1.1液壓閥塊的結構特點

 按照結構和用途劃分,液壓閥塊有條形塊、小板塊,蓋板、夾板、閥安裝底板、泵閥塊、邏輯閥塊、疊加閥塊、專用閥塊、集流排管和連接塊等多種形式。實際系統中的液壓閥塊是由閥塊體以及其上安裝的各種液壓閥、管接頭、附件等元件組成。

 (1)閥塊體

 閥塊體是集成式液壓系統的關鍵部件,它既是其它液壓元件的承裝載體,又是它們油路連通的通道體。閥塊體一般都采用長方體外型,材料一般用鋁或可鍛鑄鐵。閥塊體上分布有與液壓閥有關的安裝孔、通油孔、連接螺釘孔、定位銷孔,以及公共油孔、連接孔等,為保證孔道正確連通而不發生干涉有時還要設置工藝孔。一般一個比較簡單的閥塊體上至少有40-60個孔,稍微復雜一點的就有上百個,這些孔道構成一個縱橫交錯的孔系網絡。閥塊體上的孔道有光孔、階梯孔、螺紋孔等多種形式,一般均為直孔,便于在普通鉆床和數控機床上加工。有時出于特殊的連通要求設置成斜孔,但很少采用。

 (2)液壓閥

 液壓閥一般為標準件,包括各類板式閥、插裝閥、疊加閥等,由連接螺釘安裝在閥塊體上,實現液壓回路的控制功能。

 (3)管接頭

 管接頭用于外部管路與閥塊的連接。各種閥和閥塊體組成的液壓回路,要對液壓缸等執行機構進行控制,以及進油、回油、泄油等,必須與外部管路連接才能實現。

 (4)其它附件

 包括管道連接法蘭、工藝孔堵塞、油路密封圈等附件。

 1.2液壓閥塊的布局原則

 閥塊體外表面是閥類元件的安裝基面,內部是孔道的布置空間。閥塊的六個面構成一個安裝面的集合。通常底面不安裝元件,而是作為與油箱或其它閥塊的疊加面。在工程實際中,出于安裝和操作方便的考慮,液壓閥的安裝角度通常采用直角。

 液壓閥塊上六個表面的功用(僅供參考):

 (1)頂面和底面

 液壓閥塊塊體的頂面和底面為疊加接合面,表面布有公用壓力油口P、公用回油口O、泄漏油口L、以及四個螺栓孔。

 (2)前面、后面和右側面

 (a)右側面:安裝經常調整的元件,有壓力控制閥類,如溢流閥、減壓閥、順序閥等:流量控制閥類,如節流閥、調速閥等。

 (b)前面:安裝方向閥類,如電磁換向閥、單向閥等;當壓力閥類和流量閥類在右側面安裝不下時,應安裝在前面,以便調整。

 (c)后面:安裝方向閥類等不調整的元件。

 (3)左側面

 左側面設有連接執行機構的輸出油口,外測壓點以及其他輔助油口,如蓄能器油孔、接備用壓力繼電器油孔等。

 液壓閥塊塊體的空間布局規劃是根據液壓系統原理圖和布置圖等的設計要求和設計人員的設計經驗進行的。經常性的原則如下:

 (1)安裝于液壓閥塊上的液壓元件的尺寸不得相互干涉。

 (2)閥塊的幾何尺寸主要考慮安裝在閥塊上的各元件的外型尺寸,使各元件之間有足夠的裝配空間。液壓元件之問的距離應大于5mm,換向閥上的電磁鐵、壓力閥上的先導閥以及壓力表等可適當延伸到閥塊安裝平面以外,這樣可減小閥塊的體積。但要注意外伸部分不要與其他零件相碰。

 (3)在布局時,應考慮閥體的安裝方向是否合理,應該使閥芯處于水平方向,防止閥芯的自重影響閥的靈敏度,特別是換向閥一定要水平布置。

 (4)閥塊公共油孔的形狀和位置尺寸要根據系統的設計要求來確定。而確定閥塊上各元件的安裝參數則應盡可能考慮使需要連通的孔道最好正交,使它們直接連通,減少不必要的工藝孔。

 (5)由于每個元件都有兩個以上的通油孔道,這些孔道又要與其它元件的孔道以及閥塊體上的公共油孔相連通,有時直接連通是不可能的,為此必須設計必要的工藝孔。閥塊的孔道設計就是確定孔道連通時所需增加工藝孔的數量、工藝孔的類型和位置尺寸以及閥塊上孔道的孔徑和孔深。

