一般来说,液压系统不是通用的,而是针对具体设备、主机的。因此,一般都有比较明确的顾客对象。批量也不大,单件是常有的事。本文兴迪源机械带来液压系统的设计过程详解。
液压系统设计师的任务主要是选用液压元件构建液压回路,有较大的灵活性。过程大致如下：
一、确定对系统的需求：
一般,顾客、或主机设计师会以设计任务书的方式提出对要设计的液压系统的要求。顾客可能是中间商,不清楚需求的细节,是常见的,正常的!所以,如有可能,应该建立与顾客的直接联系,了解需求、需求量、发展趋势。不仅要了解顾客当前的需求,还应知道顾客昨天的需求,想象出顾客明天的需求。
可以从以下几方面深入。
1）调研已有系统是否有样机?国内外先进水平怎么样,是否可以作为标杆?
是否已有专利或实用新型,可以参考和必须回避的?
2）工况分析：
总共有哪些动作?哪些由液压完成?是否合理?这时就应该考虑液压的长处与局限性。
动作间的关系:同步,互锁?互不相,互为因果?
动作的监测:人工、还是传感器?控制方式?
采用什么执行元件,液压缸,还是液压马达?
3）负载力：
如已述及,负载力的类型、方向和大小常常是多变的。如果去问顾客,得到的回答常常是“不知道,不清楚!”
尽管很难确定,还是要尽可能地去调查清楚,因为这对液压系统设计是至关要的。解决途径就是,测!测量现有的可类比的机型,在各种工况下的压力、流量,从而推测,新机型可能受到的负载力。
4）系统将来的工作环境：
是室内,还是露天?是否会遇到雨水、海水,或其他腐蚀性液体?温度、湿度变化范围?杂物灰尘状况?是否有阻燃、防爆要求?冲击、振动情况?电源电压波动范围?
5）对安全性的要求：
有何危险?发生频率?相应的安全标准规范是如何规定的?如果一个液压元件出故障的话,有何危险?
操作者的素质、受培训程度如何?如果无意或有意不遵守操作规程,可能有什么危险?出事故的后果如何:致伤(可痊愈),致残,致死?单人,或多人?
能否通过防护措施、标识、对操作者的培训来降低事故几率?
6）对工作持久性的要求：
工作周期:8小时/天,抑或不间断?期望的工作年限?
故障停工的后果?维修能力?元件的可移性、可拆性、可更换性?重新恢复工作所需的时间?代价?对策?
7）对外形、重量的限制：
长宽高?是否要限制在集装箱范围内?安装空间?操作者位置?故障时维修者进入方向?
允许重量?单件运输重量?重心?载荷均布性?
8）能耗情况：
能量来源,电动机或内燃机?经济转速?
是否需要和允许安装冷却器、加热器?
是否可用要用混合动力?是否需要回收制动、下降能量?
9）对经济性的要求：
目前制造成本?新的要求?限制?
同行(竞争对象)的价格?
10）对工作进程的要求：
从要求的交货期出发,倒退安排,什么时候必须完成超载试验、满载试验、优化、系统联调、组装、制造、零部件采购、设计?
11）交货期、成本、性能
什么是最重要的?什么是次重要的?
不了解以上这些,就搞不好系统设计。这些对系统的要求,对已在该领域工作了多年的老设计师是不言而喻、一点就明的,而对于没有经验的新手来说,是很花时间和费用的。尽管如此,还是要尽可能全面、准确、详细地了解并明确地、清晰地书面表述出来,例如,通过Excel表格、3D-制图,等等。
表述过程,是深化理解顾客需求的过程,获取顾客信任的过程,也是自己积累经验,逐步形案的过程此外,当然,也应该认识到,顾客和领导的愿望是水远不会满足的,德国工程师专门为此发明了一个单词:“会下蛋可剪羊毛可挤奶的母猪”,所以,设计的职责就是要努力做得比别人,比过去更好一些。
二、粗定方案：
1）粗定回路图,估算执行器,挑选元件,这时,要考虑的很重要的一点，就是如何应对多变的负载力。
时间允许的话,最好做多方案比较。研发能力是通过探索提高的!
