木片壓縮機液壓系統設計研究

郝春玲

（渤海船舶職業學院，遼寧興城125105）

木片壓縮機液壓系統設計研究

郝春玲

（渤海船舶職業學院，遼寧興城125105）

為更好地解決國內制漿造紙企業木片運輸效率低、成本高這一難題，利用比例控制、集成插裝、雙泵合流等技術設計木片壓縮機液壓系統。設計過程中采用PLC進行控制，通過人機界面進行參數設置，通過現場反復試驗來確定最佳參數，確保木片壓縮機液壓系統實現能耗小、速度快的特點，達到有效提高木片壓縮機產能的目的。

木片壓縮機；液壓系統；PLC

目前，國內制漿造紙企業所需纖維原料除小部分能夠由自營林場供應或工廠周邊采購外，大部分要經過國內長途運輸或從北美洲、澳洲、東南亞等地跨國、跨洋運輸來獲取。木片壓縮機的廣泛使用不僅提高了木片陸運的效率，更打破了日本對木片海運的壟斷，達到了降低木片運輸成本的目的，更好地解決了國內制漿造紙企業木片運輸效率低、成本高這一難題。

1 國內研究現狀

國內對木片壓縮的研究主要集中在20世紀90年代。1992年東北林業大學范忠仁等人研制了液壓木片壓縮包裝機，壓縮活塞對木片的壓力為784 kPa，可使木片體積減小55%；1998年吉林省林業科學研究院和吉林省森工集團共同研制的P7型木片擠壓裝袋機，可使木片的裝袋容重提高20～30%。根據某制漿造紙原材料企業的要求，將其生產的木片作為制漿造紙企業的原料木片進行壓縮成包，在廣州大學進行研發。以下將就液壓系統進行詳細論述。

2 液壓系統設計

根據功能要求，設計一套液壓系統，通過雙泵合流、集成插裝、比例調節等技術完成多個液壓缸的順序動作，實現對木片的壓縮。

2.1 技術要求

第一，能耗小。木片壓縮機的工作時間長，要求設計的液壓系統功耗小，能耗指標達到國際先進水平。

第二，速度快。壓縮機所要求的出料速度4～5個/min是目前全球產能最高的，這就要求液壓缸的動作速度快，整個動作流程的連貫性好。

第三，壓力合適。壓縮木片時油液的壓力大小很關鍵，不僅要保證木片能壓縮成型，更要保證木片纖維損壞率合格。

木片壓縮機的基本目標參數：木塊尺寸360 mm×360 mm×220 mm，壓縮比5:1，密度680～820 kg/m3，出料速度4～5個/min，產能5 t/h。該木片壓縮機和國內已有的木片壓縮設備相比具有明顯優勢，是目前國內乃至全球產能較高的木片壓縮設備。

2.2 整體方案

在液壓系統設計的基礎上，進行元件的選擇、安裝、調試，然后采用PLC進行控制，對其動作進行程序編輯，通過人機界面進行參數設置，現場反復試驗來確定最佳油液壓力、電磁閥最佳動作時間等參數。

液壓系統中的各個油缸相互配合共同完成木片壓縮的動作循環，同時利用三菱PLC及三菱人機界面軟件對系統進行控制。傳感器所測得的信號送入PLC，通過PLC來控制每個液壓缸動作的開始和結束。采用電液比例溢流閥來調定系統壓力，通過電液比例換向閥來控制下料缸的速度和平穩性。液壓系統原理如圖1所示，按圖完成系統的安裝、調試過程即可。

圖1 液壓系統原理圖

2.3 循環過程

N1為帶動被壓縮工件的工作臺液壓缸，N2為輔缸，N3為填料缸，N4為壓模缸。其具體循環過程如下：

1）y1、y2、y10同時得電，液控單向閥5充液、打開，N2輔缸活塞快速向右推進100～150 mm（N1液壓缸吸油），N1缸活塞右行到達填料缸指定位置；

2）y7、y10同時得電，N3填料缸按給定壓力值工作，活塞下移；

3)y1、y3、y10同時得電，N2輔缸向左移動，液控單向閥5關閉，N1主缸活塞慢速向左推進，到達壓模指定位置；

針對上述問題，建議：優化我國生物醫藥企業研發支出的信息披露情況，完善相關部門披露制度，加強監管力度，提高企業執行度

4）y8、y10同時得電，N4壓模缸按給定的壓力值右移到位，進行壓模；

5）y6、y10同時得電，N3填料缸退回，N3填料缸上行位移到終點；

6）y9、y10同時得電，N4模壓缸左行，回到初始位置；

7）y1、y3、y5、y10得電，N1主缸、N2輔缸退回到初始位置。

其中PLC的輸入/輸出地址如表1所示。

表1 PLC的輸入/輸出地址

系統中泵及主要閥的性能參數如下（序號如圖1所示）：

1）主泵1：恒功率變量泵，31.5 MPa，190 mL/r，1 480 r/min，電機m1功率75 KW。

2）輔泵2：恒功率變量泵，31.5 MPa，190 mL/r，1 480 r/min，電機m2功率55 KW。

3）循環泵3（葉片泵，帶溢流閥）：1.0 MPa，150 mL/r，1000 r/min，電機m3功率6 KW。

4）插裝閥集成塊4（包括6個比例方向閥，1個比例壓力閥）：40通徑，31.5 MPa。

5）液控單向閥5：160通徑，31.5 MPa。

6）電磁溢流閥7：25通徑，31.5 MPa。

7）單向閥8、9：22通徑，31.5 MPa。

8）順序閥13：22通徑，31.5 MPa。

3 小結

利用比例控制、集成插裝、雙泵合流等技術所研發的木片壓縮機液壓系統具有能耗小、動作速度快的特點。目前該樣機通過試驗，結果顯示滿足設計要求，已交由用戶試用。

[1]韓桂華.液壓系統設計技巧與禁忌[M].北京:化學工業出版社,2011.

[2]李萬莉.工程機械液壓系統設計[M].上海:同濟大學出版社,2011.

[3]張利平.液壓傳動系統設計與使用[M].北京:化學工業出版社,2010.

[4]黃志堅.液壓系統控制與PLC應用[M].北京:中國電力出版社,2012.

[5]黃志堅.看圖學液壓系統安裝調試[M].北京:化學工業出版社,2011.

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[7]陸康年,周建勛,邢力平.MYD型木片壓縮打包機的研制[J].森林工程,1996(1):21.

［責任編輯：劉 月］

The Design Research of Chip Compressor Hydraulic System

HAO Chunling
(Bohai Shipbuilding Vocational College,Xingcheng 125105,China)

In order to better solve the difficult problems of low wood chip transportation efficiency and high cost in domestic pulp and paper enterprise,researchers design the chip compressor hydraulic system using the technologies ofproportional control,integrated cartridge,double pump confluence,etc.The design process adopts PLC control,sets parameters through man-machine interface,and determines optimum parameters through repeated tests,to make sure chip compressor hydraulic system's small energy consumption and fast speed, and to improve chip compressor's production capacity.

chip compressor;hydraulic system;PLC

TH137.9

A

2095-5928（2016）01-41-03

10.16850/j.cnki.21-1590/g4.2016.01.012

2015-10-15

郝春玲（1978-），女，遼寧葫蘆島人，副教授，碩士，研究方向：機械制造與自動化。