淺析回路節(jié)省閥在液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

金 妍

(吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電與智能學(xué)院，吉林 吉林 132013)

工程機(jī)械、礦山機(jī)械等多種設(shè)備中都缺少不了液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)在設(shè)備中起著舉足輕重的作用。其中，液壓系統(tǒng)的核心部件——液壓缸在液壓系統(tǒng)中的作用更是不容忽視。單個(gè)液壓缸動作的穩(wěn)定性、多個(gè)液壓缸工作時(shí)配合精度都是在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、使用過程中需要嚴(yán)格控制的問題。在目前的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，液壓系統(tǒng)回路的設(shè)計(jì)仍存在一些技術(shù)問題。

一、當(dāng)前液壓閥系統(tǒng)常用設(shè)計(jì)理念研究

在當(dāng)前的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，液壓缸系統(tǒng)一般會采用托舉液壓缸與平移液壓缸兩個(gè)組成部分，在此次設(shè)計(jì)中采用了以下的設(shè)計(jì)理念：首先，共提升了6個(gè)液壓缸，采用了基本的同步回路設(shè)計(jì)。其次，液壓缸負(fù)載模式采用兩個(gè)液控單向閥并聯(lián)的鎖緊回路。第三是在液壓缸頂出和回縮過程中采速度換接回路，使速度切換時(shí)穩(wěn)定無沖擊。第四，在材料長度改變的情況下，單個(gè)提升缸可以采用單動作模式或組動作模式。因此，在設(shè)計(jì)中，每個(gè)液壓缸需要設(shè)置一個(gè)單獨(dú)的電子控制單元進(jìn)行控制。第五是技術(shù)要求，液壓缸的運(yùn)動在運(yùn)行過程中需要平穩(wěn)，因此需提升液壓缸操作穩(wěn)定性。為了實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)目標(biāo)，技術(shù)人員通常采用調(diào)速閥調(diào)速的方式保障液壓缸速度平穩(wěn)。

(一)托舉液壓缸控制與運(yùn)行設(shè)計(jì)原理

本設(shè)計(jì)中，升降油缸采用6缸設(shè)計(jì)模式，其中電磁換向閥設(shè)計(jì)可使升降液壓缸不僅完成單獨(dú)的運(yùn)動控制，而且完成組動控制；雙向液壓鎖允許提升油缸在裝載毛細(xì)管時(shí)完成鎖芯控制；調(diào)速閥的作用一是保證六臺托舉液壓缸的升降速度的同步性，二是避免液壓缸出現(xiàn)液壓沖擊問題。

(二)平移液壓缸控制與運(yùn)行設(shè)計(jì)原理

在這種設(shè)計(jì)中，平移液壓缸采用4缸設(shè)計(jì)理念。主要原理是使用比例閥開口度、比例閥入口和出口之間的壓差來完成液壓閥的控制。而在平衡閥設(shè)計(jì)中，此次設(shè)計(jì)采用了雙向互控平衡閥模式，其主要作用就是在有桿腔壓力快速下降的情況下，平衡其中壓力避免不良工況的作用。

二、系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)原理研究

技術(shù)人員在對此次設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)，雖然該原理圖雖然符合一般的技術(shù)原理，但是其中系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也是一種技術(shù)問題。因此我們在此次設(shè)計(jì)中進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化研究采用回路節(jié)省閥代替調(diào)速閥。其主要的設(shè)計(jì)原理，見圖1。

(一)系統(tǒng)組成

在此次設(shè)計(jì)優(yōu)化中，設(shè)計(jì)人員采用了回路節(jié)省液壓控制閥組作為回路節(jié)省閥。同時(shí)使用邏輯集成控制裝置對液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制，而在集成單元控制中則使用螺紋插裝閥式邏輯滑閥?？刂葡到y(tǒng)由一個(gè)集成控制閥組成，包括一個(gè)三位雙向液壓邏輯閥，一個(gè)節(jié)流閥和一個(gè)液壓控制止回閥。

1.三位雙向液壓邏輯閥系統(tǒng)

這一系統(tǒng)的主要作用是經(jīng)過邏輯關(guān)系處理完成托舉液壓缸控制。閥塊首先使用三位雙向液壓邏輯閥來完成液壓缸中油流量和壓力的控制。這一閥門的主要作用就是通過閥芯的雙向移動、控制中的正常工作運(yùn)行以及配置有外控口的調(diào)節(jié)元件對閥門進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以下的幾點(diǎn)控制要求：一是實(shí)現(xiàn)雙向控制；二是對壓力補(bǔ)償流量進(jìn)行控制；三是保證液壓缸在運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)對毛管的有效支撐，同時(shí)保證托舉液壓缸運(yùn)行狀態(tài)下油路的暢通，以及液壓缸運(yùn)行到指定位置后可以自動切斷油路。

2.節(jié)流閥系統(tǒng)

這一系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)運(yùn)行中的作用包括了以下兩點(diǎn)：首先，三位雙向液壓邏輯閥的運(yùn)動提供足夠的動力以確保液壓系統(tǒng)的液壓動力穩(wěn)定；二是在使用中保障缸體上升與下降速度穩(wěn)定，確保缸體運(yùn)行安全平穩(wěn)。

3.液控單向閥系統(tǒng)

這一系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行中的作用包括了以下兩點(diǎn)：首先當(dāng)液壓缸用于反轉(zhuǎn)啟動控制時(shí)，液壓油回路接通；其次是在負(fù)載轉(zhuǎn)換過程中鎖定起重液壓缸，以確保其穩(wěn)定運(yùn)行。

(二)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化作用

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中，技術(shù)人員對優(yōu)化設(shè)計(jì)后的液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)檢測分析。分析結(jié)果表明，新的控制系統(tǒng)比一般設(shè)計(jì)有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是新控制系統(tǒng)采用了控制閥組模式，既可以有效地完成各項(xiàng)控制功能，又有效地節(jié)省了控制系統(tǒng)空間。二是閥組各結(jié)構(gòu)的控制效果較為明顯。液壓控制單向閥可在起重液壓缸的運(yùn)行負(fù)載狀態(tài)下起到有效的鎖定作用；節(jié)流閥確保提升缸的速度控制有效，同時(shí)還確保六個(gè)提升缸的操作的同步性和邏輯閥移動所需的足夠的壓差。三是此次液壓回路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化有效地降低了系統(tǒng)使用的元件配置數(shù)量，繼而有效地降低了系統(tǒng)控制使用元件的成本。

三、結(jié)束語

研究表明，優(yōu)化設(shè)計(jì)采用更先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，采用合理的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和液壓元件選擇及匹配技術(shù)理念，有效降低系統(tǒng)安裝成本，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化要求。

圖1 系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)圖