二通插裝閥在工業(yè)液壓中的應用

二通插裝閥在工業(yè)液壓中的應用

1通插裝閥發(fā)展歷程回顧在中國現(xiàn)有的液壓閥產(chǎn)品中，二通插裝閥是最具有中國特色的過濾式機械產(chǎn)品。一般來說，它反映了中國的獨立研發(fā)、應用和發(fā)展，以及低外部依賴性。圖1是對國內(nèi)外二通插裝閥發(fā)展歷程的簡要回顧。在圖左側(cè)列入國際上一些標志性的事件、企業(yè)的產(chǎn)品和有關人士,可見歐美始終引領著技術發(fā)展。右側(cè)列出相近年代中發(fā)生在中國液壓界的一些事件,尤其是上世紀90年代以來中國在一系列重大工程和裝備中大規(guī)模應用二通插裝閥取得成功。2010年中國山東泰豐液壓和寧波海天塑機有關二通插裝閥和銷售應用量數(shù)據(jù)(見表1),表明它們不僅已經(jīng)快速發(fā)展成中國的領軍企業(yè),二通插裝閥的應用總量已超過41萬件,穩(wěn)居世界領先。2通插裝閥技術的應用現(xiàn)狀表1數(shù)據(jù)中,在液壓機和注塑機二項最具代表性的工業(yè)應用中,NG16、25規(guī)格的應用占全部應用的75%-80%,其中NG16規(guī)格的應用甚至超過NG25的應用。這說明了在中國,二通插裝閥在<100~200L/min范圍流量的工業(yè)液壓中應用比重漸增,從而有力顛覆了傳統(tǒng)上有關二通插裝閥僅適用于高壓大流量觀點。盡管二通插裝閥在當前工業(yè)液壓閥中的應用中所占比例總量已快速增加到5%左右(見圖2),并在NG32~160通徑規(guī)格的應用中已成功替代傳統(tǒng)技術,但與傳統(tǒng)方式的板式液壓閥及其組合的應用仍占據(jù)著市場應用總量中的主要份額相比,其應用發(fā)展空間十分廣闊。因此,可以預測,二通插裝閥今后在工業(yè)液壓和移動液壓應用中所占的比重將會進入一個快速的增長期,并進一步在NG10、16應用范圍內(nèi)取得新的突破。眾所周知,蓋板式的二通插裝閥具有采用先導控制、座閥主級、插裝孔安裝連接以及模塊化和集成化的組合的明顯技術特征。因此,基于二通插裝閥的控制結(jié)構和方案,具有良好的壓差-流量特性、敏捷和可控的開關特性、優(yōu)異的無泄漏特性以及多功能的組合和負載腔獨立控制方案,相對于傳統(tǒng)方式基于滑閥主結(jié)構和板式安裝面連接方式及其控制方案,具有明顯的技術優(yōu)勢,并在中大功率和流量范圍的工業(yè)液壓快速實現(xiàn)了對板式連接的液壓閥及其組合的整體性和規(guī)模性的技術替代。對此,國際液壓界一致認為在近代液壓技術進步中,這一事件和電液比例技術的興起一樣可以列為里程碑式事件。但是最新的技術分析表明,源于歐洲和中大型液壓機注塑機等為代表的工業(yè)應用需求而形成的現(xiàn)有基于ISO7368-89安裝孔標準二通插裝閥及其組合(包括國際領先企業(yè)的主流產(chǎn)品)中,都歷史地和程度不同地存在著所謂“過度設計”的問題。根據(jù)在中國的應用經(jīng)驗,現(xiàn)有國內(nèi)外市售的二通插裝閥產(chǎn)品,尤其在NG16、25規(guī)格應用中,由于在控制蓋板中大量應用的ISO4401-03規(guī)格先導電磁閥流量規(guī)格和形體偏大,從而明顯導致NG16/25控制蓋板安裝面結(jié)構和形體偏大,同時,現(xiàn)有蓋板產(chǎn)品中蓋板體內(nèi)無一例外地含有大量的斜孔設計,廣泛設置節(jié)流孔(螺塞)和分離式功能構件布局等,明顯制約著二通插裝閥向中小流量應用的拓展,因此,自身也迫切需要進行革新和優(yōu)化。二通插裝閥作為一種基于安裝孔連接的模塊化、可配組和集成化控制技術,具有很強的替代力,有著向工業(yè)和移動液壓應用中最為廣闊的應用范圍尤其是NG10、16、25應用范圍發(fā)展的技術優(yōu)勢和巨大空間。特別是當前在中國,傳統(tǒng)方式板式閥市場中同質(zhì)化日趨嚴重,而板式閥所依賴連接的“安裝面”作為歷史上制造技術和信息化技術尚不發(fā)達時的“過渡性”結(jié)構,在整體性方案中,正在廣泛被基于“安裝孔”連接的方案替代。因此,二通插裝閥進一步充分發(fā)揮自己的技術優(yōu)勢和替代力,實現(xiàn)向中小流量應用的拓展和滿足這一廣闊市場需求的可行性是不容置疑的。筆者積35年從事推動該技術應用和發(fā)展的體會是,通過對現(xiàn)有產(chǎn)品進行小型化、緊湊化重組,進行產(chǎn)品結(jié)構的合理化和優(yōu)化的創(chuàng)新,進行供應鏈流程再造,順應當前液壓傳動與元件的緊湊化、輕量化,更加高效、節(jié)能、降耗和環(huán)保的迫切要求,是主要的技術關鍵和發(fā)展趨勢,也是中國持續(xù)發(fā)展二通插裝閥控制技術的重要策略和努力目標。