许仰曾教授---螺纹插装阀讲座202005pdf

  液压螺纹插装阀技术液压螺纹插装阀技术液压螺纹插装阀技术液压螺纹插装阀技术 及其未来发展及其未来发展及其未来发展及其未来发展 许仰曾 教授、博导、董事长、国务院特殊津贴专家 上海液气密行业协会数智联盟分会 上海豪高机电科技有限公司 0505.3030 油威力油威力 海门海门 液压60年：学德、事功、传言  是新中国第一届入学于液压的学生（1957年）知名校友；  在高校在高校3030年年、国企国企55年年、外企外企55年年、创业创业44个个2020年年  带过6个高校的博士、硕士研究生至今；  3030年来研究液压许氏建模法年来研究液压许氏建模法、液压数字阀液压数字阀，符合符合44.00发展发展  历年国家以及上海学会协会理事、专家、顾问  是外企、强基工程企业的顾问与首席专家  是全国船用机械标准化技术委员会液压与气动专家组顾问是全国船用机械标准化技术委员会液压与气动专家组顾问  现在是上海协会专家委员会主任、数智联盟分会秘书长、 液压数字互联智能产业化联盟创始人液压数字互联智能产业化联盟创始人  出版“液压螺纹插装阀技术与应用” （2013 ）“液压工业4.0-- 数字化网络化智能化数字化网络化智能化”” （））““袖珍液压气动手册袖珍液压气动手册”” （ ）“许氏液压基本信息参数控制体系论述” （2021 ）许氏建模等 讲座目录 基础性： 液压八大参数性能控制 （设计人员、 修东西的人修东西的人、科研人员科研人员、大学教师大学教师、培训机构培训机构）） 应用型： 棘手故障案例分析（设计与维修） 设计类：液压第五代螺纹插装连接型式的发展与应 用用 （（工程设计人员工程设计人员、生产加工公司生产加工企业）） 理论性：许氏建模与辨识法（液压软件设计科研） 前瞻性：液压的数字、互联、智能发展的未来（企 业家业家、、创业者创业者、、科研专家精英科研专家精英、、政府民间投资人政府民间投资人）） 管理类：液压的企业理念与未来（液压企业家、创 业者业者、投资咨询公司投资咨询公司）） 内容内容 小小阀大市场是主流小小阀大市场是主流 阀特点阀特点、世界的发展世界的发展 螺纹插装阀系列为什么胜过其他方式 插装阀的性能与特点 插装阀的应用与经验教训插装阀的应用与经验教训 插装阀生产中的问题：标准、系列、加工特点 插装阀的未来：比例阀、平衡阀、3D 插装阀的发展在纯液压之外插装阀的发展在纯液压之外  数字液压数字液压互联液压智能液压联液压智能液压 看现实看现实--骨感骨感 谈发展谈发展--丰满丰满 战略：从2.0到4.0走数字液压之路  找方向找方向 搭平台搭平台 建团队建团队 （（乐途戴总乐途戴总）） 液压工业液压工业44.00是机遇是机遇 数智之路数智之路 液压第五代连接方式 液压螺纹插装阀与阀块 小小阀小小阀 大市场大市场 主流阀种主流阀种  螺纹插装阀市场分配螺纹插装阀市场分配 市场增长市场增长 销售趋势 螺纹插装阀为何会成为阀类主流螺纹插装阀为何会成为阀类主流？？ 另泄漏另泄漏 泄漏对环境造成污染是液压最大弊端之泄漏对环境造成污染是液压最大弊端之一，，工程程 机械主机更有压力，采用最早； 体积小体积小 取消阀体依靠集成取消阀体依靠集成，提高功重比提高功重比，工程机工程机 械特别需要，也是液压技术生存的基础之一； 易于集成 可以与阀块、任何其他液压泵、阀元件 组合组合，，灵活易装灵活易装：：各式泵各式泵//马达马达、、叠加叠加//多路多路//二通二通 插装/板式阀都用螺纹插装阀组合而成； 阀块易于阀块易于3D3D打印打印 是未来发展的趋势之是未来发展的趋势之一； 阀功能易于多样化阀功能易于多样化 是其他阀种难以实现的是其他阀种难以实现的，，是阀是阀 功能最丰富的阀种（300-600种,Sun最多）； 螺纹插装阀的更多优点螺纹插装阀的更多优点 成本降低 批量大生产，比其他阀种有竞争优势 成组技术设计 零件的成组化，提高了阀生产的 技术含量与组织管理上的水准技术含量与组织管理水平 便于维修与安装调试 降低运行成本 更强的知识保护性 对主机开发新产品有推动作用 