一般來說,液壓系統(tǒng)不是通用的,而是針對具體設(shè)備、主機(jī)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(jī)械帶來液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程詳解。
液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的任務(wù)主要是選用液壓元件構(gòu)建液壓回路,有較大的靈活性。過程大致如下：
一、確定對系統(tǒng)的需求：
一般,顧客、或主機(jī)設(shè)計(jì)師會以設(shè)計(jì)任務(wù)書的方式提出對要設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)的要求。顧客可能是中間商,不清楚需求的細(xì)節(jié),是常見的,正常的!所以,如有可能,應(yīng)該建立與顧客的直接聯(lián)系,了解需求、需求量、發(fā)展趨勢。不僅要了解顧客當(dāng)前的需求,還應(yīng)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(diào)研已有系統(tǒng)是否有樣機(jī)?國內(nèi)外先進(jìn)水平怎么樣,是否可以作為標(biāo)桿?
是否已有專利或?qū)嵱眯滦?可以參考和必須回避的?
2）工況分析：
總共有哪些動(dòng)作?哪些由液壓完成?是否合理?這時(shí)就應(yīng)該考慮液壓的長處與局限性。
動(dòng)作間的關(guān)系:同步,互鎖?互不相,互為因果?
動(dòng)作的監(jiān)測:人工、還是傳感器?控制方式?
采用什么執(zhí)行元件,液壓缸,還是液壓馬達(dá)?
3）負(fù)載力：
如已述及,負(fù)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(diào)查清楚,因?yàn)檫@對液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)是至關(guān)要的。解決途徑就是,測!測量現(xiàn)有的可類比的機(jī)型,在各種工況下的壓力、流量,從而推測,新機(jī)型可能受到的負(fù)載力。
4）系統(tǒng)將來的工作環(huán)境：
是室內(nèi),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(dòng)情況?電源電壓波動(dòng)范圍?
5）對安全性的要求：
有何危險(xiǎn)?發(fā)生頻率?相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是如何規(guī)定的?如果一個(gè)液壓元件出故障的話,有何危險(xiǎn)?
操作者的素質(zhì)、受培訓(xùn)程度如何?如果無意或有意不遵守操作規(guī)程,可能有什么危險(xiǎn)?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(hù)措施、標(biāo)識、對操作者的培訓(xùn)來降低事故幾率?
6）對工作持久性的要求：
工作周期:8小時(shí)/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(fù)工作所需的時(shí)間?代價(jià)?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(nèi)?安裝空間?操作者位置?故障時(shí)維修者進(jìn)入方向?
允許重量?單件運(yùn)輸重量?重心?載荷均布性?
8）能耗情況：
能量來源,電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)?經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)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(dòng)力?是否需要回收制動(dòng)、下降能量?
9）對經(jīng)濟(jì)性的要求：
目前制造成本?新的要求?限制?
同行(競爭對象)的價(jià)格?
10）對工作進(jìn)程的要求：
從要求的交貨期出發(fā),倒退安排,什么時(shí)候必須完成超載試驗(yàn)、滿載試驗(yàn)、優(yōu)化、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、組裝、制造、零部件采購、設(shè)計(jì)?
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(tǒng)設(shè)計(jì)。這些對系統(tǒng)的要求,對已在該領(lǐng)域工作了多年的老設(shè)計(jì)師是不言而喻、一點(diǎn)就明的,而對于沒有經(jīng)驗(yàn)的新手來說,是很花時(shí)間和費(fèi)用的。盡管如此,還是要盡可能全面、準(zhǔn)確、詳細(xì)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(jīng)驗(yàn),逐步形案的過程此外,當(dāng)然,也應(yīng)該認(rèn)識到,顧客和領(lǐng)導(dǎo)的愿望是水遠(yuǎn)不會滿足的,德國工程師專門為此發(fā)明了一個(gè)單詞:“會下蛋可剪羊毛可擠奶的母豬”,所以,設(shè)計(jì)的職責(zé)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(zhí)行器,挑選元件,這時(shí),要考慮的很重要的一點(diǎn)，就是如何應(yīng)對多變的負(fù)載力。
時(shí)間允許的話,最好做多方案比較。研發(fā)能力是通過探索提高的!
