新型节能增效低噪型油压机液压系统的设计

　1、前言　　油压机在木工机械领域应用非常广泛,是胶合板、刨花板等生产中的重要设备之一,其工作循环一般为:快进→加压→保压(有时间控制要求)→快退→原位停留。其特点为:快进时需流量很大,加压时需流量很小,保压时的流量仅为泄漏量。基于上述特点液压回路采用低压大流量泵和高压小流量泵联合供油。由于其运行过程中动作频繁,容易出现噪声高、换向冲击大、油液温度高、泄漏严重、液压系统易出现故障等问题,因此其液压系统的设计直接影响到产品的使用性能和劳动生产率的高低。而对于油压机的设计其主液压缸采用单缸或双缸结构的情况很多,本文介绍的这套油压机是为沙田裕丰木业公司设计的400吨热压机,采用了三缸结构,如图1,在活动梁下并排布置了3条液压缸,其中中间位置布置的是一个繴160×600的快速液压缸,两端各布置一个繴400×600的主液压缸,该结构能提高油压机上升的速度,从而提高生产效率。　　

　2、工作原理　　2.1　结构特点　　本系统压力为25 MPa,3个液压缸刚性连接于活动梁上,活动梁的快速上升通过繴160的中间快速液压缸驱动,可明显降低电机功率。如果采用直接推动双缸,电机功率需要22 kW,本系统采用小缸带大缸的结构,电机驱动功率只需5.5 kW即可实现,节约了能源。　　2.2　液压工作原理　　为了提高油压机上升的速度,本系统采用了自吸式与快速液压缸相结合的工作原理。如图2,当低压大流量液压泵3起动时,给繴160×600的中间快速液压缸8供油,使活动梁带动两个繴400×600的主液压缸克服自重快速上升。此时两个繴400的主液压缸产生负压,打开充液阀11往两个繴400主液压缸内吸油,当达到预定行程压紧被压物体时,系统压力随负载的增加而增加,使低压泵3的压力超过设定压力,此时打开顺序阀9,通过低压泵3往主液压缸内加油,使主液压缸的压力迅速从负压变为正压,当低压泵压力达到低压表设定的压力时,低压泵停止工作。同时高压小流量泵18起动,通过电磁换向阀15左位分别对3个液压缸继续加压。其间被加工物体处于保压状态,当高压达到设定值时,高压泵停止工作。当被加工物体受压达到设定时间后,电磁阀15换向到右位,一方面给快速液压缸的液控单向阀7和充液阀11供应控制油,使之开启,另一方面,高压腔通过电磁阀15往油箱21卸载,以减轻打开充液阀11的冲击力,从而降低噪声。

　3、两种液压元件的增效降噪改进　　3.1　电磁阀的改进　　图3为电磁阀的进出油孔位置,这套油压机的液压系统在试运行过程中,我们发现电磁阀换向阀在高压下,由于油压对阀芯有径向液动力,当电磁铁通电时,很难打开阀芯,从而产生很高的噪声,而且大大缩短了电磁阀的使用寿命。特别当电磁阀刚刚开启时,由于高压向低压快速流动,使得阀芯运动更加困难。我们通过更换各种不同品牌的电磁阀,发现无论国产还是进口原装电磁阀都存在同样问题。通过分析、试验,我们把电磁阀的回油孔,即T孔直径相应减小,使阀芯两侧流速减慢,压差变小,阀芯的径向液动力就变小,使得噪声大大降低。本设计中原先电磁阀的PTAB孔均采用繴8 mm,通过试验将回油孔T孔改为繴5mm后电磁阀开启变得非常平稳,基本上消除了噪声(由于电磁阀为外购件,我们将与电磁阀相连接的连接板上与T孔对应的孔改为(繴5 mm)。由此,联想到在电磁阀的制作过程中,可否打破传统的工艺,将回油孔适当地减小,以减小电磁阀的电磁力和冲击力。

　　3.2新型过滤器的设计　　在生产实践中因过滤器堵塞而造成噪声、机器爬行等不能正常使用的现象经常发现,而现场维修人员要判断故障原因也需要相当的专业水平。我们通过在工程实践中的摸索,设计出了一种多层过滤器,如图4,当外层过滤芯堵塞时,负压增加,打开联系内外层过滤芯的一个简易单向阀,此时内层过滤芯起作用。这个简易单向阀的弹簧刚度较小,仅需很小的负压即可打开,而且此单向阀保险打开后就不再关闭,以减小负压损失。同理也可作成3层等情况,这种新型过滤器可以延缓使用寿命,降低液压系统发生故障的可能性。　　在设计的过程中,我们还可以在最外层的简易单向阀上装上电子触点,当外层过滤芯堵塞时,打开外层单向阀的同时发出电信号告知用户故障情况,以便用户做好更换的准备。

　4、结束语　　①文中设计的油压机液压系统打破了传统的单缸和双缸结构,使得系统的起动功率大大降低,实现了低压起动,节约了能源,减小了起动带来的冲击和振动,而且大大提高了作业效率;　　②电磁阀开启时可能产生的噪声是液压行业的常见问题,本设计中打破传统工艺,将电磁阀的回油孔做相应的变化,使得电磁阀的起动变得平稳,基本消除了电磁阀换向时带来的噪声,这在沙田裕丰木业公司的使用中得到了印证,效果非常明显,因此在进行液压系统的设计和制作时可以借鉴这一经验;　　③过滤器在液压系统中经常产生堵塞现象,从而造成噪声和机器爬行等情况,文中介绍的这种新型过滤器延长了过滤器的使用寿命,大大减小了系统可能产生的故障,是一种非常实用的新型液压产品。