液压控制装置（精选九篇）
液压控制装置 篇1
近年来, 随着全球石油工业的高速发展, 钻井市场竞争日益激烈, 国内外钻井承包商希望能够提升钻机的自动化水平, 以提高钻井速度, 达到缩短钻井周期、钻井持续提速的目的。这对井口工具提出了较高的要求。管柱自动化处理系统[1]中, 动力猫道运输钻具至钻台面, 吊卡由于不能翻转, 无法与其对接, 不能够配合动力猫道完成钻柱的自动送入作业需要。国外拥有吊卡旋转装置的公司有美国NOV和德国B+V, 但价格昂贵, 所以吊卡旋转装置的国产化, 直接影响国内管柱自动化的成败。宝石机械有限责任公司研制的吊卡旋转装置, 很好地解决了钻具由动力猫道到井口的自动化输送作业。大大简化了传统起下钻或下套管操作工艺, 降低了劳动强度, 极大提高了钻修井作业效率, 减轻了工人的劳动强度, 增加了操作安全性, 具有常规吊卡无法比拟的优势, 不仅可以应用到陆地钻机, 也可以应用到海洋钻机, 应用前景广阔, 是国内外研究开发的重点, 也是未来吊卡技术发展的必然趋势[2], 市场推广性好。
1 技术分析
1.1 吊卡旋转装置结构
吊卡旋转装置适用于陆地钻机和海洋钻井平台, 可配合吊卡完成钻机起下钻柱作业[3,4,5]。图1为吊卡旋转装置结构示意图, 吊卡旋转装置由翻转驱动机构和夹持架总成两部分组成。翻转驱动机构设置在竖直设置的支架体的下部, 包括旋转油缸、旋转过渡头、吊臂挡板。旋转油缸及吊臂挡板分别安装在支架体的两侧, 旋转油缸通过旋转过渡头与吊臂挡板传动连接, 吊臂挡板与液压吊卡通过螺栓连接;夹持架总成设置在支架体的上部, 用于将吊卡旋转装置固定在吊环上, 在夹持架两侧分别设置有一对调节螺栓, 每侧的一对调节螺栓内端共同连接有一个顶板, 顶板的内侧粘接有橡胶垫, 调节螺栓与夹持架均设置有一个防松螺母。
在夹持架的上方设置有安全绳总成 (安全绳总成两端分别通过卸扣固定于夹持架) , 吊环向下依次穿过夹持架与及安全绳总成, 然后挂入与吊臂挡板连接的液压吊卡中。
1.2 工作原理
吊卡旋转装置实现旋转动作时如图1, 支架体和夹持架使翻转驱动机构固定于吊环, 通过调节螺栓及顶板, 使吊卡旋转装置固定于吊环, 并使得支架体保持竖直, 防止旋转油缸输出轴受弯曲应力。拧紧调节螺栓, 连接安全绳总成, 防止吊卡旋转装置坠落。旋转油缸提供旋转扭矩, 通过旋转过渡头传递到吊臂挡板, 从而使液压吊卡主体旋转, 当吊卡活门关闭后触发触碰器, 反馈信号驱使旋转油缸处于浮动状态。吊卡即可配合动力猫道提升钻具。解决了手动机械式吊卡在作业过程中无法配合动力猫道提升钻具、安全性差、劳动强度大等弊端。
1.夹持架总成2.支架体3.旋转油缸4.旋转过渡头5.吊臂挡板6.吊卡主体7.吊环8.调节螺栓9.安全绳总成10.顶板
1.3 主要技术参数 (以500 t吊卡为例)
工作温度为-35~+50℃;系统工作压力为10 MPa;系统工作流量为15 L/min;输出转矩为2000 N·m;旋转装置旋转范围为±90°;系统控制方式为电液控制。
2 液压和电控控制系统
1.双平衡阀2.三位四通电磁换向阀3.节流阀4.液压源5.接线箱6.两位两通浮动阀7.旋转油缸
2.1 液压系统及液压控制原理
通过图2可以看出, 旋转油缸采用双平衡阀控制, 当三位四通电磁换向阀左位时, 旋转油缸旋转+90°, 当三位四通电磁换向阀右位时, 旋转油缸旋转-90°。当吊卡活门关闭后触发触碰器, 反馈信号驱使两位两通浮动阀处于浮动状态, 即旋转油缸浮动。
本液压系统原理清晰, 减少了以往复杂的管路连接, 使安装更加方便快捷。旋转油缸采用双平衡阀设计, 系统更安全, 消除液压冲击。液压系统运动更加平稳, 控制精度高, 更加安全可靠, 实现了远程控制。
2.2 电气控制系统
吊卡旋转装置采用PLC控制技术, 通过控制液压元件实现旋转油缸旋转, 最终实现吊卡翻转功能。同时, 钻具进入吊卡后关闭活门, 关闭信号传送至接线箱后, 两位两通浮动阀自动带电, 可实现吊卡本体处于浮动状态, 防止钻具对吊卡形成的反转矩过大而损坏旋转油缸。操作人员只需在司钻控制房内就可实现吊卡旋转和浮动控制, 控制精度高, 大大提高了工作安全性, 减轻了工人的劳动强度, 实现了远程控制设备。
3 试验情况
吊卡旋转装置属于国家“十三五”科技重大专项“深井超深井自动化钻井技术及装备研究”相关研究内容, 该装置在项目启动前一年已经开始着手研究, 项目启动后继续完成产品研制。目前已经成功应用到大庆70150钻井队ZJ70DB5钻机和川东钻探70212钻井队ZJ70DB56钻机进行工业性试验, 如图3所示。吊卡旋转装置可实现吊卡本体翻转, 并配合动力猫道输送钻具。产品使用效果良好, 满足现场使用要求, 大大提高了劳动生产效率。解决了现场钻具由动力猫道到井口的自动送入需要。现场工作稳定, 用户评价高。
4 结论
1) 吊卡旋转装置适用陆地钻机和海洋钻井平台起吊系统使用, 各项数据达到设计和使用要求。2) 该产品结构新颖、安全可靠、自动化程度高, 可满足远程控制, 提高工作效率, 降低了劳动强度。3) 吊卡旋转装置的成功研制, 使得吊卡本体可以旋转90°, 无需人工作业, 提高操作人员的安全性。4) 解决了现场钻具由动力猫道到井口的自动送入需要。现场工作稳定, 用户评价良好。
参考文献
[1]祝贺, 栾苏, 杨艳, 等.液压翻转式吊卡的研制[J].石油机械, 2014, 42 (11) :35-37.
[2]何鸿, 闫永宏, 王德贵, 等.液压自动吊卡技术现状及发展建议[J].石油机械, 2012, 40 (8) :29-33.
[3]何云华, 冒亚飞, 张建.新型液压吊卡:CN201865600U[P].2011-06-15.
[4]王小通, 闫永宏, 杨晓勇, 等.对开式液压吊卡:CN201873443U[P].2011-06-22.
液压传动装置教案. 篇2
液压和气压传动装置
课题一
液压传动装置
任务一
液压传动 【课题名称】
液压传动的基础知识 【教学目标与要求】
一、知识目标
1）了解液压传动的工作原理和组成。
2）熟悉液压传动的特点、图形符号及油液性质。3）了解液压传动的基本参数、工作特性和压力损失。
二、能力目标
能够读懂液压传动系统图形符号的含义及传动过程。
三、素质目标
了解液压传动的特点及应用场合。
四、教学要求
1）了解液压传动的工作原理及其组成部份。
2）熟悉液压传动的主要特点及应用场合，熟悉图形符号的含义。3）了解压力、流量和功率等基本参数的关系及工作特性。4）了解液体流动中压力损失和液压用油的选用。【教学重点】
液压传动的主要优、缺点和应用场合，能够识读液压图形符号的含义和液压传动的工作过程。【难点分析】
这是一种全新的传动形式，是靠油液的动力来传递运动的，与机械传动完全不同。压力和流量是液压传递的两个因素，直线运动是液压传动的特点。突破原有的概念是学好本课程的前提，其次是要能读懂液压传动的图形符号，这是学好液压传动的基础。【分析学生】
由于液压传动中油液是在密封的管道和容器中流动，是看不见的，不如机械传动直观可见，要学会从示意图形上来分析工作过程，这对学生也是一个新的飞跃，要引导学生适应这个变化。只要能读懂各元件的符号和传动系统图，就能较快地学会液压传动知识。【教学思路设计】
选用讲授方法，突出油液的流动和压力两个重要参数在工作过程的作用。【教学安排】
2学时（90分钟）【教学过程】
前面所讲的机械传动是以构件的运动来传递运动的，而液压传动是液压油作为传递介质，由液压缸或活塞杆来执行运动，这两种传动方式有着本质的区别。在学习中要注重液压介质的压力和流量大小，它们是运动的动力。
一、工作原理
液压千斤顶的工作过程为： F向上—油腔的容积变大—大气压推动单向阀抬起—油液进入油腔；
F向下—油腔的容积变小—油液压力升高—单向阀抬起—油液进入大活塞缸下腔—抬起重物—实现顶起重物的目的。
拧开放油阀—油液流回油腔—重物回到原有位置，这样就实现了一个工作循环。
由此可以看出，液压传递是以油液作为工作介质的，依靠密封容积的变化来传递运动，依靠油液内部的压力来传递动力。
二、液压传动系统的组成
1）动力部分 液压泵，提供压力油源。2）执行部分 液压缸，执行直线运动。
3）控制部分 控制阀，控制液体压力、流量、流速和方向。4）辅助部分 油液、管道、邮箱、连接件等。任何液压传动系统都离不开以上四大部分。
三、液压传动的主要特点
1）执行元件可作无级调速，换向、制动快。2）结构紧凑、体积小，能获得非常大的工作力。3）由于压力大，密封性差，容易产生泄漏。
四、液压系统图形符号
液压系统图形符号比较直观，但制图麻烦，分析运动原理不太适用，国家已制定了一套液压元件标准符号，可以比较清晰方便地表达各种类型的液压传动系统，在元件课程中将逐一介绍。
五、液压传动的基本参数 1.压力p
这里所指的压力是物理学上的压强，即pFAMPa 常用液压传动的压力分成0～2.5 MPa、2.5～10 MPa1MPa9.8kgcm2，和大于10MPa三个低、中和高压区域。常用自来水的压力为0.4 MPa。
2.流量 qv
流量是单位时间内流过某管道截面液体的体积,即qvAv。3.功率P
功率是单位时间内所作的功，即P=pqv，其中p和qv的单位分别为Pa和m3s，P的单位为瓦，即W。
4.效率
由于传动中不可避免地会出现压力损失、流量泄漏损失和机械损失，所以输出功率要小于输入功率，两者之比为液压传动的效率，即P1/P，其中P1为输出功率。
六、液压传动系统的工作特性
液压传动具有其他传动形式所没有的传动特征。1.按帕斯卡原理传递力
两活塞腔内的油液是相通的，其压力是相等的，所以
F1A1pF2A2
在大活塞缸中产生的推力F2应当为
F2F1A2A1
从上式可以看出F2与A2和F1成正比，为获得较大的推力，可以增大面积A2和液压油的压力p。同时，也得出负载大，其压力也大，即液压系统中的压力取决于外载荷的大小，如果外载荷为0，则液压缸内的压力也为0，这一点一定要让学生记住。由于油泵供给的油压受到设备的限制，只能达到某预定的设计值，不可能无限的提高，如齿轮泵的最高压力为2.5 MPa，而叶片泵的压力最高为6.3 MPa。
