【文章內(nèi)容簡介】 速度控制回路的選擇 工況圖表明， 所設(shè)計 組合機(jī) 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(diào)速回路即可。雖然節(jié)流調(diào)速回路效率低，但適合于小功率場合，而且結(jié)構(gòu)簡單、成本低。該機(jī)床的進(jìn)給運動要求有較好的低速穩(wěn)定性和速度 負(fù)載特性，因此有三種速度控制方案可以選擇，即進(jìn)口節(jié)流調(diào)速、出口節(jié)流調(diào)速、限壓式變量泵加調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)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(fù)載變化不大，采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)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(fù)載突變的可能，因此考慮在工作進(jìn)給過程中采用具有壓差補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)口調(diào)速閥的調(diào)速方式，且在回油路上設(shè)置背壓閥。 由于選定了節(jié)流調(diào)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(nèi)，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(jìn)快退所需的時間 1t 和工進(jìn)所需的時間 2t 分別為 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ssvlvlt 61 0 0 074 0 0601 0 0 073 0 06033111 ????????? ? ? ? ? ssvlt 1 2 01 0 0 0 060222 ????? 亦即是12tt =20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(shè)計顯然是不合理的。 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(jìn)和快進(jìn)過程中所輸出的流量是不同的，此時液壓系統(tǒng)在整 11 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(jié)構(gòu)復(fù)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(chǎn)成本，如圖 3所示。 圖 3 雙泵供油油源 選擇快速運動和換向回路 根據(jù)本設(shè)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(jìn)時，由大小泵同時供油，液壓缸實現(xiàn)差動連接。 本設(shè)計采用二位二通電磁閥的速度換接回路，控制由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)。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(guān)控制，管路較簡單，行 程大小也容易調(diào)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。 速度換接回路的選擇 所設(shè)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(diào)整方便和便于增設(shè)液壓夾緊支路，應(yīng)考慮選用 Y型中位機(jī)能。 由前述計算可知，當(dāng)工作臺從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時，進(jìn)入液壓缸的流量由 L/min 降 L/min，可選二位二通行程換向閥來進(jìn)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(jié)構(gòu)即可。由工進(jìn)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換控制。 12 圖 4 換向和速度切換回路的選擇 參考同類組合機(jī)床，選用雙作用葉片泵雙泵供油，調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)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(shè)置背壓閥，初定背壓值 Pb=。 組成液壓系統(tǒng)原理圖 選定調(diào)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(jìn)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(diào)整壓力，在液壓泵的進(jìn)口處，背壓閥和液壓腔進(jìn)口處設(shè)置測壓點，并設(shè)置多點壓力表開關(guān)，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(jìn)→減速→工進(jìn)→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(fù)位。 表 5 電磁鐵的動作順序表 13 圖 5 液壓系統(tǒng)圖 系統(tǒng)圖的原理 1． 快進(jìn) 快進(jìn)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(jīng) 2三位五通換向閥的左側(cè)，這時的主油路為： 進(jìn)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。 14 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(jìn)，由于快進(jìn)負(fù)載壓力小， 系統(tǒng)壓力低，變量泵輸出最大流量。 2． 減速 當(dāng)滑臺快到預(yù)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(jīng)過調(diào)速閥 4，電磁換向閥 16 進(jìn)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(diào)速閥4開口向適應(yīng)，此時液控順序 7打開，單向閥 6關(guān)閉，切斷了液壓缸的差動連接油路，液壓缸右腔的回油經(jīng)背壓閥 8流回油箱，這樣經(jīng)過調(diào)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(jìn)油路：泵 → 向閥 10→三位五通換向閥 2（ 1YA 得電）→調(diào)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。 3． 工進(jìn) 減速終了時，擋塊還是壓下，行程開關(guān)使 3YA通電，二位二通換向閥將通路切斷，這時油必須經(jīng)調(diào)速閥 4 和 15 才能進(jìn)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(jìn)調(diào)速閥 15 的開口相適應(yīng)，故進(jìn)給量大小由調(diào)速閥 15調(diào)節(jié)，其主油路為： 進(jìn)油路：泵 → 向閥 10→三位五通換向閥 2（ 1YA 得電）→調(diào)速閥 4→調(diào)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。 4． 死擋鐵停留 當(dāng)滑臺完成工進(jìn)進(jìn)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(diào)定。 5． 快退 滑臺停留時間結(jié)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(fù)載小，系統(tǒng)壓力下降，變量泵輸出流量又自動恢復(fù)到最大，滑快速退回，其主油路為： 進(jìn)油路：泵 → 向閥 10→三位五通換向閥 2（ 2YA得電）→液壓缸右腔。 回油路：液壓缸左腔→單向閥 5→三位五通換向閥 2（右位）→油 箱。 6． 原位停止 當(dāng)滑臺退回到原位時，擋塊壓下原位行程開關(guān)，發(fā)出信號，使 2YA 斷電，換 15 向閥處于中位，液壓兩腔油路封閉，滑臺停止運動。這時液壓泵輸出的油液經(jīng)換向 2直接回油箱，泵在低壓下卸荷。 系統(tǒng)圖的動作順序表如表 5所示。 第六章 液壓元件的選擇 確定液壓泵的規(guī)格和電動機(jī)功率 本設(shè)計所使用液壓元件均為標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，因此只需確定各液壓元件的主要參數(shù)和規(guī)格，然后根據(jù)現(xiàn)有的液壓元件產(chǎn)品進(jìn)行選擇即可。 （ 1）計算液壓泵的最大工作壓力 由于本設(shè)計采用雙泵供油方式，根據(jù)液壓系統(tǒng)的工況圖，大流量液壓泵只需 在快進(jìn)和快退階段向液壓缸供油，因此大流量泵工作壓力較低。小流量液壓泵在快速運動和工進(jìn)時都向液壓缸供油，而液壓缸在工進(jìn)時工作壓力最大，因此對大流量液壓泵和小流量液壓泵的工作壓力分別進(jìn)行計算。 根據(jù)液壓泵的最大工作壓力計算方法，液壓泵的最大工作壓力可表示為液壓缸最大工作壓力與液壓泵到液壓缸之間壓力損失之和。 對于調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回