試論機床液壓傳動與控制

王維軒

摘 要：隨著液壓機械自動化程度的不斷提高，液壓元件應用數量急劇增加，元件小型化、系統集成化是必然的發展趨勢。而在機床的設計和生產中都需要加入液壓元件，有的機床是通過液壓系統來構造這個機床的，就是通過各種液壓元件組成的液壓控制系統可以對機床實現控制，所以對于現代機床生產和裝配，液壓系統是不可缺少的，而我們在利用液壓系統時液壓系統內流體的有關知識，例如液體靜力學液體動力學。機床液壓傳動與控制是現代機械設備的核心技術部件， 廣泛應用在各行業的機械工程運作中。本文對機床液壓傳統與控制的基本原理進行了介紹，并分析了液壓傳動控制系統的設計方式，希望能夠對該技術在實際機械工程中的應用提供一些借鑒。

關鍵詞：機床; 液壓傳動; 控制系統

引言

當前液壓技術正向迅速、高壓、大功率、高效、低噪聲、經久耐用、高度集成化的方向發展。同時，新型液壓元件和液壓系統的計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助測試（CAT）、計算機直接控制（CDC）、機電一體化技術、可靠性技術等方面也是當前液壓傳動及控制技術發展和研究的方向。我國的液壓技術最初應用于機床和鍛壓設備上，后來又用于拖拉機和工程機械?，F在，我國的液壓元件隨著從國外引進一些液壓元件、生產技術以及進行自行設計，現已形成了系列，并在各種機械設備上得到了廣泛的使用。

1 液壓傳動的工作原理

我們都知道液壓系統是需要液壓泵推動液壓油來實現運動，所以我們在研究液壓系統之前就應該知道有關液壓油的知識，這樣我們就應該了解有關液體動力學的知識，液體動力學的主要內容是研究液體時流速和壓力的變化規律。液壓系統利用液壓泵將機械能轉換為發起人，液體壓力，可以通過改變流體壓力能傳送能量，經過各種控制和管道，通過液壓執行元件（液壓缸或馬達）流體壓力能轉化為能量，從而驅動工作機構，實現直線往復運動和回轉運動。作為一個工作環境的液體，通常用于礦產油，以及它的功能，如皮帶、鏈條和齒輪傳動裝置。

2 液壓傳動系統的組成

一個可以完全有效的液壓系統，應該由以下五個主要組件組成：第一，動力裝置。 這是液壓系統的壓力，把機械裝置變成液壓裝置。大部分是水泵。第二，執行機構。這是一個裝置，把液壓裝置變成機械裝置。在他的形狀中，在直線運動中工作的液壓缸，有一個旋轉運動的液壓馬達，他們稱它們為液壓系統的執行部分。第三，控制控制。這是一種控制或調節壓力、流或流系統的裝置。例如， 排氣閥門、節流閥、公用閥門、閥門等四、輔助設備。例如，油箱，過濾器，油管。這是為了確保系統正常運轉。第五，工作環境。液體，轉移能量，即液壓油。任何液壓系統都是由一些簡單的元件組成例如換向閥、油缸、節流閥、溢流閥、 液壓泵等等，而這些元件在系統中有的起調速作用，有的起換向作用，有的還是這個系統的最終執行元件，但是不論它們是什么起什么作用，在整個液壓控制系統中它們都是不可缺少的。

3 液壓傳動相較于傳統傳動的優點

與機械傳動相比液壓傳動的技術更加先進，隨著現代液壓技術的日益進步， 液壓元件的數量也在不斷增加，應用過程中的復雜程度也在增加，液壓元件發展已經呈現出一種小型化、集成化的趨勢。在機床的設計與生產過程中需要用到液壓傳動與控制系統，液壓傳動與控制系統要的原理就是液體動力學。通過液壓泵將油壓轉化成機械動力，同傳動與控制系統進行液壓做功。相較于傳統機械傳動， 其具有如下優點：

