液压阀块在液压系统中的重要性己被越来越多的人们所认识,其应用范围也越来越广泛。液压阀块的使用不仅能简化液压系统的设计和安装,而且便于实现液压系统的集成化和标准化,有利于降低制造成本,提高精度和可靠性。然而,随着液压系统复杂程度的提高,也增加了液压阀块的设计、制造和调试的难度,若设计考虑不周,就会造成制造工艺复杂、加工成本提高、原材料浪费、使用维护烦琐等一系列问题。
液压阀块的油路符合液压系统原理图是设计的首要原则。设计阀块前,先要确定哪一部分油路可以集成。每个块体上包括的元件数量应适中,元件太多阀块体积大,设计、加工困难;元件太少,集成意义不大,造成材料浪费。以济钢第一炼钢厂方坯连铸机剪机液压系统为例,该液压系统采用插装阀控制系统流量,动作精度要求较高,并且对系统运行可靠性提出了较高要求。方坯剪切机液压系统网块原理如图1所示。
1、溢流阀:为保护电机起动或停泵时在低压区完成,故选择电磁溢流阀,并保证高压大流量的工作需求,选择带插装件的溢流阀。
2、换向阀:其作用是保证液压剪油缸换向平稳,无冲击,并保证只在需剪切时才允许工作,以免发生误动作。
3、平衡阀:本网作用是为实现平移控制的差动回路,用于液压剪来进行的定尺切割时油缸差动,在钢坯剪切时该阀动作。
在阀块的设计中,油路应尽量简捷,尽量减少深孔、斜孔和工艺孔。阀块中孔径要和流量相匹配,特别应注意相贯通的孔必须保证有足够的通流面积,注意进出油口的方向和位置,应与系统的总体布置及管道连接形式相匹配,并考虑安装操作的工艺性,有垂直或水平安装要求的元件,必须保证安装后符合要求。对于工作中须要调节的元件。设计时要考虑其操作和观察的方便性,如溢流阀、调速阀等可调元件应设置在调节手柄便于操作的位置。需要经常检修的元件及关键元件如比例阀、伺服阀等应处于阀块的上方或外侧,以便于拆装。另外,阀块设计中要设置足够数量的测压点,以供阀块调试用。对于重量30kg 以上的阀块. 应设置起品螺钉孔。但在满足使用要求的前提下,阀块的体积要尽量小。
设计阀块时,阀的一组尺寸应自成一体,其安装面上标出基准螺钉孔的位置,其余相关的尺寸以基淮螺钉孔为标准。另外,该视图上还应标出所装元件油口代号,同时标出油口的大小和深度,便于孔道的加工和校验。阀块应设计装配图,保证所装的元件、管件、密封件安装后互不干涉。装配图上要标注外形尺寸。
在布置阀块孔道时,首先根据系统的总体布置确定各油口的方位,互相沟通的元件应尽量置于互相垂直的相邻面上以简化孔道布置,然后先走通主油路,再完成小通径的油路和控制油路。采用深孔流道时,必须考虑结头的长度及钻孔时发生偏斜的可能,一般长径比应小于 10mm。所有孔距的确定应保证其壁厚有足够的强度,对于中高压系统而言采用铸铁块的壁厚应大于5mm ,采用钢材的应大于或等于3mm. 如果是深孔,还应考虑钻头在允许范围内的偏斜,应适当加大孔距。另外,还应校验元件的安装螺钉孔是否与孔道贯通。
液压阀块上安装阀、法兰的表面粗糙度应达到Ra0.4,末端管接头的密封面的表面粗糙度应达到Ra3.2。另外,安装管接头的螺孔与其外贴合面之间的垂直度允差至少应为8级。网块上所有螺孔应有加工精度要求,一般选7H,螺纹式插装阀的安装孔的加工精度应附合产品样本的要求. 插装问安装孔的粗糙度为Ra0.8,此外,还耍有尺寸公差和形位公差要求。O型圈沟槽的表面粗糙度为Ra3.2,般流道的表面粗糙度为 Ra12.5。