2.按容积相等的原则传递运动速度
传动中，将油液视为不可压缩的，油泵压出的油液将全部流入液压缸，则必然遵循容积相等的原则，即
A1h1A2h2
式中：h1和h2分别为小、大活塞的行程。
上式两边除以时间t后得
A1h1tA2h2t
A1v1A2v2
得出
v2A1v1A2
上式为传递速度的基本公式。可得
vqvA
上式说明活塞的移动速度与其有效面积成反比，而与流量成正比，即速度取决于流量的大小。
七、压力损失
由于油液具有粘性，在流动时会损耗一部分能量，这种能量损耗表现为压力的损失。压力损失分为两种情况，一种是液体在直管中流动因自身摩擦而产生的压力损失，称为沿程压力损失；另一种由于管道截面形状突然变化改变液流方向而引起的压力损失，称为局部压力损失。前者是克服内在的阻力而消耗的压力，如输油管道每隔一段需要给予加压的道理一样。后者是克服外在的压力，如管道直角变化一定会给油液产生压力损失。这两者都是不可避免的。
八、液压传动用油
液压油的质量对传动性能有明显的影响，因此对液压油的性质有一定的要求。
1.液压油的性质
1）密度 即单位体积油液的质量。密度大，则油的质量大。温度对密度的影响较大，温度高，密度变小；而压力的增加会使油的密度变大。
2）压缩性和膨胀性 即随压力的变化而使体积发生变化，在一般液压传动中，此特性可忽略不计。
3）粘度 是液压油的重要特性，粘度大则油液稠，反之粘度小则油液稀。
2.液压油的选用
选用液压油时主要参考以下几个方面： 1）粘度适当。
2）化学稳定性好，长期使用不变质。3）闪点多、凝点低，即不易凝固，不易着火。应参考用途中的要求选用相应的液压油牌号。
九、小结
1）液压传动的工作原理是靠密封容积的变化来传递运动和动力。压力是靠负载而产生的，没有外载，就没有压力。
2）液压传动主要由四部分组成，其优点是可无级变速，结构紧凑，可获得较大的工作力；主要缺点是会产生泄漏。
3）液压传动的基本参数是压力和流量。工作特性是液体内的等压力和等容积原则。压力损失是由内摩擦力和管道阻力产生的，在流动中是不可避免的。
4）油液选用应有适当的粘度，好的稳定性和高闪点、低凝点。
五、布置作业
任务二、三
液压泵和液压缸 【课题名称】
液压泵和液压缸 【教学目标与要求】
一、知识目标
1）了解液压泵的工作原理、主要参数及图形符号。
2）了解柱塞泵、齿轮泵和叶片泵的工作特点、常用场合及工作压力。
3）了解液压缸的工作特点、运动速度和推力计算。
二、能力目标
能根据工作条件要求正确选择液压泵的类型、液压缸的种类及工作面积。
三、素质目标
1）了解液压泵的工作原理、主要性能参数及符号。
2）了解柱塞泵、齿轮泵和叶片泵的工作过程，以及最高的工作压力和使用条件。
3）了解三种液压缸的工作特点。
四、教学要求
1）熟悉液压泵的工作原理、主要性能参数及符号。
2）了解柱塞泵、齿轮泵和叶片泵的工作过程及其最高工作压力和使用条件。
3）了解三种液压缸的工作特点。【教学重点】
1）液压泵的主要性能参数及图形符号。2）各种液压泵的最高工作压力。3）三种液压缸的主要工作特点。【难点分析】
1）三种液压泵的工作过程。2）差动液压缸运动速度的计算。【分析学生】
三种液压泵的工作过程过于烦琐，叙述太多，不符合学生的实际需要，该内容讲课应降低要求，只作简要介绍，否则是不会受学生欢迎的，所以应对教材作大量的删减。图形也过于复杂，学生未必能看懂。差动油缸的计算相对较难，注意油液的流向是讲好差动油缸的关键。柱塞缸的加工比较简单，特别是内孔的加工比一般液压缸容易得多，是应用较广的重要原因，如汽车吊车的吊杆升起是应用的实例。【教学思路设计】
重点讲授液压泵的工作原理，突出容积的变化对压力形成的影响，而对柱塞泵、齿轮泵和叶片泵的工作过程尽量少讲，突出最大压力的大小。液压缸的讲解应突出运动速度的计算，特别是差动油缸的三种运动速度比较。【教学安排】
3学时（135分钟）【教学过程】
本章介绍液压元件，包括液压泵、液压缸、控制元件和辅助元件。液压泵是液压系统的动力源，直接影响油液压力的大小。
一、液压泵的工作原理
单柱塞泵的凸轮转动推动柱塞上下移动，当柱塞向下时，容积增大，油液在大气压力作用下推开单向阀进入容积；当柱塞向上移动时，容积变小，油压升高，推开单向阀进入油路到液压缸。凸轮每转动一周，完成一次改变容积大小的过程，实现吸油和压油动作，不断的重复这个循环，使油压逐渐升高，直达到液压泵的最大工作压力。这就是所有液压泵的共同特点。虽然不同液压泵的最高工作压力不同，但它的压力形成原理都是相同的。归纳起来，有以下几个必备条件：
1）具有密封容积，不得漏油。2）容积大小能交替变化。3）有与吸、压油相通的配流装置。4）油压的形成取决于负载的大小。
二、主要性能参数
1）排量 指每转一转所排出油液的体积，单位为mlr。2）流量 指单位时间内排除液体的体积，单位为lmin。各种液压泵的流量在铭牌上均有标注，额定流量是指实际的输出流量。
三、液压泵的符号
定量泵的三角形尖点只能指向圆的外侧。
四、柱塞泵
柱塞泵根据柱塞的安放位置分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两种，两者均属于高压泵，压力可达16 MPa以上。它们的共同特点都是靠改变柱塞的容积来实现产生高压的目的，所不同的是径向柱塞泵中用于改变柱塞容积大小的动力轴与柱塞运动方向垂直，而轴向柱塞泵的动力轴与柱塞运动方向平行。
柱塞泵的特点是压力高，结构紧凑，流量调节方便，但结构复杂、制造成本高。一般应用于高压大流量的场合。
五、齿轮泵
齿轮泵是由一对少齿数的齿轮组合而成的，当上齿轮作顺时针转动时，左侧中部吸油口的油液被齿轮的齿槽带入，并被送入压油口，上下齿轮不断地完成这个工作循环，右侧的油量和压力就不断地提高，形成了一定的油压。
由于齿轮泵结构简单，制造容易，价格低廉，所以应用较广泛，但是其工作压力较低，一般只达到2.5 MPa，近年来虽然已有中、高压齿轮泵，但仍以低压齿轮泵应用较多。
六、叶片泵
转子的四周开有径向槽，并安放有可自由伸缩的叶片，与偏心外套相配合，当转子转动时，叶片与两圆周构成密封变化容积，完成吸油和压油的工作过程。
叶片泵的噪声较低，寿命较长，体积小，工作压力可达6.3 MPa，常应用于中等压力液压传动系统中。
七、液压泵使用的三个条件
1）泵的转动方向应遵循规定方向，油箱必与大气相通。2）油液必须保持一定的粘度，油温不超过65 ℃，因为油温过高，粘度变稀，不能达到额定的压力。
3）压力和转速不能超过额定值。
八、液压缸
液压缸是液压系统的执行元件，一般作直线运动。液压缸可分为三种常见机构。
1.双作用单干活塞液压缸
活塞仅单方向有杆，工作台只在右侧与杆连接。其工作速度为： 右推 v1qvA14qvπD2 左推 v2qvA24qvπ(D2d2)向右最大推力 F1pA1 向左最大推力 F2pA2 显然，由于A1A2,所以F1F2。2.差动液压缸
差动液压缸右推时缸内回油不流回油池，而是返回进油口，一起进入左侧油缸，从而改变了活塞杆的工作速度。此时，推动活塞右移的推力F3应为
F3πd2p4 进入无杆腔的液体总流量为
qv1qvqv2
由于 qv1A1v3πD2v34
qv2A2v3πv3(D2d2)4 所以 v34qvπd2
与前面两个移动速度相比，由于d的直径比较小，显然此时差动连接下的活塞移动速度比前两种状态要快得多，这里应用差动连接，不改变液压缸的结构尺寸，在生产中可应用在快速进给的工 中。
3.柱塞液压缸
柱塞液压缸的作用是实现活塞的左右移动，但从加工的角度来看，加工长孔要比加工长轴困难得多，孔越长越难加工，其尺寸误差和形状误差值就越大，如汽车吊车的活塞缸很长，加工很困难，如果改成柱塞缸结构，精加工的活塞杆和一小段活塞缸的连接套，就可以保证精度要求，而且大大降低了加工成本，而其工作性能又没有受到影响，所以得到广泛的应用。
九、小结
1）液压泵是靠改变密封容积的大小来实现的。液压泵分为低压的齿轮泵、中压的叶片泵和高压的柱塞泵。
2）液压缸为执行元件，分为双作用单杆活塞缸、差动液压缸和柱塞液压缸三种结构，柱塞液压缸制造容易而得到了广泛应用。
3）液压泵工作时必须注意三个问题。
十、布置作业
任务四
液压控制阀 【课题名称】
液压控制阀与辅助元件。【教学目标与要求】
一、知识目标
1）了解方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀的功用、结构与表示符号。
2）了解辅助元件的种类及作用。
二、能力目标
1）能够读懂液压控制阀的符号及功用。
2）能够读懂辅助元件的符号及在液压系统中的作用。
三、素质目标 1）了解控制阀在液压传动系统中的作用及其分类。2）了解辅助元件的种类及作用。
四、教学要求
1）读懂各种控制阀的结构图和符号。2）能区别溢流阀、顺序阀和减压阀的符号。3）了解各种辅助元件的作用及其符号。【教学重点】
1）掌握方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀的功用及其表示符号。
2）区别溢流阀、顺序阀和减压阀的符号。【难点分析】
1）由于各种阀的装配图比较复杂，图形表示不太清晰，给学生读图带来了较大的困难。
2）三种压力阀的符号比较相似，学生易混淆。3）先导式溢流阀与直动式溢流阀的差别学生很难理解。【分析学生】
识图能力有限是学好本次课的难题，因此先读懂图成为讲好课的关键，要是能借助视频或示教板演示阀芯的工作过程，可以提高视觉效果。此外要注意讲清减压阀、顺序阀和溢流阀三个图形符号的区别所在。
【教学思路设计】
借助视频或示教板、自己制作的活动阀芯来表示各种阀的工作机能，以提高教学效果。对三种压力阀之间的区别要注意讲解出油口的不同连接方式。【教学安排】
3学时（135分钟）【教学过程】
