打包机液压系统的改进设计

５２液压与气动www.bestpacking.com２０１０年第４期打包机液压系统的改进设计李云，付胜ＴｈｅＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔＤｅｓｉｇｎｏｆＢａｌｅｒＨｙｄｒａｕｌｉｃＳｙｓｔｅｍＬＩＹｕｎ，ＦＵＳｈｅｎｇ（北京工业大学机械－ｒ程与应用电子技术学院，北京１００１２４）摘要：该文介绍了打包机液压系统的改进设计，有效解决了打包机在运转过程中主压的保压效果不理想和主压缸的支承问题，优化了打包机的液压系统，提高了打包机的质量。关键词：打包机；液压系统；插装阅；保压；支承中图分类号：ＴＨｌ３７１前言在化纤生产行业，打包机是一种重要的设备。它将切断后输人其中的化学纤维压实，然后捆扎成大小、文献标识码：Ｂ文章编号：１０００－４８５８（２０１０）０４－００５２－０３状态，导致主压缸活塞被打成盘状，缸筒被撑大，严重变形，造成主压缸报废。３液压系统的改进设计针对以上问题，通过对打包机液压原理的分析和研究，找到了问题产生的原因和解决问题的方法。３．１重量一定的纤维包，以便于存储运输。为打包机提供动力则是打包机的液压系统。作为打包机的核心部件，液压系统的稳定性是打包机正常工作的必要条件。随着技术进步，液压元件的日益更新，打包机的液压系统采用了插装阀集成控制，这大大优化了打包机液压系统的整体性能，降低了系统的故障率。但在实际应用中，液压系统仍存在一些问题影响打包机的正常运主压保压液压系统的改进打包机打包时，主压头运行到下限位，所有电磁阀断电，液压泵处于卸载状态，主压缸上腔的高压油通过控制油路，将插装阀ＣＶｌ和ＣＶ２关闭，于是，主压缸上腔的高压油原则上无处泄漏，因而能够实现保压（如图ｌ所示）。但是，控制油路先经过电磁球阀进入插装阀ＣＶｌ的上腔，这时锥阀单元的Ａ腔与ｃ腔都是引转。因此，需要进一步改进设计以提高打包机液压系统的稳定性，确保打包机的高效运行。２打包机的工作过程与液压系统存在的问题打包机工作时，先把前方设备送来的化纤由打包机的推料箱推入压缩箱，预压缸进行预压缩。当压缩箱中的化纤达到要求的重量，转箱装置带动压缩箱转动，将盛满化纤的压缩箱转到主压侧，这时主压缸压缩，将化纤压实，然后再进行捆包操作。然而在主压缸工作过程中，液压系统却出现了下面的问题。１）打包机在运转过程中主压的保压效果不理想主压缸对化纤进行压缩时，当主压缸的活塞杆推动主压头下降到一定的高度后，为了保持化纤不反弹，工艺要求主压油缸上腔压力在５ｍｉｎ的时间内压力降不大于３．５ＭＰａ。经测试证实，压力降达不到此要求，主压缸的保压效果不理想。２）主压缸的支承问题接泵回油箱图１改进前主压保压液压系统收稿日期：２００９—１０．１９作者简介：李云（１９７９一），男，河北隆尧人，机械工程师，硕士研究生，主要研究方向：机电系统控制及其自动化、设备运行状态监控技术。打包机在安装调试过程中，主压头正在下行时突然停止，主压压力继续升高，主压头依然不动，呈卡死万方数据www.bestpacking.com

２０１０年第４期液压与气动５３自主压缸上腔，是高压腔，而Ｂ腔则与回油路连通，是低压腔。保压时由于此阀上下腔压力高低不同，主压上腔的压力油会沿阀芯和阀套之间的间隙流向回油路，这样实际上是在靠滑阀式的间隙密封来进行保压，而不是利用锥阀锥面密封无泄漏的优势，因而导致保压效果不理想。为了解决这个问题，对液压系统进行改进设计（如图２所示）。将锥阀单元的Ｂ腔与缸上腔连通，这样Ｃ腔与Ｂ腔的控制油压力相同，但Ｃ腔的受力面积大于Ｂ腔，所以阀芯依然能够关闭。同时，因为Ｂ腔与Ｃ腔的油压相同，所以控制油就不会由阀芯和阀套之间的间隙流向Ｂ腔了，而且泄漏量完全由锥阀锥面密封控制。经过改进，保压效果明显提高。接泵回油箱图２改进后主压保压液压系统３．２主压支承液压系统的改进打包机的工艺要求主压头在上限停留２４ｈ，下滑量不大于１０ｍｌｎ。为了防止主压头在上限因重力作用而下滑，在主压缸下腔的回路上增加一个背压支承阀，但是效果并不理想。于是又增加液控换向阀ＣＶ５（如图３所示）。正常工作时主压头要下行，需使主压缸下腔压力达到某一设定值（此值的设定应略大于主压头的自重与主压缸下腔环状面积的比值），这时主压缸上腔引出的控制油路才能控制ＣＶ５的液控换向阀换向，ＣＶ５才能开启，主压缸才能顺利下行。但液控换向阀在事故发生时没有换向，处于闭死状态，由于它的非正常工作导致ＣＶ５终未开启，于是主压缸下腔至ＣＶ５阀之问组成了一个封闭的高压腔，导致事故发生。对主压缸进行受力分析，根据流体静力学公式丛Ｐ２２石２了，则ｐ：２砑Ａ２Ｄ２一铲ｍ“Ｐｌ×Ｄ２万方数据接泵回油箱图３主压支承液压系统式中Ｐ。为主压缸上腔（无杆腔）的压强；ｐ：为主压缸下腔（有杆腔）的压强；Ａ。