用高压小流量泵实现低压大流量与高压小流量泵复合功能的液压回路

用高压小流量泵实现低压大流量与高压小流量泵复合功能的液压回路 用高压小流量泵实现低压大流量与高压小 流量泵复合功能的液压回路 . 融魄/.侧棱, 实例与经验交流 液匪日哈? (机械设计)1996No4 用高压小流量泵实现低压大流量与 高压小流量泵复合功能的液压回路 吴限袁小荣(河南矿业一公司r)THf __-?,——,.?—————一一 在机床,轧钢及一些压力设备中,液压缸快进 时需要低压大流量供油.接触工作物后,油压升 高,又需要高压小流量供油,维持压力时所需供油 量仅为液压系统的泄漏量.对于这类工况,现一 般采用低压大流量及高压小流量泵联合供油.这 样的回路白白耗用了很多功率,整机运行不经济. 另一方面,液压元件的口径随着对大流量的要求 而增 田l液压原理田 1,精瞎器2,压力补偿变量累3,单向闷4,溢巍胡5,电磁换向阔 6,顺序阀7,8,压力继电器g,藏控单向阀10,高油括11,缸图1的液压回路很好的解决了这一问题,其 工作原理为:三位四通换向阀5右位时,压力油从 油缸ll的6I:1进入腔完成快进,这时高油箱 10的油经单向阀9自油缸ll的CI:1进入A腔 砩}油当压力达顺序阀6调定值时,压力油通过阀 6从6I:1及c口同时对油缸供油,并关闭阀9,这 时油缸工作面积为A.+A.,由此完成了加压. 当压力达压力继电器7调定值时(设备保压值), 保压开始(1YJ发讯给时间继电器)保压完毕,由 ?l995—05—27收到稿件. ? 流体情动 时间继电器发讯使三位四通换向阀5左位,压力 油从口进入油缸ll的A腔并打开液控单向 阀9使A及A3腔油回油箱,由此完成快退,原 位后,压力达压力继电器8调定值时,2YJ发讯给 时间继电器,由其给出停留时间,原位停留完毕, 时间继电器发讯使三位四通换向阀右位,从而进 入下一循环. 本回路中,泵2的最大压力按A2+A3面积 选取,而其最大流量按A及A面积选取,且省 去了大流量泵,故大大降低了功率消耗,液压元件 除阀9外,都为小通径阀,显着降低了设备造价. 如嫌图l中的三作用油缸加工困难,可采取 图2所示的油缸联结办法,图中缸1,3为双作用 单出杆液压缸,可直接购置系列产品,缸2为 很容易加工的单作用柱塞式缸,用件4(机器下滑 座)联结起来,其使用效果与图1所示的缸是相同 的,只是制造容易的多了. 图3是我厂产品10MN(1?OT)热压机的液 压原理图.该机的工作循环为:快升一加压一保 压(有时间控耕)一缓慢降压(有时间控制)一快落 一 原位停留(有时间控制),图3所示液压系统的 液压元件根据其市场供应情况作了表l的选择. 该机设计压力的10MN,液压系统工作压力 约31.5MPa.主液压缸为4个缸径为怊2O的单 作用柱塞式缸(4一G).快速行程缸选用了冶金标 准系列双作用单活塞杆液压缸(g1,g.).用3 个自调式分流——集流阀(12,13,14)实现同步. 舱 . 2 (机械设计)1996No4实例分析与经验交流27? 虽所选标准缸的压力级为25MPa,但由于分流 —— 集流阀的压力损失很大已完全合用. 裹1液压件朝细衰 序号名称型号 1纸质椿滤油器ZU—A63x20S 2压力补缕壹量泵10YCY】4一】B 3溢流阿YlB10K 4单向阀DF—B10K 5减压阀DR10--30/315YM 6三位匹『通电磁换向阀4WE10G]0/… 7.二位四通电磁换向阀4wEIOEB]O/+? 8液控单向阀DFY—F8OH 9.21压力继电器lPD0l—HL—Y2 l0压力继电器lPD0l一}L__ 11压力继电器1PI)D]一6Ir l2.13】分谎一集_jIE阀弱T—LIO一50 15高油箱 16二位四通电磁换向阀4WE6EP~I/- 17可谓节流闫MK6G 18低油箱 19网式粗滤油器wU一25×l80 20齿轮泵CB—BlO 22压力表开关及表AF6E30/Y40 Y-HG~一G蝴/粗5x口 双作甩单栝塞杆檀压缸 L—HL1O 4一G单作用拄塞式液压缸 图3回路的工作原理为:三位四通电磁换向 阀6右位时(1DT通电),油自高油箱15经精滤器 1,压力补偿变量泵2,单向阀4,减压阎5,电磁阀 6,分流——集流阀l2,l3,14进入耳】,g4缸下 腔.此时高油箱l5的油又经液控单向阀8进入 主液压缸4一G腔对之补油.由此完成了快升.接 触工作物后,压力升高.当压力达压力继电器 1YJ调定值时,1YJ发讯使电磁换向阀7的3DT 通电动作.于是压力油又经阀7进入4.G腔对之 供油并关闭阀8,由此完成加压.当压力继续升 高达压力继电器2YJ调定值(设备保压值)时, 2YJ发讯给时间继电器开始保压.保压时间完 毕,由时间继电器发讯使1Dq'.3DT断电,油泵卸 荷,并使电磁换向阀16的4DT通电.