【文章內容簡介】 缸工況圖 厚德博學 和而不同 8 第五章 液壓系統(tǒng)方案設計 根據(jù)組合機床液壓系統(tǒng)的設計任務和工況分析，所設計機床對調速范圍、低速穩(wěn)定性有一定要求，因此速度控制是該機床要解決的主要問題。速度 的換接、穩(wěn)定性和調節(jié)是該機床液壓系統(tǒng)設計的核心。與所有液壓系統(tǒng)的設計要求一樣，該組合機床液壓系統(tǒng)應盡可能結構簡單，成本低，節(jié)約能源，工作可靠。 速度控制回路的選擇 工況圖表明，所設計 組合機 床液壓系統(tǒng)在整個工作循環(huán)過程中所需要的功率較小，系統(tǒng)的效率和發(fā)熱問題并不突出，因此考慮采用節(jié)流調速回路即可。雖然節(jié)流調速回路效率低，但適合于小功率場合，而且結構簡單、成本低。該機床的進給運動要求有較好的低速穩(wěn)定性和速度 負載特性，因此有三種速度控制方案可以選擇，即進口節(jié)流調速、出口節(jié)流調速、限壓式變量泵加調速閥的容 積節(jié)流調速。 鉆鏜加工屬于連續(xù)切削加工，加工過程中切削力變化不大，因此鉆削過程中負載變化不大，采用節(jié)流閥的節(jié)流調速回路即可。但由于在鉆頭鉆入鑄件表面及孔被鉆通時的瞬間，存在負載突變的可能，因此考慮在工作進給過程中采用具有壓差補償?shù)倪M口調速閥的調速方式，且在回油路上設置背壓閥。 由于選定了節(jié)流調速方案，所以油路采用開式循環(huán)回路，以提高散熱效率，防止油液溫升過高。 從工況圖中可以清楚地看到，在這個液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)內，液壓要求油源交替地提供低壓大流量和高壓小流量的油液。而快進快退所需的時間 1t 和工進所需的時間 2t 分別為 313380 10 60ltsv??? ? ? 322280 10 60Ltsv??? ? ? 亦即是12tt = 因此 從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，如果選用單個定量泵作為整個系統(tǒng)的油源，液壓系統(tǒng)會長時間處于大流量 溢流狀態(tài)，從而造成能量的大量損失，這樣的設計顯然是不合理的。 厚德博學 和而不同 9 如果采用一個大流量定量泵和一個小流量定量泵雙泵串聯(lián)的供油方式，由雙聯(lián)泵組成的油源在工進和快進過程中所輸出的流量是不同的，此時液壓系統(tǒng)在整個工作循環(huán)過程中所需要消耗的功率估大，除采用雙聯(lián)泵作為油源外，也可選用限壓式變量泵作油源。但限壓式變量泵結構復雜、成本高，且流量突變時液壓沖擊較大，工作平穩(wěn)性差，最后確定選用雙聯(lián)液壓泵供油方案，有利于降低能耗和生產成本，如圖 3 所示。 圖 3 雙泵供油油源 選用執(zhí)行元件 因系統(tǒng)運動循環(huán)要求正向快進和工進，反 向快退，且快進，快退速度相等，因此選用單活塞桿液壓缸，快進時差動連接，無桿腔面積 A1 等于有桿腔面積A2 的兩倍。 速度換接回路的選擇 所設計多軸鉆床液壓系統(tǒng)對換向平穩(wěn)性的要求不高，流量不大，壓力不高，所以選用價格較低的電磁換向閥控制換向回路即可。為便于實現(xiàn)差動連接，選用三位五通電磁換向閥。為了調整方便和便于增設液壓夾緊支路，應考慮選用 Y型中位機能。 由前述計算可知，當工作臺從快進轉為工進時，進入液壓缸的流量由 25 L/min 降 1 L/min，可選二位二通行程換向閥來進行速度換接，以減少速度換接過程中的液 壓沖擊，如圖 4 所示。由于工作壓力較低，控制閥均用普通滑閥式結構即可。由工進轉為快退時，在回路上并聯(lián)了一個單向閥以實現(xiàn)速度換接。為了控制軸向加工尺寸，提高換向位置精度，采用死擋塊加壓力繼電器的行程終點轉換控制。 