是液压专利增加的领域是液压专利增加的领域 技术人员创新性增强技术人员创新性增强 其他阀种的基础元件 板式叠加式等 应用更灵活 未来高压阀主要阀种 与二通插装阀平分天下 符合绿色制造符合绿色制造 不要铸造不要铸造 螺纹插装阀的弱点 流量偏小 结构限制--压力损失偏大 螺纹强度限制螺纹强度限制--限制最大流量限制最大流量 （（M48M48）） 控制精度等不及板式阀控制精度等不及板式阀 应用首先在工程机械液压 孔型标准不统一 提高推广的成本 线圈孔径长度相异线圈孔径长度相异 品种杂品种杂，备件增备件增 3/43/4阀太长阀太长 对设计对设计的基本要求要求更更专业专业 需要培养周期需要培养周期，要更专要更专业 孔穴专用刀具 增加成本 数字管理的要求提高数字管理的要求提高 我国螺纹插装阀元件生产规模我国螺纹插装阀元件生产规模、、水平与质量水平与质量 有待提升与系统应用的水平有待提升 国外市场情况国外市场情况 （）  美国 Hydraforce、Sun、F1uid Power Systems、Delta Power、W aterman ． Parker Hannifin、Fluid Control((Danfoss))、Vickers—Modular Controls 等等，  英国Sterling、Integrated，  瑞士 Wandfluh 、Bucher Frutigen、  意大利意大利 ComatrolComatrol、OilOil ControlControl，  德国 Rexroth、IMAV、Tries、Fluid Team，HYDAC 等等 2005国外螺纹插装阀的大兼并国外螺纹插装阀的大兼并  收购潮说明螺纹插装阀发展的大趋势收购潮说明螺纹插装阀发展的大趋势  最强的最强的SUN、HYDROFORCE未被收购未被收购 至今收购潮未达到想象中的大变化大发展 有待进有待进一步的观察与考察步的观察与考察 国内螺纹插装阀发展国内螺纹插装阀发展  海宏海宏 以多路阀所用的溢流阀起家年以多路阀所用的溢流阀起家；；  克泰 电磁阀有特色，外资企业贴牌生产；  华益盾安 2013-2014年投产  台资企业台资企业 FluidFluid （（江苏江苏）、）、WinnerWinner （（台湾））等等；；  在写书时产值大约小于1亿/年；  年产约100万件 （HF600万件相等中国全年元件总量） 益开发单向阀华益开发单向阀、溢流阀溢流阀、电磁阀电磁阀、平衡阀平衡阀、电比例阀等电比例阀等100100多款批量产多款批量产 品。产品启闭特性能够达到95%的开启率和90%的闭合率，运行压力震摆不大 于±0.1MPa；产品寿命检测中，单向阀系列达500万次、溢流阀系列达100万 次次、电磁阀系列达电磁阀系列达350万次次、电子比例阀系列达电子比例阀系列达350万次次、平衡阀系列达平衡阀系列达100万 次。与杭州力龙、上海龙工等客户合作。 国内外插装阀厂商信息与比较 丰富多彩的五类结构及形式丰富多彩的五类结构及形式 （（11））   整体式整体式 主流主流 法兰插入式法兰插入式 压力不高处压力不高处  分体式 某些公司特色 内嵌式 小流量体积极受限 螺纹插装阀组合式形式螺纹插装阀组合式形式 （（22））  叠加阀叠加阀  多路阀多路阀  管式阀 二通插装阀   板式阀板式阀 组合阀组合阀 五大功能部件五大功能部件阀套阀套 （（11））  材料： 合金钢。  加工与热处理加工与热处理 ：：与阀芯的配合与阀芯的配合、其本身的寿命其本身的寿命、承压相关承压相关。  设计： 外径的空间尺寸受到孔穴的限制，内部流速会较大，压 力损失力损失有所增加有所增加，， 流量参数受到限制的因素之流量参数受到限制的因素之一。不过不过，，这对这对 叠加阀、板式阀也都有同样问题。 提高流量参数的措施与设计 技巧需要较高专业水平。这也是怎么回事同样通径的阀由于不同 厂商的结构不同其流量参数有差别的原因之一。 五大功能部件五大功能部件阀芯阀芯 （（22））  核心部件：决定阀工作性能、寿命、内泄漏量等  阀芯结构阀芯结构：：锥阀结构为主锥阀结构为主，还有球阀还有球阀、滑阀滑阀。 