新型節(jié)能增效低噪型油壓機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　1、前言　　油壓機(jī)在木工機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛,是膠合板、刨花板等生產(chǎn)中的重要設(shè)備之一,其工作循環(huán)一般為:快進(jìn)→加壓→保壓(有時(shí)間控制要求)→快退→原位停留。其特點(diǎn)為:快進(jìn)時(shí)需流量很大,加壓時(shí)需流量很小,保壓時(shí)的流量?jī)H為泄漏量。基于上述特點(diǎn)液壓回路采用低壓大流量泵和高壓小流量泵聯(lián)合供油。由于其運(yùn)行過(guò)程中動(dòng)作頻繁,容易出現(xiàn)噪聲高、換向沖擊大、油液溫度高、泄漏嚴(yán)重、液壓系統(tǒng)易出現(xiàn)故障等問(wèn)題,因此其液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)直接影響到產(chǎn)品的使用性能和勞動(dòng)生產(chǎn)率的高低。而對(duì)于油壓機(jī)的設(shè)計(jì)其主液壓缸采用單缸或雙缸結(jié)構(gòu)的情況很多,本文介紹的這套油壓機(jī)是為沙田裕豐木業(yè)公司設(shè)計(jì)的400噸熱壓機(jī),采用了三缸結(jié)構(gòu),如圖1,在活動(dòng)梁下并排布置了3條液壓缸,其中中間位置布置的是一個(gè)繴160×600的快速液壓缸,兩端各布置一個(gè)繴400×600的主液壓缸,該結(jié)構(gòu)能提高油壓機(jī)上升的速度,從而提高生產(chǎn)效率。　　

　2、工作原理　　2.1　結(jié)構(gòu)特點(diǎn)　　本系統(tǒng)壓力為25 MPa,3個(gè)液壓缸剛性連接于活動(dòng)梁上,活動(dòng)梁的快速上升通過(guò)繴160的中間快速液壓缸驅(qū)動(dòng),可明顯降低電機(jī)功率。如果采用直接推動(dòng)雙缸,電機(jī)功率需要22 kW,本系統(tǒng)采用小缸帶大缸的結(jié)構(gòu),電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率只需5.5 kW即可實(shí)現(xiàn),節(jié)約了能源。　　2.2　液壓工作原理　　為了提高油壓機(jī)上升的速度,本系統(tǒng)采用了自吸式與快速液壓缸相結(jié)合的工作原理。如圖2,當(dāng)?shù)蛪捍罅髁恳簤罕?起動(dòng)時(shí),給繴160×600的中間快速液壓缸8供油,使活動(dòng)梁帶動(dòng)兩個(gè)繴400×600的主液壓缸克服自重快速上升。此時(shí)兩個(gè)繴400的主液壓缸產(chǎn)生負(fù)壓,打開(kāi)充液閥11往兩個(gè)繴400主液壓缸內(nèi)吸油,當(dāng)達(dá)到預(yù)定行程壓緊被壓物體時(shí),系統(tǒng)壓力隨負(fù)載的增加而增加,使低壓泵3的壓力超過(guò)設(shè)定壓力,此時(shí)打開(kāi)順序閥9,通過(guò)低壓泵3往主液壓缸內(nèi)加油,使主液壓缸的壓力迅速?gòu)呢?fù)壓變?yōu)檎龎?當(dāng)?shù)蛪罕脡毫_(dá)到低壓表設(shè)定的壓力時(shí),低壓泵停止工作。同時(shí)高壓小流量泵18起動(dòng),通過(guò)電磁換向閥15左位分別對(duì)3個(gè)液壓缸繼續(xù)加壓。其間被加工物體處于保壓狀態(tài),當(dāng)高壓達(dá)到設(shè)定值時(shí),高壓泵停止工作。當(dāng)被加工物體受壓達(dá)到設(shè)定時(shí)間后,電磁閥15換向到右位,一方面給快速液壓缸的液控單向閥7和充液閥11供應(yīng)控制油,使之開(kāi)啟,另一方面,高壓腔通過(guò)電磁閥15往油箱21卸載,以減輕打開(kāi)充液閥11的沖擊力,從而降低噪聲。

