【文章內容簡介】 高的系統(tǒng)。 圖 插裝閥邏輯單元 (a)結構原理圖； (b)圖形符號 圖 插裝閥的組成 1先導控制閥； 2控制蓋板； 3邏輯單元（主閥）、 4閥塊體 15 （ 1）插裝閥的工作原理 插裝閥的結構及圖形符號如圖 所示。它由控制蓋板、插裝單元（由閥套、彈簧、閥芯及密封件組成）、插裝塊體和 先導控制閥（如先導閥為二位三通電磁換向閥，見圖 ）組成。由于這種閥的插裝單元在回路中主要起通、斷作用，故又稱二通插裝閥。二通插裝閥的工作原理相當于一個液控單向閥。圖中 A 和 B 為主油路僅有的兩個工作油口， K 為控制油口（與先導閥相接）。當K口無液壓力作用時，閥芯受到的向上的液壓力大于彈簧力，閥芯開啟， A與 B相通，至于液流的方向，視 A、 B 口的壓力大小而定。反之，當 K 口有液壓力作用時，且 K口的油液壓力大于 A和 B口的油液壓力，才能保證 A與 B之間關閉。 插裝閥與各種先導閥組合，便可組成方向控制閥、壓力控制閥和流量控 制閥。 （ 2）方向控制插裝閥 圖 插裝閥用作方向控制閥 （ a）單向閥； (b)二位二通閥； (c)二位三通閥 。(d)二位四通閥 16 圖 插裝閥用作壓力控制閥 （ a）溢流閥； (b)電磁溢流閥 插裝閥組成各種方向控制閥如圖 所示。圖 （ a）為單向閥，當 PA＞ PB時，閥芯關閉， A與 B不通；而當 PB＞ PA時，閥芯開啟，油液從 B流向 A。圖 （ b）為二位二通閥，當二位三通電磁閥斷電時，閥芯開啟， A與 B接通；電磁閥通電時， 閥心關 `閉， A 與 B 不通。圖 （ c）為二位四通閥，當二位四通電磁閥斷電時， A 與 T 接通；電磁閥通電時， A 與 P 接通。圖 （ d）為二位四通閥，電磁閥斷電時， P與 B接通， A與 T接通；電磁閥通電時，P與 A接通， B與 T接通。 17 3 液壓傳動系統(tǒng)的參數設計與工作原理 液壓剪板機參數設計 設計要求 設計 YA32315 型剪板機液壓系統(tǒng)。要求主機中能完成空載啟動，空程下行、剪切、緩沖和快速回程動作。輔助動作包括：輕壓對線、剪切中途回程、點動向上、點動向下等四個動作。設計過程 中液壓元件所選用型號正確、有理有據；整個液壓系統(tǒng)設計科學、規(guī)范、合理。 參考設計參數： 表 設計參數 項目 單位 YA32315 公稱力 KN 3150 回程力 KN 600 最高工作壓力 MPa 32 選用壓力 MPa 16 主液壓缸 快 下 mm/s 120 慢下工作 mm/s 10－ 12 回 程 mm/s 60 頂出液壓缸 頂出行程 mm/s 60 回程 mm/s 140 液壓系統(tǒng)的設計步驟與設計要求 液壓傳動 系統(tǒng)是液壓機械的一個組成部分，液壓傳動系統(tǒng)的設計要同主機的總體設計同時進行。著手設計時，必須從實際情況出發(fā)，有機地結合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點，力求設計出結構簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。 （ 1）設計步驟： 液壓系統(tǒng)的設計步驟并無嚴格的順序，各步驟間往往要相互穿插進行。一般來說，在明確設計要求之后，大致按如下步驟進行。 1）確定液壓執(zhí)行元件的形式； 2）進行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數； 18 3）制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖； 4）選擇液壓元件 ； 5）液壓系統(tǒng)的性能驗算； 6）繪制工作圖，編制技術文件。 （ 2）明確設計要求 設計要求是進行每項工程設計的依據。在制定基本方案并進一步著手液壓系統(tǒng)各部分設計之前，必須把設計要求以及與該設計內容有關的其他方面了解清楚。 1）主機的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等； 2）液壓系統(tǒng)要完成哪些動作，動作順序及彼此聯鎖關系如何； 3）液壓驅動機構的運動形式，運動速度； 4）各動作機構的載荷大小及其性質； 5）對調速范圍、運動平穩(wěn)性、轉換精度等性能 方面的要求； 6）自動化程序、操作控制方式的要求； 7）對防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求； 8）對效率、成本等方面的要求。 定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 （ 1） 制定調速方案 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運動方向和運動速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。 方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實現。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機組合實現所要求的動作。對高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現多采用插裝閥與先導控制閥的邏輯組合來實現。 速度控制通過改 變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實現。相應的調整方式有節(jié)流調速、容積調速以及二者的結合 —— 容積節(jié)流調速。 節(jié)流調速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調節(jié)速度。此種調速方式結構簡單，由于這種系統(tǒng)必須用閃流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場合。 容積調速是靠改變液壓泵或液壓馬達的排量來達到調速的目的。其優(yōu)點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補充泄漏，需要有輔助泵。此種調速方式適用于功率大、運動速度高的液壓系統(tǒng)。 容積節(jié)流調速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應。此種調速回路效率也較高，速 19 度穩(wěn)定性較好，但其結構比較復雜。 節(jié)流調速又分別有進油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進油節(jié)流起動沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。 調速回路一經確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。 節(jié)流調速一般采用開式循環(huán)形式。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開式回路結構簡單，散熱性好， 但油箱體積大，容易混入空氣。 容積調速大多采用閉式循環(huán)形式。