达到最经济的最可靠的方案 。 66 液压系统设计工程师一定要强化优化设计 的理念 。即 在有限的资金投入 、 能量消耗前提下 ， 追求最好的系统 稳态性能和动态性能。在系统优质的稳态性能和动态 性能要求下 ， 追求资金投入最小 、 能量消耗最低 。优化 设计的理论和方法就是达到上述 目标的唯一途径 。 在小管径轧管生产线上 ， “ 毛管”是轧制过程 中毛 坯经过穿孔机后对在线产品的特殊称谓。而毛管输送 装置是穿孔机区域重要设备之一 。 其作用是当工况需要 - 一 一 一 一 * * - - - -- 4 - - - - ．4 ． ． - - - - 液压系统在初始设计时，设计工程师就应该考虑该系 统的污染控制方案 ， 而不应事后采取补救措施。 参 考 文 献 [ 1 】 姚银军， 等． 浅谈过滤器选型及使用误区I J J ． 液压气动与密封， 2 0 0 7 4 ． 【 2 ] 路 甬祥 主编 ． 液压气动技术手册【 M 】 ． 北京 机 械工业 出版 社 ， 2 0 05． 【 3 】 谢土强． 液压过滤器选用问题 的探讨【 J J ． 液压与气动， 2 0 0 3 1 1 ． [ 4 】 陈惠卿． 液压油的分类与产品标准【 J 】 ． 液压气动与密封， 2 0 0 7 5 ． [ 5 】 成大先． 机械设计手册【 M】 ． 北京 化学工业出版社， 2 0 0 0 ． 【 6 】 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 99． t t v d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ No ． 3 ． 2 01 2 接送毛管时 ， 输送接料器平稳缓慢接料 ， 将毛管移送到 连轧管机入 口辊道上， 这些动作都是靠液压传动系统来 完成的。 毛管输送设备如图 1 所示。 在常规液压系统中， 针对设备工况， 液压系统的配置需要考虑的因素有 O6 台托举液压缸基本同步。 ②托举液压缸负载下的液压锁 紧。 ③托举液压缸在接料放料时的平稳、 无冲击。 ④考虑 到料长变化 ， 各托举液压缸可以单动 ， 也可以成组动作 。 因此要考虑每个液压缸要有单独的电控元件。 ⑤平移液 压缸动作平稳， 配合托举液压缸实现轻拿轻放。 1 液压系统的常规设计 为 了保证设备 的工况要求 ，我们首先对液压系统 进行 了常规设计 见图 2 。 托举液压缸 1 一 输送 毛管 一 托举液压缸3 一 平移液压缸 图 1 毛管输送装置 平移液压缸 厂／ __、 f f f f 瓣 锰 ④ j ④ ④ ⑩ ⑩ ⑨ j C I ④ I o _ j t- O 【 日 一-a _ __ 0 【 】 【】 _ a ● ● D一 】 I _ a _ ●● -● ___ [ r [ l_ 】 [ 亘 ] ④ E I E 口④ 口⑥ d 嬲 甄 监 瑟 。 f 。 西 d 嬲 。 d ，渊 黑 一 1 r r 1 一 T l l 1 一 电磁换 向阀2 一 双向液压锁3 一 调速 阀4 一 比例换 向阀5 一 平衡 阀 图 2 按 常规设计 的液压系统原理图 1 ． 1 托举液压缸控制基本原理 在需要接送 毛管时 ， 电磁换 向阀 1 b端通 电 。 压力 油经电磁换 向阀 1 、 双 向液控单 向阀 2 、 调速 阀 3进入 托举液压缸 的无杆腔 。同时打开双向液压锁 2的回油 端 ， 使有杆腔的油液得以返 回油箱 见图 2 。电磁换 向 阀 1 保证了各托举液压缸即可单独动作 ，又可成组动 作 ；双 向液压锁 2可保证托举液压缸在负载毛管情况 下锁定液压缸 ， 防止毛管在平移过程中抖动下滑 ； 调速 阀 4的作用有两项 ；首先是调整 6台托举液压缸的升 降速度 ， 使其达到基本同步 ； 其次是调整托举液压缸接 触钢管时的速度不会引起液压冲击。 1 ． 2平移 液压 缸控 制基本 原理 比例换 向阀 4提供对平移液压缸 的速度 、 加速度 、 减速度 的电气控制 。通过 阀的流量取决于比例阀开 口 度的大小和比例阀进出油 口间的压差 。液压缸流量 的 增减要求与比例换 向阀的输入信号 电流或电压 是成 比的。毛管在平移过程中， 其运行轨迹为一弧形 曲线 。 当运行至弧线 中心后 ，毛管重力的水平分力将与液压 缸的进油方 向一致 ， 即在负重工况下 ， 流量超过比例阀 的控制流量使工作油腔内产生真空 ，直接影响比例阀 的控制精度。为了防止这种情况的发生 ． 设计中选用了 双向互控平衡阀 5平衡 回路 见图 2 。正常工作时 ， 比 例换 向阀 4 a端接 电， 压力油经 比例阀 4至平衡 阀 5中 的单 向阀进入平移液压缸的有杆腔 ，带动毛管托架沿 弧形 曲线轨迹摆动 ， 当毛管托架移过弧形轨迹 中心后 ， 有杆腔因毛管重力水平分力分力作用 。 