二通插装阀在工业液压中的应用

二通插装阀在工业液压中的应用

1通插装阀发展历程回顾在中国现有的液压阀产品中，二通插装阀是最具有中国特色的过滤式机械产品。一般来说，它反映了中国的独立研发、应用和发展，以及低外部依赖性。图1是对国内外二通插装阀发展历程的简要回顾。在图左侧列入国际上一些标志性的事件、企业的产品和有关人士,可见欧美始终引领着技术发展。右侧列出相近年代中发生在中国液压界的一些事件,尤其是上世纪90年代以来中国在一系列重大工程和装备中大规模应用二通插装阀取得成功。2010年中国山东泰丰液压和宁波海天塑机有关二通插装阀和销售应用量数据(见表1),表明它们不仅已经快速发展成中国的领军企业,二通插装阀的应用总量已超过41万件,稳居世界领先。2通插装阀技术的应用现状表1数据中,在液压机和注塑机二项最具代表性的工业应用中,NG16、25规格的应用占全部应用的75%-80%,其中NG16规格的应用甚至超过NG25的应用。这说明了在中国,二通插装阀在<100~200L/min范围流量的工业液压中应用比重渐增,从而有力颠覆了传统上有关二通插装阀仅适用于高压大流量观点。尽管二通插装阀在当前工业液压阀中的应用中所占比例总量已快速增加到5%左右(见图2),并在NG32~160通径规格的应用中已成功替代传统技术,但与传统方式的板式液压阀及其组合的应用仍占据着市场应用总量中的主要份额相比,其应用发展空间十分广阔。因此,可以预测,二通插装阀今后在工业液压和移动液压应用中所占的比重将会进入一个快速的增长期,并进一步在NG10、16应用范围内取得新的突破。众所周知,盖板式的二通插装阀具有采用先导控制、座阀主级、插装孔安装连接以及模块化和集成化的组合的明显技术特征。因此,基于二通插装阀的控制结构和方案,具有良好的压差-流量特性、敏捷和可控的开关特性、优异的无泄漏特性以及多功能的组合和负载腔独立控制方案,相对于传统方式基于滑阀主结构和板式安装面连接方式及其控制方案,具有明显的技术优势,并在中大功率和流量范围的工业液压快速实现了对板式连接的液压阀及其组合的整体性和规模性的技术替代。对此,国际液压界一致认为在近代液压技术进步中,这一事件和电液比例技术的兴起一样可以列为里程碑式事件。但是最新的技术分析表明,源于欧洲和中大型液压机注塑机等为代表的工业应用需求而形成的现有基于ISO7368-89安装孔标准二通插装阀及其组合(包括国际领先企业的主流产品)中,都历史地和程度不同地存在着所谓“过度设计”的问题。根据在中国的应用经验,现有国内外市售的二通插装阀产品,尤其在NG16、25规格应用中,由于在控制盖板中大量应用的ISO4401-03规格先导电磁阀流量规格和形体偏大,从而明显导致NG16/25控制盖板安装面结构和形体偏大,同时,现有盖板产品中盖板体内无一例外地含有大量的斜孔设计,广泛设置节流孔(螺塞)和分离式功能构件布局等,明显制约着二通插装阀向中小流量应用的拓展,因此,自身也迫切需要进行革新和优化。二通插装阀作为一种基于安装孔连接的模块化、可配组和集成化控制技术,具有很强的替代力,有着向工业和移动液压应用中最为广阔的应用范围尤其是NG10、16、25应用范围发展的技术优势和巨大空间。特别是当前在中国,传统方式板式阀市场中同质化日趋严重,而板式阀所依赖连接的“安装面”作为历史上制造技术和信息化技术尚不发达时的“过渡性”结构,在整体性方案中,正在广泛被基于“安装孔”连接的方案替代。因此,二通插装阀进一步充分发挥自己的技术优势和替代力,实现向中小流量应用的拓展和满足这一广阔市场需求的可行性是不容置疑的。笔者积35年从事推动该技术应用和发展的体会是,通过对现有产品进行小型化、紧凑化重组,进行产品结构的合理化和优化的创新,进行供应链流程再造,顺应当前液压传动与元件的紧凑化、轻量化,更加高效、节能、降耗和环保的迫切要求,是主要的技术关键和发展趋势,也是中国持续发展二通插装阀控制技术的重要策略和努力目标。