液壓滑臺液壓系統(tǒng)動能設(shè)計

朱亞明

【摘要】組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)，能實現(xiàn)的工作循環(huán)是：快速前進(jìn)→工作進(jìn)給→快速退回→原位停止，液壓技術(shù)是機(jī)械設(shè)備中發(fā)展速度最快的技術(shù)之一。特別是近年可與微電子、計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合、使液壓技術(shù)進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段。目前，已廣泛應(yīng)用在工業(yè)各領(lǐng)域。由于近年來微電子、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液壓元器件制造技術(shù)的進(jìn)一步提高，使液壓技術(shù)不僅在作為一種基本的傳統(tǒng)形式上占有重要地位而且以優(yōu)良的靜態(tài)、動態(tài)性能成為一種重要的控制手段。

【關(guān)鍵詞】液壓系統(tǒng)液壓缸

一、液壓系統(tǒng)的基本組成

液壓傳動是用液體作為工作介質(zhì)來傳遞能量和進(jìn)行控制的傳動方式。液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件（組成馬達(dá)）把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)。實現(xiàn)直線往復(fù)運動和創(chuàng)轉(zhuǎn)運動。驅(qū)動機(jī)床工作臺的液壓系統(tǒng)是由油箱、過濾器、液壓泵、溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管、接頭等組成。

液壓系統(tǒng)主要由以下五大組成部分組成：

1）動力裝置——液壓泵。它將動力部分（電動機(jī)或其它遠(yuǎn)動機(jī)）所輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能，給系統(tǒng)提供壓力油。

2）執(zhí)行裝置——液壓缸、液壓馬達(dá)。通過它將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，推動負(fù)載做功。

3）控制調(diào)節(jié)裝置——液壓閥。通過它們的控制和調(diào)節(jié)，使液流的壓力、流速和方向得以改變，從而改變執(zhí)行元件的力（或力矩）、速度和方向，根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為溢流閥（安全閥）、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單問間、液挖單向閥、校閥、換向間等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。

4）輔助裝置——油箱、管路、器能器、濾油器、管接頭、壓力表開關(guān)等，通過這些元件把系統(tǒng)聯(lián)按起來，以實現(xiàn)各種工作循環(huán)。

5）工作介質(zhì)——液壓油。絕大彩數(shù)液壓油采用礦物油，系統(tǒng)用它來傳遞能量或信息。

組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具而組成的半自動或自動專用機(jī)床。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。組合機(jī)床通常采用多軸、多刀、多面、多工位同時加工的方式，能完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔、攻絲、車、銑、磨削及其他精加工工序，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。液壓系統(tǒng)由于具有結(jié)構(gòu)簡單、動作靈活、操作方便、調(diào)速范圍大、可無級連讀調(diào)節(jié)等優(yōu)點，在組合機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。

2、確定液壓控制方案

液壓系統(tǒng)方案設(shè)計是根據(jù)主機(jī)的工作情況、主機(jī)對液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求、液壓系統(tǒng)的工作條件和環(huán)境條件以及成本，經(jīng)濟(jì)性、供貨情況等諸多因素，進(jìn)行全面、綜合的設(shè)計，從而擬定出一個各方面比較合理的、可實現(xiàn)的液壓系統(tǒng)的方案來。其內(nèi)容包括：油路循環(huán)方式的分析與選擇，油源形式的分析與選擇，液壓回路的分析、選擇與合成，液壓系統(tǒng)原理圖的擬定、設(shè)計與分析。