3.1單位功率的重量輕

據數據顯示，水力泵和液壓發動機的單一容量和電動機的單一功率和水力發動機可能是低功率的，而發電機和電機平均為 0. 03 N/w。至于大小，第一個數字是 12%-13%。為了消除液壓油，泵的壓力可以很容易地得到液壓缸的壓力。因此，有重量的液壓技術，可以幫助機械設備及其管理系統、小型和大型電力系統。

3.2布局靈活方便

液壓元件的布置不受嚴格的空間位置限制，容易按照機器的需要通過管道實現系統中各部分的連接，布局安裝具有很大的柔性，能構成用其他方法難以組成的復雜系統。

3.3調速范圍大

通過控制閥，液壓傳動可以在運行過程中實現液壓執行器大范圍的無級調速， 調速范圍可達2000e

3.4工作平穩、快速性好

油液具有彈性，可吸收沖擊，故液壓傳動傳遞運動均勻平穩;易于實現快速啟動、制動和頻繁換向。往復回轉運動的換向頻率可達 500 次/分，往復直線運動的換向頻率高達1000 次/分。

3. 5易于操縱控制并實現過載保護

液壓系統操縱控制方便，易于實現自動控制、遠距離遙控和過載保護;運轉時可自行潤滑，有利于散熱和延長使用壽命。

3.6易于自動化和機電液一體化

液壓技術容易與電氣、電子控制技術相整合，組成機電液一體化的復合系統， 實現自動工作循環。

3.7易于實現直線運動

用液壓傳動實現直線運動比機械傳動簡便。

3.8 液壓系統設計、制造和使用維護方便包括機械工業結構的液壓要素，已制定了標準化、改革性和可用性，有助于設計、制造和使用液壓系統，從而減少機器制造的生產周期，降低生產成本。

4液壓傳動控制系統設計分析

液壓傳動控制系統是非常精細系統，在其設計和運行過程中，一定要做到科學規劃，使用高標準的元件，保證液壓控制系統的元件在峰值范圍內正常的運行， 所選擇的測量系統的分辨率或脈沖當量，一般要求比加工精度高一個數量級。總之，高精度的控制系統必須有高精度的檢測元件作為保證。

4.1機床液壓傳動控制系統設計要求

從現代主流液壓控制系統的技術要求來看，在實際機床設備液壓控制系統設計過程中，要注意滿足如下幾方面的條件：

4.1.1抗震耐高溫

這是由機床設備的作業環境決定的，機床所在的車間有大量的機械設備在持續高速運轉，造成了機床運行環境溫度的較高，另外由于一些設備在不停的運轉，會造成地面產生一定的震動，機床自身作業過程中也會產生較大熱量和共振，因此，需要保證機床液壓控制系統要能夠抗震耐高溫。

4.1.2用反推形式實現風扇驅動轉矩

機床設備在作業過程中，會產生大量的高溫高熱量，因此離不開散熱裝備，要保證發動機散熱情況的良好，可以將發動機最大功率工作時的工況，作為冷卻控制系統進行計算。這樣就能實現冷卻控制系統中熱量進入，進而保證風扇在反推力量下進行轉動。

4.1.3系統密閉性良好

液壓控制系統內部充滿了流動性的液壓油，如果系統的密閉性較差，則容易在設備作業時液壓油滲透出，造成設備的動力輸出不足和液壓油漬污染以及液壓油的浪費。所以在設計機床液壓傳動控制系統時，一定要做好對系統密閉性檢查， 保證系統的密閉性良好。

4.2制定液壓傳動控制系統的具體實施方案

4.2.1明確執行元件的形式

對于執行元件的形式，在確定時，首先要考慮的因素就是機床發動機的運動標準，一般來說，如果控制系統中要求設計用單向回轉運驅動風扇旋轉，那么在選擇執行元件時也需要用單向液壓馬達形式的執行元件，另外還需要考慮整體機床液壓控制系統的散熱，保證元件在執行作業過程中，不會有超出其作業條件的高溫，震動等不利因素。

4.2.2設計好回路的類型

液壓控制系統是有一個循環的控制系統回路的，通常在實際作業過程中，指的就是設備的油液循環系統。

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