折弯机液压系统集成阀组的优化设计.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ N o ． 4 ． 2 0 1 0 折弯机液压系统集成阀组的优化设计 于 良振 山东泰丰液压设备有限公司，山东泰丰2 7 2 0 0 0 摘要文章介绍了液压板料折弯机液压系统集成阀块的设计要点，分析了e o t, 部元件布局、选型和内部孔道连通设计等关键性 技术问题。 关键词液压阀；螺纹插装阀；集成阀块；优化设计 中图分类号T H 1 3 7 ． 5 文献标识码A 文章编号1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 0 0 4 0 0 5 7 0 3 Op t i mi z e d De s i g n o f Hy d r a u l i c S y s t e m Ma n i f o l d s o f t h e P r e s s Br a k e Y U L i a n g - z h e n Ab s t r a c t T h e a r t i c l e i n t r o d u c e s s o me ma i n p r o b l e ms o f Hy d r a u l i c ma n i f o l d s a b o u t t h e Hy d r a u l i c P r e s s B r a k e i n d e s i g n ．T h e k e y t e c h n o l o g i e s ， i n c l u d i n g o u t e r l a y o u t o f v a l v e s ，i n n e r c o n n e c t i o n d e s i g n o f h o l e s ，e t e ． ． Ke y W o r d s h y d r a u l i c v a l v e s ； s c r e w i n c a rt r i d g e v a l v e s ；ma n i f o l d s ；o p t i m a l d e s i g n 0 前言 液压板料折弯机广泛应用于飞机、汽车 、造船、 电器、机械及轻工等行业 ，是理想的板料成型设备之 一 。液压板料折弯机的性能可靠程度往往取决于液压 阀组的可靠性，目前多采用将各种液压阀集成在阀块 的表面或插入阀块中，具有体积小 、结构紧凑 、维护 方便等优点。文章介绍了折弯机液压系统集成阀组的 设计，该阀组综合利用了各种液压阀的结构特点，尤 其是设 计采用了螺纹插装 阀，使 系统 阀组结构更 合理。 l 集成阀块的设计要点 在设计阀块前首先要仔细审核原理图。对于一张 原理图，初看之时可能会感觉有很多元件，一时难以 看懂，这时，可以将其划分成进 、回油部分和使液压 缸动作的功能部分，功能部分又可以按照其有限压 、 安全、支撑和微调等功能划分为若干部分。理解每个 元件的功能后，就能确定每个元件的型号以及连接尺 寸，再根据客户要求的管路安装方向确定各油口的位 置，油路相通的元件应尽量放在相互垂直的两个相邻 面上，这样就可画出集成阀块的大致轮廓了。 这里提到的集成阀块主要是指六面体的阀块。液 压回路图中各元件的通径决定了阀块上相应孔道直径 的大小，回路图中元件问的连接情况决定了相应孑 L 道 之间是否相互连通， 设计时需综合考虑各元件的安装 方式、安装位置，元件之间以及与管路等之间是否有 相互干涉 ，相邻管接头之间是否留有足够 的扳手空 间，设计的阀块体积是否最小，整个阀组的成本是否 最低等。 1 0 0 T液压板料折弯机的原理图如图 1 所示 ，泵的 流量 4 0 L ／ ra i n ，其中 1 0 、3 0 、4 0 、5 0 、6 0号阀可选用 螺纹插装阀，因为板式阀大都是铸造的阀体，外形体 积大，占用的空间也大。这几种阀应用范围广 ，用量 大，大批量生产的价格甚至比板式阀还低 ，所 以这里 选用螺纹插装阀。