1）速度控制回路的選擇

a、選擇油源形式從工況圖可以清楚看出，在工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸要求油源提供快進(jìn)、快退行程的低壓大流量和工進(jìn)行程的高壓小流量的油液。最大流量與最小流量之比qmax/qmin=14.4/1.98；其相應(yīng)工進(jìn)的時間遠(yuǎn)比快進(jìn)和快退的時間長，這表明在一個工作循環(huán)中的大部分時間都處于高壓小流量工作。從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，選用單定量泵油源顯然是不合理的，為此可選用變量葉片泵或雙聯(lián)葉片泵作為油源。考慮到變量葉片泵能隨著系統(tǒng)壓力的變化匹配相應(yīng)的輸出流量，相比雙聯(lián)葉片泵在經(jīng)濟(jì)性和減少能量損失方面更加適合。最后確定選用變量葉片泵方案。

b、選擇快速運動和換向回路本系統(tǒng)已選定液壓缸差動連接和變量葉片泵供油兩種快速運動回路實現(xiàn)快速運動?？紤]到從工進(jìn)轉(zhuǎn)快退時回油路流量較大，故選用換向時間可調(diào)的電液換向閥式換向回路，以減小液壓沖擊。由于要實現(xiàn)液壓缸差動連接，所以選用三位五通電液換向閥。

c、選擇速度換接回路由于本系統(tǒng)滑臺由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時，速度變化大，為減少速度換接時的液壓沖擊，選用行程閥控制的換接回路。

d、選擇調(diào)壓和卸荷回路在變量葉片泵供油的油源形式確定后，調(diào)壓和卸荷基本解決。即滑臺工進(jìn)時，變量葉片泵自動匹配所需要的工作流量，從而控制其壓力。無需另設(shè)調(diào)壓回路。在滑臺工進(jìn)和停止時，變量葉片泵流量基本上很小。故可不需再設(shè)卸荷回路。

二、液壓系統(tǒng)的發(fā)展

工程機(jī)械主要配套件有動力元件、傳動元件、液壓元件及電氣元件等。目前工程機(jī)械動力元件基本上都用內(nèi)燃式柴油發(fā)動機(jī)（簡稱柴油機(jī)）；傳動分機(jī)械傳動、液力機(jī)械傳動、靜液壓傳動、電傳動等。但目前工程機(jī)械用得最多、最普遍的為液力機(jī)械傳動及靜液壓傳動。整個傳動系統(tǒng)還包括傳動軸、驅(qū)動橋等。靜液壓傳動有多種結(jié)構(gòu)形式，有的有傳動軸、驅(qū)動橋，有的沒有，視情況而定；液壓元件主要有缸、泵、閥、密封件及液壓附件等。靜液壓元件的泵（主要是變量泵）、馬達(dá)（變量與定量），以及相應(yīng)的減速機(jī)等；電氣元件以前對工程機(jī)械的影響還并不大，最早的工程機(jī)械電氣系統(tǒng)，主要是起動電路及照明電路，系統(tǒng)及元件都非常簡單，起動可以用拖起動，白天干活不用照明，因此，這兩個電路系統(tǒng)出了故障也能勉強(qiáng)維持工作。但工程機(jī)械發(fā)展到今天，電氣系統(tǒng)及電氣元件已經(jīng)成了工程機(jī)械一個非常關(guān)鍵的部分，可以說今天的絕大多數(shù)工程機(jī)械，電氣系統(tǒng)出了故障根本就不能工作，有的甚至寸步難行，等于一堆廢鋼鐵。因此電氣系統(tǒng)、電器元件目前也是工程機(jī)械最關(guān)鍵最主要的配套件之一。主要電器元件除傳統(tǒng)的元件外，還有各種傳感器，各種控制元件及微處理機(jī)等等。下面就國際上這些工程機(jī)械主要配套件的基本情況及發(fā)展趨勢談?wù)効捶ā?/p>

目前國外工程機(jī)械主要配套件大多數(shù)都生產(chǎn)歷史悠久，技術(shù)成熟、供應(yīng)充足，生產(chǎn)集中度高，品牌效應(yīng)突出。配套件的發(fā)展隨主機(jī)的發(fā)展而發(fā)展，同時配套件自身的發(fā)展反過來又促進(jìn)主機(jī)的發(fā)展。目前國外工程機(jī)械配套件的發(fā)展形勢好過主機(jī)的發(fā)展形勢。目前國外工程機(jī)械配套件的發(fā)展形勢比較好。