注:本文整理自《液压与气动》年第3期,作者王晓华、高敬成。转载请注明佛山兴迪整理。
液压系统中,经常会使用到调压、调速、方向控制等多种液压控制回路,通常是通过压力、流量、方向等单个或多个液压控制阀来实现回路功能。
在有多种液压控制回路功能的系统中,需要同时用到多个液压控制阀,有时回路中还需要布置过滤器、蓄能器、传感器、压力表等液压辅件。将所有液压元件逐个联接起来,中间需要多处过渡管路、连接阀块和连接密封,整个回路系统会很庞大,存在布置管路密集、安装维修操作复杂、密封泄漏位置点多等缺陷。
所以在现在的设计中,越来越注重液压元件的集成使用。这样就提出了液压元件集成块的设计,即将多路回路中的液压元件集中安装在一个阀块上,通过在阀块内部加工通道将相关液压元件的油路沟通起来,大大地减少了外部管路的连接和密封,整体尺寸小、布局紧凑、减少泄漏、安装和吊装方便。
在液压元件集成块的设计中,重点是液压元件的选型、布置和集成阀块的设计。笔者就多年来在液压系统设计中的经验,总结了几点设计要点,希望对后续的设计有所帮助。
1、液压元件连接型式的选择
常用的液压元件连接形式分为螺纹式、板式(或法兰式)、插入式。螺纹式和板式为外部连接形式,螺纹式元件油口为内或外螺纹形式,需要螺纹管接头与阀体连接;板式元件直接装于阀体安装表面,用螺钉固定。插入式是70年代初出现的连接形式,通过在阀体内加工插装孔内部连接,相对于外部连接的普通型式,具有重量轻、体积小、通油能力大、密封好和动态性能好的优点。而外部连接形式的元件则具有阀体加工精度要求低、连接拆装和维修直接方便的优点。
在液压元件集成块的设计时,根据液压控制回路功能、安装位置、市场上现有液压元件的连接形式进行液压元件的选择。
2、液压元件的合理布置
设计中要根据液压控制回路的功能、油路的分布和走向、设备安装场地及用户要求等因素,考虑集成阀块的结构和安装形式,在此基础上,充分利用到阀块的各个安装面,合理布置液压元件,同时要考虑到液压回路功能的实现、液压元件的安装维修更换操作空间、有调节功能液压元件的操作空间和方便合理性、液压元件安装后整体的安装空间以及与外部接口的连接等方面。
3、集成阀块的设计要点
液压元件油路的沟通是在阀块内部实现的,外部无法直接观察到,所以阀块内部油路设计的正确和合理相当关键,加工完成后一旦出现差错,就会影响液压回路的功能,其分析和判断是比较困难的,出现问题后也很难有方法补救,由于局部的错误可能会导致整体的报废,增加成本,影响工作进度,所以在设计时以下几点需重点考虑:
(1)沟通各个液压元件的阀块内部油路要清晰、畅通。需要贯通的孔必须保证足够的通流截面积,减小节流,不能相通的孔必须保证安全的间隔壁厚,满足压力强度;
(2)内部通道功能不同,设计时要考虑的侧重点不同。压力通道要尽量避免节流,减少压力损失。回油通道要保证畅通,减小背压。泄漏通道保证通畅的同时,需和回油通道分离,保证泄漏油腔油压最低,可以接近大气压;
(3)安装板式液压元件,要注意安装螺孔的深度,避免安装螺孔与内部油路贯通;
(4)集成阀块外部接口和工艺孔螺堵有多个紧密布置时,需考虑接头的最大外形尺寸和扳手操作尺寸;
(5)有配合和密封要求的安装孔与面,需保证所需的加工精度和光洁度。
4、吊装
集成阀块重量较重时,需要考虑阀块加工、整体集成、运输和安装所需的吊装,在阀块设计时要考虑吊装位置、吊环的负载吊环的空间尺寸等。设计中需要避免吊环孔与油孔元件安装孔的干涉和贯通,需要避免吊环与阀块安装元件的干涉。
上述内容从使用合理性、安装维修可操作性、经济性和安全性等方面,对液压元件集成块设计中的要点进行了总结,其设计要点对于设计人员在进行液压系统常用非标阀过渡块、油路块等设计时也同样适用。