高压阀块最好采用35# 锻钢,一 般的阀块采用A3钢即可,在用气割从板材上裁制阀块材料时,应留有足够的加工余量, 最好将阀块的毛坯进行锻造后再加工。
加工阀块的材料须要保证内部组织致密,不得有夹层、沙眼 等缺陷,必要时应对毛坯探伤。铸铁块和较大的钢材块在加工前应进行时效处理和预处理。
铣、刨阀块毛坯等粗加工后,进行钳工划线,应留出最后精磨的余量。阀块的表面相糙度一定要达到设计要求,尤其是液压阀、法兰、管接头的安装面上不得有划线痕迹和缺陷,否则会造成渗漏。
阀块的机加工完成后. 必须要倒棱、去刺,阀块中所有的流道,尤其是相贯流道的交叉处必须彻底清除毛刺,这与整个液压系统的可靠息相关,切不可忽视。
阀块进入装配前必须彻底清洗,最好设置专用的清洗设备,清洗液宜采用防锈清洗液,亦可采用煤油或机油。冲洗时最好有一定的压力,所有流道特别是盲孔必须清洗干净,不留有任何铁屑、污垢和杂物。清洗后的阀块应马上进入装配,否则应涂上防锈油,并将油口盖住,防止锈蚀和再次污染。
阀块装配前应再次校对孔道的连通情况是否与原图相符,校对所有待装的元件及零部件,保证所装配的元件、密封件及部件均为合格品。阀块上的螺堵应加厌氧胶助封,使用厌氧胶前必须对结合面清除油垢,加胶拧紧,24小时后才能通油。
液压阀块调试前应先进行 10~ 20min 回路冲洗,冲洗时应不断切换阀块上的电磁换向网,使油流能冲洗到阀块所有通道。若阀块上有比例阀和伺服阀,应先改装冲洗板,以防损坏精密元件。阀块调试包括耐压试验和功能试验。试验时可采用系统本身油源也可采用专用试验台。
液压阀块的试验压力根据系统的工作压力Ps来选取,如表1所示,耐压试验中应逐级升压,达到试验压力后保压 5~10分钟,所有连接面不得有渗漏。考志到组成试验台 或液压系统元件为常规元件,故试验压力一般不超过 31.5 MPa。
耐压试验中如果发现液压阀与阀块的结合面上有渗漏现象,应查明渗漏原因,针对问题合理处理,不应采用在结合面上加涂密封胶的方法来堵渗漏。耐压试验时,阀块回路中压力阀的调压弹簧应调到最松,节流阀应调到最大。做完耐压试验后,应将阀块上的溢流阀及安全阀调到系统的设定压力。
阀块上的每一回路的每个阀都应对照液压系统原理图进行功能试验。首先将所试回路的P、T、A、B、X、Y油口连通,其余回路的油口暂时用螺堵或阀盖法兰堵住。一般情况下可接溢流阀加载,假如回路中有比例阀、调速阀、节流阀,则应接液压缸或做试验。将阀块上P口的压力调到工作压力后,试验回路的动作功能,要求各元件的动作准确可靠。将阀块上的压力阀及压力继电器调到系统设定压力的位置并锁定,对于减压法要求其在外负荷变化时,超调值应符合标准。阀块上的电磁阀中位机能应正确,换向灵敏,动作可京,并要多次(5次以上)重复试验。调节阀块上的调速阀、节流阀、比例及伺服阀等,观察输出流量应随输入信号改变。调试中遇到故障时,不要急于拆检,要先从原理分析,列出引起故障的各种因素,从主到次逐一检查,并可借助于测压接头检测关键点的实际压力。功能试验后,及时堵住外露的油口,防止脏物侵入。
液压阀块的投入使用对液压系统的集成有了质的飞跃,同时简化了系统的安装,增加系统运行的可靠性。目前国内液压生产厂家己经设计、制造出用手各种液压系统的液压阀块,并且渐趋形成定型化,标准化产品。