液压泵是动力来源，液压缸起执行元件作用，而调整压力、液流方向和速度快慢要用相应的控制阀，控制阀是靠改变阀芯在阀体中的位置来实现调整液流方向、压力大小和速度快慢的。
一、方向控制阀 1.单向阀
单向阀是只允许液流沿一个固定方向流动，不能作相反方向流动的装置。当左侧进油口的压力超过右侧弹簧力后，油液顶开钢球，向右出油口流去，而由于弹簧始终顶住钢球，所以油液不可能向左流出。用液流压力来控制单向阀的开闭，控制口用Pc表示，符号上增加一条虚线。
2.换向阀
利用阀芯在阀体中作相对移动来改变或切断油流的方向。1）结构 P、T为进回油口，A、B为二路出油口，图a位置为阀芯中位，A、B不能与进油口相通，管道没有进油，如果阀芯左移或右移，则进油口P将与A或B管路相通，使活塞缸得到进油。
2）操作方式 控制阀芯移动的方法有很多，分成三个大方块，表示阀芯有三个位置，称为三位。而每一位上均有四个油管通口，即P、T、A、B，称为四通。左右两位的油路通口正好方向相反，其控制的方法如下：
①手动换向 靠改变手柄来换位。
②电磁换向 由电磁换向阀和液动换向阀组成的复合阀。液动换向阀用于实现主油路的换向，称为主阀，一般用于大流量的换向，而电磁换向阀用于改变液动换向阀的控制油路出口，称为先导阀，也可以称为副阀。
阀芯处于不同位置时，其各油口的连通方式不同，体现出换向阀的不同换向机能，称之为滑阀机能。三位四通换向阀的应用较多，其中位机能各不相同，可按需要选择合适的型号。
二、压力控制阀
压力控制阀用于调整油路中压力的大小，可分为以下几种。1.溢流阀
溢流阀的作用包括：起溢流、稳压和限压保护作用，即当油路压力超过规定压力后，自动打开溢流阀，压力油液全部从溢流口泄流回油池。
阀芯处于常闭位置，当系统压力超过弹簧的压缩力后，阀芯上移，使进油口和出油口相通，油液流回油池，系统压力被控制在规定值内。调整调压螺钉可以控制系统油压大小。
溢流阀是由弹簧压力直接控制阀芯位移的，受油压的波动影响较大，称为直动式溢流阀。溢流阀芯的移动是靠先导阀来控制的，称之为先导式的溢流阀。其工作过程如下： 进油口的油液经阻尼孔进入先导阀的右腔，当油压达到一定值时，顶开左侧弹簧，这里应该指出的是弹簧的刚度较大，油液进入先导阀的左腔，流入溢流阀的阀芯上部，直至油压与弹簧的压力平衡后，顶开阀芯，使进、出油口连通，主阀的弹簧刚度较小，所以阀芯上下移动比较容易，油压的波动较小。
2.减压阀
利用流过缝隙产生压力损失，使出油口的压力低于进油口的压力，用于调节整个系统中的油压。根据结构不同可分为直动式和先导式两种，结构原理与溢流阀相似。应注意出油口直通连接件，而不与油池相通。
3.顺序阀
顺序阀用油压来控制系统中工作机构的先后动作顺序，其工作原理类似于溢流阀，但控制方式都不同，常用的是内控外泄顺序阀。与溢流阀相比较，顺序阀出油口不流回油池，而与油路相通，泄油口为常闭状态，由进油口来控制阀口的开放。
三、流量控制阀
通过改变阀口的大小实现流量的调节，如调节水龙头的阀门开口来控制水的流量。
1.节流阀
节流阀靠调节阀芯上下位置来改变油流口的大小，控制流量的多少。
2.调速阀 节流阀的流量随阀前后压力的变化而变化，为了稳定出口的压力，在节流阀的前面串联上一个减压阀，保持油进口的压力稳定，以使出口得到稳定的速度，这种组合阀称为调速阀。如住在六楼的住户，如果楼下用水较多，供给楼上的水压就会降低，六楼住户的水龙头出口的水压就会随楼住户的用水状况而变化。调速阀在磨床的油路中应用较多。
四、辅助元件
辅助元件是液压系统不可缺少的部分，它包括：
1）密封装置 含动密封和静密封两种，也可以分为间隙密封和接触密封两种。
①间隙密封 靠两运动表面之间的微小间隙来防止泄漏，用配合公差来控制间隙量的大小。
②接触密封 在配合表面间加装各种弹性密封元件，最常见的是耐油橡胶制成的各种截面形状的密封件，如O、Y、U等多种形状。
2）滤油器 过滤油液中的各种杂质，分粗、精过滤器，常用的过滤器结构有：
①网式滤油器 用金属网围成圆筒进行过滤，属于粗过滤，一般安装在吸油口，其通油能力大。
②其他滤油器 分为线隙式、绕结式和纸芯式，其共同特点是精度高于网式滤油器，但不方便清洗。
3.蓄能器
用于蓄存能量，用途不广。4.油管和管接头
常用的油管有钢管、铜管、橡胶软管、尼龙管和塑性管，一般按使用压力来选择油管。
管接头的种类很多，接油管的连接要求选配相应的接头。5.油箱
用于储油、散热和分离油中的空气和杂质。上、下隔板将油液分成两个区域，左边为吸油区，右边为回油区，回油口插入油面100 mm以下，以防搅油及空气进入油箱，进油口要离油底面100 mm以上，以防将油污吸入油管，并在入油口处加装滤油网。
五、小结
1）控制阀分为压力控制阀、方向控制阀和流量控制阀，其主要原理是靠阀芯与阀体的位移来改变压力、流量的大小以及液流的方向。
2）辅助元件是液压系统不可缺少的重要部分，包括滤油器、油管、管接头、油箱等。
六、布置作业
任务五
基本回路 【课题名称】
液压基本回路及液压系统 【教学目标与要求】
一、知识目标
1）了解液压四种基本回路的构成及特点。2）应用液压传统基本知识分析液压传动系统。
二、能力目标
1）能够读懂基本回路的构成及其传动特点。2）能够读懂液压传动系统的工作过程。
三、素质目标 看懂液压传动系统图。
四、教学要求
1）能够读懂换向控制回路、压力控制回路和速度控制回路的构成及控制过程。
2）能够应用液压传动的基本知识分析传动系统图的工作过程。【教学重点】
1）基本回路的构成。
2）液压传动系统工作过程的分析。【难点分析】
将液压系统分解成几个基本回路，读懂传动系统图。【分析学生】
基本回路是组成液压传动系统的基础，任何传动系统都可以分解成若干个基本回路，所以只要学好基本回路的构成和控制的方法，就能读懂液压传动系统的工作过程，把大的系统分解成若干个小回路来分析、解读。【教学思路设计】
讲授法教学，一定要先讲授好每一个基本回路的构成和在传动系统中的功用，然后再讲授传动系统的工作过程就很容易理解了。【教学安排】
4学时（180分钟）【教学过程】
基本回路由液压元件构成，用于完成特定的功能。所有的液压传动系统都是由这些基本回路组成的，基本回路可以分解成方向、压力、速度和动作顺序控制四大回路，学好这些基本回路，就能正确分析液压传递系统的工作过程。
一、方向控制回路
方向控制回路主要是控制液流的通、断和流动方向。1．换向回路
换向回路由二位三通阀、油缸组成，靠电磁阀来控制阀芯的工作位置。当左位工作时，油液进入油缸上腔，推动活塞杆下压；如改为右位工作，活塞杆可向上抬起。溢流阀与油泵并联安装，限制系统的最高压力。
2．锁紧回路
锁紧回路由三位四通电磁阀和两个单向阀组成，当处于中位时，其进、出油口和两个出油口都相通，则全部油液流回邮箱，由于活塞缸被两个单向阀控制，缸内油液不能流回邮箱，被锁在固定位置上，称为锁紧回路。
二、压力控制回路
压力控制回路主要是用来对系统或某一段油路进行调压、减压、增压和卸荷。
1.调压回路
调压回路用来限定液压系统的最高压力，一般由溢流阀来实现，为三级调压回路，由三个溢流阀和三位四通电磁换向阀来控制，可使系统得到三种不同的压力。
当电磁换向阀处于中位时，溢流阀工作，系统得到第二种压力。当电磁阀处于右位工时，系统压力由溢流阀调定。当电磁阀处于右位工作时，系统压力由溢流阀调定，实现了液压系统的三种不同油压。
2.减压回路
减压回路可使系统中某一支路的压力低于系统的调定压力，减压阀又将系统的压力调低到某一个值，油液经单向阀流入油缸，单向阀起保持油缸压力稳定的作用。该回路可以应用在机床的工件夹紧或导轨润滑需要低压的油路中，液压多刀半自动机床就采用这样的回路来夹持工件。
3.增压回路
使局部油路得到比主系统更高的压力，以实现用低液压泵产生高压力的液压油。增压器由大、小油缸串联而成，由于活塞杆的推力大小与压强和活塞缸的面积成正比，当推力一定时，面积小的活塞缸的油液压强大，即油液的压力大。从单向阀流出的液压油进入液压缸的右腔时，会产生更大的推力，但液压缸右移时，不会产生增压作用。4.平衡回路
垂直油缸的下腔回油管接单向顺序阀后才能流回邮箱，保证了活塞杆下腔受到下腔油液背压的作用，不会轻易自行落下，保证了设备的安全，起到平衡的效果，称此顺序阀为平衡阀，此油路为平衡油路。
5.卸荷回路
卸荷回路是指在系统暂时不工作时，不关闭油泵，使泵在很小的输出功率下运转的回路，如汽车停车不熄火。该油路由三位四通电磁换向阀和单向阀组成，其主要特点是换向阀采用M中位机能，由于有单向阀控制回油的压力，保证系统有一定的低压。
三、速度控制回路
速度控制回路在系统中用于调节油路流量的大小，以控制活塞杆的移动速度。
1.节流调速回路
用节流阀控制流量的大小，以控制活塞杆的运动速度。当节流阀安装在活塞缸的进油口时，称为进油调速回路，回油直接流回油池，没有背压。当节流阀安装在回油口上时，称为回油节流回路，其稳定性比进油调速要好些。当节流阀安装在旁路上时，称为旁路调速回路。
2.容积调速回路
容积调速回路通过改变泵的流量来调节进入活塞缸的油量，采用变量泵来实现。
3.速度换接回路
活塞缸的右腔油液可以通过二位二通换向阀的下位直接流回油池，当活塞杆撞击二位二通阀上方的挡块时，上位工作，回油只能经过调速阀流回邮箱，改变了回油的速度，实现了变换活塞杆运动速度的目的。
四、液压系统实例
3150 kN通用液压机的液压传动系统。该系统由两个液压泵组成，主泵为大功率、大流量泵，负责压力油缸（上缸）和顶起工件的油缸（下缸）的油液供给；副泵为小功率、小流量泵，负责改变控制阀阀芯的位置。其工作过程如下：
1）起动 换向阀6及阀21处于中位—下缸活塞杆回下位、回油进入邮箱。
2）上缸快速下行 电磁铁1Y、5Y通电—阀6右位、阀8右位—控制油液打开阀9。