　3、兩種液壓元件的增效降噪改進(jìn)　　3.1　電磁閥的改進(jìn)　　圖3為電磁閥的進(jìn)出油孔位置,這套油壓機(jī)的液壓系統(tǒng)在試運(yùn)行過(guò)程中,我們發(fā)現(xiàn)電磁閥換向閥在高壓下,由于油壓對(duì)閥芯有徑向液動(dòng)力,當(dāng)電磁鐵通電時(shí),很難打開(kāi)閥芯,從而產(chǎn)生很高的噪聲,而且大大縮短了電磁閥的使用壽命。特別當(dāng)電磁閥剛剛開(kāi)啟時(shí),由于高壓向低壓快速流動(dòng),使得閥芯運(yùn)動(dòng)更加困難。我們通過(guò)更換各種不同品牌的電磁閥,發(fā)現(xiàn)無(wú)論國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口原裝電磁閥都存在同樣問(wèn)題。通過(guò)分析、試驗(yàn),我們把電磁閥的回油孔,即T孔直徑相應(yīng)減小,使閥芯兩側(cè)流速減慢,壓差變小,閥芯的徑向液動(dòng)力就變小,使得噪聲大大降低。本設(shè)計(jì)中原先電磁閥的PTAB孔均采用繴8 mm,通過(guò)試驗(yàn)將回油孔T孔改為繴5mm后電磁閥開(kāi)啟變得非常平穩(wěn),基本上消除了噪聲(由于電磁閥為外購(gòu)件,我們將與電磁閥相連接的連接板上與T孔對(duì)應(yīng)的孔改為(繴5 mm)。由此,聯(lián)想到在電磁閥的制作過(guò)程中,可否打破傳統(tǒng)的工藝,將回油孔適當(dāng)?shù)販p小,以減小電磁閥的電磁力和沖擊力。

　　3.2新型過(guò)濾器的設(shè)計(jì)　　在生產(chǎn)實(shí)踐中因過(guò)濾器堵塞而造成噪聲、機(jī)器爬行等不能正常使用的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)現(xiàn),而現(xiàn)場(chǎng)維修人員要判斷故障原因也需要相當(dāng)?shù)膶?zhuān)業(yè)水平。我們通過(guò)在工程實(shí)踐中的摸索,設(shè)計(jì)出了一種多層過(guò)濾器,如圖4,當(dāng)外層過(guò)濾芯堵塞時(shí),負(fù)壓增加,打開(kāi)聯(lián)系內(nèi)外層過(guò)濾芯的一個(gè)簡(jiǎn)易單向閥,此時(shí)內(nèi)層過(guò)濾芯起作用。這個(gè)簡(jiǎn)易單向閥的彈簧剛度較小,僅需很小的負(fù)壓即可打開(kāi),而且此單向閥保險(xiǎn)打開(kāi)后就不再關(guān)閉,以減小負(fù)壓損失。同理也可作成3層等情況,這種新型過(guò)濾器可以延緩使用壽命,降低液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性。　　在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,我們還可以在最外層的簡(jiǎn)易單向閥上裝上電子觸點(diǎn),當(dāng)外層過(guò)濾芯堵塞時(shí),打開(kāi)外層單向閥的同時(shí)發(fā)出電信號(hào)告知用戶(hù)故障情況,以便用戶(hù)做好更換的準(zhǔn)備。

　4、結(jié)束語(yǔ)　　①文中設(shè)計(jì)的油壓機(jī)液壓系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)的單缸和雙缸結(jié)構(gòu),使得系統(tǒng)的起動(dòng)功率大大降低,實(shí)現(xiàn)了低壓起動(dòng),節(jié)約了能源,減小了起動(dòng)帶來(lái)的沖擊和振動(dòng),而且大大提高了作業(yè)效率;　?、陔姶砰y開(kāi)啟時(shí)可能產(chǎn)生的噪聲是液壓行業(yè)的常見(jiàn)問(wèn)題,本設(shè)計(jì)中打破傳統(tǒng)工藝,將電磁閥的回油孔做相應(yīng)的變化,使得電磁閥的起動(dòng)變得平穩(wěn),基本消除了電磁閥換向時(shí)帶來(lái)的噪聲,這在沙田裕豐木業(yè)公司的使用中得到了印證,效果非常明顯,因此在進(jìn)行液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制作時(shí)可以借鑒這一經(jīng)驗(yàn);　　③過(guò)濾器在液壓系統(tǒng)中經(jīng)常產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象,從而造成噪聲和機(jī)器爬行等情況,文中介紹的這種新型過(guò)濾器延長(zhǎng)了過(guò)濾器的使用壽命,大大減小了系統(tǒng)可能產(chǎn)生的故障,是一種非常實(shí)用的新型液壓產(chǎn)品。