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择要:今朝井下矿山装备已普遍接纳液压传动和液压节制手艺来完成装备所须要的举措,是以井下矿山装备遥控支配的一个关头题目是,若何把多路电旌旗灯号输出转换成多路液压能输出。6DBF-10 型六联电液比例阀恰是为处置这一题目而研制的新产物。该产物岂但完成了多路电旌旗灯号到多路液压能的成比例转换,还具备体积小、品质轻、输出线性好、反复精度高、呼应快等长处。木文就该阀的布局设想、任务道理、设想计较、机能测试、加工制作、利用等方面停止了阐述。

关头词电液比例阀比例节制遥控装备

1 弁言

公开矿山有些地点的功课情况非常卑劣,为了掩护支配职员的宁静,利用遥控支配的矿山装备长短常须要的。在外洋,无线遥控的铲运机、有线遥控的混凝土放射车、电脑节制的全主动凿岩台车等矿山装备已取得普遍利用,取得了杰出的利用成果,改良了功课前提,下降了休息强度,在保障功课职员宁静的同时又进步了功课效力。在国际,遥控支配的矿山装备的研制出产还处于起步阶段,存在的一个首要题目是若何把多路节制电旌旗灯号成比例地转换成多路液压能输出,完成电-液的转换任务。为完成这一冲破,北京矿冶研讨总院、枫阳液压电磁元件厂、白银有色金属公司、北京重型汽车制作厂协作研制了合适矿山机器利用的 6DBF-10 型六联电液比例阀[1],该阀在尝试室的测试数据到达外洋同类产物的进步前辈程度。为了考证该阀的现实利用机能,在中国有色金属产业总公司矿山机器化攻关名目 HPC-11 型混凝土放射车研制进程中,替换入口比例阀产物,取得了杰出的利用成果,保障了该攻关名目标顺遂完成[2]。

2 布局设想和任务道理

2.1 布局设想

6DBF-10 型六联电液比例阀首要由主阀、先导减压阀、比例电磁铁和帮助阀四局部构成,见图1。主阀是该比例阀的主体,包含主阀体、主阀芯和弹簧等。

6DBF-10型六联电液比例阀主体布局(图1)
图1 6DBF-10 型六联电液比例阀主体布局

(1)主阀体。其巨细间接影响全部比例阀的体积,是以主阀体应尽能够或许设想得小些。国际通俗接纳每联一片的分片式主阀体或全体式主阀体两种情势。因为主阀体外部通油孔道良多,又是主阀芯和帮助阀的容纳壳体,在毗连螺栓及外部高压油的感化下轻易变形。比例阀是靠电磁力及先导油压节制的,支配力较小,轻易卡阀,是以请求主阀体有较好的强度和刚度,避免阀芯卡住。分片式阀体比拟薄弱,很难同时知足强度、刚度大而体积又小的请求。固然可接纳全体式的主阀体,加大主阀体的刚度,减小主阀体的体积,但多联阀共用一个主阀体,主阀体的分量很大,外部布局过于庞杂,大大增添了加工难度,铸件的成品率也明显增添,致使出产本钱进步。别的,用户在选用比例阀为差别的主机配套时,对比例阀的联数及阀的中位机能会有差别请求,全体式主阀体的矫捷性、交换性、通用性都很差,难以知足请求。以是,在比例阀的设想中,接纳每两联阀利用一个主阀体,即构成块式的主阀体,如许就统筹了锻造、加工、强度、刚度几方面的请求,同时也有益于用该阀体构成差别联数的比例阀,知足用户的差别须要。

另外,主阀体上还设想了帮助阀(包含过载阀、防空穴阀、单向阀)插装孔,以便按照液压体系须要插装差别的帮助阀,使体系全体布局非常松散。

在主阀体与主阀体之间毗连螺栓孔处,设想了薄垫片,减小主阀体在螺栓顶紧力下的全体变形,避免卡阀。

(2)主阀芯。接纳圆弧节省槽作为主阀阀口,与三角形节省阀口比拟,具备输出线性好、抗污才能强、主阀芯不易被卡住等长处,这对保障比例阀靠得住任务是很首要的。

(3)先导减压阀。安排在主阀体的两侧,每联主阀用两个先导减压阀来节制,每个先导减压阀节制主阀芯位移的一个标的目标和巨细,到达节制流量巨细和标的目标的目标。因为先导减压阀是压力节制元件,反应的是油压,对阀体沉割槽尺寸精度请求不高,设想中接纳钻阀通油孔同时构成阀体沉割槽的体例,削减机加工量,下降本钱。