进油：泵1—换向阀6右位—单向阀13—上缸16上腔。回油：上缸16下腔—阀9—阀6右位—阀21中位—油箱。上缸活塞快速下降时，油箱15的油液补充进入上腔。3）上缸慢速接近工件、加压 上缸活塞杆下降触动行程开关2S—5Y断电—阀8左位—阀9关闭—上缸下腔油液经阀10—阀6右位—阀21中位—回油箱，此时上腔压力增高—阀14关闭—上缸活塞接近工件—流量减少，压力升高。
4）保压 压力达到一定值时—压力继电器7发信号—1Y断电—阀6中位—上下缸封闭。
5）卸压、上缸回程 保压结束—7发信号—2Y通电—阀6左位—12上位—打开11—回油箱，打开14—上腔油回15—压力降低，12回下位—阀11关闭—泵1压力升高—14打开—主缸快速提高回程。
6）上缸原位停止 上腔回位撞1S—2Y断电－阀6中位—阀9关闭使上缸不动—油液经阀6—阀21中位，回油箱。
7）下缸顶出及返回 3Y通电—阀21左位—油经阀6—阀21—下缸下腔—顶出。
3Y断电—4Y通电—阀21右位—下缸活塞下行
五、小结
1）液压传动系统由四种基本回路组成，这些回路中压力回路、速度控制回路和换向回路是每一个液压传动系统所必不可少的。
2）各种回路的构成和功能是学习的重点。
3）分析液压传动系统的工作过程要根据液压缸的动作循环表结合各种阀的动作进行。
液压控制装置 篇3
长轴缸套类零件的毛坯外径切削余量多,粗加工切削量大,一般厂家用普车进行加工,加工时间长,效率低且工人劳动强度大。我公司研发设计出一种强力切削数控车床[1],通过伺服电机及液压油缸驱动上下几个刀夹,即多刀同时加工零件外径及两侧端面或割槽,大大提高工作效率,一台机床可完成三、四台普车的工作量。该切屑装置是这台强力切削数控车床的一个主要功能部件。
1总体方案
切屑装置是由电磁调速阀控制液压油缸推动纵向排刀的几个刀夹同时加工的切屑装置[2]。如图1所示。公司的专用卧式数控车床为斜床身机床,在对长轴缸套类零件的外形粗加工时,零件用专用夹具装夹在机床主轴上, 零件尾部用尾架顶尖顶住,零件上方设有几把车削刀夹, 由伺服电机驱动同时进行外形车削。零件下方则安装该切削装置,由电磁调速阀控制液压油缸驱动滑动拖板在下箱体上向上滑动,使纵向安装在滑动拖板上的两个下割断刀夹由快进转换为工进,实现长轴缸套类零件的两侧端面的同时切削加工或割槽[2]。因机床需要驱动的轴系较多,为排屑方便,斜床身的零件下方空间受限制,该切屑装置采用液压油缸驱动,结构简单。切削力及切削进给速度均可调整,以满足切削要求。下割断刀夹在滑动拖板上的纵向位置可任意布置,以满足各种长度的零件端面切削加工要求。
2液压控制机构
切屑装置的液压控制系统[3]由液压泵站a提供动力源,经过液压阀控制,驱动下割断刀夹对零件的两侧端面同时切削加工。液压控制阀包括减压阀b控制整个油路的压力,即调整切屑力大小; 电磁换向阀c控制液压油缸f的活塞前进与后退,即下割断刀夹的切削与退刀; 电动单向调速阀d,实现下割断刀夹快速进给与工进切削的切换,且工进切削的速度可以调节; 节流阀e控制下割断刀夹的快速前进与后退的速度。液压控制系统原理如图2所示。
3切削刀夹执行机构
切削装置具体机械结构如图3所示。
下割断刀夹用T型螺栓安装在滑动拖板上,滑动拖板在下箱体上可x向滑动,其中下箱体装在卧式数控车床的下床身导轨上,根据零件长度在机床的z向可以调整安装位置; 滑动拖板通过连接块与液压油缸的活塞杆固定连接。
如图4所示,液压油缸则置于下箱体的凹腔中,安装方式选用中间销轴型[4],用两块安装块将液压油缸体固定安装在下箱体上。为了结构紧凑,滑动拖板与下箱体之间的滑动导轨选用燕尾导轨,斜刹铁调整移动间隙[5]。 液压油缸活塞杆的驱动,使得滑动拖板在下箱体上沿着燕尾导轨能够上下滑动,即下割断刀夹执行切屑运动与退刀。滑动拖板在z向也有T型槽,刀夹的切屑位置可随意调整,可以安装左右端面下割断刀夹或切槽刀夹,调整好各把割断刀的位置,实现同时切屑。
4切削行程定位装置
切削装置是由液压油缸驱动的,切削行程需要精确定位。行程定位装置如图5所示,滑动拖板的侧面安装着槽板,槽板平行于滑动拖板的滑动方向,槽板上装有撞块1和撞块2。下箱体的侧面安装两个重叠的行程开关,根据零件加工情况可以调整撞块1、撞块2在槽板上的位置。滑动拖板后端两侧安装有定位螺杆,下箱体两侧面安装有定位块,可调整切削行程。切屑加工时,初始状态是切屑刀夹处于远离主轴中心状态,待零件上料后,液压泵供油,液压油缸推动滑动拖板快速进给,撞块1接触到行程开关1,机床系统获得信号使电动单向调速阀工作,液压油缸缓慢推动滑动拖板工进,切屑加工开始,直到定位螺钉碰到定位块,完成切屑加工。同时撞块2接触到行程开关2,机床系统获得信号使电磁换向阀工作,液压油缸带动滑动拖板快速退回,系统程序结束,完成一个加工循环。
5切屑力计算
切削装置采用液压油缸驱动,液压油缸的输出力必须大于零件端面割断切削所需的切削力和滑动拖板及刀夹产生的重力分力之和。
滑动拖板及刀夹的质量大约250 kg,切削装置安装在床身上与水平倾斜60°,则重力分力F1 = 250 × sin60° × 9. 8 = 2 127 N。
零件端面割断切削的切宽B为15 mm,进给量f为0. 3 mm / r,则割断所需的主切削力Fz = 1. 25Pf B × 9. 8 = 1. 25 × 200 × 0. 3 × 15 × 9. 8 = 11 025 N,P为单位切削力, 因一般为两个刀夹同时切削,零件端面割断切削所需的切削力F2 = 2Fz = 2 × 11 025 = 2 2050 N。
液压系统提供的液压压强P为5 MPa,液压油缸的输出力F推 = PA = 5πr2必须大于2 127 + 22 050 = 24 177 N,则液压油缸的缸径,。则液压油缸缸径需选用大于80 mm
在零件切削时,先调整好两割断刀夹在滑动拖板上的位置,确定割断切削的切宽,再根据需要调节减压阀改变液压系统的压强即液压油缸的输出力,最后调节电动单向调速阀改变下割断刀夹的切削进给速度即切断刀的进给量。图6为该切削装置在专用卧式数控车床中的应用。
6结语
在机床需要多刀同时切削时,在不增加系统配置情况下,用电磁调速阀控制液压油缸驱动切削装置是比较经济的,且性价比高。本切削装置在我公司强力切削数控车床上使用方便,切削平稳,为我公司带来了显著的经济效益。
摘要：设计了一种切削装置,它由电磁调速阀控制液压油缸,驱动安装在滑动拖板上的割断刀夹从快速进给转换为工进切削,实现了长轴缸套类零件的两侧端面的同时切削加工或割槽。
液压控制装置 篇4
随着我省治理超限超载工作的不断深入，治超工作新情况、新问题也随之而来。液压装置超限车辆的治理工作就是当前的一项管理难题。
一、液压板车功能及用途： 液压板车为拼接组合式，具有纵向、横向拼接等多种功能，主要运输50—800吨大吨位特种运输车，是专为不可拆卸的大型（大件）货物运输而实际制造的，可广泛用于电力、矿冶、化工、建筑及土方施工等部门，该车型具有货台高度可调、车桥负荷可调、转弯半径小,倒车方便等优点，在上（下）坡道行驶时（左右高度）可调整车身保持水平位置（行驶），从而保证了车辆行驶过程中平顺性、稳定性与安全性。
二、液压板车给运营工作带来的危害 液压板车因其独有的车桥负荷调节能力，在通行高速公路时，可通过此功能逃避收费计重系统称重信息，少时可称轻10—20吨，多时可称轻40—50吨，非常严重的偷逃了通行费；同时也给治超工作带来了不便，驾驶此类车辆的司机可轻易通过操纵液压装置，在治超检测时减轻重量，从而逃避超限管理，将超限车辆驶入高速公路，造成公路基础设施损坏。由于这类车辆的存在也为一些思想防线不够牢固，个人素质不强的治超人员提供了可乘之机，从而影响治超工作的健康向上发展。
三、管理工作中存在的困难
1、目前，车辆液压装置越来越精密，司机可通过一个小小按纽或在较远处用遥控指挥都可以逃避称重。因此人员管理难度大，不易发现。
2、液压板车通过检测时，收费人员在亭内不易判断是否属液压车，特别是在潼关收费站通行车辆较多，往往此类车经计重系统称重后不超重直接放行，造成通行费流失。
3、治超人员普遍对液压板车辆不是很了解，容易造成漏查或判断失误等。
4、治超检测站发现液压装置车辆违规操作时，除劝返外无强有力的管理措施，无法杜绝此类车继续通行高速公路。
四、液压板车管理的建议： 该类车辆在通过计重收费系统和治超站动态检测磅时，可以使用液压装置对前后轴负荷进行液压调整，变化动态称重质量。在日常治超工作中，应加强对该类车辆的严格管理，并采取以下办法：
1、因液压板车辆是主要运输50—800吨大吨位特种运输车辆，因此通行高速公路时一般办有超限运输车辆通行证，收费和治超部门首先要认真核对车辆超限运输证，在车辆轴数与证件相符的情况下，再对其实施检测。
2、在检测当中，要求不得使用板车液压装置，司乘人员不能靠近液压装置操作位置。
3、检测此类车辆时，要求当班班长或值班站长全程监管进行检测，实行专人监督检测，尽量保证检测数据与车辆实际重量相符。
4、使用静态称重设备进行称重，是避免和杜绝该类车辆检测当中作弊的最有效的方法。因此，建议在主线和省界治超站安装静态称重磅，如现有静态称重设备条件的，对有液压装置的车辆必须使用静态称重设备。
5、发现违规操作液压装置躲避治超或偷逃通行费的车辆应计入“黑名单”，不予再次通行本路段。
液压控制装置 篇5
“开式系统是当今液压技术中最常用的回路系统,有利于实现集成化、模块化、通用化和标准化;而闭式回路则大多用于以液压马达驱动车辆行走装置和混凝土输送罐等连续旋传工作部件的传动。
各具特色的系统构成
开式回路系统的构成
采用开式回路的液压系统的基本构成中,由动力机拖动的输入端液压泵直接从油箱中吸油,它所输出的压力油经过一个换向阀或一组多路阀控制通断和流向之后,供给液压缸或液压马达等输出端的执行元件。而执行元件的回油仍经换向阀或多路阀流回油箱。在这样的系统中的工作油液按照上述顺序每循环一周都要在油箱中与外界空气接触,“开式”即以此得名。
