一般來說,液壓系統不是通用的,而是針對具體設備、主機的。因此,一般都有比較明確的顧客對象。批量也不大,單件是常有的事。本文興迪源機械帶來液壓系統的設計過程詳解。
液壓系統設計師的任務主要是選用液壓元件構建液壓回路,有較大的靈活性。過程大致如下：
一、確定對系統的需求：
一般,顧客、或主機設計師會以設計任務書的方式提出對要設計的液壓系統的要求。顧客可能是中間商,不清楚需求的細節,是常見的,正常的!所以,如有可能,應該建立與顧客的直接聯系,了解需求、需求量、發展趨勢。不僅要了解顧客當前的需求,還應知道顧客昨天的需求,想象出顧客明天的需求。
可以從以下幾方面深入。
1）調研已有系統是否有樣機?國內外先進水平怎么樣,是否可以作為標桿?
是否已有專利或實用新型,可以參考和必須回避的?
2）工況分析：
總共有哪些動作?哪些由液壓完成?是否合理?這時就應該考慮液壓的長處與局限性。
動作間的關系:同步,互鎖?互不相,互為因果?
動作的監測:人工、還是傳感器?控制方式?
采用什么執行元件,液壓缸,還是液壓馬達?
3）負載力：
如已述及,負載力的類型、方向和大小常常是多變的。如果去問顧客,得到的回答常常是“不知道,不清楚!”
盡管很難確定,還是要盡可能地去調查清楚,因為這對液壓系統設計是至關要的。解決途徑就是,測!測量現有的可類比的機型,在各種工況下的壓力、流量,從而推測,新機型可能受到的負載力。
4）系統將來的工作環境：
是室內,還是露天?是否會遇到雨水、海水,或其他腐蝕性液體?溫度、濕度變化范圍?雜物灰塵狀況?是否有阻燃、防爆要求?沖擊、振動情況?電源電壓波動范圍?
5）對安全性的要求：
有何危險?發生頻率?相應的安全標準規范是如何規定的?如果一個液壓元件出故障的話,有何危險?
操作者的素質、受培訓程度如何?如果無意或有意不遵守操作規程,可能有什么危險?出事故的后果如何:致傷(可痊愈),致殘,致死?單人,或多人?
能否通過防護措施、標識、對操作者的培訓來降低事故幾率?
6）對工作持久性的要求：
工作周期:8小時/天,抑或不間斷?期望的工作年限?
故障停工的后果?維修能力?元件的可移性、可拆性、可更換性?重新恢復工作所需的時間?代價?對策?
7）對外形、重量的限制：
長寬高?是否要限制在集裝箱范圍內?安裝空間?操作者位置?故障時維修者進入方向?
允許重量?單件運輸重量?重心?載荷均布性?
8）能耗情況：
能量來源,電動機或內燃機?經濟轉速?
是否需要和允許安裝冷卻器、加熱器?
是否可用要用混合動力?是否需要回收制動、下降能量?
9）對經濟性的要求：
目前制造成本?新的要求?限制?
同行(競爭對象)的價格?
10）對工作進程的要求：
從要求的交貨期出發,倒退安排,什么時候必須完成超載試驗、滿載試驗、優化、系統聯調、組裝、制造、零部件采購、設計?
11）交貨期、成本、性能
什么是最重要的?什么是次重要的?
不了解以上這些,就搞不好系統設計。這些對系統的要求,對已在該領域工作了多年的老設計師是不言而喻、一點就明的,而對于沒有經驗的新手來說,是很花時間和費用的。盡管如此,還是要盡可能全面、準確、詳細地了解并明確地、清晰地書面表述出來,例如,通過Excel表格、3D-制圖,等等。
表述過程,是深化理解顧客需求的過程,獲取顧客信任的過程,也是自己積累經驗,逐步形案的過程此外,當然,也應該認識到,顧客和領導的愿望是水遠不會滿足的,德國工程師專門為此發明了一個單詞:“會下蛋可剪羊毛可擠奶的母豬”,所以,設計的職責就是要努力做得比別人,比過去更好一些。
二、粗定方案：
1）粗定回路圖,估算執行器,挑選元件,這時,要考慮的很重要的一點，就是如何應對多變的負載力。
時間允許的話,最好做多方案比較。研發能力是通過探索提高的!
