高低压油路分开,对液压系统进行了改进,从而提高了保压压力,增加了系统的可靠性。
11徐(9赏)腿瞧1常州工学师主要从褚液压方面的教嘱工作tp://ww.Cnki.netbookmark3机械设备在工作过程中,常常要求液压执行机构在其行程终止时,保持压力一段时间,这时需要采用保压回路。
*简单的保压回路是使用密封性能较好的液控单向阀回路,但保压时间不长。现有液压机常用双泵保压系统,虽然从原理上能满足工作要求,但在设计、元件的选用以及元件与系统的匹配和其工作过程的分析等方面尚有概念模糊之处。现以液压机保压系统为例进行分析并加以改进。
31.5MPa、额定流量10L/min当主液压缸12需快速下行时,泵1、泵2问时向油缸无杆腔低压大流量供油;当主液压缸下行接触到工件时开始工作行程,系统压力升高;当压力升高至压力继电器8的设定压力时,压力继电器发出信号使二位二通阀4动作至图示位置,此时泵1通过溢流阀5实现低压状态下的卸荷,同时单向阀3在泵2压力油作用下迅速截止。这样泵2经电液换向阀9继续向主液压缸12供油,实现保压过程。当保压结束后,阀9处于右位工作,仍由泵2供油,实现主液压缸活塞杆退回,然后顶出缸13相继动作,完成一个工作循环。顶出缸13工作时系统压力处于低压状态,只有在保压期间,相关回路和元件才处于高压状态下。
众所周知,电磁换向阀受电磁力的限制较大,当系统流量大于63!7min时,一般不宜选用电磁阀,而宜选用电液换向阀。电液换向阀由电磁阀和液动阀组合而成,它适用于高压大流量系统,其优点为换向简单,可靠,换向冲击小,空循环压力也较低。缺点是当主阀采用液压强制对中时,阀体较长,结构复杂。由于电液换向阀的容量较大,大规格的换向阀绝对泄漏量也相对较大,特别是处于高压状态下时先导阀泄漏损失较大。当系统压力达31.5MPa时,电液换向阀的内部泄漏量高达1. 8!7min在保压阶段,泵2供油,阀14虽不工作,但阀体内和缸13仍处于高压状态下。
根据帕斯卡定律,压力在系统内是等值传递的,所以这条支油路仍在泄漏之列,加上主缸系统,故整个液压系统的泄漏量与泵2的输出流量相比是一个相对高值。从理论上分析,液压泵的流量与压力之间无紧密函数关系,但实际上压力大小通过油液的泄漏,间接地对流量也有影响,即泵压升高。由于泄漏所致,使系统油液流量减少,可能导致液压缸的保压压力上不去。
2系统的改进系统中采用了开泵保压方法,系统的压力稳定性淬火起始部位有淬火裂纹存在,磁粉探伤判为不合格。金相观察裂纹部位的金相组织(如所示)正常,不是磨削裂纹,进一步分析表明产生微裂纹的地方全部是在淬火开始加热附近3~8mm部位,有可能是在开始加热时感应有停顿加热这一工艺要求,因而引起加热温度偏高,造成应力过大而开裂。经研宄决定采取其它工艺,参数不变,将感应起始位置向下移动不同距离,取消停顿加热的工艺方案再继续试验,同时试验找出满足淬硬范围的*佳下移位置,向下移动的具体方案分别为:①7mm;②12mm;③16mm.根据初次试生产的结果调整了生产工艺,重新进行试生产,结果见表2(磁粉探伤是在单边磨掉03mm之后进行的)表2第二次试生产的试验结果轴类平均深度表面硬度变形感应圈走速从这次的试验结果来看,客户的所有技术要求都己满足,该两种工艺的感应下移距离均为7mm.根据第二次的试制工艺进行批量生产,对首件进行检测时发现淬硬范围、表面硬度都满足要求,经表面砂光并进行磁粉探伤时发现淬火起始部位仍然有微裂纹存在。经分析讨论认为除感应不能停顿加热外,淬硬与非淬硬部位的过渡区只有3mm,硬度梯度达180HLD/mm,交界处的应力变化很大,分布不均也是引起开裂的主要原因之一;同时认为淬硬层越深,表面出现微裂纹的趋向越大。因而采用降低过渡区的硬度梯度,满足*低淬硬层深度来解决微裂纹的问题。具体调整方案是:①降低加热功率到70kW~②淬火速度提高10%~20%;③感应下移7mm;④其它工艺参数与**次试生产相同。
根据第二次生产失败的原因分析,采取适当增加过渡尺寸,降低过渡区的硬度梯度,降低淬硬层深度的纠正措施进行试验,结果见表3.表3第三次试验的结果轴类平均深度表面硬度变形这次试作的结果满足要求,淬火速度为3.火水温为35U过渡区的硬度梯度为100HLD/mm,过渡区尺寸约为7mm.之后按该试制工艺进行批量生产,经综合检查,各项技术指标均满足质量要求,071和090两种规格的销轴按此思路也顺利解决问题。
4结束语由于受过渡区尺寸的限制,中频感应淬火应考虑过渡区的硬度梯度变化,尽量控制在100HLD/mm以下,以避免淬火微裂纹现象的产生。
决定中频感应淬火的淬硬深度的主要因素是:①加热功率;②淬火速度;③功率因素。功率因素在**次试制时就应固定,以后试制时不变,否则会导致功率和速度一致时,淬硬深度不同而出现工艺稳定性比较差的现象。建议淬硬层深度向低限控制,功率因素尽量选择超前COS0>(上接第53页)取决于溢流阀的质量,且系统的功率损失较大,解决的办法有如下两种。
(1)增大泵的容量。增大泵的容量后,液压系统高压泵加上相对较大的流量,其价格昂贵,即使使用,系统能量损失也将增加,还会带来如油液温升过高、氧化变质等问题,因而不是*好的可行方案。
改进后的液压系统图如所示,由泵1专供给低压油液。低压大流量的泵相对价格和运行成本都较低。而泵2只有在系统中的主液压缸进入保压阶段时,才向系统提供高压小流量的油液。
由所知,泵2提供的高压油液不经过系统中的两个电液换向阀9和14,从而消除了在保压阶段由电液换向阀和顶出缸的共同泄漏而导致系统压力下降的病根,使泵2向系统增压时不影响压力增高,还可做到保压系统流量尽可能小,以可靠保压为界线。这样不仅降低了购置高压小流量泵的价格和其他相关元件的耐压等级,而且消除了一些故障隐患,特别是对保压时间较长的系统显得更为重要。
4结束语从的系统图可知,在保压阶段虽然只有一个电液换向阀9工作,但不工作的电液阀14阀腔内仍存有高压油液。若系统压力达31.5MPa时,两个阀内泄量高达3.5!/min左右,加上顶出缸13和主液压缸12它们的泄漏总和接近泵2所供流量的1/2.如此大的泄漏量均会使液压系统实现保压的可靠性和稳定性受到极大的影响。所以在一个合理的液压系统中,其高低压回路在可能的情况下*好分开。在所示的系统中,单向阀3只作了动力源间高低压隔离的简单处理,除泵1、阀4、阀5外,整个系统都处于高压波及范围之内,人为地增加了系统中不该承受高压的部分元件的耐压等级和元件的购置加工成本,也加剧了系统油液的氧化过程,缩短了油液的使用寿命。
总之,液压系统的设计不仅仅是液压基本回路的简单组合,也不是元件的简单叠加。只有很好地了解与掌握液压元件的构造与工作特性,综合分析系统的工作过程,才能设计出节能、高效、稳定可靠、合理的液压系统。