开式系统是当今液压技术中最常用的回路系统,尤其在固定设备上的工业液压装置中,几乎全部采用开式系统。其主要原因之一是这种系统能够比较方便地用一个或一组公共液压动力源(液压泵站)向众多控制阀组和执行元件供能,有利于实现集成化、模块化、通用化和标准化。从技术层面上说,这种系统的高低压区域界限明晰,设置液压油的滤清、冷却、排气等方面的设施都比较方便,也比较容易在系统中设置那些只允许在背压(即回油压力)较低的条件下工作的各种阀类元件和其他附件。
闭式回路系统的构成
与开式系统不同,闭式回路基本液压系统中,作为输入元件的主液压泵(通常是变量的)油口并不直接从油箱内吸油,而是与作为执行元件的定量或变量的液压马达的进出油口直接相联,构成一个对称的封闭回路。另由一个从油箱吸油的补油泵经过单向阀组和溢流阀使这个回路始终维持一个基础压力(补油压力)。如果略去内部机构的工作原理的分析,而把一个带闭式液压系统的静液压驱动装置作为一个“黑箱”或“灰箱”来研究,它可以被视为等效于一根输入、输出端之间略带滑转差,并可以在正反两个旋转方向双向传递动力的的柔性传动轴。
闭式回路大多用于以液压马达驱动车辆行走装置和混凝土输送罐等连续旋传工作部件的传动,但某些以等速液压缸作为执行元件的系统有时也采用闭式液压回路,如在新型飞机上用于操控舵机和起落架收放机构的电动静液压执行器(EHA)和车载混凝土输送泵等。
“闭式回路液压系统兼具同等明显的优缺点,这成为设计者采用或避开该系统的根源。
优缺点同等显著的闭式回路
优点
与开式回路相比,闭式回路液压系统优点显著。
第一,闭式液压回路的变量泵本身兼有调节流量和改变流向的双重功能,可连续调节液压马达输出轴的转速和旋转方向,无须像开式回路那样在主油路中再设置换向阀,因此主回路简约通畅,工作介质的流动损失较小。
第二,由可双向变量的变量液压泵和可双向旋转的液压马达构成的闭式液压回路是一个对称和可逆的系统。除了输出正转矩驱动外,还能吸收负转矩实现动力制动,可在很大程度上取代摩擦元件构成的常规行车制动系统,操控方式也更加符合人机工程的要求。
第三,主回路中的工作介质始终在等于或高于补油压力的正压状态下运行,补油系统亦可作为本身的变量装置和其他液压系统的控制压力油源。
第四,主回路与液压油箱之间的循环流量一般为主回路内最大流量的20%～25%或更少,所需的液压油箱容量较小,仅为同等功率的开式回路系统的1/3以下,更便于在安装空间有限的车辆与行走机械上应用。
缺点
第一,需要一套比较复杂的补油系统,必要时尚需附加冲洗系统,元件数量较多且增加了部分功率消耗。
第二,主回路中的工作介质的压力增减循环频率高,与液压油箱中储油的交换比例低,工作介质容易老化。不过随着液压油性能水平的提高,这个缺点现今已不再是严重的问题。
第三,原则上一台(组)液压泵只能为一台或一组功能相关并互相耦合的液压马达供能,而难以用同一泵组为几组独立动作的执行器用户供能。
第四,主回路中的所有元器件和管路系统都需要能承受高压,冷却和滤清装置设置一般只能设置在压力较低的补油系统或壳体泄漏油的回油系统中,它们的通过流量有限,作用效能较低。
“今后进一步提高静液压驱动装置的效率的途径之一,可能是将补油、冲洗系统与变量调节系统分开,按照各自的工况要求优化相关的系统参数。
独特而不可或缺的补油系统
静液压驱动装置所特有的补油泵现多采用结构简单的低压内齿轮泵或摆线齿轮泵,通常集成在主回路变量液压泵的后盖内,与主液压泵同轴驱动。之所以普遍采用内齿轮泵或摆线齿轮泵作为补油泵,除其结构紧凑外,还因其可容纳直径较粗的驱动轴,便于继续向后传输动力。有些具有整体式无级变速器形态的静液压驱动装置的补油泵并不直接由主变量驱动轴驱动,而是由变速器内的另一根时常转动的轴驱动,转速也不一定与主变量泵相同。除了安装位置的原因外,这种方式往往还出于优化补油泵转速的考虑。
闭式回路系统的补油系统原本是一个由跨接在补油泵出口和油箱(等效于补油泵吸油口)之间的补油溢流阀或冲洗溢流阀稳压的恒压系统。早期的变量泵的壳体内体积和空间宽松,随着静液压驱动装置功率密度的大幅提高,主变量泵和变量马达的结构日趋精细紧凑,变量液压缸也必须瘦身,不得不以提高补油压力的方式来补偿维持所需的调节力。时下典型的静液压驱动装置的补油压力已提高到了2.0～2.4MPa,采用某些控制形式时甚至更高达3.2MPa,已经显著超过了为防止系统气蚀和保证系统刚性所需要的基础压力值(一般0.08～1.2MPa已足够,当系统中装有对背压有要求的内曲线马达等时最多1.6MPa)。
单从控制变量机构的要求来说,补油压力提高了以后可以相应地减小对变量机构流量的需求,并有利于提高变量响应速度。然而,事实是补油泵排量并未因用于变量机构的流量需求的下降而显著减小。过高的补油压力不仅使补油系统本身带来的附加能耗增加、效率下降,而且在最高工作压力不变的条件下,补油压力提高的同时也过分增加了主回路的背压,势必减小闭式回路液压系统的有效工作压差,并因之降低了主变量泵和液压马达等功率传输元件的工作效能和实际功率密度。
静液压驱动装置中的补油系统在保证闭式回路系统正常工作的同时,也造成了不可小视的附加功率和功能损失。这说明,目前把补油、冲洗和变量控制的供能系统简单“捆绑”在一起的习惯做法,在控制补油系统能耗方面的考虑还是比较粗放的。作者认为,今后进一步提高静液压驱动装置的效率的途径之一,可能是将补油、冲洗系统与变量调节系统分开,按照各自的工况要求优化相关系统参数。例如降低前者的压力,为后者专设一个压力较高而流量较小、必要时带有蓄能器以应对快速响应要求的控制油源等。这样在系统效率和最大输出转矩等方面,或许还能再抠出几个百分点的收益。
“在输入转速和输出端马达排量恒定的条件下,液压驱动系统原则上有两大类控制输出转速的方式,即阀控方式和泵控方式,它们调节的对象都是改变主回路中的流量。
牵动转速的传动比调节
一套静液压驱动装置本身所能够主动和实时调节的参数是其输入和输出转速之间的传动比。一般情况下,车辆与行走机械的行驶速度是人们的预期目标值。人们通过改变原动机转速(等于静液压驱动装置的输入转速)和传动比来控制静液压传动装置中作为输出元件或执行元件的液压马达的转速,进而控制与之相关的车辆行驶速度。
在输入转速和输出端马达排量恒定的条件下,液压驱动系统原则上有两大类控制输出转速的方式,它们调节的对象都是改变主回路中的流量。对于开式和闭式回路皆如此。
第一种是阀控方式,或称节流型控制或液阻型控制,本质是通过控制设于主泵系统中的节流元件的开度大小来控制输往液压马达的流量。第二种是泵控方式,即一些俄文文献中所称的“容积式调节”。其基本特征是通过改变液压泵的某些机械性质的结构参数来控制其输出流量,实质是采用了可调节排量的变量泵。目前,开式液压系统仍是阀控和泵控并存的局面,而采用闭式回路液压系统的现代静液压驱动装置则绝大多数都采用泵控方式调节主回路中的流量。
与阀控系统只从相对恒定的输入流量中截取一部分供给执行元件,多余的溢流回油箱的方式不同,泵控系统从油源开始其主回路的流量就是“按需产出”。由于没有多余流量的溢流损失,泵控系统的能耗比阀控系统明显减少,尤其在小流量、高压力工况下的效率要比阀控系统高出许多。但是构成泵控系统的变量液压泵的结构远比阀控流量阀更为复杂和昂贵,可调部件如柱塞变量泵中的斜盘、缸体和滑动曲柄等的体积、质量以及相关的惯性力和摩擦力较之阀控系统中的调节阀芯都要大得多,所以它的响应较慢,调节装置自身动作的功率需求较大,元件和控制系统的成本都较高。这些特点使其更适合应用于对效率要求严格的连续运转的传动装置中。
对于静液压驱动技术而言,“容积式调节”的称谓似乎更为全面,因为很多情况下对液压马达也要进行排量调节,而目前似乎还没有人采用与“泵控”相对应的“马达控”这样比较拗口的术语。
提高静液压驱动装置效率的基本原则之一,是尽量不要在主回路系统中设置具有较大液阻的阀类元件和滤油器等辅助器件,也应尽量避免在主回路中的高压侧引出除了必要的压力检测和反馈信号油口以外的旁通回路。前者会引起附加的压力损失,后者则会导致有效流量的损失,两者都会导致系统效率的下降并对调节品质有不利的影响。
闭式回路系统中的主泵输出的流量是难以分配给其他必要的辅助和控制系统的,泵控的闭式回路主系统通常只能专司传输功率流的任务,其他的调节和控制任务尚需由较小功率的辅助泵供油的阀控系统完成。因此几乎所有的静液压驱动系统中都包含了泵控和阀控两种系统,在以泵控为主的闭式回路系统中,阀控系统仍然是不可缺少的补充。
“油液混合动力系统凭借其更高的功率密度和更为成熟的元件,相对于油电混合动力系统具有更好的节能减排效果和更低的全寿命使用成本,而不再拘泥于恒压网络的二次调节液压系统正是油液混合动力传动链中的核心技术之一。
节能显著的二次调节液压系统
自德国汉堡联邦国防工业大学的H.W.Nikolaus在1977年注册了一项新的液压动力传动系统的专利以后,德文名为“Sekund·rgeregeltenAntriebssystem”的液压系统的汉译名称“二次调节液压系统”,在中国的液压业界就成为了以连接在带有液压蓄能器的恒压回路系统内的变量液压马达组构成的特定系统的专用术语。其实这个系统的本身既具有传统意义上的二次调节,也包含了一次调节的内容,即供能系统中的恒压调节。
二次调节液压系统符合在主回路系统中没有液阻较大的阀类元件的要求,属于前述容积调节的范畴。虽然在这一系统中作为动力传输元件的液压泵和液压马达的低压端油口都与液压油箱连接,但它用以输出旋转动力的变量液压马达却可以直接在马达和泵工况之间转化,具备在由输出转速和转矩坐标轴构成的四个象限中作功和吸能运转的能力。在外特性和适合应用的领域方面,与具有对称和可逆特点的采用闭式回路的静液压驱动系统具有许多共同之处,而与泵及马达同样与油箱直联的开式回路的液压系统的区别则较大。
该系统的独特之处是在一个公共的恒压网络中通过对于输出元件(变量液压马达)的排量控制实现在所需输出转速下对于负载的转矩和功率需求的匹配。这种配置方式很像电力系统中的公共市电网以恒定的电压统一供电,各用户自行连接和独立调节所装设电器的数量、输出转速、加热功率和照明亮度等使用参数的情况。相对于传统的闭式回路静液压驱动装置,二次调节液压系统的主要优点体现在多执行元件支持能力和通过回收终端的多余能量实现节能这两个方面。