硬密封性硬密封性锥阀锥阀最好最好，球阀次球阀次、 滑阀最差 内泄漏量： 1-6滴/分 ，远远好于板式阀  应用优势：易用于保压回路。为进一步减少泄漏，让锥阀的非动作状态下的 关闭方向与压力油的压力方向一致，在液控单向阀等阀内部也采用倒锥结构 五大功能部件五大功能部件调节调节 （（33））   功能调节： 弹簧是核心！阀的性能与寿命有决定性影 响响。。弹簧钢的性能及疲劳变形至今仍是薄弱环节之弹簧钢的性能及疲劳变形至今仍是薄弱环节之一  调节参数：调节参数是弹簧长度所对应的性能。 由于 外形限制外形限制， 弹簧刚度不能取用太小或太大弹簧刚度不能取用太小或太大。  调节弹簧三个措施 ：一是性能用不同刚度的弹簧分段 提供提供；二是采用双弹簧二是采用双弹簧；三是阀芯采用压差平衡式三是阀芯采用压差平衡式。  分段控制性能：例如从 1-35/42MPa 的压力级中分为 4 级左右即1.4-8MPa/ 1.4-10MPa/2.8MPa-21MPa 与 /2.8-35MPa. 五大功能部件五大功能部件驱动驱动 （（44））  驱动电磁铁：用于电磁换向阀、比例阀、伺服阀、数字阀 ，手动推杆比例不多，今后 会增加会增加  驱动电压： 直流与交流二种。 常见12VDC 或 24VDC， 2-3.5A，16-40W等 交流电磁铁频响高且取用方便，易过热烧坏，使用比率在下降。目前厂商交流电磁 铁 都有自整流（RAC 表示），那末整流元件就成了影响寿命的因素之一了，  十五种规格： 6/10VDC;;12VDC;;24VDC;;36VDC;;48VDC;;24VAC;;110VAC;;125VAC;;220VAC ； 250VAC;380VAC;440VAC;110VRAC;220VRAC;380VRAC.  插头： 防止行走机械颠簸造成松动或脱落。 目前国产元件插头品种规格都赶不 上国外的规模上国外的规模、、数量与质量数量与质量，，有些接头的方式我国不多见有些接头的方式我国不多见，，名词上都不统名词上都不统一。本本  书在介绍时给出了常见的插头/接头相应的名称。 五大功能部件五大功能部件 内外内外O型圈型圈 （（5））   作用：防外泄漏与可防内泄漏。 防内泄漏由设计根据性能要求来确定， 防外 泄漏泄漏一定有定有。  形式：O 型圈与挡圈。规格比起板式阀要繁杂。  材料：也分为丁晴橡胶与氟橡胶二种。只有磷酸酯需要氟橡胶外，其余都可用 丁晴橡胶。  挡圈作用：防止 O 型圈在高压作用下被挤入配合面的缝隙里；O 型圈均匀受 压不易变形受损压不易变形受损；；在安装时有防止在安装时有防止 OO 型圈被切削型圈被切削，起到有限的导向防损作用起到有限的导向防损作用  设计注意：O 型圈是放在高压侧。如果 O 型圈是二个方向受压，则要用前后 二个挡圈。 螺纹插装阀的性能螺纹插装阀的性能   样本△P=0.5-2MPa；推荐△P=0.7MPa。  qq＜＜1l/min1l/min 微小流量微小流量;; qq＞＞500l/min500l/min 超大流量超大流量， 螺纹插装阀目前使用极限螺纹插装阀目前使用极限  最高性能参数是： Pmax=63MPa, Qmax=1600l/min  大多数螺纹插装阀大多数螺纹插装阀 最大压力与流量是最大压力与流量是：：  Pmax=48PMa, Qmax=760l/min 常用：Pmax=35PMa, Qmax=100l/min  螺纹插装电磁阀是有相当的发展空间螺纹插装电磁阀是有相当的发展空间。  