2）与元件设计相似,系统制造的成本,也是80%以上掌握在设计师手里,设计师选错元件,定错对元件的技术要求,常会使成本成倍地增加。
3）估算成本,要考虑设备所有者的总成本,即不仅投资成本,还有运营成本确定恰当的折衷。
4）做出报价,提供初步方案的关键点、特别是外形、尺寸。
负载力不确定性大,停机后果严尺寸余地重,希望工作持久性长的,方案中应留较大余地。
三、总体设计：
在报价与初步方案得到顾客(领导)首肯,拿到明确订单后进行详细的总体设计。
1）检查回路图的每一种工况。最好是每个可能的工况(包括一个元件失效的工况)单独生成一张回路图来检查。
2）预估系统稳态特性,特别是估算回路中阀与管道的压力损失,从而判断：——泵源的最高设定压力能否驱动最大负载；
——泵源的最大输出流量能否满足要求的执行器最高运动速度。
估得越接近实际工况,就越可以减少过度设计,降低成本,以后的工作进展也会越顺利。
3）制定系统组装图。确定,哪些部分采用集成块组合在一起。
4）把总体方案交顾客预验收,把自己的匠心——为顾客做了多少考虑一告诉顾客!注意观察,自己的方案能给顾客带来什么感受。
5）根据顾客要求改进。
四、细节设计：
如果所有液压元件和管道的特性都如理论上那么理想化的话,设计师就太容易当了。
液压元件和管道性能的非理想化、制造的不一致性远远超过电子元件。正是这些非理想化的特性造成了系统性能的多变和不确定。液压系统设计师的本事就在于能否预估这些非理想化特性,并准备好相应的应对措施。
此时应该分析瞬态特性,如有条件的话,进行系统动特性仿真并优化。
五、制造、组装、安装、调试优化、验收：
虽然这些常常有专门部门负责,但是参与,指导,却是检验证实自己的预估，获得经验的极好机会,应该尽量争取参加。
六、完善技术文件：
根据调试期间做的改进及时更新技术文件。
使用说明书、产品信息、使用规范、维护计划、维护规则、易耗易损零件、备件配件表等维护必需的技术文件,设计师在设计阶段后期就应该考虑到,并用明确的、使用者易懂易接受的语言编制。通过举办维护人员培训班等形式,帮助使用单位培训合格的员工来掌握执行维护。
七、运行、改进：
产品是设计师的孩子,只要它还在世上工作,设计师就应该关心,并从而获取、积累经验。
所以,液压系统设计师除了要掌握液压基本原理、液压基本回路的特性、元件结构原理与特性,液压测试技术外,还应该掌握各类现代液压回路、故障诊断原理,具备系统动力学、控制理论、电控、PLC、编程的基本知识。
刚出校门,来到工作岗位,特别是工厂、研究所的毕业生,不要再去搞那些脱离实际的理论,而是应该尽可能地先去接触实际的工作,例如,当装配工、修理工、测试技术员、售后服务等。学会测试,增加对实际、对顾客需求和企业状况的了解，弥补在大学里脱离实际的缺陷。
同时,在这些实际工作中,仔细观察,分析研究现有的产品。从现有的问题出发,思考什么是需要改进的,或可以改进的,从小改进着手。这样,等以后专职从事设计工作时,才能真正对企业有所贡献。
工作不满三年,最好不要去搞新产品设计。这样,自己和企业才不会遭灭顶之灾,工作几年后,就会知道,国内的液压企业中,有多少在搞设计,多少在测绘仿造,企业现在到底需要什么,顾客需要什么。
【兴迪源机械液压技术优势】
兴迪源机械严格按照ISO国际标准质量管理体系和5S管理标准进行质量监控和内部管理。建立有 “河南省流体压力成形智能装备工程技术研究中心”，核心团队由数10名博士、硕士和各高等院校金属成形专家教授组成，专注于液压成形核心技术和产品工艺研发。
兴迪源机械与中国科学院金属研究所、南京航空航天大学等院校开展长期的产、学、研合作，并共同设立了“液压成形技术产业化示范基地”，时刻跟踪国内外领先技术，不断提升“兴迪源”液压设备品牌价值。
部分文段和图片摘自：
《白话液压》
作者：张海平
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