然而二次调节液压系统所存在的一些缺点,如调节控制系统比较复杂并且具有不安定性;需要使用能够双向变量的液压马达,可选择的布局安装方式亦较为有限;不可能为克服几秒钟的峰值载荷预留巨大的排量储备;需要通过增大马达排量来提高输出转速,功能与结构相悖,不能充分发挥马达原有的的调速范围和功率容量;难以用于调节往复作用的液压缸等。
目前,二次调节液压系统主要应用在一些需要输出旋转动力但负荷具有明显周期变化的工业设备中,并以其节能效果好、装机功率小和调节品质高等优势,在冶金、采油、锻压和造纸等行业和一些动力传动装置试验检测设备中,为液压传动技术继续占有一席之地。在行走液压领域的应用则主要在需要多个执行元件同时独立动作而又有明显的回收负载势能效果的大型起重设备的卷扬绞盘等工作部件上。中国农机院液压所曾于20世纪80年代后期研制过一台采用这一技术,且可用电缆遥控的滑移转向式装载机样机,创新思维十分超前。
三种门架叉车的液压称重装置 篇6
叉车门架结构种类较多,其升降缸通常采用并联和串联2种形式。因此在安装液压称重装置之前,应根据叉车现有门架结构和升降液压系统特点进行适当选择,以便将液压称重装置合理地布置在液压系统中,否则将可能导致门架升降过程中发生卡滞或门架升降不平稳,从而影响叉车作业效率及称重准确度,甚至形成安全隐患。下面介绍叉车的3种液压称重装置。
1.油箱2.液压泵3.换向阀4.限速阀5.右升降缸6.切断阀7.左升降缸8.三通接头9.传感器10.称重仪表11.报警器
1.基本型门架叉车称重装置
基本型门架主要由内门架、外门架、货叉滑架及2个升降缸组成。2个升降缸通常采用并联形式。液压称重装置可采用与其中1个升降缸串联的方法连接,即在左升降缸7进油口前的切断阀6处串接1个三通接头8,在该三通接头8上依次连接传感器9、称重仪表10和报警器11,以组成液压称重装置。如图1所示。
叉车搬运货物时,压力油经换向阀3、限速阀4进入右升降缸5,同时经切断阀6进入左升降缸7。此时在换向阀控制下,门架实现载货起落。同时传感器9将检测到的门架升降缸底部压力油的压力信号传送给称重仪表,经称重仪表内部数据采集及处理单元处理后,传感器8的压力信号转换为可显示信号,再通过仪表液晶屏显示出载荷质量。
1.油箱2.液压泵3.换向阀4.限速阀5.右升降缸6、8.切断阀7.左升降缸9.前升降缸10三通接头11.传感器12.称重仪表13.报警器
2.二级全自由门架叉车称重装置
二级全自由门架叉车称重装置的连接位置、原理和称重方法与二级门架基本相同,如图2所示。
二级全自由门架叉车多用于作业空间有限的场所,在门架总高不变时,采用该型门架可增加起升高度。其门架结构及升降液压系统比基本型门架复杂,增加了一个前升降缸9。其升降液压系统中的左升降缸7通过其活塞杆内部油道,将液压油路延伸至前升降油缸9,从而形成串联油路。
1.油箱2.液压泵3.换向阀4.限速阀5.右升降缸6、8.切断阀7.左升降缸9.前升降缸10.三通接头11.传感器12.称重仪表13.报警器
3.三级全自由门架叉车称重装置
并联式三级全自由门架叉车多用于作用空间高度不受限场所,采用该型门架,可使叉车具有高起升、低通过的特性。
该种门架的液压称重装置的安装方法如图3所示,其门架结构及升降液压系统比前两者都复杂,其门架升降液压系统的右升降缸5、左升降缸7与前升降缸9并联,在左升降缸7与前升降缸9的进油口均安装了切断阀(6、8)。
电动搬运车液压防滑装置设计 篇7
电动搬运车是一种轻小型的搬运设备, 也是物流仓储业中常用的物料转运设备。电动搬运车作为由蓄电池供电驱动的搬运车在技术上已趋于成熟, 并已广泛应用在室内 (车间、库房、超市等) 工业产品的转运[1]。但是室内环境由于地表光洁或有油污的存在, 致使电动搬运车在行驶过程中很容易驱动力不足而产生打滑现象。电动搬运车的驱动轮打滑不仅影响搬运车的正常行驶降低工作效率, 而且对驾乘司机造成一定的安全隐患。因此对电动搬运车进行防滑研究是十分必要的。
针对电动搬运车的防滑控制研究目前还没有展开。已有针对车辆的防滑控制研究主要针对汽车车型, 研究内容集中于轮式车辆在低附着系数路面的加速、制动时发生的滑转[2]。技术成熟并应用广泛的防滑控制装置就是汽车上的ABS和ASR防滑控制系统[3]。由于ABS和ASR防滑控制系统在设计之初就是根据汽车的相关情况, 尤其是针对汽车的橡胶轮胎和柏油路等多种路况, 从而使得ABS和ASR系统具有较高的专用性, 其防滑控制方法在电动搬运车上的应用并不能起到相对应的防滑效果, 不能够良好的引入解决电动搬运车的防滑和控制。
对轻小型车辆的防滑, 目前的方法主要是通过改变驱动轮的机械物理特性, 增大驱动轮的粗糙度或在驱动轮与地表接触表面附着防滑层以加大驱动轮与地面之间的摩擦系数来达到防滑效果。这种被动的防滑措施不能完全有效地应对各种打滑情况, 实现良好的防滑效果, 而且轻小型车辆主动防滑控制的研究还很少[4], 所以电动搬运车的主动防滑控制在轻小型车辆的防滑中也没有可以借鉴和直接的引入的方法。
针对电动搬运车自身的特征我们借鉴ABS和ASR防滑控制思想[5,6], 提出了一种引入液压回路的主动防滑控制方法。方法通过电动搬运车的结构优化, 在不改变搬运车自重和载重的情况下, 通过改变驱动轮的承重力、产生较大的摩擦力来克服搬运车的打滑。
1 引入液压回路的防滑原理
电动搬运车的车轮分驱动轮和承重万向轮。驱动轮有一个, 驱动搬运车行进;承重万向轮一般有4个, 起着辅助支撑的作用。所以, 搬运车正常行驶过程中出现的打滑现象也就是驱动轮的打滑。
搬运车正常行驶时, v=ωR, 驱动轮纯滚动, 此时驱动轮与地面接触点的摩擦为静摩擦。当搬运车行驶在光洁或者油污的地面时, 摩擦力变小, 驱动轮出现打滑, 此时v<ωR, 也就是驱动轮滑转。电动搬运车打滑时, 驱动轮的受力分析如图1所示。
分析此时驱动轮的受力可知, 摩擦力f小于驱动力F。
由摩擦力计算公式:f=μN可知, 在不改变驱动轮与地面接触表面摩擦系数的前提下, f不变, 若要提高摩擦力, 需要增大驱动轮的承重力N。
搬运车正常行驶时, 在不改变搬运车自重和载重的情况下, 若要改变驱动轮的承重力以起到增大摩擦力的作用, 只能改变驱动轮与万向轮的承重比, 使万向轮 (尤其是后部的两个万向轮) 的承重力减小并转移到驱动轮上。利用电动搬运车自带的液压系统设计液压回路, 使其可以在搬运车的驱动轮与承重万向轮之间形成一套防滑装置, 利用液压缸的顶升在电动搬运车打滑时改变驱动轮与承重万向轮之间的承重比, 从而做到防滑控制。
2 防滑装置的结构优化设计和防滑分析
2.1 防滑装置的结构优化设计
优化电动搬运车的结构, 设计的防滑装置中液压缸的安装位置如图2所示。
图2是电动搬运车结构优化后的驱动轮处局部剖面图。图中, 1是承重万向轮, 2是驱动轮, 3是车体外板, 4是驱动轮支架, 5是底板, 7是液压油缸。承重万向轮1及其支架焊接于车体外板3。驱动轮2安装在驱动轮支架4上。驱动轮支架4和底板5之间是搬运车转向用推力球轴承。底板5连接固定于车体外板3。在底板5上垂直安装液压缸7, 其中液压缸活塞杆穿过推力轴承固定在搬运车驱动轮支架4上。
在搬运车出现打滑时, 控制液压缸7动作使活塞杆外伸运动带动搬运车底板5微幅抬起, 由于底板连接搬运车外板3, 而承重万向轮1安装在车体外板上, 所以通过微幅伸长液压缸活塞杆实现了微幅抬升万向轮, 从而改变搬运车万向轮和驱动轮的承重力, 来增加驱动轮的摩擦力。
根据电动搬运车自带的液压系统设计了一套液压回路来控制液压油缸活塞杆的动作, 并提供防滑装置控制方案。
伺服液压回路及控制原理如图3所示。其中, 液压回路主要有液压油缸、液压锁、比例换向阀、阻尼孔以及电动搬运车自带的液压泵和油箱组成。阻尼孔的作用是控制通过比例阀的流量, 液压锁的作用是保持液压缸位置不因自重或其他原因自行下滑。整体来说, 该液压回路是液压缸的控制系统, 通过该液压回路控制液压缸的微幅抬升, 而液压回路的控制是通过防滑控制器控制三位四通电液比例换向阀的连通方式。
防滑装置的控制方案是由油缸位置的信号反馈、控制器的对比处理和比例阀控制信号的输出组成的闭环反馈系统进行实时控制。在图3中, 油缸的位置反馈信号直接反映为驱动轮的转速。控制器的对比处理是将接收信号与控制信号的对比, 控制信号通过电动搬运车打滑得出。
液压系统控制液压缸动作的过程如下。当电动搬运车出现打滑现象, 电动搬运车防滑控制器通过油缸位置反馈信号判断出打滑状态并进入防滑模式, 此时给YA1通电, 万向轮与液压缸的无杆腔一起微幅抬升。当电动搬运车已驶过打滑区域, 防滑控制器通过油缸位置反馈信号做出判断并进入正常行驶模式, 此时给YA2通电, 万向轮与液压缸的无杆腔一起下降。
2.2 防滑分析
驱动轮驱动搬运车负载运行, 前后的万向轮起辅助支撑作用, 后面两个万向轮和搬运车在同一线上。此时分配在搬运车后万向轮和驱动轮上的承重力相等, 此时驱动轮的摩擦力记为F1, 在液压缸微幅抬升后使得后万向轮分担承重力减小, 驱动轮承重力增大, 此时驱动轮摩擦力增大为F2, 液压油缸抬升的极限状态为驱动轮承担搬运车后部支撑线的全部承重力, 与车体前部两个支撑轮均分承重力, 此时驱动轮的摩擦力达到最大值undefined。故可以有效解决搬运车的打滑现象。
3 结语
针对电动搬运车特点设计开发了引入液压回路的驱动防滑控制方法, 也是一种可控式电动搬运车防滑装置。以增大驱动轮摩擦力为目的, 在不增加自重和载重的情况下通过液压回路的控制改变驱动轮的承重力, 使驱动轮摩擦力增大解决电动搬运车在行驶地表光洁或者油污过程中 (特别在起步、加速、转弯时) 的驱动轮打滑现象, 使电动搬运车驱动过程中的方向更具稳定性、转向操纵性得到改善、加速性能得到提高。
参考文献
[1]罗毅, 王清娟.物流装卸搬运设备与技术[M].北京:北京理工大学出版社, 2007.
