压力机液压系统的节能改造.pdf

2 0 1 3年 7月 第 4 1 卷 第 1 4期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAUL I C S J u 1 ． 2 0 1 3 Vo 1 ． 4l No ．1 4 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 3 ． 1 4 ． 0 5 6 压力机液压系统的节能改造 周鹏 郧 阳师范高等专科 学校 ，湖北十堰 4 4 2 7 0 0 摘要 Y G L 3 1 - 4 1 压力机是粉末冶金生产中重要的挤压成型设备，通过分析压力机液压系统， 找出了其存在的间题，结 合液压系统节能设计的方法重新对系统进行设计 ，解决了换向不平稳、振动和噪声都比较大的问题，实际应用表明了系统 的平稳性和可靠性，并且节能效果也十分明显。 关键词压力机；液压系统；节能技术 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 l 2 0 1 3 l 41 5 2 2 液力传动是通过高压介质 液压油 实现能量 的传递，具有系统压力和流量可调、功率质量 比大、 系统热量可随介质一起返回油箱、容易实现技术革新 的特点，所以大多数机械装备都广泛采用液力作为系 统的动力源。液压机是工业生产 中很重要的压力设 备，可实现对可塑性材料的挤压成型，如冲孔、压 装、翻边、压印压痕等工艺 ，也可以作为污泥脱水， 织物脱水的挤压设备u 。但是液压传动一般是通过原 动机拖动液压泵实现能量的转换，其能量消耗 比较 大，传动效率 比较低 ，据统计液压系统总效率只有 7 0 ％左右 ，所以，提高液压系统的工作效率 ，采用 节能手段对系统进行革新是十分必要的。液压传动系 统节能设计 就是要 用尽 可能小 的能量输人得到尽可能 大的能量输出，并且保证系统达到高效、可靠运行的 目的 引。 1 液压机的特点 用于粉末冶金生 产中的压 制成 型工艺 的液压机 ， 其系统需要满足以下几个方面的要求 1 工艺要求。把混料 不同比例成分的金属 粉末与金属粉末或金属粉末与非金属粉末混合物 挤压成具有一定形状、尺寸和一定密度 、强度的型 坯 2 系统压力调节方便。针对不同类型的混料 ， 所含粉末成分不同 ，压制成 型所需要 的最低压力也不 同，系统压力调节方便是提高液压机适应性的必然要 求 ； 3 压制机构的运行。液压压制机构 的工作循 环 “ 快速下降”一 “ 加压保压”一 “ 卸压”一 “ 快速上行”一 “ 停止” ； 4 节能。生产实际所需求的都是低能耗高效 率的设备 ，能量的储存再利用，也是液压节能技术的 重要手段 2系统控制回路的问题分析 Y G L 3 1 - 4型双柱液压机是某公司在 2 0世纪 9 0年 代购置的一台设备，主要用于粉末冶金的压制工艺 ， 系统的工作原理如图 1 所示。从实际选用的液压元件 和液压系统工作原理图也可以看出双柱型液压机存 在一些缺陷 。 l 一油箱 2 -- 滤 油器 3 一 液 压泵 4 一 溢 流 阀 5 一 电磁换向阀 6 _ _ 电磁调 速 阀 7 _液 压缸 8 一 压 力继 电器 图 1 液压系统原理图 改进前 1 系统采用电磁换 向阀，油路突然换向产生 的液压冲击得不到缓解，系统中也没有加装具有吸收 液压 冲击 的元件 ，换向不平稳 ，工作过程 中有较大的 振动 和噪声 。 2 运行不稳定 ，活塞杆下行挤压混料时的速 度过快，液压缸上腔供油不足。 3 产品合格率和工作效率都很低 ，自动化水 平不高，并且不能完成复杂形状产品的混料挤压成 型 ，应用范 围受到很大的限制 。 3 液压控制系统的改进 对液压系统进行改进 ，除了要提高节能效果、改 善系统的能量匹配及转换效率外，还要提高系统的经 济性、高效性、实用性以及工作的稳定性和可靠性。 收稿 日期2 0 1 01 2 2 7 作者简介周鹏 1 9 8 1 一 ，男，硕士研究生，主要研究方向为液压与气动，机械控制工程。E ma rl4 0 7 7 5 4 9 5 1 q q c o n l 。 第 1 4期 周鹏 压力机液压系统的节能改造 1 5 3 液压系统的能量源一般都是由异步电机拖动液压泵来 完成，而异步电机变频调速以其调速效率最高、调速 性能最好，在液压系统中得以广泛应用 。粉末冶金 设备所用的液压机在工作过程中有间歇运动，采用变 频调速技术 ，可以很好地提高系统的节能效果，避免 了节流损耗，并且使溢流能量损失降至最低，有效地 节约了能源 。 