液压集成块设计方法与解析

集成块其实就是油路块，集成式液压系统(Integrated Hydraulic Manifold SystemsIHMS) 的核心单元是液压阀块(Hydraulic Manifold Bloeks-HMB)，它是 一个或多个特别的预先钻有多个孔的阀块体，其上安装有各种液压元件，如液压 阀、管接头、压力表等，其内部的孔道与元件孔道相连通，构成液压集成回路 (Hydraulic Integrated Circuit)，实现系统控制要求。一般一个阀块体上稍微复杂一点的就有上百个，这些孔道构成一个纵横交错 的孔系网络。在阀块安装布局中，各种元件应尽可能紧凑、均匀地分布在阀块体 各面，既要方便安装、调试，又要符合美学要求，而且，布局方案与连通要求一 起成为孔道设计的起始条件。元件间通过内部孔道连通，无法直接连通的需设置 工艺孔。同时，设计时还必须满足菲连通孔道问安全壁厚和连通孔道相交处通流 截面等设计品质的要求。这些问题不仅导致传统的人工布局、孔道连通及校核异 常困难，即使采用一般的CAD方法亦难以确保设计质量。液压阀块上六个表面的功用(仅供参考):(1) 顶面和底面液压阀块块体的顶面和底面为叠加接合面，表面布有公用压力油口 P、公用 回油口。、泄漏油口 L、以及四个螺栓孔。(2) 前面、后面和右侧面(a) 右侧面：安装经常调整的元件，有压力控制阀类，如溢流阀、减压阀、 顺序阀等：流量控制阀类，如节流阀、调速阀等。(b) 前面：安装方向阀类，如电磁换向阀、单向阀等;当压力阀类和流量阀类 在右侧面安装不下时，应安装在前面，以便调整。(c) 后面：安装方向阀类等不调整的元件。(3) 左侧面左侧面设有连接执行机构的输出油口，外测压点以及其他辅助油口，如蓄能 器油孔、接备用压力继电器油孔等。液压阀块块体的空间布局规划是根据液压系统原理图和布置图等的设计要 求和设计人员的设计经验进行的。经常性的原则如下：(1) 安装于液压阀块上的液压元件的尺寸不得相互干涉。(2) 阀块的几何尺寸主要考虑安装在阀块上的各元件的外型尺寸，使各元件 之间有足够的装配空间。液压元件之问的距离应大于5mm，换向阀上的电磁铁、 压力阀上的先导阀以及压力表等可适当延伸到阀块安装平面以外，这样可减小阀 块的体积。但要注意外伸部分不要与其他零件相碰。(3) 在布局时，应考虑阀体的安装方向是否合理，应该使阀芯处于水平方向， 防止阀芯的自重影响阀的灵敏度，特别是换向阀一定要水平布置。(4) 阀块公共油孔的形状和位置尺寸要根据系统的设计要求来确定。而确定 阀块上各元件的安装参数则应尽可能考虑使需要连通的孔道最好正交，使它们直 接连通，减少不必要的工艺孔。(5) 由于每个元件都有两个以上的通油孔道，这些孔道又要与其它元件的孔 道以及阀块体上的公共油孔相连通，有时直接连通是不可能的，为此必须设计必 要的工艺孔。阀块的孔道设计就是确定孔道连通时所需增加工艺孔的数量、工艺 孔的类型和位置尺寸以及阀块上孔道的孔径和孔深。(6) 不通孔道之间的最小壁厚必须进行强度校核。(7) 要注意液压元件在阀块上的固定螺孔不要与油道相碰，其最小壁厚也应 进行强度校核等等。根据以上原则，液压阀块布局的优化方法如下：(1) 如果在液压阀块某面上的液压元件的数量不超过4个，则分别布置液压 元件在4个角附近，不一定在角上.这样可以保证在两个边附近进行工艺孔设计。(2) 如果在液压阀块某面上的液压元件的数量不超过8个，则除了分别布置 液压元件在4个角附近以外，其它液压元件可根据情况分别布置在4个边附近。 这样可以保证在一个到两个边附近进行工艺孔设计。(3) 如果液压阀块某面上的液压元件的数量超过8个以上，可以考虑使用智 能方法进行优化设计。由于一般情况下，液压阀块包含的液压元件总和不会超过10个以上，所以 分配到各个面上的液压元件数量不会超过1O个，一般在3到5个左右。由于在一般液压阀块设计中很少涉及到大量的液压元件布置，所以根据前两 条的规则可以满足系统设计的基本要求。液压阀块的设计思路集成块单元回路图实质上是液压系统原理的一个等效转换，它是设计块式集 成液压控制装置的基础，也是设计集成块的依据。阀块图纸上要有相应的原理图， 原理图除反映油路的连通性外，还要标出所用元件的规格型号、油口的名称及孔 径，以便液压阀块的设计。设计阀块前.首先要读通原理图，然后确定哪一部分油路可以集成。每个块 体上包括的元件数量应适中。阀块体尺寸应考虑两个侧面所安装的元件类型及外 形尺寸，以及保证块体内油道孔间的最小允许壁厚的原则下，力求结构紧凑、体 积小、重量轻。