2010年,RH正式提出的MINISO紧凑型二通插装阀及其新一代模块化、可配组和开放式电-液组合式控制产品族(专利族),展示了中国自己独立见解和最近的开发成果。MHV(S)专利产品族及平台的研发是在电-液控制技术产品族中的一次规模性自主创新研发,是基于较高技术起点和完全自主知识产权建设的一次重要努力。MHV(S)专利产品族,基于“产品重组、结构创新和流程再造”的理念,创建系列化的模块化、组合式新一代电-液控制产品族和技术平台,旨在对现有工业和移动液压应用的一些传统产品及结构实施超越和突破。3基于节省空间小型二通压装配阀及其下一代模块、可选团队、开发式电气表的设计和开发3.1mhv产品的基本创新和特点3.1.1方案组合及层次依据“液阻理论”指导从总体上对现有控制方案进行分析综合、计算和仿真,并基于“最少液阻理论原则”和“分解式回路设计”方法对控制方案的各个层次进行产品重组、结构创新和总体优化和并实施合理化。图3是典型的双负载腔执行机构(双作用执行油缸)中双负载腔的独立控制阻力回路的基本的方案组合和层次。并基于“液阻理论”和“分解式液压回路设计”进行了多项应用创新。图4是对组成图3控制方案中的基本控制单元——二通插装阀控制组件进行了革新和优化的基本路径。3.1.2电磁阀的应用先导控制元件小型化、合理化。在NG16/25/32规格中采用CETOP-02(或ISO4401-02)规格的先导电磁阀,替代现有ISO4401-03规格,在增加NG10规格中,采用了NG3(MINI)型先导电磁阀。法兰控制盖板创建可模块化,优化和专利结构,如:专利组合螺塞及其小型化、先导元件微型化,采用专利安装孔(Newso孔)的创新螺纹插装阀电磁铁和先导阀。实现无斜孔设计的结构突破。主级插装件保留ISO736-89安装孔主要尺寸,在部分前提下,在充分发挥二通插装阀的△P-Q压力—流量特性、开关时间特性S-t前提下(见图5),实现较现有技术的功率重量比明显提升和合理化。对个别结构尺寸进行局部性调整,新增加关键性NG10规格,满足小流量需要。通过局部重组,与小型化法兰盖板安装面一起形成新的MINISO安装孔。基于MINISO安装孔的阀块本体小型化、轻量化、模块化,连接多样化。3.1.3创建派生产品建立关键的技术基础,即一组产品共享一组子系统,接口(如:二孔一面)和制造过程利用它们高效创建和产生一系列派生产品。用相当少的零部件和模块来组合派生产品。阀块模块可基于相同接口,通过变型设计、配置满足多样化需求。3.1.4创建基于mcv的产品族创新开发形成完全自主技术和独创的MCV(MINISO二通插装阀)、PV、FV、MV(基于MCV的板式连接阀、法兰连接阀和移动液压阀)以及IVL/IVH(基于MCV的集成控制阀组合和系统)3.2提高20%30%功率比较上,在产品级层面,相对现有国内外领先企业当前同类产品提高20%~30%(参见图4);在回路组合级层面,相对于现有传统控制技术(板式连接及集成)明显提高(参见图4)。相对于传统控制技术,在以下一些特性上具有相对优势,如表1所示。3.3新一代电-液控制技术的特点作为未来液压控制技术,模块化、组合式、可配组和开放式的专利产品族和平台有较好综合优势:(1)高比功率和能量密度的组合式、集成化控制结构。(2)优良的可控制性和高可靠性。(3)与微电子技术一体化,电-液比例和智能化控制。(4)基于回路级和系统级的整体解决方案。(5)可以全局性和整体性融合现代电-液控制技术(包括工业液压和移动液压)。(6)本质性的可智能化的节能低耗型组合产品。(7)符合节能、降耗、节材、低碳等绿色要求。(8)出色的性价比和高附加值。(9)可制造性、可装配性、可维护性优异。基于MINISO紧凑型二通插装阀的新一代模块化、可配组和开放式电-液组合式控制技术,符合中国机械工程技术路线图中液压传动与控制领域中“高功率比液压元件及系统”、“紧凑化、模块化液压元件及系统”的