(4)比例电磁铁。比例电磁铁是电流一机器力转换器件,铁芯的纯度、扼铁的尺寸精度和磨擦机能都有很高请求。为了少走弯路,延长研制周期,接纳 GP 系列比例电磁铁,该产物是德国 BSO 节制手艺无限公司许可证产物,线性好、滞环小、品质靠得住,能够或许知足利用请求。

(5)帮助阀。为了简化液压体系,削减管路毗连,该电液比例阀除主阀、先导减压阀、比例电磁铁外,还在主阀体上集成有单向阀、减压阀、宁静阀、过载阀和防空穴阀,构成了多功效电液比例阀。

各帮助阀的功效为:①单向阀。装配在每联的进油路上,可避免任务时各联的彼此搅扰,避免“颔首”景象。②减压阀。减压阀用来把任务体系高压油减到 3.5MPa,作为节制油源,免却特地的先导供油回路,简化液压体系。③宁静阀。该阀是用来避免液压体系油压太高,掩护液压阀及体系宁静。④过载阀和防空穴阀。该电液比例阀的每联都可插装过载阀和防空穴阀。过载阀可避免履行机构因受过大外力而引发的回路油压太高,掩护比例阀、液压履行元件及管路的宁静。防空穴阀可对油路停止补油,避免空穴产生。若是某一联阀不须要过载阀或防空穴阀,可在插装过载阀或防空穴阀的地位上加堵便可。

2.2任务道理

电液比例阀液压道理见图2。

电液比例阀液压道理(图2)
图2 电液比例阀液压道理(1.先导减压阀 2.比例电磁铁 3.主阀 4.宁静阀 5.单向阀 6.减压阀 7.过载阀 8.防空穴阀)

起首,比例电磁铁与先导减压阀之间以比例电磁铁定力-先导减压阀定压的体例相干连。比例电磁铁在输出电流后输出机器力,鞭策先导减压阀阀芯举措,封闭泄油口,接通先导供油油源,有先导油压产生。先导油压力反向感化于先导减压阀阀芯,使其反向挪动,直至与机器力均衡,产生与输出电流成比例的先导节制油压。

其次,主阀与先导减压阀之间以先导定压--主阀弹簧定位的体例耦连。由先导减压阀输出的节制油压,在主阀芯端面上产生一个液压感化力,使主阀芯降服弹簧弹力而挪动,封闭中位泄荷阀口,开启负载阀口。当主阀芯上液压感化力与弹簧力到达均衡时,主阀芯逗留在与先导节制油压绝对应的地位上,使主阀负载阀口产生必然的开度,有响应的流量输出。

总之,在额外电流规模内,转变比例电磁铁节制电流,先导减压阀节制油压随之转变,主阀的负载阀口及输出流量巨细也随之转变,从而起到成比例节制流量的感化。

当比例阀某些联不须要成比例节制时,只要把这些联上的比例电磁铁和先导减压阀换成通俗的电磁换向阀,便可转变成不中心状况、只要开和关两种状况的通俗液压阀。

3 设想计较

比例电磁铁、先导减压阀及主阀三者之间的公道婚配是设想的关头关头。

3.1 先导节制油压与主阀芯位移

六联电液比例阀输出流量是由主阀芯位移量来节制的,主阀芯的位移量又是由先导节制油压产生的感化力,降服主阀芯复位弹簧弹力、磨擦力、液能源的成果。因磨擦力、液能源均很小,疏忽不计。主阀芯有大、小两个复位弹簧。取主阀芯直径为 16mm,经由进程弹簧布局参数的拔取和弹簧弹力的设想计较,可得上面计较公式:

p=0.13+0.28x

此中:p 为先导节制油压;x 为主阀芯的位移(x≤6)

当主阀芯挪动到路程起点时(x=6mm),对应的先导节制油压为最大值 pmax=0.13+0.28×6=1.8MPa。因为有 2mm 的死区,对应阀口行将开启时的先导节制油压为最小值 pmin=0.13+0.28×2=0.7MPa。先导节制油压变更规模应为 0.7~1.8MPa。

3.2 先导减压阀阀芯所需推力

为了使主阀芯普通换向,先导减压阀输出油压应在 0.7~1.8MPa 之间变更。取减压阀阀芯直径为 5mm,经由进程减压阀复位弹簧参数的拔取可计较出先导减压阀阀芯所需的推力规模是 19~40.6N。

3.3 比例电磁铁额外任务电流

比例电磁铁选用型号为 GP35-4-A,该比例电磁铁最大输出电流为 1.2A,最大输出推力可达 63N。由该产物样本特征曲线可得,当输出推力为 40.6N 时,对应的输出电流为 800mA,此即为比例电磁铁额外任务电流。

