木片壓縮機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

郝春玲

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧興城125105）

木片壓縮機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

郝春玲

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧興城125105）

為更好地解決國內(nèi)制漿造紙企業(yè)木片運(yùn)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(shù)設(shè)計(jì)木片壓縮機(jī)液壓系統(tǒng)。設(shè)計(jì)過程中采用PLC進(jìn)行控制，通過人機(jī)界面進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，通過現(xiàn)場反復(fù)試驗(yàn)來確定最佳參數(shù)，確保木片壓縮機(jī)液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能耗小、速度快的特點(diǎn)，達(dá)到有效提高木片壓縮機(jī)產(chǎn)能的目的。

木片壓縮機(jī)；液壓系統(tǒng)；PLC

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

1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)對木片壓縮的研究主要集中在20世紀(jì)90年代。1992年東北林業(yè)大學(xué)范忠仁等人研制了液壓木片壓縮包裝機(jī)，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(yè)科學(xué)研究院和吉林省森工集團(tuán)共同研制的P7型木片擠壓裝袋機(jī)，可使木片的裝袋容重提高20～30%。根據(jù)某制漿造紙?jiān)牧掀髽I(yè)的要求，將其生產(chǎn)的木片作為制漿造紙企業(yè)的原料木片進(jìn)行壓縮成包，在廣州大學(xué)進(jìn)行研發(fā)。以下將就液壓系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)論述。

2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)功能要求，設(shè)計(jì)一套液壓系統(tǒng)，通過雙泵合流、集成插裝、比例調(diào)節(jié)等技術(shù)完成多個液壓缸的順序動作，實(shí)現(xiàn)對木片的壓縮。

2.1 技術(shù)要求

第一，能耗小。木片壓縮機(jī)的工作時間長，要求設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)功耗小，能耗指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。

第二，速度快。壓縮機(jī)所要求的出料速度4～5個/min是目前全球產(chǎn)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(guān)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(jī)的基本目標(biāo)參數(shù)：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(chǎn)能5 t/h。該木片壓縮機(jī)和國內(nèi)已有的木片壓縮設(shè)備相比具有明顯優(yōu)勢，是目前國內(nèi)乃至全球產(chǎn)能較高的木片壓縮設(shè)備。

2.2 整體方案

在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行元件的選擇、安裝、調(diào)試，然后采用PLC進(jìn)行控制，對其動作進(jìn)行程序編輯，通過人機(jī)界面進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，現(xiàn)場反復(fù)試驗(yàn)來確定最佳油液壓力、電磁閥最佳動作時間等參數(shù)。

液壓系統(tǒng)中的各個油缸相互配合共同完成木片壓縮的動作循環(huán)，同時利用三菱PLC及三菱人機(jī)界面軟件對系統(tǒng)進(jìn)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(jié)束。采用電液比例溢流閥來調(diào)定系統(tǒng)壓力，通過電液比例換向閥來控制下料缸的速度和平穩(wěn)性。液壓系統(tǒng)原理如圖1所示，按圖完成系統(tǒng)的安裝、調(diào)試過程即可。

圖1 液壓系統(tǒng)原理圖

2.3 循環(huán)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(huán)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(jìn)100～150 mm（N1液壓缸吸油），N1缸活塞右行到達(dá)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(guān)閉，N1主缸活塞慢速向左推進(jìn)，到達(dá)壓模指定位置；

針對上述問題，建議：優(yōu)化我國生物醫(yī)藥企業(yè)研發(fā)支出的信息披露情況，完善相關(guān)部門披露制度，加強(qiáng)監(jiān)管力度，提高企業(yè)執(zhí)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(jìn)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(diǎn)；

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(tǒng)中泵及主要閥的性能參數(shù)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(jī)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(jī)m2功率55 KW。

3）循環(huán)泵3（葉片泵，帶溢流閥）：1.0 MPa，150 mL/r，1000 r/min，電機(jī)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(jié)

利用比例控制、集成插裝、雙泵合流等技術(shù)所研發(fā)的木片壓縮機(jī)液壓系統(tǒng)具有能耗小、動作速度快的特點(diǎn)。目前該樣機(jī)通過試驗(yàn)，結(jié)果顯示滿足設(shè)計(jì)要求，已交由用戶試用。

[1]韓桂華.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)技巧與禁忌[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2011.

[2]李萬莉.工程機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2011.

[3]張利平.液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010.

[4]黃志堅(jiān).液壓系統(tǒng)控制與PLC應(yīng)用[M].北京:中國電力出版社,2012.

[5]黃志堅(jiān).看圖學(xué)液壓系統(tǒng)安裝調(diào)試[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2011.

[6]范忠仁,溫洪波.木片壓縮包裝機(jī)的研究[J].林業(yè)機(jī)械, 1992(2):11-12.

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

［責(zé)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(jī)械制造與自動化。