[2]张成宝, 吴光强, 丁玉兰, 等.汽车驱动防滑的控制方法研究[J].汽车工程, 2000, 5 (22) :324-328.
[3]张弦, 罗禹贡, 范晶晶, 等.电动车辆驱动防滑控制方法的研究[J].车辆与动力技术, 2007 (3) :13-19.
[4]Yoichi Hori.Future Vehicle Driven by Electricity and Control-Research on Four-Wheel-Motored“UOTElectric March II”[J].IEEE Industrial Electronics, 2004, 51 (5) :954-962.
[5]Hiroaki Kataoka, Hideo Sado, Shin-Ichiro Sakai, Yoichi Hori.Optimal Slip Ratio Estimator for Traction Control System of ElectricVehicle Based on Fuzzy Inference[J].Electric Engineering inJapan, 2001, 135 (3) :56.
拱顶储罐液压顶升装置倒装施工方法 篇8
关键词：储罐,倒装法
近几年由于石油化工的不断发展, 储罐的需求量也在不断增加, 储罐建设成为了不可缺少的一部分, 储罐的施工方法主要有正装法和倒装法两种, 下面就我在工作期间建设的2万立以下中小型拱顶罐液压顶升倒装施工方法进行简单介绍。
1液压顶升的选用
储罐液压顶升提升机数量是在综合考虑最后一次提升的最大负荷时的安全系数、相临两台提升机间距保证在5.0m以内, 均匀布置罐内, 以此来保证储罐安装几何尺寸等条件的前提下, 经过详细计算后确定的, 各种型号储罐提升次数, 以及最大负荷状态下的技术数据。在使用中, 液压顶升机实际负荷应小于或等于额定负荷的80%, 故要求:液压顶升提升力×液压顶升数量×80%>罐体设计重量+施工用料重量 (附加载荷) 。
液压提升机安装时必须平稳垂直固定, 支架上与罐底板焊接两根斜支撑和一根朝向罐中心的径向斜撑。可使单个支架具有足够的刚度, 同时在罐内形成整体封闭系统, 保证提升系统稳定性能。
壁板安装前应在底板上画出壁板的安装位置线, 在线内侧按一定距离焊接内侧挡板, 内侧挡板使用钢板切割而成, 靠近罐壁一侧必须垂直。
采用倒装法施工, 首先安装顶层壁板。在吊车的配合上, 按照排板图依次将壁板吊装就位, 一边吊装, 一边点焊纵缝 (留出有安装余量的两道纵缝不点焊) 。对口间隙应符合设计要求。待该层壁板全部吊装组对完成以后, 在内侧沿焊缝自上而下, 每500mm左右点焊防变形卡具板, 点焊要牢固。
2胀圈的安装
胀圈可根据罐壁内径的尺寸和液压顶升的数量, 由槽钢根据储罐的曲率弯制而成, 胀圈的弧度应跟罐壁内径保持一致, 可用外弧卡板进行检验。胀圈上按照液压顶升的数量均匀焊接固定顶升钢丝绳的吊耳, 吊耳要完全与胀圈焊接在一起, 确保提升中的受力强度。吊耳使用同样使用强度足够的圆形钢板, 直径根据吊耳宽度确定胀圈宽度确定。为防止钢丝绳滑落, 在吊耳外再焊接直径大于两倍吊耳的圆形挡板。
胀圈固定首先应根据液压顶升位置确定吊耳的位置, 通过龙门卡将胀圈固定, 龙门卡每隔一定距离焊接在罐壁上, 各段胀圈之间可用加紧丝连接, 也可用千斤顶, 将胀圈各段胀紧在罐内壁上。
围板:围板用25t吊车进行, 采用毛料组对, 壁板与壁板之间调整好间隙后, 直接用手工电弧焊点焊, 对于厚度δ<15mm的壁板, 对称设置两道活口, 对于厚度δ≥15mm的壁板, 均匀布设3道活口, 每个活口用两个5t手动倒链连接, 活口使用龙门板分别焊接在壁板立缝两侧, 便于调节立缝间隙。
挡板设置:围板组对后, 在围板顶端外侧焊接罐壁外侧挡板, 罐壁外侧挡板间距为沿圆周每1.0m设置一个, 可通过在外侧挡板处镶入楔形钢板, 便于壁板组对调节, 同时防止壁板向罐内倾翻。
提升:活口用倒链预紧, 其余立缝焊接完毕 (壁板纵缝先焊外侧, 内侧清根后施焊) 。挡板设置完后, 开始罐体提升工序。提升装置设置集中启动、分组启动和分体启动三种控制方式。提升时, 先采用分体启动方式逐个启动液压顶升机, 对提升索具进行预拉紧, 使每个提升装置初始受力基本相同, 然后再使用集中启动方式开始正式提升, 提升过程中, 每提升200~300mm高度, 需要停机检查各个提升装置提升行程是否一致, 若偏差较大, 则应根据实际情况采用分组启动或分体启动方式对提升高度进行调整, 待提升高度基本一致后, 方可继续使用集中启动方式进行提升。顶升时, 使顶层壁板高出下层壁板3~10mm, 在下层壁板内外侧, 错开点焊限位挡板, 使上下层壁板对接。为了保证对口间隙均匀一致, 在环缝之间加垫板, 垫板应与设计要求的对口间隙相同。
环缝组对时, 应在内侧每2000mm左右点焊防变形板, 以防止环缝的焊接变形。
第二层板安装之后, 将胀圈落下与底部连接, 方法与顶层壁板相同。
环缝组对:储罐提升到位后, 逐渐将活口处的倒揽拉紧, 使下节板就位, 且下端与罐底限位挡板靠紧, 上端根据壁板就位情况进行调节, 保证内表面与上节板内表面平齐, 调节方法。
封口:横缝组对后, 割去活口处多余的壁板, 切坡口, 并用磨光机打磨光滑, 然后组对焊接。封口处立缝的焊接必须采取防变形措施, 即在罐壁内侧平均安装三道的防变形弧板后方可焊接, 防变形弧板的外弧必需与罐壁内侧弧形一致, 使用钢板切割制成。
横缝焊接:环缝组对及封口立缝全部完毕后, 方可进行环缝焊接, 环缝焊接完毕后, 再对罐壁立缝内侧进行焊接。每一节壁板的提升都要按照上述方法进行, 当底圈壁板环缝、立缝焊接完毕后, 即可拆除提升机具及储罐提升组装工卡具, 进行罐底剩余焊缝的焊接及底圈壁板与罐底大角缝的组对焊接。
除活口以外的其他纵缝全部焊完后, 应拉尺测量壁板周长。周长的实际尺寸应该是理论尺寸加最后活口焊接收缩量加包边角钢焊接收缩量和下部环缝焊接收缩量。
用盘尺检查时, 由两组人员分别进行, 使用同一尺子和弹簧秤, 弹簧秤拉力一致, 比较两次盘尺尺寸, 确定无误后再将活口余量割除, 将该缝焊好。
顶层壁板安装完毕后, 应立即进行“三度” (上口水平度, 垂直度, 椭圆度) 的找正, 并用支撑将其固定, 然后安装包边角钢和顶板。
顶层壁板和顶板安装之后, 即可安装第二层壁板, 方法同顶层壁板, 纵缝的外侧焊缝的焊接同顶层壁板, 并留出两道活口不焊, 在第二层壁板吊装就位、立缝焊接的同时, 在罐内组对和安装胀圈。
纵缝和环缝焊完后, 应按设计要求对壁板的几何尺寸和焊缝质量进行检验。
其余各层壁板的安装, 检验合格后, 按照上述方法和步骤安装第三层, 第四层壁板, 直至最后一层壁板安装结束。
最后一层壁板, 先安装清扫口处预制件, 把底层壁板纵缝及上部环缝焊接后, 将胀圈落下与底部连接。在底层壁板安装线内外设档板, 使壁板就位。底圈壁板的纵向焊缝与罐底边缘板对接焊缝之间的距离, 不得小于200mm。
壁板上口的水平偏差不应大于3mm, 每块壁板应测两处, 壁板沿垂度允许偏差不应大于3mm, 其它各圈壁板铅垂度允许偏差不应大于该圈壁板高度的0.3%。
周长偏差不应大于组装周长的±0.2/1000, 每圈壁板应测两处。
参考文献
[1]张家晖, 王启宇, 李景诚.立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范.
