單動(dòng)薄板拉伸液壓機(jī)或內(nèi)高壓成型液壓機(jī)在部分條件下要求工作過程中具有保壓性能，即液壓缸在工作循環(huán)的某一階段內(nèi)須保持規(guī)定的壓力，保壓回路應(yīng)能滿足保壓時(shí)間、壓力穩(wěn)定性、工作可靠性、經(jīng)濟(jì)性等多方面的要求。而工程生產(chǎn)實(shí)際或設(shè)備改造過程中，常會(huì)遇到液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間無法保壓的情況，致使工件成形不合格甚至報(bào)廢。

目前改進(jìn)液壓機(jī)保壓方法通常依據(jù)工程師個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，尚無一個(gè)很好的理論方法對(duì)其進(jìn)行全面的指導(dǎo)。發(fā)明問題解決理論可以很好地解決上述問題。TRIZ提供了“物--場(chǎng)”分析原理和矛盾解決原理等，可為液壓機(jī)保壓提供方法。

本文將矛盾解決原理和“物--場(chǎng)”分析原理引入液壓機(jī)保壓?jiǎn)栴}，構(gòu)建基于TRIZ的液壓機(jī)保壓研究方法，以期幫助工程師解決液壓機(jī)保壓?jiǎn)栴}。

一、保壓回路的“物-場(chǎng)”分析建模

液壓機(jī)保壓是指在液壓機(jī)壓制工作狀態(tài)下，主油缸上腔在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能保持壓力穩(wěn)定的一種工作狀態(tài)，其原理如圖1所示。

利用TRIZ理論中的“物--場(chǎng)”分析原理建立其“物--場(chǎng)”分析模型。液壓油相當(dāng)于模型中的S1，主油缸相當(dāng)于模型中的S2，液壓油作用于油缸的壓力則可表示為模型中的場(chǎng)F，正常情況下保壓回路的“物--場(chǎng)”分析模型如圖2所示。

由圖1可知，當(dāng)液壓機(jī)慢速下行接觸工件時(shí)，由于負(fù)載增加主油缸上腔液壓油壓力升高，主油缸上腔的油液通過充液閥與充液箱隔斷，保壓回路中主油缸上腔的所有電磁閥處于失電狀態(tài)。故影響主油缸壓力穩(wěn)定的因素主要有以下三個(gè)。

一是主油缸上腔充液閥的密封性。主油缸上腔充液閥的密封性不好，會(huì)導(dǎo)致主油缸上腔高壓油滲入充液箱，主油缸上腔如沒有高壓油及時(shí)補(bǔ)充將使得壓力下降。

二是主油缸活塞的密封性。主油缸上腔高壓油主要通過密封圈等密封元件保持壓力穩(wěn)定，當(dāng)然油缸內(nèi)壁和活塞桿的加工精度影響也較大，為易于說明問題，本文將油缸內(nèi)壁和活塞桿的加工問題忽略不計(jì)，主要分析密封元件對(duì)油缸壓力的影響。

三是管路和液壓閥的密封性。管路和液壓閥的密封性不好，導(dǎo)致主油缸上腔高壓油在管路和液壓閥處的滲漏嚴(yán)重，因此壓力損失較大。

主油缸上腔高壓油的滲漏包含液壓油、充液閥、管路和液壓閥以及密封元件等4個(gè)，通過不同的場(chǎng)相互作用，分析其對(duì)液壓機(jī)保壓性能的影響時(shí)，主油缸上腔高壓油的滲漏可由圖3所示的“物--場(chǎng)”分析模型進(jìn)行描述。充液閥表示為物質(zhì)S1，液壓油表示為物質(zhì)S2，充液閥通過場(chǎng)密封F造成了液壓油滲入充液箱的問題，表示為圖3a所示的有害效應(yīng)的“物--場(chǎng)”分析模型。

管路和液壓閥表示為物質(zhì)S1，液壓油表示為物質(zhì)S2，管路和液壓閥通過場(chǎng)密封F造成了主油缸上腔高壓油在管路和液壓閥處的滲漏問題，表示為圖3b所示的有害效應(yīng)的“物--場(chǎng)”分析模型。密封元件表示為物質(zhì)S1，液壓油表示為物質(zhì)S2，密封元件通過場(chǎng)密封F造成了主油缸上腔高壓油在油缸內(nèi)的滲漏問題，表示為圖3c所示的有害效應(yīng)的“物--場(chǎng)”分析模型。