 (6)不通孔道之間的最小壁厚必須進行強度校核。

 (7)要注意液壓元件在閥塊上的固定螺孔不要與油道相碰,其最小壁厚也應進行強度校核等等。

 根據以上原則,液壓閥塊布局的優化方法如下:

 (1)如果在液壓閥塊某面上的液壓元件的數量不超過4個,則分別布置液壓元件在4個角附近,不一定在角上.這樣可以保證在兩個邊附近進行工藝孔設計。

 (2)如果在液壓閥塊某面上的液壓元件的數量不超過8個,則除了分別布置液壓元件在4個角附近以外,其它液壓元件可根據情況分別布置在4個邊附近。這樣可以保證在一個到兩個邊附近進行工藝孔設計。

 (3)如果液壓閥塊某面上的液壓元件的數量超過8個以上,可以考慮使用智能方法進行優化設計。

 由于一般情況下,液壓閥塊包含的液壓元件總和不會超過10個以上,所以分配到各個面上的液壓元件數量不會超過lO個,一般在3到5個左右。

 由于在一般液壓閥塊設計中很少涉及到大量的液壓元件布置,所以根據前兩條的規則可以滿足系統設計的基本要求。

 1.3液壓閥塊的設計思路

 集成塊單元回路圖實質上是液壓系統原理的一個等效轉換,它是設計塊式集成液壓控制裝置的基礎,也是設計集成塊的依據。閥塊圖紙上要有相應的原理圖,原理圖除反映油路的連通性外,還要標出所用元件的規格型號、油口的名稱及孔徑,以便液壓閥塊的設計。

 設計閥塊前.首先要讀通原理圖,然后確定哪一部分油路可以集成。每個塊體上包括的元件數量應適中。閥塊體尺寸應考慮兩個側面所安裝的元件類型及外形尺寸,以及保證塊體內油道孔間的最小允許壁厚的原則下,力求結構緊湊、體積小、重量輕。

 液壓閥塊設計原則

 液壓閥塊設計原則最為首要的是液壓閥塊的油路符合液壓系統原理圖。

 在設計閥塊前,先要確定哪一部分油路可以集成。每個塊體上包括的元件數量應適中元件太多閥塊體積大,設計、加工困難;元件太少,集成意義不大,造成材料浪費。以濟鋼第一煉鋼廠方坯連鑄機剪機液壓系統為例,該液壓系統采用插裝閥控制系統流量,動作精度要求較高,并且對系統運行可靠性提出了較高要求。方坯剪切機液壓。

 液壓閥塊設計系統閥塊原理如下圖所示

 1一溢流閥;2一換向閥;3一平衡閥;4一卸荷閥;5一插裝閥

 液壓閥塊設計注意事項

 液壓閥塊設計中,油路應盡量簡捷,盡量減少深孔、斜孔和工藝孔。閥塊中孔徑要和流量相匹配,特別應注意相貫通的孔必須保證有足夠的通流面積,注意進出油口的方向和位置,應與系統的總體布置及管道連接形式相匹配,并考慮安裝操作的工藝性,有垂直或水平安裝要求的元件,必須保證安裝后符合要求。

 對于工作中須要調節的元件,設計時要考慮其操作和觀察的方便性,如溢流閥、調速閥等可調元件應設置在調節手柄便于操作的位置。須要經常檢修的元件及關鍵元件如比例閥、伺服閥等應處于閥塊的上方或外側,以便于拆裝。另外,閥塊設計中要設置足夠數量的測壓點,以供閥塊調試用。對于重量30kg以上的閥塊,應設置起吊螺釘孔。但在滿足使用要求的前提下,閥塊的體積要盡量小。

 溢流閥:為保護電機起動或停泵時在低壓區完成,故選擇電磁溢流閥,并保證高壓大流量的工作需求,選擇帶插裝件的溢流閥;

 換向閥:其作用是保證液壓剪油缸換向平穩,無沖擊,并保證只在需剪切時才允許工作,以免發生誤動作;

 平衡閥:本閥作用是為實現平移控制的差動回路,用于液壓剪來進行的定尺切割時油缸差動,在鋼坯剪切時該閥動作;

 卸荷閥:為保證液壓剪快速返回,在旁通處加一常閉閥,此閥只在液壓剪返回時工作;

 插裝閥:選用插裝閥作為差動控制。