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電動液壓劈木機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計

文檔作者：孫增忠文檔來源：揚州和益電動工具有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月20日
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2014年1月
第43卷第1期
機(jī)械設(shè)計與制造工程
Machine Design and Manufacturing Engineering
Jan．2014
Vo1．43 No．1
DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．01．021
電動液壓劈木機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計
孫增忠
(揚州和益電動工具有限公司，江蘇高郵225600)
摘要：采用液壓原理，設(shè)計了一款外形美觀、移動方便、符合德國“GS”標(biāo)準(zhǔn)的電動臥式液壓劈木
機(jī)。針對設(shè)計開發(fā)過程中出現(xiàn)的保壓和德國“GS”標(biāo)準(zhǔn)中要求雙手操作的安全要求等問題，一是
設(shè)計了三位三通液壓控制閥，有效解決了雙手操作問題；二是提高齒輪泵、液壓控制閥等關(guān)鍵件
的制造精度，加強關(guān)鍵件組裝工序檢驗和控制手段，使劈木機(jī)壓力得到了保證。結(jié)果表明：液壓
技術(shù)在電動工具中應(yīng)用，具有一定的發(fā)展前景，電動臥式液壓劈木機(jī)可以系列化，以滿足不同客
戶要慕。
關(guān)鍵詞：劈木機(jī)；齒輪泵；控制閥；保壓；液壓控制
中圖分類號：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095—509X(2014)O1—0083—03
隨著液壓控制技術(shù)的飛速發(fā)展，液壓技術(shù)的應(yīng)
用也越來越廣泛，如：工程機(jī)械、機(jī)床設(shè)備、機(jī)械手
等。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，歐洲和美國對電動液壓臥式劈木
機(jī)需求量較大，因此揚州和益電動工具有限公司決
定開發(fā)一款電動液壓劈木機(jī)。開發(fā)此產(chǎn)品需要解
決兩方面問題：一是要解決歐洲和美國市場壁壘，
主要是德國“GS”標(biāo)準(zhǔn)要求；二是要解決液壓機(jī)械
中的保壓問題。解決好這兩個問題，也是為了使液
壓技術(shù)在電動工具中應(yīng)用積累更多的經(jīng)驗，開發(fā)更
多的產(chǎn)品。
1 電動液壓劈木機(jī)產(chǎn)品特點及技術(shù)方案
1．1 產(chǎn)品特點及方案
電動液壓劈木機(jī)是集電動與液壓為一體的電
動工具，用于冬天壁爐取暖木柴的劈削，該產(chǎn)品主
要由4個部分組成：動力部分、控制部分、執(zhí)行部
分、輔助部件。
a．動力部分：電動機(jī)、齒輪泵。負(fù)責(zé)提供整機(jī)
運動所需的全部動力和液壓力。
b．控制部分：前端蓋部件。前端蓋裝有液壓
控制閥、溢流閥和控制手柄等，主要控制執(zhí)行部件
的運動方向和系統(tǒng)壓力。
c．執(zhí)行部分：油缸、活塞、活塞桿、滑動架部件
等。主要將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
d．輔助部件：機(jī)架。機(jī)架既是一個大的結(jié)構(gòu)
件，負(fù)責(zé)固定劈刀、前后端蓋、油缸、推木座、齒輪
泵、左右側(cè)板等，又是液壓系統(tǒng)的油箱，負(fù)責(zé)裝載液
壓油。
1．2 產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)
電動液壓劈木機(jī)技術(shù)參數(shù)見表i。
表1 基本技術(shù)參數(shù)
2 電動液壓劈木機(jī)技術(shù)問題分析
2．1 安全性能分析
該產(chǎn)品主要銷售歐洲、美國、加拿大等市場。
產(chǎn)品進(jìn)入歐洲必須符合德國“GS”標(biāo)準(zhǔn)，主要是符
