液壓系統優化設計論文

1液壓泵站的液壓原理

新的系統選用2臺37kW電機分別驅動一臺A10VSO100的恆壓變量泵作爲動力源，系統採用一用一備的工作方式。恆壓變量泵變量壓力設爲16MPa，在未達到泵上調壓閥設定壓力之前，變量泵斜盤處於最大偏角，泵排量最大且排量恆定，在達到調壓閥設定壓力之後，控制油進入變量液壓缸推動斜盤減小泵排量，實現流量在0～Qmax之間隨意變化，從而保證系統在沒有溢流損失的情況下正常工作，大大減輕系統發熱，節省能源消耗。在泵出口接一個先導式溢流閥作爲系統安全閥限定安全壓力，爲保證泵在調壓閥設定壓力穩定可靠工作，將系統安全閥調定壓力17MPa。每臺泵的供油側各安裝一個單向閥，以避免備用泵被系統壓力“推動”。爲保證比例閥工作的可靠性，每臺泵的出口都設定了一臺高壓過濾器，用於對工作油液的過濾。爲適當減小裝機容量，結合現場工作頻率進行蓄能器工作狀態模擬，最終採用四臺32L的蓄能器7作爲輔助動力源，當低速運動時載荷需要的流量小於液壓泵流量，液壓泵多餘的流量儲入蓄能器，當載荷要求流量大於液壓泵流量時，液體從蓄能器放出，以補液壓泵流量。經計算，系統最低壓力爲14．2MPa，實際使用過程中監控系統最低壓力爲14．5MPa，完全滿足使用要求。頂升機液壓系統在泵站閥塊上，由於系統工作壓力低於系統壓力，故設計了減壓閥以調定頂升機系統工作壓力，該系統方向控制迴路採用三位四通電磁換向閥，以實現液壓缸的運動方向控制，當液壓缸停止運動時，依靠雙液控單向閥錐面密封的反向密封性，能鎖緊運動部件，防止自行下滑，在回油迴路上設定雙單向節流閥，雙方向均可實現回油節流以實現速度的設定，爲便於在故障狀態下能單獨檢修頂升機液壓系統，系統在進油迴路上設定了高壓球閥9，在回油迴路上設定了單向閥14。該液壓站採用了單獨的油液循環、過濾、冷卻系統設計，此外還設定有油壓過載報警、濾芯堵塞報警、油位報警、油溫報警等。

2機械手機體閥臺的液壓原理

對於每臺機械手都單獨配置一套機體閥臺，機體閥臺採用集成閥塊設計，透過整合優化液壓控制系統，將各相關液壓元件採用集約佈置方式，使全部液壓元件集中安裝在集成閥塊上，元件間的連接透過閥塊內部油道溝通，從而最大限度地減少外部連接，基本消除外泄漏。機體閥臺的四個出入油口(P－壓力油口，P2－補油油口，T－回油油口，L－泄漏油口)分別與液壓泵站的對應油口相連接。壓力油由P口進入機體閥臺後，經高壓球閥1及單向閥2．1後，一路經單向閥4給蓄能器6供油以作爲系統緊急狀態供油，一路經插裝閥3給系統正常工作供油。爲保證每個迴路產生的瞬間高壓不影響別的工作迴路，在每個迴路的進出口都設定了單向閥，對於夾鉗工作迴路因設定了減壓閥16進行減壓後供油，無需設定單向閥。對於小車行走系統，由比例閥12．1控制液壓馬達21的.運動方向，液壓馬達設定了旋轉編碼器，對於馬達行走採用閉環控制，以實現平穩起制動以及小車的精準定位。爲避免制動時換向閥切換到中位，液壓馬達靠慣性繼續旋轉產生的液壓衝擊，設定了雙向溢流閥11分別用來限制液壓馬達反轉和正轉時產生的最大沖擊壓力，以起到制動緩衝作用，考慮到液壓馬達制動過程中的泄漏，爲避免馬達在換向制動過程中產生吸油腔吸空現象，用單向閥9．1和9．2從補油管路P2向該回路補油，爲實現單臺機械手的故障檢修，在補油管路P2上設定了高壓球閥8，爲實現檢修時，可以將小車手動推動到任意檢修位置，系統設定了高壓球閥5．2。對於雙垂直液壓缸迴路，由比例閥12．2控制液壓缸22的運動方向，液壓缸安裝了位移傳感器，對於液壓缸位置採用閉環控制，實現液壓缸行程的精準定位，液壓缸驅動四連桿機構來完成夾鉗系統的垂直方向運動;爲防止液壓缸停止運動時自行下滑，迴路設定了雙液控單向閥13．1，其爲錐面密封結構，閉鎖性能好，能夠保證活塞較長時間停止在某位置處不動;爲防止垂直液壓缸22因夾鉗系統及工件自重而自由下落，在有杆腔迴路上設定了單向順序閥14，使液壓缸22下部始終保持一定的背壓力，用來平衡執行機構重力負載對液壓執行元件的作用力，使之不會因自重作用而自行下滑，實現液壓系統動作的平穩、可靠控制;爲防止夾鉗夾持超過設計重量的車輪，在有杆腔設定了溢流閥15．1作爲安全閥對於夾鉗液壓缸迴路，工作壓力經減壓閥16調定工作壓力後由比例閥17控制帶位置監測的液壓缸23的運動，來驅動連桿機構完成夾鉗的夾持動作，迴路設定了雙液控單向閥13．2，來保證活塞較長時間停止固定位置，考慮到夾鉗開啓壓力原小於關閉壓力(液壓缸向無杆腔方向運動夾鉗關閉)，在液壓缸無杆腔迴路上設定了溢流閥15．3，調定無杆腔工作壓力，當比例換向閥17右位工作時，壓力油經液控單向閥13．2後，一路向有杆腔供油，一路經電磁球閥18向蓄能器19供油，當夾鉗夾住車輪，有杆腔建立壓力達到壓力繼電器20設定值後，比例換向閥17回中位，蓄能器19壓力油與有杆腔始終連通，確保夾持動作有效，當比例換向閥17左位工作時，蓄能器19壓力油經電磁球閥18與有杆腔回油共同經過比例換向閥17回回油口。緊急情況下，電磁換向閥7得電(與系統控制電源採用不同路電源)，將蓄能器6儲存的壓力油，一路經單向閥9．11供給夾鉗液壓缸23，使夾鉗開啟，同時有杆腔回油經電磁球閥18，單向閥9．9回回油T口;一路壓力油經節流閥10，單向閥9．3使液壓馬達21帶動小車向爐外方向運動，液壓馬達回油經比例換向閥12．1，單向閥9．5回回油T口。以確保設備能放下待取車輪，退出加熱爐內部，保護設備安全。

3結論

全液壓裝出料系統經優化設計，系統的裝機容量由100kW下降到37kW，大大降低能源消耗，適應了當今綠色發展的要求。由於系統採用備用泵設計，確保了系統的長期穩定執行;蓄能器的大量使用，保證了系統的流量和壓力滿足生產實際的要求;集成閥塊的設計方式，減少了系統下泄漏的機率，降低了油液消耗，保護了環境;緊急迴路的設計，可以有效保護設備的使用安全。該技術成果具有向同類加熱爐裝出料機構推廣應用經濟價值。