木片压缩机液压系统设计研究

郝春玲

（渤海船舶职业学院，辽宁兴城125105）

木片压缩机液压系统设计研究

郝春玲

（渤海船舶职业学院，辽宁兴城125105）

为更好地解决国内制浆造纸企业木片运输效率低、成本高这一难题，利用比例控制、集成插装、双泵合流等技术设计木片压缩机液压系统。设计过程中采用PLC进行控制，通过人机界面进行参数设置，通过现场反复试验来确定最佳参数，确保木片压缩机液压系统实现能耗小、速度快的特点，达到有效提高木片压缩机产能的目的。

木片压缩机；液压系统；PLC

目前，国内制浆造纸企业所需纤维原料除小部分能够由自营林场供应或工厂周边采购外，大部分要经过国内长途运输或从北美洲、澳洲、东南亚等地跨国、跨洋运输来获取。木片压缩机的广泛使用不仅提高了木片陆运的效率，更打破了日本对木片海运的垄断，达到了降低木片运输成本的目的，更好地解决了国内制浆造纸企业木片运输效率低、成本高这一难题。

1 国内研究现状

国内对木片压缩的研究主要集中在20世纪90年代。1992年东北林业大学范忠仁等人研制了液压木片压缩包装机，压缩活塞对木片的压力为784 kPa，可使木片体积减小55%；1998年吉林省林业科学研究院和吉林省森工集团共同研制的P7型木片挤压装袋机，可使木片的装袋容重提高20～30%。根据某制浆造纸原材料企业的要求，将其生产的木片作为制浆造纸企业的原料木片进行压缩成包，在广州大学进行研发。以下将就液压系统进行详细论述。

2 液压系统设计

根据功能要求，设计一套液压系统，通过双泵合流、集成插装、比例调节等技术完成多个液压缸的顺序动作，实现对木片的压缩。

2.1 技术要求

第一，能耗小。木片压缩机的工作时间长，要求设计的液压系统功耗小，能耗指标达到国际先进水平。

第二，速度快。压缩机所要求的出料速度4～5个/min是目前全球产能最高的，这就要求液压缸的动作速度快，整个动作流程的连贯性好。

第三，压力合适。压缩木片时油液的压力大小很关键，不仅要保证木片能压缩成型，更要保证木片纤维损坏率合格。

木片压缩机的基本目标参数：木块尺寸360 mm×360 mm×220 mm，压缩比5:1，密度680～820 kg/m3，出料速度4～5个/min，产能5 t/h。该木片压缩机和国内已有的木片压缩设备相比具有明显优势，是目前国内乃至全球产能较高的木片压缩设备。

2.2 整体方案

在液压系统设计的基础上，进行元件的选择、安装、调试，然后采用PLC进行控制，对其动作进行程序编辑，通过人机界面进行参数设置，现场反复试验来确定最佳油液压力、电磁阀最佳动作时间等参数。

液压系统中的各个油缸相互配合共同完成木片压缩的动作循环，同时利用三菱PLC及三菱人机界面软件对系统进行控制。传感器所测得的信号送入PLC，通过PLC来控制每个液压缸动作的开始和结束。采用电液比例溢流阀来调定系统压力，通过电液比例换向阀来控制下料缸的速度和平稳性。液压系统原理如图1所示，按图完成系统的安装、调试过程即可。

图1 液压系统原理图

2.3 循环过程

N1为带动被压缩工件的工作台液压缸，N2为辅缸，N3为填料缸，N4为压模缸。其具体循环过程如下：

1）y1、y2、y10同时得电，液控单向阀5充液、打开，N2辅缸活塞快速向右推进100～150 mm（N1液压缸吸油），N1缸活塞右行到达填料缸指定位置；

2）y7、y10同时得电，N3填料缸按给定压力值工作，活塞下移；

3)y1、y3、y10同时得电，N2辅缸向左移动，液控单向阀5关闭，N1主缸活塞慢速向左推进，到达压模指定位置；

针对上述问题，建议：优化我国生物医药企业研发支出的信息披露情况，完善相关部门披露制度，加强监管力度，提高企业执行度

4）y8、y10同时得电，N4压模缸按给定的压力值右移到位，进行压模；

5）y6、y10同时得电，N3填料缸退回，N3填料缸上行位移到终点；

6）y9、y10同时得电，N4模压缸左行，回到初始位置；

7）y1、y3、y5、y10得电，N1主缸、N2辅缸退回到初始位置。

其中PLC的输入/输出地址如表1所示。

表1 PLC的输入/输出地址

系统中泵及主要阀的性能参数如下（序号如图1所示）：

1）主泵1：恒功率变量泵，31.5 MPa，190 mL/r，1 480 r/min，电机m1功率75 KW。

2）辅泵2：恒功率变量泵，31.5 MPa，190 mL/r，1 480 r/min，电机m2功率55 KW。

3）循环泵3（叶片泵，带溢流阀）：1.0 MPa，150 mL/r，1000 r/min，电机m3功率6 KW。

4）插装阀集成块4（包括6个比例方向阀，1个比例压力阀）：40通径，31.5 MPa。

5）液控单向阀5：160通径，31.5 MPa。

6）电磁溢流阀7：25通径，31.5 MPa。

7）单向阀8、9：22通径，31.5 MPa。

8）顺序阀13：22通径，31.5 MPa。

3 小结

利用比例控制、集成插装、双泵合流等技术所研发的木片压缩机液压系统具有能耗小、动作速度快的特点。目前该样机通过试验，结果显示满足设计要求，已交由用户试用。

[1]韩桂华.液压系统设计技巧与禁忌[M].北京:化学工业出版社,2011.

[2]李万莉.工程机械液压系统设计[M].上海:同济大学出版社,2011.

[3]张利平.液压传动系统设计与使用[M].北京:化学工业出版社,2010.

[4]黄志坚.液压系统控制与PLC应用[M].北京:中国电力出版社,2012.

[5]黄志坚.看图学液压系统安装调试[M].北京:化学工业出版社,2011.

[6]范忠仁,温洪波.木片压缩包装机的研究[J].林业机械, 1992(2):11-12.

[7]陆康年,周建勋,邢力平.MYD型木片压缩打包机的研制[J].森林工程,1996(1):21.

［责任编辑：刘 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，辽宁葫芦岛人，副教授，硕士，研究方向：机械制造与自动化。