需要注意的是螺纹插装阀的阀孔大 多是用成型刀具加工的，成型刀具的价格 比较高 ，尽 量选用已有成型刀具的螺纹插装阀；2 0号阀选用板式 结构的电磁换向阀主要是考虑价格的因素，因为螺纹 插装阀结构的电磁换向阀使用较少，价格较高，市场 上也不容易买到 ，不便于维修更换。 l l 呵 B l - F A 6 0 ， 靼 。 【 。 ， 』 2 O P j 打 1 1一 l 0 I I L 一 9 T ◇ I 『 I 收稿日 期 2 o o 9 1 0 _ 1 3 图 1 1 0 0 T液压板料折弯机液压原理图 作者简介 于良振 1 9 7 7 一 ， 男， 山东济宁人， 工程师， 现在山东泰丰液压 设备有限公司从事二通插装阀和比 例阎产品方面的研发与设计。 5 7 液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 1 0年 第 4期 每个公司的螺纹插装阀型号各不相同，注意查看 流量和压力范围，特别要注意流量 一压差曲线，元件 型号、连接尺寸确定好以后 ，需准备好阀孔和元件外 型三维库，以便于三维阀块和装配体的设计。 集成阀块内的孔道用以连通各相关元件，以构成 各种功能回路。在设计孑 L 道时需注意以下事项 1 油道孔的设计顺序。 设计油道孔时，先设计主油路 ，即进油孔道和出 油孔道，再设计控制油路以及测压点。 2 确定油道孔直径大小 。 孔径应尽可能 的大，以减少压力损失。孔径过 小、弯道多、内表面粗糙，压力损失就较大，系统容 易发热；孔径过大，势必会造成阀体体积增大。一般 可按下式计算 由Q “ 1 6 得 d | √霄v 式中d 孔道内径，单位为 m m； p 通过的最大流量，单位为 L ／ m i n ； 孔道中允许流速，单位为 m ／ s 。 孔道 中的允许流速， 对于吸油管道取 0 ． 5～1 ． 5 m ／ s ； 回油管道取1 ． 5 ～ 2 ． 5 m ／ s ； 高压管道取2 ． 5 5 m ／ s ， 对于高压管道压力高时取大值， 反之取小值， 孔道长的取 小值， 反之取大值， 油液黏度大时取小值。 3 确定相邻孔道壁厚。 相邻油道孔问壁厚的确定可由下式计算 式中6 孑 L 道内径，单位为 m m； d 相邻油道孔间壁厚 ，单位为 m m； p 孔道内 最高工作压力， 单位为M P a ； 阀块材料抗拉强度，单位为 MP a ； n 安全系数。 阀组的工作压力在 2 1 M P a以上一般采用 3 5号锻 钢， 抗拉强度为4 2 0 M P a 。安全系数的取值由孔道内 最高工作压力确定，一般压力 1 7 ． 5 M P a 时，安全系数取4 。 4 工艺孑 L 元件之间是通过内部孔道连接的，无 法直接连通时则需设置工艺孔。工艺孔的数量应尽量 少， 并避免深孔和斜孔。工艺孔的数量越少， 油液流 动越畅通。深孔和斜孔不容易加工， 钻头容易断，并 且很有可能造成阀块的报废。一般情况下，钻孑 L 深度 不宜超过 2 5倍孔径，如果出现不能避免的深孔，可 5 8 考虑把深孔设计为通孔 ，从两面加工，可 以改善工 艺性。 5 选择螺堵工艺孔仅起连通油道作用，装配时 要用螺堵封住。现在市场上常见到的螺堵有很多种， 按照密封形式不同分类主要有组合垫圈的、E D圈的、 O型圈的，前两种是端面密封，后一种是斜三角槽密 封，此外，还有采用锥密封式锥堵和球涨式堵头，密 封效果都还可以。但是 ，端面密封和锥密封相对斜三 角槽密封的加工成本低。如何选择要根据各公司的情 况而定。 6 设计交叉油道。 集成块体内的孑 L 道多是直角交叉孔道，当两个孔 的轴线完全相交时称为正交孔， 不完全相交时称为偏 交孔。设计的孔道相交处，要充分考虑不形成污染物 集存窝或气窝，易于排除切屑与去毛刺。 两孔正交时的设计和加工方法如图2所示。图 2 a 中两孔交叉处在加工过程中容易断钻头，如果按照图 2 b 所示加工，先把其中一孔的深度超过另一孔，再加 工另一孔，这样即能保证通流面积又保证 了钻头的 安全。 ． a 差 f a 好 图2 正交孔 两孔偏交时的设计和加工方法如图3所示。 5 3 0 ％ 差 万e、 u o 好 图3 偏交孔 偏心e 与孔径D之比称为相对偏心率，一般情况 下，当偏心率小于3 0 ％时对油液的流动影响不大。 