2010年,RH正式提出的MINISO緊湊型二通插裝閥及其新一代模塊化、可配組和開放式電-液組合式控制產(chǎn)品族(專利族),展示了中國自己獨立見解和最近的開發(fā)成果。MHV(S)專利產(chǎn)品族及平臺的研發(fā)是在電-液控制技術產(chǎn)品族中的一次規(guī)模性自主創(chuàng)新研發(fā),是基于較高技術起點和完全自主知識產(chǎn)權建設的一次重要努力。MHV(S)專利產(chǎn)品族,基于“產(chǎn)品重組、結(jié)構創(chuàng)新和流程再造”的理念,創(chuàng)建系列化的模塊化、組合式新一代電-液控制產(chǎn)品族和技術平臺,旨在對現(xiàn)有工業(yè)和移動液壓應用的一些傳統(tǒng)產(chǎn)品及結(jié)構實施超越和突破。3基于節(jié)省空間小型二通壓裝配閥及其下一代模塊、可選團隊、開發(fā)式電氣表的設計和開發(fā)3.1mhv產(chǎn)品的基本創(chuàng)新和特點3.1.1方案組合及層次依據(jù)“液阻理論”指導從總體上對現(xiàn)有控制方案進行分析綜合、計算和仿真,并基于“最少液阻理論原則”和“分解式回路設計”方法對控制方案的各個層次進行產(chǎn)品重組、結(jié)構創(chuàng)新和總體優(yōu)化和并實施合理化。圖3是典型的雙負載腔執(zhí)行機構(雙作用執(zhí)行油缸)中雙負載腔的獨立控制阻力回路的基本的方案組合和層次。并基于“液阻理論”和“分解式液壓回路設計”進行了多項應用創(chuàng)新。圖4是對組成圖3控制方案中的基本控制單元——二通插裝閥控制組件進行了革新和優(yōu)化的基本路徑。3.1.2電磁閥的應用先導控制元件小型化、合理化。在NG16/25/32規(guī)格中采用CETOP-02(或ISO4401-02)規(guī)格的先導電磁閥,替代現(xiàn)有ISO4401-03規(guī)格,在增加NG10規(guī)格中,采用了NG3(MINI)型先導電磁閥。法蘭控制蓋板創(chuàng)建可模塊化,優(yōu)化和專利結(jié)構,如:專利組合螺塞及其小型化、先導元件微型化,采用專利安裝孔(Newso孔)的創(chuàng)新螺紋插裝閥電磁鐵和先導閥。實現(xiàn)無斜孔設計的結(jié)構突破。主級插裝件保留ISO736-89安裝孔主要尺寸,在部分前提下,在充分發(fā)揮二通插裝閥的△P-Q壓力—流量特性、開關時間特性S-t前提下(見圖5),實現(xiàn)較現(xiàn)有技術的功率重量比明顯提升和合理化。對個別結(jié)構尺寸進行局部性調(diào)整,新增加關鍵性NG10規(guī)格,滿足小流量需要。通過局部重組,與小型化法蘭蓋板安裝面一起形成新的MINISO安裝孔?；贛INISO安裝孔的閥塊本體小型化、輕量化、模塊化,連接多樣化。3.1.3創(chuàng)建派生產(chǎn)品建立關鍵的技術基礎,即一組產(chǎn)品共享一組子系統(tǒng),接口(如:二孔一面)和制造過程利用它們高效創(chuàng)建和產(chǎn)生一系列派生產(chǎn)品。用相當少的零部件和模塊來組合派生產(chǎn)品。閥塊模塊可基于相同接口,通過變型設計、配置滿足多樣化需求。3.1.4創(chuàng)建基于mcv的產(chǎn)品族創(chuàng)新開發(fā)形成完全自主技術和獨創(chuàng)的MCV(MINISO二通插裝閥)、PV、FV、MV(基于MCV的板式連接閥、法蘭連接閥和移動液壓閥)以及IVL/IVH(基于MCV的集成控制閥組合和系統(tǒng))3.2提高20%30%功率比較上,在產(chǎn)品級層面,相對現(xiàn)有國內(nèi)外領先企業(yè)當前同類產(chǎn)品提高20%~30%(參見圖4);在回路組合級層面,相對于現(xiàn)有傳統(tǒng)控制技術(板式連接及集成)明顯提高(參見圖4)。相對于傳統(tǒng)控制技術,在以下一些特性上具有相對優(yōu)勢,如表1所示。3.3新一代電-液控制技術的特點作為未來液壓控制技術,模塊化、組合式、可配組和開放式的專利產(chǎn)品族和平臺有較好綜合優(yōu)勢:(1)高比功率和能量密度的組合式、集成化控制結(jié)構。(2)優(yōu)良的可控制性和高可靠性。(3)與微電子技術一體化,電-液比例和智能化控制。(4)基于回路級和系統(tǒng)級的整體解決方案。(5)可以全局性和整體性融合現(xiàn)代電-液控制技術(包括工業(yè)液壓和移動液壓)。(6)本質(zhì)性的可智能化的節(jié)能低耗型組合產(chǎn)品。(7)符合節(jié)能、降耗、節(jié)材、低碳等綠色要求。(8)出色的性價比和高附加值。(9)可制造性、可裝配性、可維護性優(yōu)異?；贛INISO緊湊型二通插裝閥的新一代模塊化、可配組和開放式電-液組合式控制技術,符合中國機械工程技術路線圖中液壓傳動與控制領域中“高功率比液壓元件及系統(tǒng)”、“緊湊化、模塊化液壓元件及系統(tǒng)”的