压力急剧下降． 甚至有产生负压的趋势，此时回油侧 的平衡阀由于进 油侧控制压力降低而产生节流缝隙 ，平衡掉这一不利 工况 。 该原理图设计中规中矩， 无可厚非。但托举系统 中 要并联 6套 回路 ， 元件数量较多 ， 费用也很 昂贵 ， 在优 化设计方面还有潜力可挖。 6 7 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 01 2年 第 3期 2 优化后的毛管输送装置液压系统 为了体现优化设计的先进理念 ，我们在选型上着 重选择能满足设备工况要求的节省 回路控制元件 。再 托举液压缸 经过 了充分的方案论证后 ，我们着重对毛管托举液压 缸回路进行了优化设计 见图 3 。 平移液压缸 ， ． _ ／ ＼ ＼ 一 、 雁 I 竖 l g - l I 芒 c 璺 1 ． } ． Il【L ． B ● L ， I A l l l 穗 ④ C l l l ● ● C ● ● j 卜_a 卜_a } j 卜_a I 卜_a l ● ● 【 】 【 】 帅 。 l II l 1IT I f 1 1 一 电磁换 向阀2 一 回路节省阀3 一比例换 向阀4 一 平衡 阀 图3 优化设计后的液压系统原理图 2 ． 1 系统组成 图 3中件 2为所选回路节省液压控制阀组。采用 一 种逻辑集成控制装置 ，在集成单元里采用螺纹插装 阀式逻 辑 滑 阀 。主要 包括 三 位 二通 液动 逻辑 阀 、 节 流 阀及 液控 单 向 阀 ．通 过 逻辑关 系实现 对 托举 液压 缸 的 控制。阀组中的三位二通双向液动逻辑阀的作用是根 据运行条件控制液压缸 内油液流速和压力 。阀芯可双 向移动 、 正常工作打开 、 并带有外控 口的调节l元件 ， 构 成双向 、 压力补偿流量控制 ， 始终能保证设备在运行中 可靠支撑毛管， 托举液压缸在运动时 ， 始终保持油路畅 通 ， 到位后 自动切断油路 ； 节流阀不仅为三位二通液动 逻辑阀产生移动的液动力 ．且使 6台托举液压缸上升 和下降时具有相 同的速度 液控单向阀保证 了托举液 压缸换向启动时接通油路 ，负载平移时锁定托举液压 缸 ， 不受其他执行元件运行的影响。 由 于 三 台 毛 管 托 架 就 能 满 足 最 短 长 度 毛管 的 移 送 ，所以优化设计后 的液压系统还包括将三台回路节 省阀放在一个集成阀块上 ，由一台电磁换向阀集 中控 制。当产品中出现加长毛管时， 按需启动其余三台托举 液压缸 。将 四个阀组放在液压缸旁 ， 使管路连接变得简 单， 减少了管路连接造成的泄漏和管路振动。这样步进 简化 了繁琐的逻辑操纵过程和程序 ，而且缩小了安装 空间 ， 提高了系统可靠性 。简化了操作过程。 回路节省阀是液压集成元件 中已有的技术 成果 。 图 4中件号 2 、 3 、 4就是 S U N公司回路节省阀的简单的 结构原理图。三位二通逻辑阀共有 4个油 口， 油口 1 、 4 为双 向控制 油 口 ， 油 口 2 、 3为进 出油 口。当托 举液 压缸 上升时 ， 电磁换 向阀 l b得 电， 压力油经过换 向阀 1 、 液 控单 向阀 2 、 节流阀 3 、 三位二通逻辑阀 4进入托举液 压缸的无杆腔 ， 使液压缸得以上升 ， 有杆腔的油液经换 向阀 1 流回油箱。 l 一 电磁换向阀2 一 液控单向阀3 一 节流阀4 一 三位二通逻辑控制 阀 图 4 优化设计后的毛管升降液压缸控制原理图 H v d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ， N O ． 3 ． 2 0 1 2 医用制氧机梭阀的结构改进设计 金 巍 沈阳成达奥普科技有限公司， 辽宁沈 阳 1 1 0 0 2 4 摘要 介绍了变压 吸附制氧机的原理和工艺流程 以及该装置中梭 阀的结构 ， 并对改进后的梭阀进行 了性能验证试验。改进后 的梭 阀 与原梭阀结构合理 ， 增强 了产品的稳定性 和合格率 。 关键词 梭阀 ； 变压吸附 ； 制氧机 中图分类号 T H1 3 8 ． 