合安全防護(hù)和機(jī)械安全方面要求，而劈木機(jī)主要是
雙手操作安全要求，即必須雙手同時操作，劈木機(jī)
才工作，松開任一只手推木座必須停止不動，不前
收稿日期：2013—10—28
作者簡介：孫增忠(1965一)，男，江蘇高郵人，揚州和益電動工具有限公司工程師，主要從事電動工具的開發(fā)設(shè)計和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制工作。
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2014年第43卷 機(jī)械設(shè)計與制造工程
進(jìn)也不后退，松開雙手推木座方可復(fù)位。產(chǎn)品出口
美國、加拿大，必須要符合美國“uL”或加拿大
“CSA”標(biāo)準(zhǔn)，主要是電氣安全要求，相對來說比較
容易實現(xiàn)。
2．2 保壓性能分析
這是液壓機(jī)械共性問題，也就是實際使用過程
中壓力下降問題，其關(guān)鍵是要減少液壓系統(tǒng)內(nèi)部泄
漏，提高液壓傳動的傳動比。
2．3 結(jié)構(gòu)及外觀分析
出口產(chǎn)品外觀必須要美觀，而且結(jié)構(gòu)要緊湊，
便于移動和運輸，其結(jié)構(gòu)及工作原理是：單相感應(yīng)
電動機(jī)驅(qū)動齒輪泵產(chǎn)生液壓力，液壓力再由控制系
統(tǒng)進(jìn)入油缸，油缸內(nèi)的活塞和活塞桿作直線位移，
推木座在活塞桿帶動下向前勻速運動，將木段推向
劈刀，實現(xiàn)劈木動作。
3 電動液壓劈木機(jī)產(chǎn)品研制過程中存在的
問題及解決方案
a．針對“GS”標(biāo)準(zhǔn)，雙手操作安全要求。首先
詳細(xì)了解劈木機(jī)“GS”標(biāo)準(zhǔn)要求，然后進(jìn)行有針對
性的攻關(guān)，設(shè)計了三位三通液壓控制閥，解決了雙
手操作問題。
(1)雙手同時操作，一手按控制閥，一手按電
機(jī)開關(guān)，推木座向前移動，液壓原理如圖1所示l1 J。
單作用油缸
圖1 雙手操作液壓原理
(2)一手按住控制閥另一手松開電機(jī)開關(guān)或
一手松開控制閥另一手按住電機(jī)開關(guān)，推木座停止
不動，液壓原理如圖2所示 。
(3)雙手同時松開，推木座靠油缸內(nèi)彈簧復(fù)
位，液壓原理如圖3所示¨ 。
． 84 ．
圖2 單手操作液壓原理圖
單作用油缸
圖3 雙手松開液壓原理圖
b．針對電動液壓劈木機(jī)中保壓要求，通過提
高關(guān)鍵件加工精度，加強重要工序控制手段，來減
少液壓系統(tǒng)內(nèi)部泄漏。
(1)齒輪泵。齒輪泵是劈木機(jī)液壓系統(tǒng)中的
液壓能源，由它向液壓系統(tǒng)提供足夠的液壓力，從
而推動執(zhí)行部件對外作功 J。因此，組成齒輪泵
的各個零件 個端蓋、齒輪、泵體尺寸公差和
形位公差，必須得到有效控制，一是控制端蓋齒輪
中心距尺寸公差±0．02mm、平面度≤0．01mm；二
是控制齒輪表面硬度在28—32HRC和平行度≤
0．005mm；三是控制泵體齒輪中心距尺寸公差
±0．02ram和平行度≤0．005mm，通過對相關(guān)零件
進(jìn)行控制，使系統(tǒng)壓力能夠達(dá)到19MPa，保證了齒
輪泵能提供足夠的液壓力，同時必須對齒輪泵裝配
件液壓力100％進(jìn)行檢測，液壓力≥19MPa方可進(jìn)
入整機(jī)組裝。
2014年第1期 孫增忠：電動液壓劈木機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計
(2)液壓控制閥。液壓控制閥控制液壓系統(tǒng)
的壓力、流量和油流方向，它的性能好壞直接影響
液壓系統(tǒng)的工作過程和工作特性 ]?？刂崎y由閥
套和閥芯組成，關(guān)鍵是控制閥套內(nèi)孔和閥芯外徑的
圓柱度≤0．005mm，以及閥芯與閥套的配合間隙，
一般間隙≤0．03mm，同時對液壓控制閥總成進(jìn)行
壓力檢測，只有通過19MPa檢測的控制閥總成，方
可進(jìn)入整機(jī)組裝。
(3)液壓缸。液壓缸是將輸入的液壓能轉(zhuǎn)變
為機(jī)械能的轉(zhuǎn)換裝置 』，是劈木機(jī)液壓系統(tǒng)的執(zhí)
行部件。由油缸、活塞、活塞桿、端蓋組成，主要控
制活塞上格萊圈的密封量，一般為25％ 一30％ ，以
及油缸內(nèi)孔和活塞桿外圓圓柱度≤0．05mm，粗糙