为主压缸上腔（无杆腔）的面积；Ａ：为主压缸下腔（有杆腔）的面积；Ｄ为活塞的直径，取Ｄ＝３２０ｍｍ；ｄ为活塞杆的直径，取ｄ＝２８０ｍｍ；系统压力设定为２５所‰＝筹＝器＝１０６．６７ＭＰａ，即Ｐｌ＝２５ＭＰａ。ＭＰａ。实际上，压力还没有达到这个极限值，液压缸就已经变形。为了解决这个问题，对液压系统进行改进设计（如图２所示）。取消液控换向阀ＣＶ５，同时更换背压支承阀的型号。采用综合性能指标都比较高、启闭可靠性高、内泄小的背压支承阀。更换背压支承阀后，打包机的主压缸运行良好，并且主压头在上限的下滑量达到了工艺的要求，起到了对主压缸的支承作用。４结束语经过改进设计的打包机液压系统，有效解决了打包机在运转过程中主压的保压效果不理想和主压缸的支承问题，优化了打包机的液压系统。打包机整体运转稳定，并且各项指标都达到了工艺的要求，提高了打包机的质量。提高打包机的运转稳定性是一项极其复杂的工作，因而作为打包机的核心部件液压系统的优化设计就显得尤为重要。随着对液压系统的深入探索与研究，越来越合理的液压系统将为打包机提供越来越可靠的服务，从而使打包机的质量更加可靠，在国内外市场的竞争中立于不败之地。５４液压与气动２０１０年第４期小型非开挖水平定向钻机液压系统的设计与应用吴大伟ＤｅｓｉｇｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃＴｒｅｎｃｈｌｅｓｓ－ＤｒｉｌｌｉｎｇＲｉｇＳｙｓｔｅｍ（中石油管道二公司施工技术研究所，江苏徐州２２１００８）摘要：定向钻机属于非开挖设备中的主流产品，而液压传动又因具有传动平稳、质量轻、体积小、容易实现无级调速，易于实现过载保护等一系列优点使得水平定向钻机全部采用全液压设计。因此液压传动在非开挖流域中得到广泛应用，特别是近年来电液比例控制阀和电液伺服阀技术的发展，使得非开挖设备的自动化程度和精度得到快速提高。关键词：非开挖；水平定向钻机；液压系统设计中图分类号：ＴＨｌ３７文献标识码：Ｂ文章编号：１０００－４８５８（２０１０）０４－００５４－０２１引言水平定向钻进铺管技术是将石油工业的定向钻进土角度（通常为８０～１６。），调整完成后，把手动换向阀１４扳向中位，液压锁锁紧该支路，然后定位并打下地锚桩。之后司钻扳动电磁比例换向阀１６至左位，调节进给回拖方向阀使动力头和卸扣器之间留出上钻杆空间，用吊车把钻杆放在动力头主轴和后夹紧缸３２之间，完成后，操作后夹紧钳换向阀１８至右位，夹紧钻杆，另一只手操作电磁比例换向阀８至左位，正向高速旋转动力头使钻杆拧紧，完成后，操作手动换向阀１８至左位，松开后夹紧钳，然后按下电磁换向阀９至左位，启动泥浆泵马达给钻杆内通泥浆，通泥浆的同时操作比例电磁换向阀１６至左位，使动力头沿钻臂前进，待钻头快到入土位置，一边继续前进一边扳动比例电磁换向阀８至左位使动力头同转，一边前进一边回转，使整个动力头采取螺旋式钻进。一根钻杆钻进完成后技术与当代先进控制技术相结合的一种现代非开挖施工新技术，主要用于穿越河流、公路、铁路、建筑物等障碍物铺设各种管线（包括石油管道、电力电缆、电讯电缆、热力管道、燃气管道、给排水管道等）。而非开挖水平定向钻机大都采用全液压设计，因此液压系统的设计就显的尤为重要。２液压系统的构成和工作原理下面以５０ｔ水平定向钻机为例介绍该机液压系统部分，该液压系统原理图如图１所示。本液压系统构成主要包括钻机动力头回转系统、进给回拖系统、钻杆卸扣系统、泥浆泵控制和整机行走系统等几大部分。该系统的工作原理：当钻机进场条件具备，操作手操作钻机的履带行走手柄即换向阀１２、１３至左位驱动履带行走马达使钻机进场，待进场就位以后，扳动手动换向阀１４至右位，升起钻臂调整角液压缸至需要的人收稿口期：２００９．１２－０１作者简介：吴大伟（１９８２一），男，安徽宿州人，工程师，主要从事机械及液压产品的研究设计工作。参考文献：［１］成大先．机械设计手册（第４版）［Ｍ］．北京：化学工业出版社。２００２．［２］张仁杰．液压缸的设计制造和维修［Ｍ］．北京：机械工业出版社．１９８９．［３］雷天觉．液压工程手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９０．［４］周士昌．液压气动系统设计运行禁忌４７０例［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００２．［５］李壮云．中国机械设计大典（第５卷）［Ｍ］．南昌：科学技术出版社．２００２．［６］姜佩东．液压与气动技术［Ｍ］．北京：高等教育出版社。２０００．［７］左健民．液压与气动传动［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００５．万方数据