2）與元件設(shè)計(jì)相似,系統(tǒng)制造的成本,也是80%以上掌握在設(shè)計(jì)師手里,設(shè)計(jì)師選錯(cuò)元件,定錯(cuò)對元件的技術(shù)要求,常會使成本成倍地增加。
3）估算成本,要考慮設(shè)備所有者的總成本,即不僅投資成本,還有運(yùn)營成本確定恰當(dāng)?shù)恼壑浴?/span>
4）做出報(bào)價(jià),提供初步方案的關(guān)鍵點(diǎn)、特別是外形、尺寸。
負(fù)載力不確定性大,停機(jī)后果嚴(yán)尺寸余地重,希望工作持久性長的,方案中應(yīng)留較大余地。
三、總體設(shè)計(jì)：
在報(bào)價(jià)與初步方案得到顧客(領(lǐng)導(dǎo))首肯,拿到明確訂單后進(jìn)行詳細(xì)的總體設(shè)計(jì)。
1）檢查回路圖的每一種工況。最好是每個(gè)可能的工況(包括一個(gè)元件失效的工況)單獨(dú)生成一張回路圖來檢查。
2）預(yù)估系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)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(shè)定壓力能否驅(qū)動(dòng)最大負(fù)載；
——泵源的最大輸出流量能否滿足要求的執(zhí)行器最高運(yùn)動(dòng)速度。
估得越接近實(shí)際工況,就越可以減少過度設(shè)計(jì),降低成本,以后的工作進(jìn)展也會越順利。
3）制定系統(tǒng)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(yù)驗(yàn)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(jù)顧客要求改進(jìn)。
四、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)：
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(shè)計(jì)師就太容易當(dāng)了。
液壓元件和管道性能的非理想化、制造的不一致性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電子元件。正是這些非理想化的特性造成了系統(tǒng)性能的多變和不確定。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的本事就在于能否預(yù)估這些非理想化特性,并準(zhǔn)備好相應(yīng)的應(yīng)對措施。
此時(shí)應(yīng)該分析瞬態(tài)特性,如有條件的話,進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)特性仿真并優(yōu)化。
五、制造、組裝、安裝、調(diào)試優(yōu)化、驗(yàn)收：
雖然這些常常有專門部門負(fù)責(zé),但是參與,指導(dǎo),卻是檢驗(yàn)證實(shí)自己的預(yù)估，獲得經(jīng)驗(yàn)的極好機(jī)會,應(yīng)該盡量爭取參加。
六、完善技術(shù)文件：
根據(jù)調(diào)試期間做的改進(jìn)及時(shí)更新技術(shù)文件。
使用說明書、產(chǎn)品信息、使用規(guī)范、維護(hù)計(jì)劃、維護(hù)規(guī)則、易耗易損零件、備件配件表等維護(hù)必需的技術(shù)文件,設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)階段后期就應(yīng)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(hù)人員培訓(xùn)班等形式,幫助使用單位培訓(xùn)合格的員工來掌握執(zhí)行維護(hù)。
七、運(yùn)行、改進(jìn)：
產(chǎn)品是設(shè)計(jì)師的孩子,只要它還在世上工作,設(shè)計(jì)師就應(yīng)該關(guān)心,并從而獲取、積累經(jīng)驗(yàn)。
所以,液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)師除了要掌握液壓基本原理、液壓基本回路的特性、元件結(jié)構(gòu)原理與特性,液壓測試技術(shù)外,還應(yīng)該掌握各類現(xiàn)代液壓回路、故障診斷原理,具備系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、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(yè)生,不要再去搞那些脫離實(shí)際的理論,而是應(yīng)該盡可能地先去接觸實(shí)際的工作,例如,當(dāng)裝配工、修理工、測試技術(shù)員、售后服務(wù)等。學(xué)會測試,增加對實(shí)際、對顧客需求和企業(yè)狀況的了解，彌補(bǔ)在大學(xué)里脫離實(shí)際的缺陷。
同時(shí),在這些實(shí)際工作中,仔細(xì)觀察,分析研究現(xiàn)有的產(chǎn)品。從現(xiàn)有的問題出發(fā),思考什么是需要改進(jìn)的,或可以改進(jìn)的,從小改進(jìn)著手。這樣,等以后專職從事設(shè)計(jì)工作時(shí),才能真正對企業(yè)有所貢獻(xiàn)。
工作不滿三年,最好不要去搞新產(chǎn)品設(shè)計(jì)。這樣,自己和企業(yè)才不會遭滅頂之災(zāi),工作幾年后,就會知道,國內(nèi)的液壓企業(yè)中,有多少在搞設(shè)計(jì),多少在測繪仿造,企業(yè)現(xiàn)在到底需要什么,顧客需要什么。
【興迪源機(jī)械液壓技術(shù)優(yōu)勢】
興迪源機(jī)械嚴(yán)格按照ISO國際標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量管理體系和5S管理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控和內(nèi)部管理。建立有 “河南省流體壓力成形智能裝備工程技術(shù)研究中心”，核心團(tuán)隊(duì)由數(shù)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(shù)和產(chǎn)品工藝研發(fā)。
興迪源機(jī)械與中國科學(xué)院金屬研究所、南京航空航天大學(xué)等院校開展長期的產(chǎn)、學(xué)、研合作，并共同設(shè)立了“液壓成形技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范基地”，時(shí)刻跟蹤國內(nèi)外領(lǐng)先技術(shù)，不斷提升“興迪源”液壓設(shè)備品牌價(jià)值。
部分文段和圖片摘自：
《白話液壓》
作者：張海平
由興迪源機(jī)械編輯
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