散装料仓液压系统改进设计.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ NO ． 0 9．2 0 1 4 d o i l 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 4 ． 0 9 ． 0 0 7 散装料仓液压系统改进设计 祖 国栋 郑州新大方重工科技有限公 司， 河南 郑州4 5 0 0 6 4 摘要 随着机一 电一 液 一体化产 品的发展 ， 用户对散装 料仓的要求也越来越 高 ， 功 能上 需要具备合 闸时夹 到物料的 自动检测及进行相 应动作 ， 安全上需要具备意外断 电时 闸门 自动关闭 ， 控制上采取人机互动的电器 自动化控制 。该公司本着这些要求 研制了一台散装料 仓 ， 其 中闸门启闭采用液压控制 。 关键词 液压缸 ； 机械 同步 ； 压力传感器 ； 蓄能器 中图分类号 T H1 3 7 文献标 识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 9 0 0 1 7 0 3 I mp r o v e d De s i g n f o r Hyd r a u l i c S y s t e m o f Bu l k M a t e r i a l S t o r e h o u s e Z U Gu o - d o n g Z h e n g z h o u N e w D a f a n g H e a v y I n d u s t r y S c i e n c e T e c h n o l o g y C o ． ， L t d ． ， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 6 4 ， C h i n a Ab s t r a c t Al o n g wi t h t h e d e v e l o p me n t o f t h e ma c h i n e e l e c t ri c i t y l i q u i d i n t e g r a t i o n p r o d u c t s ， t h e u s e r i s b e c o mi n g mo r e a n d mo r e h i g h t o the r e q u i r e me n t o f b u l k b i n ． f u n c t i o n r e q u i r e s c l o s i n g c l a mp t o the a u t o ma t i c d e t e c t i o n o f t h e ma t e ri al a n d ma k e a c t i o n a c c o r d i n g l y ， n e e d f o r the s a f e t y a c c i d e n t i n p o we r v alv e a u t o ma t i c all y s h u t d o wn ， t a k e a ma ll ma c h i n e i n t e r a c t i v e c o n t rol o f e l e c t r i c a l a u t o ma t i o n c o n t ro1 ．My c o mp a n y i s i n l i n e wi t h t h e s e r e q u i r e me n t s d e v e l o p e d a b u l k b i n ，i n c l u d i n g g a t e c r a n e a d o p t s h y d r a u l i c c o n t r o 1 ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c c y l i n d e r ； ma c h i n e r y s y n c h r o n i z a t i o n； p r e s s u r e s e n s o r ； e n e r g y a c c u mu l a t o r O 引言 散装料仓的放料装置最早采用气动装置 ， 后来发展 为液压驱动 ． 这是一个跨越性的发展 。新大方重工科技 有限公司根据客户 的更高要求 ． 设计并制造 出了更加人 性化 、 更加适合使用需要 的散装料仓 ， 它的改进之处 主 要在于 自动化液电控制 。 目前该设备 已经完成制作并进 行了初步试验． 其设计动作均已实现且效果 良好 。 1 动作原理及功能要求 1 ． 1 散 装料 仓 的动 作原 理 如 图 1 所示 ．料斗闸门通过齿 轮轴安装在 固定结 构上 ． 在液压缸的驱动下可以同齿轮轴一起转动 。 从而 实现闸门的开启和关 闭。闸门两端各有一支液压缸 ， 两 支液压缸 管路并联 ．通过 料斗 闸门的刚性 实现其 同 步机械 同步 。散装料仓整机有两个料斗 同时工作 ， 其闸门启 闭动作交替进行。 