5 2 文献标识码 A 文章编 号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 2 0 3 0 0 6 9 0 3 I mp r o v i n g S t r u c t u r e o n S h u t t l e Va l v e o f M e d i c a l Ox y g e n Co n c e n t r a t o r j I N We i S h e n y a n g C h e n g d a A o p u t e c h n o l o g y C o ． ，L t d ． ， S h e n y a n g 1 1 0 0 2 4 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e p ri n c i p l e a n d t e c h n o l o g i c a l fl o w o f P S A a r e i n t r o d u c e d ． T h e s h u t t l e v a l v e s t r u c t u r e o f P S A e q u i p me n t i s d e s c rib e d a n d t h e p e rf o r ma n c e o f s h u t t l e v a l v e i s t e s t e d ．Th e s t r u c t u r e o f t h e n e w s h u t t l e v a l v e i s b e fit t i n g t h e n t h e o l d ．T h e s t a b i l i t y a n d c e a i fi e d r a t e a r e r a i s e d ． Ke y W o r d s s h u t t l e v a l v e ； P S A ； o x y g e n c o n c e n t r a t o r 1 变压吸附制氧机原理及工艺流程 变压吸附 P r e s s u r e S w i n g A b s o r p t i o n ． 简称 P S A 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 8 2 6 作者简介 金巍 1 9 7 8 一 女 ， 助理 工程师 ， 目前从事产品设计 工作 。 - - - 一 一 一一 * * 一 - - 一- - - - 一 - - - - 在液压缸升至接触到毛管时 ， 无杆腔压力升高 ， 由 于节流阀 3进 出口间的压差作用 ，控制油就会 由 l口 推动阀芯左移 ， 节流效果是液压缸上升速度下降， 避免 了液压缸到位时的冲击。同理液压缸下降到位时控制 油就会由 4口推动阀芯右移， 亦可达到平稳到位。另外 调 整节流阀 3还能使共 同动作 的液压缸流量基 本一 致 ， 实现动作同步。 液控单 向阀的作用是 ．当托举液压缸带动毛管平 移时 ， 锁紧油路。由于该工况下有杆腔压力绝对低于无 杆腔压力 ， 所以锁紧会十分可靠。 3 结束语 将液控单 向阀、节流阀和双 向逻辑控制阀集成为 控制阀组 ， 放置在托举液压缸旁 ， 不仅实现了其预定 的 功能 ， 而且也节省了空间。液控单向阀 2可担负托举液 压缸在负载状态下的锁紧节流 阀 3即可调整托举液 压缸的速度 ， 保证多台托举液压缸基本同步。又可产生 逻辑阀 4移动时所需的压差 。使其在动态中保持稳定 制氧是根据吸附剂对空气 中氧 、氮等不同气体在吸附 量 、 吸附力 、 吸附速度等方面的差异 ， 以及吸附容量随压 力变化而变化的特性而建立的制氧工艺。目前国内的小 型医用制氧机大部分 果用变压吸附技术进行氧氮分离 ， 用物理方法从空气 中提纯 出符合医用标准的氧气 。 的流量 ， 以避免液压冲击。通过该优化液压回路的优化 设计 ， 不但使系统元件配置数量减少 ， 节省了大量 的控 制元件费用。在同一规格 、 同等级元件配置的液压系统 中不仅可节省元件投资。同时也展示 了先进的理念和 设计水平 ， 体现了液压系统设计 和液压元件选型 、 匹配 的合理性 ，为我们今后的液压系统优化设计打下 了坚 实 的基础 。 参 考文 献 [ 1 ] 路 甬祥． 液压气动技术手册[ M】 ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 2 ． 【 2 】 雷天觉主编． 液压工程手册[ M】 ． 北京 机械工业 出版社 ， 1 9 9 0 ． 【 3 】 成 大先 ． 机械设计手册 第 四卷 【 M】 一B 京 化学工业出版社 ， 2 0 02． [ 4 ] 王积伟， 等． 液 压与气压传动 第 2版 【 M 】 ． 北 京 机 械工业 出 版社 ． 2 0 0 5 ． [ 5 】 张利平． 液压传动系统及设计 第 2版 【 M】 ． 北京 化学工业 出 版社 ． 2 0 0 5 ． 【 6 】 陈淑梅． 液压与气压传 动【 M 】 ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 7 ] 余大 江． 液 压传动 思考 与分 析[ M】 ． 北京 中国铁 道 出版社 ， 1 98 7． 6 9