2）與元件設計相似,系統制造的成本,也是80%以上掌握在設計師手里,設計師選錯元件,定錯對元件的技術要求,常會使成本成倍地增加。
3）估算成本,要考慮設備所有者的總成本,即不僅投資成本,還有運營成本確定恰當的折衷。
4）做出報價,提供初步方案的關鍵點、特別是外形、尺寸。
負載力不確定性大,停機后果嚴尺寸余地重,希望工作持久性長的,方案中應留較大余地。
三、總體設計：
在報價與初步方案得到顧客(領導)首肯,拿到明確訂單后進行詳細的總體設計。
1）檢查回路圖的每一種工況。最好是每個可能的工況(包括一個元件失效的工況)單獨生成一張回路圖來檢查。
2）預估系統穩態特性,特別是估算回路中閥與管道的壓力損失,從而判斷：——泵源的最高設定壓力能否驅動最大負載；
——泵源的最大輸出流量能否滿足要求的執行器最高運動速度。
估得越接近實際工況,就越可以減少過度設計,降低成本,以后的工作進展也會越順利。
3）制定系統組裝圖。確定,哪些部分采用集成塊組合在一起。
4）把總體方案交顧客預驗收,把自己的匠心——為顧客做了多少考慮一告訴顧客!注意觀察,自己的方案能給顧客帶來什么感受。
5）根據顧客要求改進。
四、細節設計：
如果所有液壓元件和管道的特性都如理論上那么理想化的話,設計師就太容易當了。
液壓元件和管道性能的非理想化、制造的不一致性遠遠超過電子元件。正是這些非理想化的特性造成了系統性能的多變和不確定。液壓系統設計師的本事就在于能否預估這些非理想化特性,并準備好相應的應對措施。
此時應該分析瞬態特性,如有條件的話,進行系統動特性仿真并優化。
五、制造、組裝、安裝、調試優化、驗收：
雖然這些常常有專門部門負責,但是參與,指導,卻是檢驗證實自己的預估，獲得經驗的極好機會,應該盡量爭取參加。
六、完善技術文件：
根據調試期間做的改進及時更新技術文件。
使用說明書、產品信息、使用規范、維護計劃、維護規則、易耗易損零件、備件配件表等維護必需的技術文件,設計師在設計階段后期就應該考慮到,并用明確的、使用者易懂易接受的語言編制。通過舉辦維護人員培訓班等形式,幫助使用單位培訓合格的員工來掌握執行維護。
七、運行、改進：
產品是設計師的孩子,只要它還在世上工作,設計師就應該關心,并從而獲取、積累經驗。
所以,液壓系統設計師除了要掌握液壓基本原理、液壓基本回路的特性、元件結構原理與特性,液壓測試技術外,還應該掌握各類現代液壓回路、故障診斷原理,具備系統動力學、控制理論、電控、PLC、編程的基本知識。
剛出校門,來到工作崗位,特別是工廠、研究所的畢業生,不要再去搞那些脫離實際的理論,而是應該盡可能地先去接觸實際的工作,例如,當裝配工、修理工、測試技術員、售后服務等。學會測試,增加對實際、對顧客需求和企業狀況的了解，彌補在大學里脫離實際的缺陷。
同時,在這些實際工作中,仔細觀察,分析研究現有的產品。從現有的問題出發,思考什么是需要改進的,或可以改進的,從小改進著手。這樣,等以后專職從事設計工作時,才能真正對企業有所貢獻。
工作不滿三年,最好不要去搞新產品設計。這樣,自己和企業才不會遭滅頂之災,工作幾年后,就會知道,國內的液壓企業中,有多少在搞設計,多少在測繪仿造,企業現在到底需要什么,顧客需要什么。
【興迪源機械液壓技術優勢】
興迪源機械嚴格按照ISO國際標準質量管理體系和5S管理標準進行質量監控和內部管理。建立有 “河南省流體壓力成形智能裝備工程技術研究中心”，核心團隊由數10名博士、碩士和各高等院校金屬成形專家教授組成，專注于液壓成形核心技術和產品工藝研發。
興迪源機械與中國科學院金屬研究所、南京航空航天大學等院校開展長期的產、學、研合作，并共同設立了“液壓成形技術產業化示范基地”，時刻跟蹤國內外領先技術，不斷提升“興迪源”液壓設備品牌價值。
部分文段和圖片摘自：
《白話液壓》
作者：張海平
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