改进后的液压系统如图 2所示 。 l 一 油箱 2 一 滤油 器 3 一液压泵 4 一 比例 溢流 阀 5 、7 _ 单 向 阀 电磁 换 向阀 8 ～电液换向阀 9 、l l 一 高 速 开关 阀 l 0 一 液 压缸 1 2 一 蓄 能器 l 3 一 压 力继 电器 图 2 液压系统原理图 改进后 该液压系统在以下几个方面做 了改进 1 增加蓄能器。蓄能器可以储存能量 ，在保 压回路中，液压泵卸荷后 ，蓄能器可以作为辅助补充 系统的泄漏 ，并提供一定的压力。另外蓄能器还具有 吸收液压冲击 、降低振动和噪声的作用，能有效提高 系统的稳定性。 2 采用差动连接。在活塞杆伸出时，液压缸 下腔的液压油直接回到上腔 ，增大了挤压模具下行的 速度，提高系统工作效率。 3 采用电液换向阀。增大换向阀的换向时间， 减小换向时的液压冲击 ，降低了振动和工作噪声。 4 增加单 向阀。在系统出现故障或突然停机 时，高压油液不会返回液压泵，减少对液压泵造成的 损伤。 5 采用高速开关阀。高速开关 阀具有结构简 单 、工艺性好、价格低廉、抗污染和抗干扰能力强、 重复性好、工作可靠及功率小等优点 ，是一种性价 比很高的液压元件。 6 采用 比例溢 流 阀 。系 统 压力 可 以通 过 人 机界面在线调节 ，增强脱水机对不同类型混料的适应 性 。 液压系统的工作过程可分为下行、加压、保压、 回程等动作。其电磁阀动作的顺序如表 1 所示。 表 1 液压系统的电磁铁动作顺序 4 改进后的应用效果 经过试验和生产应用测量的数据表明改进后的 液压系统节 能效 果 十分 明显 ，消耗 的 电量 由原来 的 5 ． 5 k W／ h ，降低到4 ． 1 5 k W／ h ，并且油箱液压油的温 升一直都在2 0℃以内，省去了原系统中的冷却装置； 液压冲击和振动大部分由蓄能器吸收，另外电液换向 阀的换向速度可以调节，有效地减少了换向冲击 ，液 压机工作环境的平均噪声一直保持在4 5 d B以内，测 试的噪音峰值为 5 4 ． 8 d B ，符合我国工业区环境噪声 控制标准 城市区域环境噪声标准 1 9 9 3年修 订 ；把溢流阀换成比例溢流阀，可以通过人机界 面，方便快速地改变液压系统的压力，压力调节的精 确度达到0 ． 0 1 M P a ；改进后的液压系统保证了系统 的功率要求，提高了能源的利用率，是一台经济、高 效、节能的设备。 5结束语 通过生产实践证明，液压系统经过改进后，其工 作稳定性、安全性、可靠性、节能效果、生产效率都 得到了提高，压力控制更加精确，工作噪声也达到国 家工业区噪声标准。除了部分管接头处有漏油的现象 外，系统没有出现其他故障，改造是成功的。 参考文献 【 1 】袁清珂， 周鹏， 刘奕华， 等． 挤压式织物脱水机的设计与 开发[ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 0， 3 8 9 5 4 5 6 ． 【 2 】黄昕． 液压元件节能途径的研究 [ J ] ． 现代机械 ， 2 0 0 2 2 5 3 5 4 ． 【 3 】李永义， 李朔． 液压传动系统的节能设计 [ J ] ． 铸造技 术， 2 0 0 9 8 1 0 9 01 0 9 1 ． 【 4 】 刘国文， 俞浙青． 浅谈几种液压节能技术的原理及应用 [ J ] ． 液压与气动， 2 0 0 5 2 4 2 4 4 ． 【 5 】 徐鹏 ， 米伯林， 李杞超， 等． 液压节能技术的应用与发展 [ J ] ． 农机化研究 ， 2 0 0 6 9 2 0 6 2 0 7 ． 【 6 】 Z I O E ， P E D R O N I N ． B u i l d i n g C o n f i d e n c e i n t h e R e l i a b i l i t y A s s e s s m e n t o f T h e r m a l h y d r a u l i c P a s s i v e S y s t e m s [ J ] ． R e l i a b i l i t y E n g i n e e r i n g a n d S y s t e m S a f e t y ， 2 0 0 9 ， 9 4 2 2 6 8 2 8 1 ． 【 7 】 郭胜华， 张朋． 噪音与噪音标准[ J ] ． 质量监督与消费， 2 0 0 1 6 4 1 ．