1 ． 2散 装料 仓 的功 能要 求 根据实际使用情况 。 要求具有以下功能 ①料斗闸 收稿 日期 2 0 1 4 0 3 0 5 作者简介 祖 国栋 1 9 8 7 一 ， 男 ， 河南柘 城人 ， 助理工程 师 ， 学士 ， 主要 从事 液压系统研发与应用工作 。 门的启闭采用电控按钮操作。②闸门缓慢开启， 快速关 闭。③闸门在关闭过程中若夹到大块物体能够 自动开 启， 将大块物体放过后再继续关闭， 即自动震动。 ④在整 机意外断电时． 闸门能够立刻关闭。这些要求贴合实际 需要 、 智能人性化 ， 对改进控制系统有着迫切的要求 。 1 一 液压缸 2 一 齿轮轴 3 - 固定结构 4 一 料斗 I嗣f ] 图 1料 斗结构 2 液压系统设计 2 ． 1 系统原理介绍 散装料仓 的液压系统原理如图 2所示 。其工作原 理为 系统启动 ， 电磁球阀 1 4常得 电， 一直处于断开状 态。启动电机 ， 开启 自动充液旋钮 ， 压力继 电器 l 8通过 检测蓄能器 1 6的压力来控制 电磁换 向阀 1 5的动作 ， 1 7 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 4年 第 0 9期 若蓄能器压力低于设定值 ． 则充液提示灯亮起 ， 同时电 磁换 向阀 1 5和 电磁溢流 阀 5得 电． 柱塞泵输 出的高压 油给蓄能器充液 当蓄能器压力达到设定值时 ， 充液提 示灯熄灭 ． 同时阀 1 5和阀 5失电 ， 停止充液。如果由于 泄漏导致蓄能器压力 降低至设定值 以下时 ．系统会重 复上述动作进行 自动充液 1 一 空气过滤器2 一 高压定量 柱塞 泵3 一 交流 电机4 一 高压过 滤器 5 一 电磁溢流 阀6 一 单 向阀7 一 压力表8 一 电磁换 向阀 9 一 双单 向节流阀l O 一 液压锁1 1 - 液压缸1 2 一 行程开关 1 3 一 压力继电器1 4 一电磁球 阀 1 5 一 电磁换 向阀 1 6 一 高压 蓄能器1 7 一 高压球 阀 1 8 一 压力继 电器 图 2液压系统原理图 自动充液旋钮关闭时 ， 按下闸门开启按钮 ， 电磁溢 流阀 5得 电关闭 。 电磁换 向阀 8得 电处于右位 。 压力油 液通过高压过滤器 4 、 单 向阀 6 、 阀 8 、 双单 向节流阀 9 、 液压锁 1 0流向液压缸 1 1 无杆腔 ，液压缸伸出推动 闸 门开启。按下闸门关闭按钮 ． 阀 5得 电关 闭 。 阀 8得 电 处于左位 ， 压力油液通过高压 过滤器 4 、 阀 6 、 阀 8 、 阀 9 、 阀 1 0流向液压缸 l 1有杆腔 ． 液压缸缩 回带动 闸门 关闭， 闸门完全闭合时推动行程开关 1 2 。 行程开关控制 阀 5 、 阀 8 失 电回位 闸门关 闭过程 中夹到物体无法完全 闭合时 。液压 缸有杆腔压力会升高 。 当达到压力继 电器 1 3的设定值 时 ， 压力继电器会控制电磁换 向阀 8进行短暂 的换向 ． 使闸门短暂 的开启 。 然后再继续关 闭， 这个短暂的间隔 由可调的时间继电器来控制。如果被夹的物体未脱落 ． 继电器 1 3会再控制 阀 8进行 短暂换 向 ．如此重复下 去 ， 再加上高压油液的冲击 效果 ， 直至被夹物体脱落 ． 闸门完全闭合推动行程开关为止 当设备突然意外断 电时 ．所有电磁 阀在弹簧力 的 作用下回原位 ，这时蓄能器 的高压油经过电磁换 向阀 1 5 、 电磁球 阀 1 4 、 液压锁 1 O流向液压缸有杆腔 ． 同时打 1 8 开液压锁的回油 口。而液压缸大腔 的油则经过液压锁 9 、 换向阀 8的中位返回油箱 。这样就实现 了整机断 电 时闸门自动关闭． 起到一定 的保护作用。 2 ． 2 系统元件介绍及要点分析 双单向节流 阀 9 ， 安装时采用进油节流 ， 用来 调整 闸门开启及闭合时的速度。闸门在开启后 。 受重力作用 会 慢慢合 闭 。 液压锁 1 0用来锁定液压缸 ， 从 而使闸 门 定在任意角度 。 高压球阀 1 7。 维修系统时用来隔断蓄能 器的高压油 系统选用的液压缸的速 比为 i 1 ． 4 6 。 这就意味着相 同流量的情况下液压缸的缩 回速度是伸出速度的 1 。 4 6 倍 在控制方面 ， 液压缸 的伸出为点动式按钮 ， 松 开按 钮液压缸就会停止运动 ．而液压缸的缩 回为一键缩 回 式按钮 ． 这就达到了闸门慢开快闭的要求 。 在闸门的关闭过程中 ． 夹到物体时能 自动震 动 ． 关 键在于压力继 电器 1 3 、时间继电器以及受其控制的电 磁换 向阀 8 震动的频率取决于时间继 电器 的延时 间 隔 ， 这里震动频率不会太高 ， 因为受到压力继 电器的灵 敏度、时间继电器 的灵敏度 以及压力升高 的滞后性等 的制约 ． 同时这里采用 的电磁换 向阀 8也不是高频阀。 当意外断电时 ．电磁球阀 1 4以及高压蓄能器 1 6 是关键 ． 阀 1 4为常得电阀 ． 正常供 电时它维护 了系统 的正常运行 同时它又是常通球 阀， 断 电时它和电磁换 向阀 l 5一起保证 了高压蓄能器 的高压油通 向液 压缸 有杆腔 蓄能器的饱和状态 由压力继电器通过充液指 示灯反映给操作人员 ．