二通插裝閥在工業(yè)液壓中的應(yīng)用

二通插裝閥在工業(yè)液壓中的應(yīng)用

1通插裝閥發(fā)展歷程回顧在中國(guó)現(xiàn)有的液壓閥產(chǎn)品中，二通插裝閥是最具有中國(guó)特色的過濾式機(jī)械產(chǎn)品。一般來說，它反映了中國(guó)的獨(dú)立研發(fā)、應(yīng)用和發(fā)展，以及低外部依賴性。圖1是對(duì)國(guó)內(nèi)外二通插裝閥發(fā)展歷程的簡(jiǎn)要回顧。在圖左側(cè)列入國(guó)際上一些標(biāo)志性的事件、企業(yè)的產(chǎn)品和有關(guān)人士,可見歐美始終引領(lǐng)著技術(shù)發(fā)展。右側(cè)列出相近年代中發(fā)生在中國(guó)液壓界的一些事件,尤其是上世紀(jì)90年代以來中國(guó)在一系列重大工程和裝備中大規(guī)模應(yīng)用二通插裝閥取得成功。2010年中國(guó)山東泰豐液壓和寧波海天塑機(jī)有關(guān)二通插裝閥和銷售應(yīng)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(guó)的領(lǐng)軍企業(yè),二通插裝閥的應(yīng)用總量已超過41萬(wàn)件,穩(wěn)居世界領(lǐng)先。2通插裝閥技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀表1數(shù)據(jù)中,在液壓機(jī)和注塑機(jī)二項(xiàng)最具代表性的工業(yè)應(yīng)用中,NG16、25規(guī)格的應(yīng)用占全部應(yīng)用的75%-80%,其中NG16規(guī)格的應(yīng)用甚至超過NG25的應(yīng)用。這說明了在中國(guó),二通插裝閥在<100~200L/min范圍流量的工業(yè)液壓中應(yīng)用比重漸增,從而有力顛覆了傳統(tǒng)上有關(guān)二通插裝閥僅適用于高壓大流量觀點(diǎn)。盡管二通插裝閥在當(dāng)前工業(yè)液壓閥中的應(yīng)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(yīng)用中已成功替代傳統(tǒng)技術(shù),但與傳統(tǒng)方式的板式液壓閥及其組合的應(yīng)用仍占據(jù)著市場(chǎng)應(yīng)用總量中的主要份額相比,其應(yīng)用發(fā)展空間十分廣闊。因此,可以預(yù)測(cè),二通插裝閥今后在工業(yè)液壓和移動(dòng)液壓應(yīng)用中所占的比重將會(huì)進(jìn)入一個(gè)快速的增長(zhǎng)期,并進(jìn)一步在NG10、16應(yīng)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(dǎo)控制、座閥主級(jí)、插裝孔安裝連接以及模塊化和集成化的組合的明顯技術(shù)特征。因此,基于二通插裝閥的控制結(jié)構(gòu)和方案,具有良好的壓差-流量特性、敏捷和可控的開關(guān)特性、優(yōu)異的無(wú)泄漏特性以及多功能的組合和負(fù)載腔獨(dú)立控制方案,相對(duì)于傳統(tǒng)方式基于滑閥主結(jié)構(gòu)和板式安裝面連接方式及其控制方案,具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì),并在中大功率和流量范圍的工業(yè)液壓快速實(shí)現(xiàn)了對(duì)板式連接的液壓閥及其組合的整體性和規(guī)模性的技術(shù)替代。對(duì)此,國(guó)際液壓界一致認(rèn)為在近代液壓技術(shù)進(jìn)步中,這一事件和電液比例技術(shù)的興起一樣可以列為里程碑式事件。但是最新的技術(shù)分析表明,源于歐洲和中大型液壓機(jī)注塑機(jī)等為代表的工業(yè)應(yīng)用需求而形成的現(xiàn)有基于ISO7368-89安裝孔標(biāo)準(zhǔn)二通插裝閥及其組合(包括國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)的主流產(chǎn)品)中,都?xì)v史地和程度不同地存在著所謂“過度設(shè)計(jì)”的問題。根據(jù)在中國(guó)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外市售的二通插裝閥產(chǎn)品,尤其在NG16、25規(guī)格應(yīng)用中,由于在控制蓋板中大量應(yīng)用的ISO4401-03規(guī)格先導(dǎo)電磁閥流量規(guī)格和形體偏大,從而明顯導(dǎo)致NG16/25控制蓋板安裝面結(jié)構(gòu)和形體偏大,同時(shí),現(xiàn)有蓋板產(chǎn)品中蓋板體內(nèi)無(wú)一例外地含有大量的斜孔設(shè)計(jì),廣泛設(shè)置節(jié)流孔(螺塞)和分離式功能構(gòu)件布局等,明顯制約著二通插裝閥向中小流量應(yīng)用的拓展,因此,自身也迫切需要進(jìn)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(shù),具有很強(qiáng)的替代力,有著向工業(yè)和移動(dòng)液壓應(yīng)用中最為廣闊的應(yīng)用范圍尤其是NG10、16、25應(yīng)用范圍發(fā)展的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和巨大空間。特別是當(dāng)前在中國(guó),傳統(tǒng)方式板式閥市場(chǎng)中同質(zhì)化日趨嚴(yán)重,而板式閥所依賴連接的“安裝面”作為歷史上制造技術(shù)和信息化技術(shù)尚不發(fā)達(dá)時(shí)的“過渡性”結(jié)構(gòu),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(jìn)一步充分發(fā)揮自己的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和替代力,實(shí)現(xiàn)向中小流量應(yīng)用的拓展和滿足這一廣闊市場(chǎng)需求的可行性是不容置疑的。