程 遠(yuǎn)，王學(xué)珍

（1.上海寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，上海 201999；2.上海寶冶集團(tuán)工業(yè)工程公司，上海 201999）

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石灰窯液壓系統(tǒng)三維設(shè)計(jì)加工裝配調(diào)試的研究

程 遠(yuǎn)1，王學(xué)珍2

（1.上海寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，上海 201999；2.上海寶冶集團(tuán)工業(yè)工程公司，上海 201999）

摘 要：根據(jù)石灰窯液壓系統(tǒng)運(yùn)用三維軟件設(shè)計(jì)優(yōu)化，集成塊設(shè)計(jì)合理性分析研究，結(jié)合加工裝配制作三維設(shè)計(jì)并且數(shù)據(jù)無縫鏈接到數(shù)控加工中心進(jìn)行加工。整臺(tái)液壓設(shè)備三維設(shè)計(jì)制造裝配及調(diào)試。檢測(cè)設(shè)計(jì)合理性及分析優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；集成塊；三維設(shè)計(jì)；數(shù)控加工；裝配

0　引言

由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，石灰已由傳統(tǒng)的建筑材料成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)不可缺少的重要原材料，不僅用于建筑與道路工程，還廣泛用于冶金、化工、輕工、食品、環(huán)保及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。多年來公司不斷地研究新工藝新技術(shù)，開發(fā)出500噸/日和600噸/日系列的節(jié)能環(huán)保型套筒石灰窯，其中液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)是為石灰窯各執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力源及傳動(dòng)控制神經(jīng)中樞部分，是提高自動(dòng)化程度及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能的重要標(biāo)志。

為滿足石灰窯生產(chǎn)工藝要求，設(shè)計(jì)、制造一套液壓系統(tǒng)集成。該液壓集成系統(tǒng)主要是由窯上、下部?jī)蓚€(gè)液壓系統(tǒng)組成。上部液壓系統(tǒng)有三個(gè)用戶控制系統(tǒng)，分別控制：窯頂上料翻板閥、液壓馬達(dá)和料鐘油缸；下部液壓系統(tǒng)有三個(gè)用戶控制系統(tǒng)，分別控制：液壓三通閥油缸、稱重斗卸料翻板閥和振動(dòng)給料機(jī)油缸。上下兩個(gè)系統(tǒng)共同為出灰機(jī)油缸提供動(dòng)力源和控制。

1　設(shè)計(jì)性能可靠的液壓系統(tǒng)原理圖

設(shè)計(jì)性能可靠的液壓系統(tǒng)原理圖，滿足根據(jù)石灰窯中窯頂上料翻板閥、旋轉(zhuǎn)布料器、料鐘、出灰裝置、液壓三通閥、稱重斗卸料翻板閥、振動(dòng)給料裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制性能的要求。對(duì)原有的液壓系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行優(yōu)化，確保出灰機(jī)連續(xù)不間斷的工作需要。

2　液壓集成塊的優(yōu)化設(shè)計(jì)及制造

液壓集成塊作為集成式液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，具有結(jié)構(gòu)緊湊、液壓元件密度高、占據(jù)空間小，維護(hù)、安裝、調(diào)整和更換液壓元件方便等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代的液壓系統(tǒng)中被廣泛采用。我們利用三維軟件立體化設(shè)計(jì)集成閥塊。因此，液壓集成塊的設(shè)計(jì)是我們此次開發(fā)的核心關(guān)鍵技術(shù)。

圖1　液壓原理圖

2.1集成塊的初步方案

整個(gè)液壓原理圖是比較復(fù)雜的，初步構(gòu)思是整個(gè)集成塊和泵站全部集中在一起，不再單獨(dú)做閥臺(tái)，這樣方便操作和維護(hù)。根據(jù)原理圖，初步分析設(shè)計(jì)幾個(gè)集成塊比較合理。

A方案：全部液壓閥塊集成在一個(gè)集成塊上。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，連接管路少。缺點(diǎn)：集成塊的體積過大，管路過于復(fù)雜，加工成本高。

B方案：兩、三組閥做一個(gè)集成塊。優(yōu)點(diǎn)：集成塊的體積小，加工方便。缺點(diǎn)：集成塊之間的連接管路會(huì)比較復(fù)雜和龐大，液壓站位置小，如果管路太多，位置受限制，而且也增多了泄漏點(diǎn)，增加了維護(hù)的難度。

C方案：根據(jù)整個(gè)原理圖的先后控制功能，把集成塊分為兩部分，做兩個(gè)集成塊。優(yōu)點(diǎn)：每個(gè)集成塊的體積都不至于過大，加工方便，同時(shí)連接管路也較少，泄漏點(diǎn)少。

最終確定方案C為最佳方案。

2.2集成塊的3D設(shè)計(jì)

根據(jù)原理圖，運(yùn)用三維設(shè)計(jì)，可以直接看到內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。

圖2　45#鍛件加工件

圖3　孔洞外觀圖

圖4　內(nèi)部管道圖

圖5　集成塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)