阀块的材料能够使用铝、铸铁或钢材， 铝材的 爆破压力是 83MPa, 铸铁的爆破压力可达 138PMa,138PMa,因此螺纹插装阀的最高使用压力取决因此螺纹插装阀的最高使用压力取决 于本身的钢材，与阀块的使用压力 螺纹插装阀分类与品种螺纹插装阀分类与品种 （（11）） 螺纹插装阀分类与品种螺纹插装阀分类与品种 （（22）） 特色溢流阀特色溢流阀 特色单向阀特色单向阀 特色流量阀特色流量阀 特色方向阀特色方向阀 特色逻辑阀特色逻辑阀 特殊功能螺纹插装阀特殊功能螺纹插装阀 螺纹插装阀阀块的连接形式螺纹插装阀阀块的连接形式 一个螺纹插装阀的历史错误个螺纹插装阀的历史错误--孔穴标准孔穴标准 产生螺纹插装阀形式年产生螺纹插装阀形式  1998年才产生阀国际标准 世界上有三种标准： ISOISO （（公制公制））国标国标 世界采用少世界采用少 SAE （英制）比较多采用 SUN-T （自定）行业老大 油口排序油口排序：：部分公司自下而上部分公司自下而上  部分公司自上而下 增加社会成本与制造成本 孔穴标准的比较与采用情况孔穴标准的比较与采用情况 安装扭矩的规定 电磁阀功能方框图电磁阀功能方框图 螺纹插装电磁换向阀螺纹插装电磁换向阀  电磁铁是弱项 三位四通电磁换向阀电磁部分太长位四通电磁换向阀电磁部分太长  螺纹插裝阀用电磁铁和板式液压阀用电磁铁相似 所要求 的行程、吸力较小，线圈的消耗功率也较小。 国内沒有 相应的产品质量标准和型谱， 按配套生产，规格品种特多  电磁铁的技术方面的要求、检测的新方法和传统电磁铁基本相同 工 程机械工况恶劣程机械工况恶劣，，对线圈对线圈、、导套等部件有导套等部件有一定特别的条件定特别的条件  电磁铁衔铁往往与阀的元件连接在一起 须考虑线圈的互 换性换性，使它的导套既能用于交流电源也能用于直流电源使它的导套既能用于交流电源也能用于直流电源 ，用于交流电源的线圈往往带全波整流元件。 电磁铁导磁套套 导磁材料：导磁性能 , 焊接性能, 机械强度和易于加工 易切削钢易切削钢 （（11SMnPb3011SMnPb30）：）： 适用于有惰性气体适用于有惰性气体 保护的MIG 、TIG、WIG 电弧焊及激光焊接 ；有良 好的切削性好的切削性, 广泛采用广泛采用 。 切削钢（11SMnPb37）：切削加工性能较差, 断屑性 能优于11SMnPb30钢。 国内外易切削钢型号国内外易切削钢型号  欧州 EN 意大利UNI 中国GB 德国 DIN 法国AFNOR 英国B.S 俄罗斯 美国 GOST AISI/SAE 11SMn30(1.0715) CF9SMn28 9SMn28(1.0715) S250 230M07 1215 11SMn37(1.0736) CF9SMn36 9SMn36(1.0736) S300 1214 11SMnPb30(1.0718) CF9SMnPb28 Y15Pb 9SMnPb28(1.0718) S250Pb (AS14) 12L15 11SMnPb37(1.0737) CF9SMnPb36 9SMnPb37(1.0737) S300Pb 12L14 SMnPb14(1.0765) 35 SMnPb10 36SMnPb14(1.0765) 35MF6Pb (AS35G2) 设计好的螺纹插装阀回路 熟悉螺纹插装阀功能熟悉螺纹插装阀功能1 好好回路路熟熟悉元件功能元件功能2 善用螺纹插装电磁阀善用螺纹插装电磁阀33 3232位位44通换向阀通换向阀 在组成三通或四通的换向阀上，与传统的二通插装阀有 十分相似的技术处十分相似的技术处理手法手法，诸如锥阀时的面积诸如锥阀时的面积比、压力压力 式或压差式压差敏感阀等的互换或交替使用，会使系统 回路设计派生出很多变换的可能性。 特色阀特色阀螺纹插装平衡阀螺纹插装平衡阀 平衡阀的典型应用回路 平衡阀定价情况 回路集成阀块图回路集成阀块图 螺纹插装阀集成的液压马达螺纹插装阀集成的液压马达 螺纹插装比例阀螺纹插装比例阀  由电磁比例驱动、插装式阀芯、电控三部分所组成  具有流量控制、压力控制或方向控制三类。  比例多路阀更灵活比例多路阀更灵活，控制精度更高控制精度更高。  不具有内反馈（开环），滞环 5%--10%左右。  开环控制，无校正器件或环节。 