筆者積35年從事推動(dòng)該技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的體會(huì)是,通過對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行小型化、緊湊化重組,進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理化和優(yōu)化的創(chuàng)新,進(jìn)行供應(yīng)鏈流程再造,順應(yīng)當(dāng)前液壓傳動(dòng)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(shù)關(guān)鍵和發(fā)展趨勢(shì),也是中國(guó)持續(xù)發(fā)展二通插裝閥控制技術(shù)的重要策略和努力目標(biāo)。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(guó)自己獨(dú)立見解和最近的開發(fā)成果。MHV(S)專利產(chǎn)品族及平臺(tái)的研發(fā)是在電-液控制技術(shù)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(shù)起點(diǎn)和完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)建設(shè)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(gòu)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(shù)平臺(tái),旨在對(duì)現(xiàn)有工業(yè)和移動(dòng)液壓應(yīng)用的一些傳統(tǒng)產(chǎn)品及結(jié)構(gòu)實(shí)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(tuán)隊(duì)、開發(fā)式電氣表的設(shè)計(jì)和開發(fā)3.1mhv產(chǎn)品的基本創(chuàng)新和特點(diǎn)3.1.1方案組合及層次依據(jù)“液阻理論”指導(dǎo)從總體上對(duì)現(xiàn)有控制方案進(jìn)行分析綜合、計(jì)算和仿真,并基于“最少液阻理論原則”和“分解式回路設(shè)計(jì)”方法對(duì)控制方案的各個(gè)層次進(jìn)行產(chǎn)品重組、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和總體優(yōu)化和并實(shí)施合理化。圖3是典型的雙負(fù)載腔執(zhí)行機(jī)構(gòu)(雙作用執(zhí)行油缸)中雙負(fù)載腔的獨(dú)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(shè)計(jì)”進(jìn)行了多項(xiàng)應(yīng)用創(chuàng)新。圖4是對(duì)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(jìn)行了革新和優(yōu)化的基本路徑。3.1.2電磁閥的應(yīng)用先導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(gòu),如:專利組合螺塞及其小型化、先導(dǎo)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(dǎo)閥。實(shí)現(xiàn)無(wú)斜孔設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)突破。主級(jí)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(guān)時(shí)間特性S-t前提下(見圖5),實(shí)現(xiàn)較現(xiàn)有技術(shù)的功率重量比明顯提升和合理化。對(duì)個(gè)別結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行局部性調(diào)整,新增加關(guān)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(guān)鍵的技術(shù)基礎(chǔ),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(dāng)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(shè)計(jì)、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(shù)和獨(dú)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(dòng)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(jí)層面,相對(duì)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先企業(yè)當(dāng)前同類產(chǎn)品提高20%~30%(參見圖4);在回路組合級(jí)層面,相對(duì)于現(xiàn)有傳統(tǒng)控制技術(shù)(板式連接及集成)明顯提高(參見圖4)。相對(duì)于傳統(tǒng)控制技術(shù),在以下一些特性上具有相對(duì)優(yōu)勢(shì),如表1所示。3.3新一代電-液控制技術(shù)的特點(diǎn)作為未來液壓控制技術(shù),模塊化、組合式、可配組和開放式的專利產(chǎn)品族和平臺(tái)有較好綜合優(yōu)勢(shì):(1)高比功率和能量密度的組合式、集成化控制結(jié)構(gòu)。(2)優(yōu)良的可控制性和高可靠性。(3)與微電子技術(shù)一體化,電-液比例和智能化控制。(4)基于回路級(jí)和系統(tǒng)級(jí)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(shù)(包括工業(yè)液壓和移動(dòng)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(jià)比和高附加值。(9)可制造性、可裝配性、可維護(hù)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(shù),符合中國(guó)機(jī)械工程技術(shù)路線圖中液壓傳動(dòng)與控制領(lǐng)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