厚德博學 和而不同 10 圖 4 換向和速度切換回路的選擇 參考同類組合機床，選用雙作用葉片泵雙泵供油，調速閥進油節(jié)流閥調速的開式回路，溢流閥做定壓閥。為了換速以及液壓缸快退時運動的平穩(wěn)性，回油路上設置背壓閥，初定背壓值 Pb=。 選擇快速運動和換向回路 根據(jù)本設計的運動方式和要求，采用差動連接與雙泵供油兩種快速運動回路來實現(xiàn)快速運動。即快進時，由大小泵同時供油，液壓缸實現(xiàn)差動連接。 本設計采用二位二通電磁閥的速度換接回路，控制由快進轉為工進。與采用行程閥相比，電磁閥可直接安裝在液壓站上，由工作臺的行程開關控制，管路較簡單，行程大小也容易調整，另外采用液控順序閥與單向閥來切斷差動油路。因此速度換接回路為行程與壓力聯(lián)合控制形式。 組成液壓系統(tǒng)原理圖 選定調速方案和液壓基本回路后，再增添一些必要的元件和配置一 些輔助性油路，如控制油路、潤滑油路、測壓油路等，并對回路進行歸并和整理，就可將液壓回路合成為液壓系統(tǒng)，即組成如圖 5 所示的液壓系統(tǒng)圖。 為便于觀察調整壓力，在液壓泵的進口處，背壓閥和液壓腔進口處設置測壓點，并設置多點壓力表開關，這樣只需一個壓力表即能觀察各壓力。 要實現(xiàn)系統(tǒng)的動作，即要求實現(xiàn)的動作順序為：啟動→加速→快進→減速→工進→快退→停止。則可得出液壓系統(tǒng)中各電磁鐵的動作順序如表 5 所示。表中“ +”號表示電磁鐵通電或行程閥壓下；“ — ”號表示電磁鐵斷電或行程閥復位。 表 5 電磁鐵的動作順序表 厚德博學 和而不同 11 圖 5 液壓系統(tǒng)圖 系統(tǒng)圖的原理 快進 厚德博學 和而不同 12 快進如圖所示，按下啟動按鈕，電磁鐵 1YA 通電，由泵輸出地壓力油經 2 三位五通換向閥的左側，這時的主油路為： 進油路：泵 → 向閥 10→三位五通換向閥 2（ 1YA 得電）→行程閥 3→液壓缸左腔。 回油路：液壓缸右腔→三位五通換向閥 2（ 1YA 得電）→單向閥 6→行程閥 3→液壓缸左腔。 由此形成液壓缸兩腔連通，實現(xiàn)差動快進，由于快進負載壓力小，系統(tǒng)壓力低，變量泵輸出最大流量。 減速 當滑臺快到預定位置時，此時要減速。擋塊壓下行程閥 3，切斷了該通路，電磁閥繼續(xù)通電，這時，壓力油只能經過調速閥 4，電磁換向閥 16 進入液壓缸的左腔。由于減速時系統(tǒng)壓力升高，變量泵的輸出油量便自動減小，且與調速閥4 開口向適應，此時液控順序 7 打開，單向閥 6 關閉，切斷了液壓缸的差動連接油路，液壓缸右腔的回油經背壓閥 8 流回油箱，這樣經過調速閥就實現(xiàn)了液壓油的速度下降，從而實現(xiàn)減速，其主油路為： 進油路：泵 → 向閥 10→三位五通換向閥 2（ 1YA 得電）→調速閥 4→電磁換向閥 16→液壓缸左腔。 回油路：液壓缸右腔→三位五通換向閥 2→背壓閥 8→液控順序閥 7→油箱。 工進 減 速終了時，擋塊還是壓下，行程開關使 3YA 通電，二位二通換向閥將通路切斷，這時油必須經調速閥 4 和 15 才能進入液壓缸左腔，回油路和減速回油完全相同，此時變量泵輸出地流量自動與工進調速閥 15 的開口相適應，故進給量大小由調速閥 15 調節(jié)，其主油路為： 進油路：泵 → 向閥 10→三位五通換向閥 2（ 1YA 得電）→調速閥 4→調速閥 15→液壓缸左腔。 回油路：液壓缸右腔→三位五通換向閥 2→背壓閥 8→液控順序閥 7→油箱。 死擋鐵停留 當滑臺完成工進進給碰到死鐵時，滑臺即停留在死擋鐵處，此時液壓缸左腔的壓力升高，使壓力 繼電器 14 發(fā)出信號給時間繼電器，滑臺停留時間由時間繼電器調定。 快退 滑臺停留時間結束后，時間繼電器發(fā)出信號，使電磁鐵 1YA、 3YA 斷電，2YA 通電，這時三位五通換向閥 2 接通右位，因滑臺返回時的負載小，系統(tǒng)壓力下降，變量泵輸出流量又自動恢復到最大，滑快速退回，其主油路為： 厚德博學