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的排油口相通，形成一個封閉的循環(huán)回路。其結構緊湊，但散熱條件差。 （ 2） 制定壓力控制方案 液壓執(zhí)行元件工作時，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內工作，也有的需要多級或無級連續(xù)地調節(jié)壓力，一般在節(jié)流調速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護作用。 在有些液壓系統(tǒng)中，有時需要流量不大的高壓油，這時可考 慮用增壓回路得到高壓，而不用單設高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 在系統(tǒng)的某個局部，工作壓力需低于主油源壓力時，要考慮采用減壓回路來獲得所需的工作壓力。 （ 3） 制定順序動作方案 主機各執(zhí)行機構的順序動作，根據設備類型不同，有的按固定程序運行，有的則是隨機的或人為的。工程機械的操縱機構多為手動，一般用手動的多路換向閥控制。加工機械的各執(zhí)行機構的順序動作多采用行程控制，當工作部件移動到一定位置時，通過電氣行程開關發(fā)出電信號給電 磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動作。行程開關安裝比較方便，而用行程閥需連接相應的油路，因此只適用于管路聯接比較方便的場合。 （ 4） 選擇液壓動力源 液壓系統(tǒng)的工作介質完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經溢流閥流回油箱，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調速系統(tǒng)多數是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。 為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量 相匹配。對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對長時間所需流量較小的情況，可增設蓄能器做輔助油源。 20 油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過濾器，進入系統(tǒng)的油液根據被保護元件的要求，通過相應的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質流回油箱，可在回油路上設置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據液壓設備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 （ 5） 繪制液壓系統(tǒng)圖 整機的液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時要去 掉重復多余的元件，力求系統(tǒng)結構簡單。注意各元件間的聯鎖關系，避免誤動作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。 為便于液壓系統(tǒng)的維護和監(jiān)測，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設必要的檢測元件（如壓力表、溫度計等）。 各液壓元件盡量采用國產標準件，在圖中要按國家標準規(guī)定的液壓元件職能符號的常態(tài)位置繪制。對于自行設計的非標準元件可用結構原理圖繪制。 系統(tǒng)圖中應注明各液壓執(zhí)行元件的名稱和動作，注明各液壓元件的序號以及各電磁鐵的代號，并附有電磁鐵、行程閥及其他控制元件的動作表。 主要參數設計 設計計算主液壓缸、頂出液壓缸結構尺寸： 圖 液壓缸 21 圖 缸 液壓 (1) 主液壓缸參數設計： A 主液壓缸內徑 D: 4RD P??主 = 364 3150 1016 10????? = ??????????? 根據 GB/T2346－ 1993，取標準值 D 主 =500mm B 主液壓缸活 塞桿徑 d： ??? PRDd ? 回主 42 32 64 6 0 0 1 00 .5 1 6 1 0??????= ??? 根據 GB/T2346－ 1993，取標準值 ?主d 450mm C 主液壓缸有效面積： ?? 21 4 DA ? ?25004? 510 mm2 ? ???? 222 4 dDA ? 410 mm2 ?? 23 4 dA ? 510 mm2 D 主液壓缸實際壓制力和回程力： ?1PAR ＝壓制 16 610 510 =3136KN??????????? E 主液壓缸的工作力： a、主液壓缸的平衡壓力 ?2AGP ＝平衡 ?4310 10 ??????????????? 22 b、主液壓缸工進作壓力 ??? 1 21 A APARP 平衡壓制工 MPa???????????????? c、主液壓缸回程壓力 ?2ARP 回程回 ＝ ??? ?64 600 KN ??????????? （ 2） 頂出 液壓缸參數設計 A 頂出液壓缸內徑： ?PRD ? 頂頂 ＝ 4 ??? PaKN61016 6004? =??????? 根據 GB/T2346－ 1993，取標準值 ?頂D 220mm B 頂出液壓缸活塞桿徑 d 頂 ： ??? PRDd ? 回頂頂頂 42 ??? ??? 632 1016 ? = ?? 根據 GB/T2346－ 1993，取標準值 ?頂d 25mm C 頂出液壓缸有效面積： ?? 21 4 DA ?頂 ?22204? 104mm2 ? ???? 222 4 dDA ?頂 ? ??? 22 252204? 104mm2 ?? 23 4 dA ?頂 ?2254? 102 mm2 D 頂出液壓缸實際頂出力和回程力： ?1PAR ＝頂出 16MPa 104mm2 =608KN????????????? E 主液壓缸的工作力： MPap 32?頂出 ?2頂頂回頂回 ＝ ARP ?24 10 8 mmKN ????????????? （ 3）主液壓缸運動中的供油量 A 主液壓缸的進出油量 a 主液壓缸空程快速下行的進出油量： ?11vAq ＝進快 510 120= 107 mm3 /s 23 ?12vAq ＝回快 410 120= 106 mm3 /s b 主液壓缸工作行程的進出油量： ?21vAq ＝進工 510 12= 106 mm3 /s ?22vAq ＝回工 410 12= 106 mm3 /s c 主液壓缸回程進出油量： ?32vAq ＝進回 410 60= 106 mm3 /s ?31vAq ＝回出 510 60= 107 mm3 /s B 頂出液壓缸的進出油量 a 頂出液壓缸頂出行程的進出油量： ?41vAq ＝進頂 510 60= 107 mm3 /s ?42vAq ＝回頂 410 60= 106 mm3 /s b 頂出液壓缸退回行程的進出油量： ?52vAq ＝進退 410 140= 106 mm3 /s ?51vAq ＝回退 510 140= 107 mm3 /s （