金 妍

(吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電與智能學(xué)院，吉林 吉林 132013)

工程機(jī)械、礦山機(jī)械等多種設(shè)備中都缺少不了液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)在設(shè)備中起著舉足輕重的作用。其中，液壓系統(tǒng)的核心部件——液壓缸在液壓系統(tǒng)中的作用更是不容忽視。單個(gè)液壓缸動(dòng)作的穩(wěn)定性、多個(gè)液壓缸工作時(shí)配合精度都是在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、使用過(guò)程中需要嚴(yán)格控制的問(wèn)題。在目前的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，液壓系統(tǒng)回路的設(shè)計(jì)仍存在一些技術(shù)問(wèn)題。

一、當(dāng)前液壓閥系統(tǒng)常用設(shè)計(jì)理念研究

在當(dāng)前的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，液壓缸系統(tǒng)一般會(huì)采用托舉液壓缸與平移液壓缸兩個(gè)組成部分，在此次設(shè)計(jì)中采用了以下的設(shè)計(jì)理念：首先，共提升了6個(gè)液壓缸，采用了基本的同步回路設(shè)計(jì)。其次，液壓缸負(fù)載模式采用兩個(gè)液控單向閥并聯(lián)的鎖緊回路。第三是在液壓缸頂出和回縮過(guò)程中采速度換接回路，使速度切換時(shí)穩(wěn)定無(wú)沖擊。第四，在材料長(zhǎng)度改變的情況下，單個(gè)提升缸可以采用單動(dòng)作模式或組動(dòng)作模式。因此，在設(shè)計(jì)中，每個(gè)液壓缸需要設(shè)置一個(gè)單獨(dú)的電子控制單元進(jìn)行控制。第五是技術(shù)要求，液壓缸的運(yùn)動(dòng)在運(yùn)行過(guò)程中需要平穩(wěn)，因此需提升液壓缸操作穩(wěn)定性。為了實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)目標(biāo)，技術(shù)人員通常采用調(diào)速閥調(diào)速的方式保障液壓缸速度平穩(wěn)。

(一)托舉液壓缸控制與運(yùn)行設(shè)計(jì)原理

本設(shè)計(jì)中，升降油缸采用6缸設(shè)計(jì)模式，其中電磁換向閥設(shè)計(jì)可使升降液壓缸不僅完成單獨(dú)的運(yùn)動(dòng)控制，而且完成組動(dòng)控制；雙向液壓鎖允許提升油缸在裝載毛細(xì)管時(shí)完成鎖芯控制；調(diào)速閥的作用一是保證六臺(tái)托舉液壓缸的升降速度的同步性，二是避免液壓缸出現(xiàn)液壓沖擊問(wèn)題。

(二)平移液壓缸控制與運(yùn)行設(shè)計(jì)原理

在這種設(shè)計(jì)中，平移液壓缸采用4缸設(shè)計(jì)理念。主要原理是使用比例閥開(kāi)口度、比例閥入口和出口之間的壓差來(lái)完成液壓閥的控制。而在平衡閥設(shè)計(jì)中，此次設(shè)計(jì)采用了雙向互控平衡閥模式，其主要作用就是在有桿腔壓力快速下降的情況下，平衡其中壓力避免不良工況的作用。

二、系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)原理研究

技術(shù)人員在對(duì)此次設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)，雖然該原理圖雖然符合一般的技術(shù)原理，但是其中系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也是一種技術(shù)問(wèn)題。因此我們?cè)诖舜卧O(shè)計(jì)中進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化研究采用回路節(jié)省閥代替調(diào)速閥。其主要的設(shè)計(jì)原理，見(jiàn)圖1。

(一)系統(tǒng)組成

在此次設(shè)計(jì)優(yōu)化中，設(shè)計(jì)人員采用了回路節(jié)省液壓控制閥組作為回路節(jié)省閥。同時(shí)使用邏輯集成控制裝置對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制，而在集成單元控制中則使用螺紋插裝閥式邏輯滑閥?？刂葡到y(tǒng)由一個(gè)集成控制閥組成，包括一個(gè)三位雙向液壓邏輯閥，一個(gè)節(jié)流閥和一個(gè)液壓控制止回閥。

1.三位雙向液壓邏輯閥系統(tǒng)

這一系統(tǒng)的主要作用是經(jīng)過(guò)邏輯關(guān)系處理完成托舉液壓缸控制。閥塊首先使用三位雙向液壓邏輯閥來(lái)完成液壓缸中油流量和壓力的控制。這一閥門(mén)的主要作用就是通過(guò)閥芯的雙向移動(dòng)、控制中的正常工作運(yùn)行以及配置有外控口的調(diào)節(jié)元件對(duì)閥門(mén)進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以下的幾點(diǎn)控制要求：一是實(shí)現(xiàn)雙向控制；二是對(duì)壓力補(bǔ)償流量進(jìn)行控制；三是保證液壓缸在運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)對(duì)毛管的有效支撐，同時(shí)保證托舉液壓缸運(yùn)行狀態(tài)下油路的暢通，以及液壓缸運(yùn)行到指定位置后可以自動(dòng)切斷油路。

2.節(jié)流閥系統(tǒng)

這一系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)運(yùn)行中的作用包括了以下兩點(diǎn)：首先，三位雙向液壓邏輯閥的運(yùn)動(dòng)提供足夠的動(dòng)力以確保液壓系統(tǒng)的液壓動(dòng)力穩(wěn)定；二是在使用中保障缸體上升與下降速度穩(wěn)定，確保缸體運(yùn)行安全平穩(wěn)。

3.液控單向閥系統(tǒng)

這一系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行中的作用包括了以下兩點(diǎn)：首先當(dāng)液壓缸用于反轉(zhuǎn)啟動(dòng)控制時(shí)，液壓油回路接通；其次是在負(fù)載轉(zhuǎn)換過(guò)程中鎖定起重液壓缸，以確保其穩(wěn)定運(yùn)行。

(二)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化作用

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程中，技術(shù)人員對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)檢測(cè)分析。分析結(jié)果表明，新的控制系統(tǒng)比一般設(shè)計(jì)有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是新控制系統(tǒng)采用了控制閥組模式，既可以有效地完成各項(xiàng)控制功能，又有效地節(jié)省了控制系統(tǒng)空間。二是閥組各結(jié)構(gòu)的控制效果較為明顯。液壓控制單向閥可在起重液壓缸的運(yùn)行負(fù)載狀態(tài)下起到有效的鎖定作用；節(jié)流閥確保提升缸的速度控制有效，同時(shí)還確保六個(gè)提升缸的操作的同步性和邏輯閥移動(dòng)所需的足夠的壓差。三是此次液壓回路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化有效地降低了系統(tǒng)使用的元件配置數(shù)量，繼而有效地降低了系統(tǒng)控制使用元件的成本。

三、結(jié)束語(yǔ)

研究表明，優(yōu)化設(shè)計(jì)采用更先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，采用合理的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和液壓元件選擇及匹配技術(shù)理念，有效降低系統(tǒng)安裝成本，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化要求。

圖1 系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)圖