[2]石油化工立式圆筒形钢制储罐施工工艺标准.中国石油化工总公司北京设计院.
[3]杨建军, 纪伯伟, 张春梅.石油天然气建设工程施工质量验收规范储罐工程.
折弯机上模液压自动夹紧装置设计 篇9
随着数控、伺服、模具等新技术的进步与应用,数控折弯机技术的发展主要体现在节能、高效等方面。同时,随着人们对折弯精度、折弯效率的要求不断提高,各种功能部件越来越丰富多样。一些科研实力雄厚的企业开始侧重于各种功能部件的研发与设计,努力提高机床的自动化程度。在所有功能部件中对折弯精度和折弯效率影响最突出的是上模快速夹紧装置,尤其是在多品种、小批量折弯生产中,换模效率的提高显得尤为突出[2,3,4]]。
为此,本文介绍两种操作简单、使用方便、节能高效的新型上模夹紧装置,主要介绍其技术原理、机构设计、技术特点以及工作过程。
1 传统夹紧装置技术简介
国内数控折弯机上模夹紧装置通常采用机械式结构,如图1、2所示。其中图1采用的是偏心式快速夹紧机构,主要特征为操作手柄端部为凸轮杆,操作手柄通过圆柱销与前端夹块固定在一起,前端夹块与固定块之间夹有弹簧。当对折弯机上模进行快速夹紧动作时,首先要将折弯机上模从快速夹紧装置侧面插入,通过旋转操作手柄将上模快速夹紧,当反向旋转操作手柄时,通过前端夹块与固定块之间的弹簧将前端夹块快速复位,模具松开并从侧面运出。这种装置使用方便,操作简单,但存在夹紧力不均匀及需将模具从侧面插入等问题。图2采用的是螺纹式快速夹紧机构,当对折弯机模具进行快速夹紧动作时,首先要将折弯机上模从快速夹紧装置侧面插入,通过旋转操作手柄带动螺杆旋转,螺杆进而带动前端夹块向前运动夹紧模具,当反向旋转手柄时,前端夹块在螺杆带动下向后运动,将模具松开并从侧面运出。这种结构夹紧力大、自锁性好、操作简单,但存在夹紧力不均匀,夹紧速度慢等问题。
2 液压自动夹紧装置设计
2.1 方案设计
根据折弯机上模液压自动夹紧装置的特点、受力情况以及折弯机上模的大小,本文推出两种解决方案。
方案一:通过采用对压缩胶管注入压力油产生的膨胀力来夹紧模具,在夹紧装置两端各开设有安全锁,当上模夹紧后,安全锁中的安全销插入模具销孔中,当胶管内部压力消失时可以有效保护操作者和模具安全。本液压自动夹紧装置适用于大型成型模具,比如汽车行业压制门窗弧形的圆弧模具。
方案二:同样采用压缩胶管产生的膨胀力来挤压模具。并且本液压自动夹紧装置中同时还包含有上模挠度补偿机构和安全锁紧机构,通过调整挠度补偿机构中的上楔块来挤压顶销,顶销挤压模具,进而达到补偿上模挠度的目的;通过安全锁紧结构中安全销可有效保护操作者和上模的安全。本液压自动夹紧装置适用于普通标准模具,并且模具可进行分段。
2.2 结构设计
根据方案一的设计思路可得出如图3、4所示的上模液压自动夹紧装置。该上模液压自动夹紧装置包含有夹紧机构和安全锁紧机构,夹紧机构包括上模座、回弹螺钉、顶板、弹簧、盖板、胶管以及随动胶管、过渡接头和堵头等。上模座通过若干个螺钉固定于滑块底部。上模座垂向加工有放置上模模柄的凹槽,一侧加工有若干个并列分布的沉头孔,沉头孔中放置有用于挤压模具的回弹螺钉和用于回弹螺钉复位的弹簧。上模座侧面固定有盖板,盖板中开设有贯通槽,贯通槽中装设有顶板和胶管,顶板处于回弹螺钉和胶管之间。非工作状态下胶管处于压缩状态。如图4所示,夹紧装置两侧开设有安全锁机构,本机构中包括气缸、安全销等。上模座和折弯机上模左右两侧均开设有销孔,当上模夹紧后,气缸推动安全销穿过上模座销孔插入上模销孔中,确保胶管内部压力突然消失时,折弯机上模仍能悬挂在上模座凹槽中,确保操作者和模具的安全。
根据方案二的设计思路可得出第二种上模液压自动夹紧装置,其结构示意图如图5、6、7所示。从示意图中可以看出该上模液压自动夹紧装置包含有夹紧机构、挠度补偿机构以及安全锁紧机构。夹紧机构包括上模座、盖板、顶板、回弹螺钉、第一弹簧、胶管、随动胶管以及过渡接头和堵头。上模座通过螺钉与滑块底部固定,上模座底部开设有水平贯通槽,侧面开设有第一沉头孔,第一沉头孔中装设有套装在回弹螺钉表面的第一弹簧,回弹螺钉穿过第一沉头孔与折弯机上模模柄接触。在上模座上面设置有盖板,盖板上设置有水平贯通槽,水平贯通槽内部设有胶管,胶管一端采用堵头堵住,另一端与过渡接头和随动胶管相连接。胶管和回弹螺钉之间装设有顶板。初始状态下,胶管在第一弹簧预紧力作用下处于压扁状态。
如图6所示,本装置还包含有安全锁紧机构,安全机构锁紧包括安全销、顶丝和第二弹簧。上模座侧面开设有若干第二沉头孔,第二沉头孔一端与水平贯通槽贯通,另一端开设有螺纹。安全销穿过第二沉头孔与折弯机上模凹槽接触,通过旋转顶丝可以调整第二弹簧的预紧力,从而调整安全销与折弯机上模的挤压力,确保夹紧机构停止工作时,上模仍能悬挂于上模座中,保证操作者和模具安全。
如图7所示,本装置还包含有上模挠度补偿机构,上模挠度补偿机构包含有若干上楔块、下楔块、顶销、碟簧组以及第三弹簧等。上模座上部开设有若干个凹槽,每个凹槽开设有两个第三沉头孔,第三沉头孔一端与上模座下部贯通。上楔块与下楔块滑动配合并装设于上模座凹槽中并且上、下楔块通过螺钉与上模座连接,上楔块与上模座之间装设有碟簧组。第三沉头孔中安装有套装在顶销表面的第三弹簧,顶销穿过第三沉头孔与折弯机上模接触。
2.3 技术特点
(1)本文设计的上模液压自动夹紧装置比机械夹紧装置更具重要意义,不但可实现自动化,而且操作更加简单,模具可直接插入上模座凹槽中;
(2)本文夹紧装置采用液压夹紧,夹紧力可精确调整,夹紧力分布均匀,可靠性增加;
(3)本文夹紧装置设有安全机构,能有效保护操作者和模具的安全;
(4)本文夹紧装置采用胶管膨胀挤压模具,结构简单,经济实用性好;
(5)方案二中夹紧装置设有挠度补偿机构,能有效提高折弯精度;
(6)方案二中折弯机上模可进行分段,可装配不同的折弯机上模。
2.4 运动过程
方案一:首先通过机械手或人工操作将折弯机上模安放于工作台下模上,滑块带动上模座向下运动,将折弯机上模模柄插入到上模座凹槽中,滑块运动至下死点,启动相关液压系统,液压回路中压力油进入胶管并进行冲压,胶管膨胀挤压顶板和盖板,由于盖板与上模座固定,顶板挤压回弹螺钉,回弹螺钉挤压上模模柄和弹簧,从而将上模夹紧。此时,安全锁紧机构中气缸推动安全销穿过上模座销孔进入折弯机上模销孔中。
当进行换模操作时,安全锁紧机构中气缸反向充气,安全销从折弯机上模销孔中拔出,胶管泄压,通过弹簧的预紧力将回弹螺钉弹出,折弯机上模被松开,此时可通过人工或机械手进行换模操作。
方案二:当本装置进行工作时,首先通过人工操作或机械手操作将折弯机上模模柄部位插入到上模座贯通槽中,通过折弯机上模模柄部位与安全装置中安全销倒角部位的滑动配合克服第二弹簧的预紧力,当折弯机上模模柄完全进入到上模座贯通槽中,安全销压入折弯机上模凹槽部位,安全锁紧机构将折弯机上模锁紧并悬挂在上模座中。可以通过调整顶丝来调整第二弹簧预紧力大小,从而调整安全销与折弯机上模之间的挤压力。
当所需要的折弯机上模全部放入本装置时,折弯机上、下模合模并启动相关液压系统,压力油通过随动胶管进入胶管内部,胶管膨胀并挤压顶板和盖板,由于盖板与上模座通过螺钉固定,顶板挤压回弹螺钉,回弹螺钉挤压第一弹簧并夹紧折弯机上模。
此时可通过折弯机上模挠度补偿机构来对上模挠度进行补偿,首先通过顺时针旋转第二螺钉来调整上楔块的位置,上楔块挤压碟簧组和下楔块,下楔块挤压顶销,顶销挤压第二弹簧和折弯机上模并对上模挠度进行补偿。当取消挠度补偿时,逆时针旋转第二螺钉,通过碟簧组的预紧力将上楔块向后移动,通过第二弹簧的预紧力将顶销和下楔块向上顶起,上模挠度补偿消失。
当进行换模操作时,首先胶管泄压,第一弹簧通过预紧力将回弹螺钉弹出,胶管被压扁,折弯机上模被松开,通过手工操作或机械手操作克服第三弹簧的预紧力将折弯机上模取下并进行换模操作。
3 结束语
随着加工制造业的快速发展和自动化程度的快速提高,对折弯机换模效率的要求也越来越高,因此本文折弯机上模快速夹紧装置的研制成功具有重要意义。通过对这一技术的研究,不但提高了该领域技术先进性和换模效率,同时提高了折弯精度。合理使用这一技术将进一步提高企业的市场竞争力,获得丰厚的经济效益。
参考文献
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