集成塊設(shè)計(jì)并不是一次成功的，它要經(jīng)過反復(fù)的測(cè)算，檢查集成塊上孔的位置是否合適，管路連通是否合理，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否合理，加工的壁厚是否滿足壓力要求，孔與孔之間是否干涉，并進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。最終結(jié)果要滿足原理圖要求，并且集成塊的大小合理。應(yīng)用FLUNT軟件對(duì)液壓集成塊內(nèi)部流道進(jìn)行仿真研究，保證內(nèi)部流道結(jié)構(gòu)合理，降低應(yīng)渦旋產(chǎn)生的噪音和液壓能量損失。通過FLUNT軟件計(jì)算可以得到出口速度分布云圖，如圖6所示。

圖6　出口速度分布云圖

2.3設(shè)計(jì)好后的預(yù)裝配

集成塊的干涉檢查是非常重要的。常規(guī)的CAD畫成的圖紙是很難在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段就進(jìn)行預(yù)裝配的，干涉檢查基本上到裝配的時(shí)候才可能做到。如果到那時(shí)遇到問題就晚了，輕者修改閥塊，重者整個(gè)閥塊就報(bào)廢了，既浪費(fèi)材料，又浪費(fèi)人工和時(shí)間，得不償失。

三維軟件的優(yōu)點(diǎn)就是在成品加工前就可以檢驗(yàn)加工后的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，非常方便實(shí)用，避免了廢品的產(chǎn)生。

圖7　小集成塊預(yù)裝配圖

圖8　大集成塊預(yù)裝配圖

經(jīng)過預(yù)裝配的檢驗(yàn)，此閥塊的設(shè)計(jì)是合理而且正確的。這樣就可以下料加工實(shí)物了。

2.4液壓集成塊的加工制造和清洗裝配

液壓集成塊設(shè)計(jì)好后數(shù)據(jù)直接生成機(jī)器代碼，導(dǎo)入數(shù)控加工中心加工制造裝配。

圖9　數(shù)控加工中心加工閥塊

圖10　大集成塊裝配實(shí)物圖

3　液壓設(shè)備三維軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)及制造裝配試運(yùn)行

利用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行整臺(tái)液壓設(shè)備外觀及元器件結(jié)構(gòu)合理性布置，建立油箱、過濾器、冷卻器、電機(jī)、管道圖等部件的模塊，組成液壓系統(tǒng)的動(dòng)力單元、控制單元、執(zhí)行單元和輔助單元的裝配圖。不斷進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整及元器件擺放位置調(diào)整，力爭(zhēng)做到設(shè)計(jì)最優(yōu)化最合理。加工制作完全按照三維設(shè)計(jì)加工圖紙進(jìn)行，然后進(jìn)行調(diào)試和試運(yùn)行。

圖11　液壓站整體三維立體圖

圖12　液壓站實(shí)物照片圖

由此可見三維軟件的應(yīng)用對(duì)我們今后液壓總成的制造具有實(shí)際指導(dǎo)作用。

4　項(xiàng)目市場(chǎng)、經(jīng)濟(jì)效益及前景預(yù)測(cè)

在環(huán)保型石灰窯液壓系統(tǒng)集成技術(shù)研究項(xiàng)目中，我們成功應(yīng)用了三維立體設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)計(jì)出了三維工業(yè)爐液壓站模型，集成塊加工立體模型，有效地預(yù)防了加工制造期間可能造成的錯(cuò)誤，避免了不必要的損失，使設(shè)計(jì)和加工處于受控狀態(tài)，成品達(dá)到設(shè)計(jì)性能要求，在設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、安裝和調(diào)試中獲得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，形成了具有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心產(chǎn)品。按年均建設(shè)20座石灰窯計(jì)算，配套液壓總成系統(tǒng)（包括管線）的價(jià)值可達(dá)幾百萬元，能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5　前景預(yù)測(cè)

石灰窯液壓系統(tǒng)集成技術(shù)的成功應(yīng)用實(shí)施將為今后類似工程的招投標(biāo)及項(xiàng)目實(shí)施奠定基礎(chǔ)。液壓系統(tǒng)集成制造對(duì)發(fā)展我公司的液壓專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)、培養(yǎng)和造就一

【】【】批懂液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、液壓設(shè)備制造的技術(shù)人員、作業(yè)人員以及擴(kuò)大我們的產(chǎn)業(yè)是十分必要的，可以快速提高我公司的液壓總成設(shè)計(jì)制造技術(shù)，進(jìn)而提高我公司的裝備制造實(shí)力。

6　結(jié)束語

該設(shè)備在效率性、便捷性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性等各方面都較傳統(tǒng)產(chǎn)品有了不同程度提高。下一步將在耐用持久化等方面繼續(xù)深入與創(chuàng)新，不斷推動(dòng)該領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四卷）［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.1.

Lime kiln processing assembly and debugging of the hydraulic system design

CHENG Yuan1， WANG Xue-zhen2

中圖分類號(hào)：TH122

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-0134（2016）05-0031-03

收稿日期：2016-01-27

作者簡(jiǎn)介：程遠(yuǎn)（1978 -），男，陜西寶雞人，高級(jí)工程師，本科，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)與制造。