这时油由 gl,g下腔及4一G腔经阀l6.可调节流阀l7,回 高油箱l5完成缓慢降压工况.当压力下降到压 力继电器4YJ调定值(接近于0)时,4YJ发讯使 4DT断电器并使阀6的2DT通电动作,于是压力 油经阀6左位对g,g缸上腔供油,供油压力升 高后,打开液控单向阀8,使4.G缸油经阀8.gl, g下腔油经阀6回高油箱l5.于是完成了快落. 原位后,当压力升高达压力继电器3YJ调定值 时,3YJ发讯给时间继电器获得原位停留时间并 使2DT断电油泵卸荷.原位停留完毕,时间继电 器发讯使阀6的1DT通电动作,从而进入下一循 环过程.各电磁铁动作顺序见表2. 田3 裹2电磁鞍动作寰 磷嚣lr2UT31>r4DT 工\ 快升 加压 僳压 缓慢降压 快落 原位停留 下就其主要元件的性能,作用及调整等加以 说明.本机设置了两个油箱,即高油箱l5及低油 箱l8.高油箱为泵2提供油源及解决主油缸4_G 的补油问题.低油箱l8则用于接收系统泄漏油. 设置小齿轮泵20的目的在于可不定时的将泄漏 油送入高油箱l5,再者解决高油箱加油的不便, 可将油先加入低油箱,再启动泵20将之送入高油 箱. 泵2为压力补偿变量泵,可实现长时间保压 ,(下转第30页) 一 蠢佛传动一 ? 30?实例分析与经验交流(机械设计)1996No4 到比较明显的效果. 图2表明在约束方案B情况下,对优化数据 进行整理,所得到的与TAFs中间结果相对应的 各设计变量的变化规律(J1,K2变化很小,略), 同时也反映出各变量变化的灵敏程度.如果期望 TAF5降到2.5,那么在图上就可以找到各设计 变量的对应值. 田3 由间隙闭合而引起的冲击效应与间隙的大小 有关,1150初轧机间隙渡动范围一般在5, 20ram,随间隙增大,TAF值也增大.图3,4表 明)在约束方案A,B情况下,问隙分别打开5, lO,15,20mm(n,6,c,d)时的优化过程.对于方 案A,优化前峨5为2.4至4.7,优化后为1.5 至2.9,可见TAF得到改善.对于方案B,优化 后的TAF为1.3至2.3,其值获得大幅度下降 同时波动范围还显着缩小,该方案能更好地约束 间隙闭合冲击激翅的瞬时动态响应. 由于实际中各种条件的限制,同时变化几个 惯量和刚度不一定合适.但根据前面分析降低 n的关键是降低K.故此提出大幅度单因 素调整方案:K45降低90%或更多,其它剐度和惯 量不变(如采用低抗扭刚度联轴节).本文预测, 采用该方案,对于1150初轧机,在正常咬钢,间隙 情况下,TAF45能降到2.5以下,从而可以控制住 常见冲击培主传动系统造成的疲劳损伤. 蕾4髓5 参考文献 1阵立周等.机械优化设计.上海:上海科学出板社.1982 2李真.直串型韧轧机主传动系统扭振的程序设计.重 堕机械.1986.(12) 3李真.高鞭振动擞发机理的分析与计算.力学与宴 践1992(1) 4韩莽韧.纪守明.1150韧轧机主传动轴善扭振测试的分 析研究.包锕科技.1g80.(1) 5JohnW咄h1.Milldrivesystemtoetocqueamplifica- tion.ImnandS~eelE.g.1976,(7) (上接第27页) 且效率高,驱动功率亦小.滥流闽3为安全阀. 减压阀5的设置,可对整机总压力予以调整,即可 改变蒗压缸的工作压力.调整可调节流阀17,可 控制缓慢降压的时间. 1YJ,3YJ的调定值以gl,g'可走到位置为 准.2珂调定值以设备工作中需要的总压力为 准.4YJ调定值以油缸压力越接近O越好. 该回路由泵2提供的流量不考虑沿程损失 为:0=10ml/r×1440r/rain:14.41/rain贝4可得 gl,的上升速度为 y==1 而4.而4;11.549(山n/IniI-) 式中0——泵2捧量0/~-.in)r,—g.缸半径(dl?) 则主缸4一G上升所需流量为 口=4植.V=4,rxl_舻×11.549=371.鄹(n) 由g1,g4速比=2知,4一G下降时所需流 量为 .?冲击曩动与?声?. 口*z口2×371-朝743.06(1/m_m) 式中——主缸半径(dm) Q升,Q#决定了液控单向闽8的流量选择, 本设计阀8的额定流量为12001/min,选的较大. 是为了在补油压力低的情况下,能顺利补油.除 此,补油管亦选的较大. 由以上O的计算知,该回路节约了每分钟 可捧出近4001的泵功率,即节约了近20kW的动 力,可见运行是非常经济的. 本机液压系统元件的安装.阀8,12,13,14 采用管式配置,其余元件采用成块配置. 该产品经1年多运行效果良好.快升,快落 速度高(复合泵达到该速度造价已非常高),噪声 小,自动化程度高,特别是其卓越的低耗运行性 能,深受用户的称赞. 参考文献 机械设计手册,第5眷第37篇.{葭压传动北京:机撼工业出 版社.1991