主油缸上腔液壓油的壓力由于泄露等原因下降時(shí)，液壓油S1無法通過場(chǎng)壓力F對(duì)主油缸S2產(chǎn)生足夠的動(dòng)力，此種模型為一個(gè)有用但不充分的模型，如圖4所示。

滲漏問題，表示為圖3b所示的有害效應(yīng)的“物--場(chǎng)”分析模型。密封元件表示為物質(zhì)S1，液壓油表示為物質(zhì)S2，密封元件通過場(chǎng)密封F造成了主油缸上腔高壓油在油缸內(nèi)的滲漏問題，表示為圖3c所示的有害效應(yīng)的“物--場(chǎng)”分析模型。

主油缸上腔液壓油的壓力由于泄露等原因下降時(shí)，液壓油S1無法通過場(chǎng)壓力F對(duì)主油缸S2產(chǎn)生足夠的動(dòng)力，此種模型為一個(gè)有用但不充分的模型，如圖4所示。

二、液壓機(jī)保壓的解決方案

在建立液壓機(jī)保壓回路的“物-場(chǎng)”分析模型后，即可根據(jù)TRIZ的一般解法進(jìn)行解決。針對(duì)圖3a所示的有害功能模型，TRIZ提供了標(biāo)準(zhǔn)解法1.2拆解物場(chǎng)模型進(jìn)行解決。標(biāo)準(zhǔn)解法1.2.1是引入第三種物質(zhì)S3消除有害作用，1.2.2是引入改進(jìn)的S1或(和)S2來消除有害作用，1.2.3是引入超系統(tǒng)物質(zhì)S3消除有害作用，1.2.4是用場(chǎng)F2來抵消有害作用。

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析已有的設(shè)計(jì)案例，綜合考慮成本.技術(shù)難度的問題，采用標(biāo)準(zhǔn)解法1.2.2引入改進(jìn)的S1或(和)S2來消除有害作用，最終形成了如下的通用技術(shù)解決方案:將原有的充液閥改進(jìn)結(jié)構(gòu)或性能，以增強(qiáng)其密封性能，從而達(dá)到減少流量損失的目的，得到如圖5 a所示的解決圖3 a的模型的方法；將上腔閥進(jìn)行合并減少其數(shù)量，引入優(yōu)質(zhì)的閥組減少原有閥門數(shù)量或改善其性能，從而達(dá)到減少流量損失的目的，得到如圖5b所示的解決圖3b的模型的方法;通過更換優(yōu)質(zhì)的油缸密封元件減少液壓油在缸內(nèi)的滲漏，得到如圖5 c所示的解決圖3c的模型的方法。

針對(duì)圖4所示的有用但不充分的模型，TRIZ提供了標(biāo)準(zhǔn)解法2增強(qiáng)物場(chǎng)模型來解決，即給主油缸上腔補(bǔ)充額外的壓力來滿足系統(tǒng)要求。考慮給主油缸上腔補(bǔ)壓有多種形式，采用標(biāo)準(zhǔn)解法2.1.1鏈?zhǔn)轿飯?chǎng)模型，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，形成了通過打開液壓泵補(bǔ)充高壓油的解決方案;采用標(biāo)準(zhǔn)解法2.1.2雙物場(chǎng)模型，通過增加蓄能器補(bǔ)充高壓油。解決圖4的模型的方法如圖6所示。

最終總結(jié)上述方法，根據(jù)操作實(shí)際，液壓機(jī)保壓方法通用技術(shù)方案及其適用范圍如表1所示。

液壓機(jī)保壓性能是很多工件壓制成型的關(guān)鍵，TRIZ提供了使設(shè)計(jì)者能迅速得到問題解的通用化方法。本文將TRIZ與液壓機(jī)保壓方法相結(jié)合，以“物--場(chǎng)”分析理論為基礎(chǔ)，建立了液壓機(jī)保壓方法的“物一場(chǎng)”分析模型，結(jié)合工程實(shí)際，給出了液壓機(jī)保壓方法技術(shù)方案。最后以合肥合鍛機(jī)床股份有限公司的生產(chǎn)實(shí)際為研究實(shí)例，表明該創(chuàng)新方法的可靠性和有效性。

                                                                                                                                                                                                                                                   —液壓機(jī)世界整理