4 加工制作

该比例阀的焦点构成局部是阀体和阀芯,这也是加工制作的关头。因为主阀体和主阀芯较先导阀体和先导阀芯在布局上庞杂良多,是以是加工制作的重点。

4.1 主阀体

主阀体因为外部布局庞杂、通油孔道良多,对铸件品质请求很高。设想中主阀体接纳高强度球墨铸铁材料,这类材料具备强度高、韧性好的特色,另有较好的锻造机能、机加工机能和减磨机能。在制作进程中接纳特别的电化学清砂方式,在化学侵蚀和热应力的共同感化下,不管是阀体外表仍是深孔中的砂子都将从铸件上剥离上去,清砂成果很好。

4.2 主阀芯

主阀芯任务时换向频仍,易产生磨损,请求很高的外表硬度。为此接纳 38CrMoAl 合金材料,共同渗氮处置,HV 到达 1000 以上,较好地知足了利用请求。

4.3 共同空隙保障

主阀体与主阀芯共同空隙有很高请求。外洋通俗接纳金刚石铰刀加工阀孔,保障其尺寸公役和形位公役。因为制作公用金刚石铰刀用度很高,是以在研制进程中接纳研配工艺,阀孔研好,用气动量头切确丈量阀孔的尺寸,而后按照该尺寸配磨阀芯,直至到达共同空隙 0.008~0.015mm。

5 机能测试及首要手艺参数

5.1 机能测试

六联电液比例阀在停止组装和出厂调试后,在浙江大学液压尝试室停止了机能测试[4]。

输出流量(Q)与稳态输出电流(I)特征曲线见图 3。经由进程屡次 Q--I 曲线测试取得,,滞环 6.1%,反复精度 1.9%,到达设想请求。外洋同类产物该项的测试成果为:滞环 6.2%,反复精度 1.8%。国产元件与外洋同类产物机能目标基木不异。

Q-I特征曲线(图3)
图3 Q-I特征曲线

5.2 首要手艺参数

6DBF-10 型六联电液比例阀的首要手艺参数为:公称通径 10mm、额外压力 20MPa、额外流量 4OL/min、先导节制油源压力 3.5MPa、回油口许可背压 2MPa、比例电磁铁额外电流 800mA、开关电磁铁额外电压 12V、滞环 <7%、反复精度 <2%、频宽 5Hz、品质 31kg。

6 利用

为了查核 6DBF-10 型六联电液比例阀的现实利用机能,将其利用在新研制的 HPC-11 型混凝土放射车上,用来节制该车上的有线遥控放射机器手。放射机器手的液压体系道理见图4。

放射机器手的液压体系(图4)
图4 放射机器手的液压体系(1.油泵 2.背压溢流阀 3.六联电液比例阀 4.双向均衡阀 5.举升油缸 6.油马达 7.制动器 8.液动挨次换向阀 9.梭阀 10.伸缩油缸 11.倾动油缸 12.折迭油缸 13.摆动油缸)

该比例阀的特色是可领受电控旌旗灯号,而电控旌旗灯号在运算、处置、传输方面上风凸起。是以,与该比例阀配套的有线遥控器上只须要两个支配手柄,便可完成对六联比例阀的节制。放射机器手上的六个举措油缸是由该比例阀节制的,是以现实任务时工人只要支配有线遥控器上的两个手柄,便可完成对放射机器手六个举措的支配节制。

HPC-11 型混凝土放射车在矿山井下停止了 400h 的产业实验。该车因为接纳了六联电液比例节制,放射机器手完成了有线遥控功效,放射机器手的举措可远间隔无级调理与节制,支配自若。经由进程利用有线遥控器,支配者可在现场挑选合适的任务地点,以取得较好的察看角度,也使反弹的放射料不会打到支配者身上,在进步功课宁静性的同时,还进步了功课效力,加重了工人的休息强度,是以深受现场工人的接待。在全部产业实验时代,该六联电液比例阀任务杰出,未呈现任何以障,为混凝土放射车研制任务的顺遂完成缔造了有益前提。

7 结语

(1)6DBF-10 型六联电液比例阀是一种新型的电液接口元件,完成了多路电旌旗灯号到多路液压能的成比例转换。该阀的滞环、反复精度和频宽等首要手艺目标到达国际进步前辈程度,能够替换同类入口产物,为国度节俭外汇。

(2)该比例阀与传统的手动支配液压阀比拟,体系安排柔性加大、支配便利、宁静性好,可有线或无线遥控主机。因为以电旌旗灯号为节制输出旌旗灯号,能够将计较机手艺、数字手艺、主动节制手艺引入到主机的节制当中,使主机上品级,扩展利用规模,进步工效,进步协作才能。

(3)该比例阀合适在多种矿山装备上利用,如混凝土放射车、凿岩台车、铲运机等。另外,还合适工程机器及修建机器利用,如地面功课车、小型发掘机、小型装载机等,其推行利用远景非常广漠。


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