淺談2500噸壓力機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張巖

【摘 要】主要介紹碳素廠2500噸油壓機(jī)液壓系統(tǒng)的組成、工作原理及設(shè)計(jì)特點(diǎn)等內(nèi)容。該液壓系統(tǒng)的研制成功，對(duì)我國(guó)碳素行業(yè)水壓機(jī)、油壓機(jī)的改造和推廣有著重要的實(shí)際意義。

【關(guān)鍵詞】液壓系統(tǒng)；回路；充液閥；插裝閥；換向閥

1、 2500噸壓力機(jī)簡(jiǎn)介

碳素產(chǎn)品的應(yīng)用遍布各行各業(yè)，尤其對(duì)水利、電力、冶金、航空航天等部門有著舉足輕重的作用，但我國(guó)碳素廠家卻存在產(chǎn)品進(jìn)一步增長(zhǎng)受設(shè)備落后制約的現(xiàn)象。吉林碳素為建國(guó)初期前蘇聯(lián)援建項(xiàng)目，由于原水壓機(jī)工藝落后、設(shè)備陳舊、使用年限過(guò)長(zhǎng)，表現(xiàn)出生產(chǎn)能力低、生產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)定、設(shè)備和材料的消耗大、勞動(dòng)強(qiáng)度高等缺點(diǎn)，因此采用新型油壓機(jī)液壓系統(tǒng)取代水壓機(jī)系統(tǒng)成為必然。

2500噸油壓機(jī)液壓系統(tǒng)為碳素廠碳棒擠壓成形生產(chǎn)主機(jī)系統(tǒng)，在整個(gè)生產(chǎn)流程中屬核心設(shè)備。壓機(jī)的生產(chǎn)能力、工作穩(wěn)定性及設(shè)備運(yùn)行可靠性對(duì)全部生產(chǎn)起到關(guān)鍵作用。該系統(tǒng)具有壓力高、系統(tǒng)流量大、控制精度高等特點(diǎn)。

本次設(shè)計(jì)的2500噸壓力機(jī)主要包括：主機(jī)系統(tǒng)，同步剪切系統(tǒng)，的主機(jī)液壓系統(tǒng)原理及其執(zhí)行元件的動(dòng)作順序。

2、制定系統(tǒng)方案

明確了設(shè)計(jì)任務(wù)和對(duì)資料的研究、理解后，針對(duì)2500噸壓力機(jī)的幾大液壓系統(tǒng)控制回路等做出如下設(shè)計(jì)方案：

（1） 主缸閥組控制回路

主缸工進(jìn)需要有快進(jìn)反行減壓，主缸前進(jìn)進(jìn)油比例調(diào)速，壓力傳感。其換向用兩通插裝閥控制，油缸前進(jìn)速度用比例調(diào)速發(fā)實(shí)現(xiàn)。

（2）卡箍擋板閥組控制回路

卡箍缸前進(jìn)反行。用普通三位四通電磁換向閥控制。擋板缸和旋板缸需要保壓鎖緊，節(jié)流。分別用三位四通換向閥，節(jié)流閥和液控單向閥來(lái)控制。

（3）切刀閥組控制回路

需切刀缸同步前進(jìn)，同步返回，而且可以隨意調(diào)節(jié)油缸運(yùn)動(dòng)速度。所以換向需大流量的兩通插裝閥換向，其速度用單項(xiàng)節(jié)流閥控制。

（4）同步剪切閥組

小車缸需前進(jìn)和反行。用普通三位四通電磁閥控制換向。翻版缸的前進(jìn)與反行，需調(diào)節(jié)油缸動(dòng)作速度。需用普通三位四通換向閥及雙單向節(jié)流閥控制。大車缸需保壓和節(jié)流功能。所以換向用三位四通換向閥及雙單向節(jié)流閥和液控單向來(lái)控制。

（5）液壓元件的選擇

因液壓系統(tǒng)需大流量和高壓力液壓泵及能迅速靈敏的調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)壓力。所以需選用一個(gè)大流量液壓泵和一臺(tái)低流量高壓力液壓泵。壓力部分需選用兩通插裝閥。

對(duì)2500噸壓力機(jī)液壓系統(tǒng)的性能作出了分析，完成了其液壓系統(tǒng)進(jìn)的初步設(shè)計(jì)，并闡述了其工作原理。接下來(lái)的工作是結(jié)合本系統(tǒng)原理圖進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并選取元件。

3、設(shè)計(jì)計(jì)算及元件選擇

3.1 2500噸油壓機(jī)的組成及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本參數(shù)：

油壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)油調(diào)壓回路，主壓機(jī)液壓控制回路，附機(jī)控制液壓回路（擋板液壓控制回路、卡箍液壓控制回路、運(yùn)輸進(jìn)給大小車液壓控制回路、翻版液壓控制回路），液壓油自循環(huán)冷卻過(guò)濾系統(tǒng)。

3.2 2500噸油壓機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理

3.2.1進(jìn)油調(diào)壓回路

進(jìn)油調(diào)壓回路主要由：軸向駐塞液壓泵，兩通插裝閥，蓋板，電磁球閥，壓力表組成。

（1）此液壓系統(tǒng)進(jìn)油調(diào)壓回路中，需要兩組液壓泵，一組是高壓小流量另一組是低壓大流量，軸向駐塞泵。在此液壓系統(tǒng)中，高壓低流量泵主要是在主缸預(yù)壓和擠壓成形時(shí)工作，高壓泵選用的型號(hào)是：25CY-Y180L-4，這種泵理論流量每分鐘25升，最高壓力31.5兆帕，由于系統(tǒng)工作需要，需把流量提高，所以選用Y200L-4 B35 30kw 的1450轉(zhuǎn)電機(jī)。

另一組低壓大流量柱塞泵，其系統(tǒng)需要的調(diào)定值是10兆帕，為整個(gè)系統(tǒng)提供能量的，因?yàn)橹鞲谆钊睆皆?0cm，行程190cm，要求主油缸每秒行程不低于1.1cm，所以需選用液壓泵型號(hào)250YCY14-1B，驅(qū)使液壓泵工作的電機(jī)需：YB280M-6 B3 55KW的功率.

