液压集成块三维设计方法研究

　　1 引言

　　液压集成块是集成式液压系统的中枢,由于内部孔道交错复杂,采用二维设计时,对设计人员的空间想象能力要求非常高,并且需要长时间的注意力高度集中,否则很容易出现设计失误,且在设计阶段难以发现,一直以来都是集成式液压系统设计的关键和瓶颈所在。随着三维CAD软件的普及应用,国内外学者对基于三维CAD软件的液压集成块设计、液压集成块油路智能优化设计、油路连通关系的校核等进行了广泛的研究[1~3]。

　　液压控制阀作为液压系统中的控制元件,近年来获得了飞速发展,已经从第一代管式液压阀发展到现在板式阀、二通插装阀、叠加阀和螺纹插装阀共五代不同结构形式的液压阀混用的状况[4]。而针对后四类液压阀混用的液压集成块设计方法的研究却很少。本文在深入研究四类液压阀的结构形式与特点的基础上,提出一种可以适用于四类液压阀混用的液压集成块三维设计方法,并在SolidWorks平台上开发了液压集成块快速设计软件,最后用一设计实例验证了本方法的正确性与可行性。

　　2 液压阀的结构特点

　　本文重点研究连接载体为液压集成块的板式阀、二通插装阀、叠加阀、螺纹插装阀及附件的结构特点及其对液压集成块设计的影响。而管式液压阀只适用于分散控制的液压系统,本文不予讨论。

　　1)板式阀

　　相对于管式阀,其特点是所有阀能集中安装,便于调试。其与集成块的连接通过销子定位,螺栓连接紧固,液压阀底面油孔与相应的集成块油孔中心重合。

　　2)二通插装阀

　　特点为流量大,可超过5000 L/min,通径可达100mm以上,是大流量阀的主要形式。结构上由控制盖板和阀芯组成,部分控制盖板上还有先导控制阀或可以叠加板式阀用于先导控制,在控制盖板与阀芯之间可通过调整垫片来调整阀芯在集成块内部的位置,以便于集成块的油路设计。控制盖板通过螺栓与销子与集成块连接定位,阀芯安装在集成块内与其规格相匹配的安装孔内。控制盖板上有底面油孔,阀芯上有底面油孔和侧油孔。

　　3)叠加阀

　　特点为油路连接简单,但由于连接螺柱长,承受高压时易产生渗漏,适用于小流量及中高压范围内的液压系统。一方面其底面油孔与集成块直接相通,另一方面其上部可根据对应的规格型号叠加安装其他板式阀或叠加阀。

　　4)螺纹插装阀

　　特点为体积最为紧凑、成本低、组合集成周期短,无泄漏;是300 L/min以下的主要发展阀种,也是超高压阀(56 MPa)的首选阀种。其与集成块通过螺纹插装阀上的螺纹实现直接紧固连接,埋入集成块的部分有底面油孔和侧油孔,并在集成块上有与之对应的安装孔。