操作人员应 当在充液指示灯熄 灭时关闭 自动充液旋钮 ， 然后才能操作 闸门。 如果不关 闭 自动充液旋钮 。闸门动作过程中 自动充液程序启动 的话 。 会扰乱闸门动作 ． 并且放掉蓄能器 已储存 的高压 油 。充液指示灯亮起时应及时将 自动充液旋钮开启以 保证蓄能器有足够的压力油 。 3 优缺点及改进方 向 如上所述 ． 蓄能器的充液还需要人工操作 ， 还没有 实现真正的全 自动化 ．而全 自动化又会影响到 闸门开 启系统的正常工作 。针对这一点 ， 可以将 电磁换 向阀改 为单 向阀 。 如图 3所示 ， 这样 既可 以实现系统全 自动对 蓄能器充液 ， 又不会影响到闸门开启系统的正常工作 。 而且 ， 当系统较长时间不使用时 ． 与单 向阀并联的高压 球 阀可用来释放高压蓄能器的压力 4 结束语 散装料仓 见图 4 是一 台机电液一体化的设备 ． 它 通过 电液相结合 的方 式实现 了 自动化控制 目前该设 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ， NO ． 0 9 ．2 0 1 4 d o i l O ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 4 ． 0 9 ． 0 0 8 全 自动两辊液压卷板机研制 张文华， 白国振 ， 杨勇明 R D o f Au t o ma t i c Hy d r a u h c Be nd i n g M a c h i n e wi t h Two Ro l l e r ZHANG Wen hu a， BAI Gu o- z h e n， YANG Yo ng -mi n g 上海理工大学 ， 上海2 0 0 0 9 3 摘 要 传统 的卷 圆工艺通过三辊或 四辊卷板机完成 ， 生产率 低、 筒体带有一定 的直边段 。 这里介绍 了一款 高效率 的全 自动两辊液压卷 板 机 ， 能实现无直边段 的高质量卷圆 ， 生产效率高 ， 全程不需要人工干预 。主要介绍全 自动两辊液压卷板机 的原理 、 结 构和实现 方式 。 关键词 两辊 ； 卷板机 ； 卷圆 中图分类号 T H1 3 7 文献标 识码 B 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 9 0 0 1 9 0 4 O 引言 简体的卷 圆加工一般通过卷板机完成 ．常见 的卷 板机有两辊卷板机、 三辊卷板机 、 四辊卷板机等。 三辊卷板机是运用三点弯曲卷 圆的原理[ 1 ] ， 如图 1 。 三辊卷板机具有结构简单 ． 成本低等优点 ． 缺点是卷制 前需要对工件进行预弯 ， 卷制精度低 ， 卷制完成 的筒体 有 直边 闼 四辊卷板机是三辊卷板机的一种变形形式 ．实际 卷板 过程 中同一时间也只有三个辊子参与板料弯曲运 动[ 3 ] ， 基本原理如图 2所示 。相对于三辊卷板机 。 四辊卷 板机的结构 比较复杂 ， 造价较高 ， 同时 。 四辊卷板机 的 卷制精度 比三辊卷板机高 ． 直边段也 比较短 ． 但是仍 然 无法消除直边 三辊 、四辊卷板机卷圆的工艺决定 了卷 圆过程 中 收藕 日期 2 0 1 4 0 1 0 9 作者简介 张文华 1 9 8 1 一 ， 男 ， 江苏无锡人 ， 工程师 ， 学士 ， 主要从 事 自动 化 设备及精密机械设备研究 。 需要板料来 回滚动 ， 多次弯曲 ， 所以卷 圆过程花费的时 间较长。两辊卷板机解决 了简体直边段的问题 ． 并且一 次卷圆成形[4 ] ， 生产率很高。 ， 、 ／ 简体 ／ 一 、 、 、／ 简体 1 两辊卷 板机原理 两辊卷板机的原理 ， 如 图 3所示 ， 基本结构 由聚氨 酯橡胶辊 上辊 、 钢辊 下辊 、 模具套筒组成。由于聚 氨酯胶辊表面聚氨酯的特性 ． 在受压力状态下 。 会产生 可塑弹性变形 ．聚氨酯胶辊与模具套筒 的接触 面会形 成一个沿辊轴方向的曲面 ．而且与模具套筒 的接触面 是完全贴合 的。在如此的紧密接触下 。 提供了类似液体 的压力传递作用 ．能将系统 的动力有效地转化为聚氨 图 3单向阀充液示意 图 4 散装料仓 备 已经完成 了制作 拼装 ． 而且 在调试过程 中顺利地实 现了各项动作。接下来该设备将会用于某城市的地铁 修建工程 ．用来对盾构机采掘 出来 的渣土等物料进行 装车。 参考文 献 [ 1 ] 刘仕平． 液压 与气 压传 动[ M] ． 郑州 黄河水利 出版社 ， 2 0 0 3 ． [ 2 ] 雷天觉 ． 新 编液压工程手 册[ M] ． 北京 北京 理工大学 出版社 ， 1 9 9 8 ． 【 3 】 林建亚 ， 何存兴 ． 液压元件【 M1 ． 北京 机 械工业 出版社 ， 1 9 9 8 ． [ 4 ] 许益 民． 电液 比例 控制 系统 分析与设计【 M】 ． 北京 机械工业 出 版社 ． 2 0 0 6 。 [ 5 ] 帅长斌 ， 等 ． 大 吨位 箱形简支梁 运架设备 的研 制【 J 】 ． 铁 道标准 设计 ， 2 0 0 1 ， 3 ． 1 9