插头式驱动放大器插头式驱动放大器 比例阀的行程力比例阀的行程力 比例压力阀比例压力阀 阀块设计软件阀块设计软件与仿真与仿真 液压集成块空间布局液压集成块空间布局 孔道连通规划 孔道连通设计  液压集成块空间布局设计的原则和方法液压集成块空间布局设计的原则和方法  空间布局的优化设计  软件实现的核心技术  11 螺纹插装阀数据库的建立螺纹插装阀数据库的建立  2 人机交互界面的设计  3 通用化和展开层次 EasyValveEasyValve 选型设计软件选型设计软件  Danfoss/ComatrolDanfoss/Comatrol 的选型设计软件的选型设计软件 选型与拖动形成原理图 阀块加工图阀块加工图 仿真验证仿真验证 DanfossDanfoss 螺纹插装阀生产情况螺纹插装阀生产情况 加工质量规范（内部资料） 阀块成型材料阀块成型材料 铝材铝材 ＜21MPa21MPa 最小壁厚最小壁厚 3.4mm3.4mm 灰口铸铁 ＞21--35MPa 加工性好 可延伸连铸球墨铸铁伸连铸球墨铸铁 达达42MPa 成型轧钢成型轧钢 ＞＞35MPa35MPa 板型钢材 ＞35MPa 锻钢 ＞35MPa  刀具磨损较快刀具磨损较快 讲座要求与生产情况  期望讲座涉及或了解下列内容：  1、材料方面材料方面选择择，有没有有没有这方面方面的进口、国产产钢材牌号材牌号选用资料用资料；  2、密封圈的选用，特别是动密封公差配合；  3、螺纹插孔类型介绍，典型结构推荐；  44 、怎么样才能做好阀怎么样才能做好阀，加工工艺加工工艺、热处理热处理，小结构零件品质保证小结构零件品质保证；  5、试验、寿命、可靠性；  6、集成化应用。  7、螺纹插装阀与数字阀、工业智能化的结合。   开发思路开发思路：：从市场用户要出发仿制从市场用户要出发仿制，，为自己集成阀组配套使用为自己集成阀组配套使用。创新会在材料创新会在材料、密密 封件、工艺等方面，提高成品率的现实改进。整个阀结构不可能有自己的想法。   生产思路生产思路：模仿设计模仿设计，厂内生产厂内生产。  电磁阀的线圈和导磁套部分外购，可能采购海德福斯系列（宁波）。  插孔尺寸，按用户基成阀组采用的系列，或者按自己生产使用成形刀  工艺成本和品质问题。 职场之悟职场之悟  昨天成功的路，今天需要另辟蹊径，审时度势！  今天液压的路在哪里今天液压的路在哪里？？前有追兵前有追兵，后有后有 人才在哪里？就是被骑帮你望远的那个！  帮助别人就是帮助自身  利润是企业的利润是企业的，，经历与学识是自己的经历与学识是自己的；；  人的财富：物质+能力，二条发展曲线  ““ 问题问题””令人避之令人避之，错错 ！！处理问题是积累经验的最好时机处理问题是积累经验的最好时机 。解决越多，能力越强！  应该交流交流，加加强讨论，不要辩辩论，因为为决定脑脑袋  我我们认识世界万物，永远处于瞎子摸象，多听多多学， 你就对“象” 了解的更“像” 。 筹备会议题 第第一届论坛小结届论坛小结： （（2020分钟分钟）） 第一届承办的经验、体会与建议 马金星 会务收入与支出情况 王起新、李春光 第二届论坛筹备情况第二届论坛筹备情况： （（2020分钟分钟）） 筹备情况、总体安排、会议设想 朱宏国 协办情况与支持 单东升 会议的改进与建议会议的改进与建议 王兆强李春光王兆强李春光 对第二届论坛发表意见（30分钟） 所有与会者 ““论坛专专项产业化促进小组””建建立的讨论： 联联盟分会分会工作章程与任务作章程与任务 葛葛志伟伟/季萍季萍 李春光李春光 所有与会者 液压数智产业化企业论坛初衷  企业论坛与学术会议异与同企业论坛与学术会议异与同 学术会议论学术会议论 ““理理”--发现路向发现路向，核心核心 ““拓眼界拓眼界” 企业论坛论“道”--如何择路，核心“聚腿功” 共同点：“理在先”实现样板水平是发现；  ““道在后道在后””实现产品实现产品水平是市场水平是市场。 不同点： 学术会议重在多思启发；  企业论坛重在多道实现。 企业论坛企业论坛一定要定要 ““理在先理在先””更要强调更要强调 ““道在后道在后””！！ 企业论坛的特点：发现志同道合者，联合发展！  “后论坛数智专题产业化促进小组” 论坛之论坛之 “道道”与与 “理理” 愿景是愿景是 “理理”是战略是战略 ： 企业是行业的龙头！制造是企业的能力！ 促进促进液压企业数智液压企业数智件件产品产品与与促

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