度R 0．4。
C．電動液壓劈木機(jī)要求外觀新穎，結(jié)構(gòu)緊湊。
為了產(chǎn)品的美觀和輕便性，對液壓控制閥總成
的集成塊、齒輪泵端蓋等零件選材進(jìn)行了研究和探
討，最終確定為鋁壓鑄件。同時將劈木機(jī)機(jī)架與油
箱進(jìn)行整合。為了方便劈木機(jī)的移動，在機(jī)器上安
裝了滾輪，滾輪安裝在質(zhì)量較重的電機(jī)與齒輪泵一
側(cè)，并在另一側(cè)設(shè)計了把手，達(dá)到了美觀、輕便、移
動方便的目的。
4 結(jié)論
液壓技術(shù)在電動工具中應(yīng)用并不多，通過對電
動液壓臥式劈木機(jī)的成功研發(fā)，了解并掌握了液壓
機(jī)械保壓必備條件，一是與齒輪泵加工精度和裝配
工藝有關(guān)；二是與液壓控制總成加工精度有關(guān)；三
是與油缸加工精度有關(guān)。因此，只要控制好齒輪
泵、液壓控制總成、油缸，就能夠?qū)崿F(xiàn)電動液壓劈木
機(jī)保壓性能。
針對歐盟和美國等市場的技術(shù)貿(mào)易壁壘，只要
積極應(yīng)對，認(rèn)真分析標(biāo)準(zhǔn)要求，并進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和
創(chuàng)新，就一定能夠達(dá)到要求。同時，電動液壓劈木
機(jī)獲得了國家專利授權(quán)共5項：劈木機(jī)外觀設(shè)計，
劈木機(jī)油缸實用新型，劈木機(jī)油箱端蓋密封機(jī)構(gòu)實
用新型，劈木機(jī)劈刀實用新型，劈木機(jī)控制閥實用
新型，為開發(fā)系列臥式劈木機(jī)和立式劈木機(jī)奠定了
堅實的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 張利平．液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計[M]．北京：化工工業(yè)出版社，
2oo5．
[2] 陳榕林，張磊．液壓技術(shù)與應(yīng)用[M]．北京：電子工業(yè)出版社，
20o2．
Hydraulic System Design of Electric Log Splitter
SUN Zengzhong
(Yangzhou Triple Harvest Power Tools Co．Ltd．，Jiangsu Yangzhou，225600，China)
Abstract：Based on the hydraulic principle，it designs a good appearance，which is mobile convenience and up
to the standard of Germany”GS”electric horizontal hydraulic log splitter．In view of this machine characteristic
such as keeping the pressure and Germany’’GS”hands operation safety in the standard requirement．it designs a
hydraulic control valve with three tee to solve the problem of the hands operation，improves the manufacturing
precision of the gear pump，hydraulic control valves，strengthens the key—module assembly process inspection
and control means．These make the splitting machine obtain satisfactory pressure．The results show that the hy—
draulic technology can be used in electric tools and have a certain development prospects．
Key words：Log Splitter；Gear Pump；Control Valve；Keeping Pressure；Hydraulic Pressure Control
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