（2）調(diào)壓回路中的，系統(tǒng)調(diào)壓部分主要有以下部分組成。

系統(tǒng)壓力控制部分：主要由：帶阻尼孔的Z2D-Hd32Z-5型兩通插裝件，此閥的面積比為1：1.07，其通徑為32通徑，其錐閥式結(jié)構(gòu)，可用于工作流向A-B的壓力控制。

控制蓋板用F22A-H32F型，其蓋板帶有調(diào)壓手柄，和電磁球座閥：M-3SEW6C-3X/420MG24N9K4，其在系統(tǒng)中起調(diào)壓卸荷作用?？蓮?調(diào)到35兆帕，還有先導(dǎo)控制閥及0-40兆帕的壓力表，組成的調(diào)壓部分，

選用Z1A-He32Z-5型的基本兩通插件，選用F01A-H32F的控制蓋板。這兩個(gè)部件在系統(tǒng)中，主要起單向閥作用，防止系統(tǒng)中的油液倒流。

此液壓系統(tǒng)中選用的Z1A-He32Z-5型的基本兩通插件，其面積比是1：1.2，此閥的通經(jīng)選用的是32通徑的，其結(jié)構(gòu)和用途是錐閥式結(jié)構(gòu)，一般用于工作流向A-B的方向控制，其插裝件主要由閥芯，閥套，彈簧，密封件組成，可以是錐閥結(jié)構(gòu)，也可以是滑閥結(jié)構(gòu)，它主要功用是控制主油路中油流方向，壓力和流量等。

選用F01A-H32F的控制蓋板，其作用是控制方向的蓋板。

3.2.2主壓機(jī)控制回路

主壓機(jī)控制回路是，整個(gè)液壓系統(tǒng)的主要工作部分，此工作部分是控制主缸工進(jìn)的主要液壓控制系統(tǒng)，由于主缸部分需要流量大，所以此控制部分主要選用由：六個(gè)Z1A-He32Z-5型兩通插裝閥和六個(gè)F02A-H32F的控制蓋板，和六個(gè)控制插裝閥開起關(guān)閉的先導(dǎo)控制閥，及一個(gè)給控制蓋板提供控制油的NXQA-6.3/31.5-L-A儲(chǔ)能器，等主要元件組成。

3.2.3附機(jī)控制回路基本原理

（1）卡箍當(dāng)板，此部分主要包括三個(gè)部分。

1 擋板缸控制回路：在系統(tǒng)中主要起擋板油缸的上升和下降功能?？刂铺嵘椎拈y組，由型號(hào)為4WEH16J-6X/6AG24電液換向閥（22，02）及Z2FS16-3X/5（23，02）的單向節(jié)流閥和Z2S16-2-5X（24，02）液控單向閥組成，三個(gè)閥組成的擋板升降控制回路。電液換向閥是16通徑的，每分鐘的最大流量為300L/min，此閥特點(diǎn)是：通油量大換向平穩(wěn)，此回路還配有雙單向的回油節(jié)流閥，可以相應(yīng)改變流量，同時(shí)也改變了油缸的運(yùn)動(dòng)速度，可根據(jù)工作需要改變油缸工進(jìn)速度。回路中還有一個(gè)液控單向閥，此閥主要在此回路中起液壓鎖的作用，就是在液壓缸垂直升起時(shí)，電液換向閥回到原始位置時(shí)，液壓缸仍能繼續(xù)停留升起的位置，主要起鎖的作用。

2 擋板旋緊：其液壓工作回路原理，與擋板升降工作原理一樣，閥的型號(hào)，和工作機(jī)能也相同。

3卡箍擋板閥組液壓控制回路部分：這部分主要用到兩個(gè)型號(hào)為4WE10E20/G24，的電磁換向閥來(lái)控制兩只活塞直徑為20CM，活塞桿行程為15CM的液壓缸，其每秒鐘的工進(jìn)速度不低于2CM，所以就選用閥的通經(jīng)為10mm，每分鐘最大流量120L的.

（2）同步剪切系統(tǒng)，主要由四部分

1 剪刀缸閥組 是由四個(gè)兩通插裝閥組成的，其功能相當(dāng)于三位四通常用電磁換向閥功能。其閥組控制剪切缸，是切除碳棒，擠壓成型后的多余部分，其工作要求兩缸基本同步，所以在液壓缸的有桿和無(wú)桿腔個(gè)加一個(gè)節(jié)流閥，以調(diào)整其油缸運(yùn)動(dòng)速度。

2 小車缸控制回路，此回路是控制當(dāng)碳棒經(jīng)過(guò)切刀缸加工完后，進(jìn)入小車也就是托盤，其控制回路簡(jiǎn)單只有一組4WE10J31/CG24NZ5L的三位四通電磁換向閥控制，還有一個(gè)2FRM10-21/25L的單向調(diào)速閥控制其退回速度及一個(gè)4WE10B31/CG24NZ5L的兩位四通的電磁換向閥，來(lái)控制其油缸快回的。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 章宏甲 黃譯 主編 《液壓傳動(dòng)》機(jī)械工業(yè)出版社 2007.1