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FD型平衡阀在风电叶片模具液压翻转机构上的应用

时间:2019-12-24 15:35:59  来源:  作者:  浏览量: 34
简介: 0 前言 风电叶片模具的开合过程目前主要有两种形式:一种是机械行车的吊装翻转;另一种是全自动液压翻转设备。前一种翻转形式存在这样一些

0 前言

风电叶片模具的开合过程目前主要有两种形式:一种是机械行车的吊装翻转;另一种是全自动液压翻转设备。前一种翻转形式存在这样一些缺点:① 翻转过程是间歇运动,会产生模具抖动,影响模具精度和寿命,从而影响叶片的质量;② 由于风电叶片模具较长,Mw级风电叶片模具的长度一般在30~50 m左右,而且由于其由钢结构构成,大的模具重量可达30 t左右,因此对操作者要求很高,行车容易损坏;③ 安全程度不是很高。全自动液压翻转设备弥补了以上的缺点,业已成为风电叶片生产厂家的首选翻转形式。本文主要针对风电叶片模具翻转过程的特点,提出用FD型平衡阀来实现模具液压翻转过程中的重力矩的变载控制。

l FD型平衡阀的工作原理

FD型平衡阀亦称单向截止型平衡调速阀,图1为其结构原理图。

1.阻尼孔2.阻尼活塞3、8.弹簧4.控制活塞

5.阀套6.主阀芯7.先导阀芯9.阀体

图l FD型平衡阀结构原理图

该阀正确接法是:油口A接压力源,油口B接负载,X油口接控制油。

当油液从A口流向B口时,a腔油压克服b腔油压、弹簧8的弹性力及主阀芯6的摩擦阻力,主阀芯6即被推开,压力油从A口进入B口,实现正向流动。如果A、B油口间的压差小于负载压力(例如系统失压或换向阀至油口A间的连接软管爆裂时),则主阀芯6在油口B中的负载压力和弹簧组件8中的弹簧力作用下直接关闭,截止时无内泄漏,这样可使运行中的负载安全定位,不至于突然坠落,此谓该阀的单向截止功能。当需要油液从B口流向A口时,在控制油口x无压力或压力未达到反向开启平衡阀所需的最小控制压力时,主阀芯6和先导阀芯7一直关闭。当达到所需值时,控制油压通过阻尼孔l缓冲后推动控制活塞4右移并顶开先导阀芯7,使b腔通过先导阀芯内的轴向孔、斜向小孔及主阀芯的轴向孔与A 口相通。同时,先导阀芯在主阀芯中右移切断了b腔与B口的通路,由于此时A口为低压腔(通常接油箱),因而b腔卸荷,控制活塞继续右移,接着轻易地顶开主阀芯6,使B口与A口沟通,实现反向流动。反向开启时的控

制压力主要取决于b腔(即B口)的油压力和控制活塞与先导阀芯的面积比,因控制活塞一般比先导阀芯大很多,因而最小控制压力不大。随着控制活塞4的轴向右移,主阀芯6的控制棱边逐渐打开阀套5上的节流孔,阀口过流面积逐渐增大。同时,随着弹簧3被拉伸,8被压缩,弹簧力也逐渐增大。当弹簧力与液压力相等时,控制活塞4停止移动,处于某一平衡位置。

平衡位置处的节流开口面积取决于控制压力的大小。在某一开口面积下,如因某种原因使负载运动速度突然加快,则通过阀口的流量立即增大,势必引起阀口前后压差迅速增大,也即背压力迅速增大,以阻止活塞加速运动。由于节流口面积、控制油压及从B口到A 口的压差三者互相制约,并且决定了从B口至A口的流量即执行器排出的流量,而这个流量又与流入执行器的流量直接相关,因此可防止执行器速度失控,这是FD型平衡阀的独特之处。

2 液压翻转机构工作过程分析

液压翻转机构结构示意如图2所示。

图2 液压翻转机构结构示意图

根据翻转机构的结构特点,可知开合模过程均有5个重要的状态位置,模具的重心位置如图3中I~V所示:I为翻转起始或结束位置;Ⅱ为B缸死点位置;Ⅲ为模具重心垂直位置;Ⅳ为A缸死点位置;V为翻转结束或开始位置。

图3 开合模过程的5个状态位置

以开模过程为例,从平衡叶片模具在翻转过程中对回转中心所形成的力矩的角度,说明A、B缸的动作过程以及受力情况。状态位置I一Ⅱ:A、B缸同时伸长,A、B缸都产生顶升力;状态位置Ⅱ一Ⅲ:A缸继续伸长,B缸回收,A缸产生顶升力,B缸不产生顶升力;状态位置Ⅲ ~Ⅳ :A缸继续伸长,B缸继续回收,A缸不产生顶升力,B缸产生顶升力;状态位置Ⅳ ~V:A缸回收,B缸继续回收,A、B缸都产生顶升力。

3 FD型平衡阀在翻转机构上的应用

根据对液压翻转机构工作过程分析并进行相应的受力计算,设计液压系统,系统额定压力为32 MPa,图4为单个翻转架液压控制原理图。

1.液压泵2.溢流阀3.电磁抉向阀4.FD型平衡阀

图4 翻转机构液压控制原理图

同样以开模过程为例来说明,从状态位置Ⅲ开始,重力相对于回转中心所形成的力矩与执行元件液压缸B的运动方向相同,此时重力成为超越负载,翻转架有超速下倾的趋势。B缸回路中的FD型平衡阀开始起超速调节作用,从状态位置Ⅳ开始,A缸回路中的FD型平衡阀也开始发挥作用,直至模具落地停机。在整个液压控制过程中,通过旋转编码器检测翻转架相应的旋转角度,然后输入PLC,由PLC来控制电磁阀在各个状态位置的切换。合模过程可作类似的分析。

4 FD型平衡阀使用中应注意的问题

1)FD型平衡阀的定位

FD型平衡阀一定要放在机构需要平衡的回路中。当液压缸需要使用软管连接时,则该阀必须放在液压缸与软管之间,以确保机构运行的安全性。

2)单向节流阀的设置方向

FD型平衡阀的最大功能是保持变载机构速度平稳性,但有时变载机构运行速度需要调节,这就要求回路中设置流量控制阀,当在方向阀与FD型平衡阀之间使用单向节流阀时,应特别注意其安装方向,单向节流阀的节流孔与FD型平衡阀中的节流孔两者功能不能产生重叠。

5 结束语

FD型平衡阀既能使工作部件平稳运行,又有很好的闭锁性能,适用于功率较大、负载变化而又要求下降或翻转平稳和能长时间锁紧的机构中,并具有反应迅速、动作可靠、安装方便等优点,在国内外已用于冶金机械、公路桥起升机构等液压设备。它是专为平衡回路设计的元件,因此在重要的、变化的超越负载的场合下应优先采用。

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