石灰窯液壓系統三維設計加工裝配調試的研究

程 遠，王學珍

（1.上海寶鋼工程技術集團有限公司，上海 201999；2.上海寶冶集團工業工程公司，上海 201999）

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石灰窯液壓系統三維設計加工裝配調試的研究

程 遠1，王學珍2

（1.上海寶鋼工程技術集團有限公司，上海 201999；2.上海寶冶集團工業工程公司，上海 201999）

摘 要：根據石灰窯液壓系統運用三維軟件設計優化，集成塊設計合理性分析研究，結合加工裝配制作三維設計并且數據無縫鏈接到數控加工中心進行加工。整臺液壓設備三維設計制造裝配及調試。檢測設計合理性及分析優缺點。

關鍵詞：液壓系統；集成塊；三維設計；數控加工；裝配

0　引言

由于國民經濟的不斷發展，石灰已由傳統的建筑材料成為國民經濟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、環保及農業領域。多年來公司不斷地研究新工藝新技術，開發出500噸/日和600噸/日系列的節能環保型套筒石灰窯，其中液壓傳動控制系統是為石灰窯各執行機構提供動力源及傳動控制神經中樞部分，是提高自動化程度及實現自動控制功能的重要標志。

為滿足石灰窯生產工藝要求，設計、制造一套液壓系統集成。該液壓集成系統主要是由窯上、下部兩個液壓系統組成。上部液壓系統有三個用戶控制系統，分別控制：窯頂上料翻板閥、液壓馬達和料鐘油缸；下部液壓系統有三個用戶控制系統，分別控制：液壓三通閥油缸、稱重斗卸料翻板閥和振動給料機油缸。上下兩個系統共同為出灰機油缸提供動力源和控制。

1　設計性能可靠的液壓系統原理圖

設計性能可靠的液壓系統原理圖，滿足根據石灰窯中窯頂上料翻板閥、旋轉布料器、料鐘、出灰裝置、液壓三通閥、稱重斗卸料翻板閥、振動給料裝置執行機構控制性能的要求。對原有的液壓系統存在的問題進行優化，確保出灰機連續不間斷的工作需要。

2　液壓集成塊的優化設計及制造

液壓集成塊作為集成式液壓系統的關鍵部件，具有結構緊湊、液壓元件密度高、占據空間小，維護、安裝、調整和更換液壓元件方便等優點，在現代的液壓系統中被廣泛采用。我們利用三維軟件立體化設計集成閥塊。因此，液壓集成塊的設計是我們此次開發的核心關鍵技術。

圖1　液壓原理圖

2.1集成塊的初步方案

整個液壓原理圖是比較復雜的，初步構思是整個集成塊和泵站全部集中在一起，不再單獨做閥臺，這樣方便操作和維護。根據原理圖，初步分析設計幾個集成塊比較合理。

A方案：全部液壓閥塊集成在一個集成塊上。優點：結構緊湊，連接管路少。缺點：集成塊的體積過大，管路過于復雜，加工成本高。

B方案：兩、三組閥做一個集成塊。優點：集成塊的體積小，加工方便。缺點：集成塊之間的連接管路會比較復雜和龐大，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，增加了維護的難度。

C方案：根據整個原理圖的先后控制功能，把集成塊分為兩部分，做兩個集成塊。優點：每個集成塊的體積都不至于過大，加工方便，同時連接管路也較少，泄漏點少。

最終確定方案C為最佳方案。

2.2集成塊的3D設計

根據原理圖，運用三維設計，可以直接看到內部的結構。

圖2　45#鍛件加工件

圖3　孔洞外觀圖

圖4　內部管道圖

圖5　集成塊內部結構

集成塊設計并不是一次成功的，它要經過反復的測算，檢查集成塊上孔的位置是否合適，管路連通是否合理，內部結構是否合理，加工的壁厚是否滿足壓力要求，孔與孔之間是否干涉，并進行及時調整。最終結果要滿足原理圖要求，并且集成塊的大小合理。應用FLUNT軟件對液壓集成塊內部流道進行仿真研究，保證內部流道結構合理，降低應渦旋產生的噪音和液壓能量損失。通過FLUNT軟件計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設計好后的預裝配

集成塊的干涉檢查是非常重要的。常規的CAD畫成的圖紙是很難在圖紙設計階段就進行預裝配的，干涉檢查基本上到裝配的時候才可能做到。如果到那時遇到問題就晚了，輕者修改閥塊，重者整個閥塊就報廢了，既浪費材料，又浪費人工和時間，得不償失。

三維軟件的優點就是在成品加工前就可以檢驗加工后的外觀和內部結構，非常方便實用，避免了廢品的產生。

圖7　小集成塊預裝配圖

圖8　大集成塊預裝配圖

經過預裝配的檢驗，此閥塊的設計是合理而且正確的。這樣就可以下料加工實物了。

2.4液壓集成塊的加工制造和清洗裝配

液壓集成塊設計好后數據直接生成機器代碼，導入數控加工中心加工制造裝配。

圖9　數控加工中心加工閥塊

圖10　大集成塊裝配實物圖

3　液壓設備三維軟件優化設計及制造裝配試運行

利用三維設計軟件進行整臺液壓設備外觀及元器件結構合理性布置，建立油箱、過濾器、冷卻器、電機、管道圖等部件的模塊，組成液壓系統的動力單元、控制單元、執行單元和輔助單元的裝配圖。不斷進行結構調整及元器件擺放位置調整，力爭做到設計最優化最合理。加工制作完全按照三維設計加工圖紙進行，然后進行調試和試運行。

圖11　液壓站整體三維立體圖

圖12　液壓站實物照片圖

由此可見三維軟件的應用對我們今后液壓總成的制造具有實際指導作用。

4　項目市場、經濟效益及前景預測

在環保型石灰窯液壓系統集成技術研究項目中，我們成功應用了三維立體設計軟件設計技術，設計出了三維工業爐液壓站模型，集成塊加工立體模型，有效地預防了加工制造期間可能造成的錯誤，避免了不必要的損失，使設計和加工處于受控狀態，成品達到設計性能要求，在設備設計、制造、安裝和調試中獲得了寶貴的經驗和技術，形成了具有自己知識產權的核心產品。按年均建設20座石灰窯計算，配套液壓總成系統（包括管線）的價值可達幾百萬元，能獲得較好的經濟效益和社會效益。

5　前景預測

石灰窯液壓系統集成技術的成功應用實施將為今后類似工程的招投標及項目實施奠定基礎。液壓系統集成制造對發展我公司的液壓專業技術優勢、培養和造就一

【】【】批懂液壓系統設計、液壓設備制造的技術人員、作業人員以及擴大我們的產業是十分必要的，可以快速提高我公司的液壓總成設計制造技術，進而提高我公司的裝備制造實力。

6　結束語

該設備在效率性、便捷性、實用性、經濟性等各方面都較傳統產品有了不同程度提高。下一步將在耐用持久化等方面繼續深入與創新，不斷推動該領域的技術進步。

參考文獻：

［1］ 成大先.機械設計手冊（第四卷）［M］.北京：化學工業出版社，2008.1.

Lime kiln processing assembly and debugging of the hydraulic system design

CHENG Yuan1， WANG Xue-zhen2

中圖分類號：TH122

文獻標識碼：A

文章編號：1009-0134（2016）05-0031-03

收稿日期：2016-01-27

作者簡介：程遠（1978 -），男，陜西寶雞人，高級工程師，本科，研究方向為機械設計與制造。