2 集成阀块的三维设计 目前，大多数公司采用的都是三维设计软件，如 Hy d r a u l i c s P n e u m a t i c s＆ S e a l s ／ N o ． 4 ． 2 0 1 0 S o l i d w o r k s 、U G 、P r o ／ E等。三维设计比较直观，既能 检查孔道之间相互于涉与否，又能很方便地测量孔道 间的距离，在各种阀孔和外型三维库都齐全的情况 下，能很快的设计出三维阀块和装配体，可以直接生 成二维工程图和装配图，效率高、准确率高、减轻劳 动量。图4是 1 0 0 T液压板料折弯机集成阀块的三维 图，图5是该集成块的三维装配图。 ～ 一 图4 1 0 0 T液压板料折弯机的三维图 图5 1 0 0 T液压板料折弯机的三维装配图 另外，三维零件图转为二维工程图后，需要标注 尺寸及技术要求以便于生产加工。技术要求的内容一 般有以下几个方面阀块的六面相互之间的垂直度允 差为 0 ． 0 5 ra m，各相对面的平行度允差为 0 ． 0 3 m m，平 面度允差为 0 ． 0 1 I n n，所有螺纹孔和油 口的位置尺寸 公差要求为 0 ． 1 m m，所有螺纹孔与所在平面垂直度 要求为 0 ． 0 5 ra m，安装阀的表面粗糙度值应达到 R a 0 ． 4 1x m，密封圈密封 面的粗糙度 值应达到 舶 3 ． 2 m，阀孔表面的粗糙度值应达到R a 0 ． 8 1x m，油 道孔的表面粗糙度值应达到R a 1 2 ． 5 m 。 3 结束语 液压阀组是液压设备的关键部件，其设计关键为 元件的布置和集成阀块的孔道设计，本文详细介绍 了 孔道设计的要点 ，希望对液压初学者有所帮助。 参考文献 [ 1 ] 黄人豪． 二通插装阀控制技术及其应用[ M] ． 上海实用科 技研究中心， 1 9 8 5 ． [ 2 ] 张海平． 螺纹插装阀技术[ J ] ． 流体传动与控制， 2 0 0 4 1 ． [ 3 ] 朱小明． 螺纹插装阀及其阀块的设计与加工[ J ] ． 液压气 动与密封 ， 2 0 0 5 6 ． [ 4 ] 周惠友． 液压集成块设计趋势[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 0 1 Z ． [ 5 ] 乐贵菊． 螺纹插装阀在煤矿机械中的应用[ J 1 ． 液压气动 与密封， 2 0 0 8 5 ． [ 6 ] 冯开林． 螺旋插装阀及其应用研究[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 0 2 8 ． ” ” 卜 - - - 一 n -一十” - - 卜 *” _一- - 卜 ”” 卜一 卜 “- - 卜 - - - 卜 液压混合动力优点及发展方向 我国混合动力汽车的研究起步较晚，在 2 0世纪 9 0年代末，才开始进行混合动力汽车的开发。目前的 研究和开发工作主要是建立在电混合动力的基础上，所研发的混合动力汽车大部分都是并联式的，只是在 原有汽车底盘上简单地加载电动机和蓄电池组 ，技术的集成度较低 ，缺乏高度 自动化的控制系统和能源管 理系统。而且两种动力源只是简单地结合 ，缺乏统一凋配。 液压混合动力的优势在此时得以体现。液压混合动力传动系统是基于二次调节静液传动技术而形成的 一 种新型传动系统。液驱静液传动技术具有无级变速的精细速度调节、容易实现正反转、能防止发动机超 负荷运转以及可靠性高等优点，同时还可回收车辆的制动动能，保证发动机工作于最佳燃油经济区。 相对于电混合动力技术，静液传动技术有功率密度大的特点， 短时间内完成能量释放和存储能力强， 在中、重型车辆和工程机械上具有很强的竞争力。因此基于节能环保而提出的液驱静液传动系统具有重要 的理论意义和实际应用价值。 美国的E a t o n C o r p 和P a r k e r H a n n ifi n 两家公司都各自 进行了自 主知识产权的液压混合动力系统的开发。 E a t o n公司开发的是一个液压启动辅助的并行系统，但是其主要的推进力仍然是来 自于机械动力传动系统。 P a r k e r H a n n ifi n 公司在过去的一年半的时间里研发出一种新型的液压混合动力设计。 5 9