機(jī)床液壓傳動(dòng)與控制

卜慶鋒

（江蘇省徐州經(jīng)貿(mào)高等職業(yè)學(xué)校機(jī)械電子工程，江蘇徐州221004）

機(jī)床液壓傳動(dòng)與控制

卜慶鋒

（江蘇省徐州經(jīng)貿(mào)高等職業(yè)學(xué)校機(jī)械電子工程，江蘇徐州221004）

機(jī)床液壓傳動(dòng)與控制是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備的核心技術(shù)部件，其以獨(dú)特的優(yōu)勢功能廣泛應(yīng)用在各行業(yè)的機(jī)械工程運(yùn)作中。對機(jī)床液壓傳統(tǒng)與控制的基本原理進(jìn)行了介紹，并分析了液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，希望能夠?qū)υ摷夹g(shù)在實(shí)際機(jī)械工程中的應(yīng)用提供一些借鑒。

液壓傳動(dòng)；控制系統(tǒng)；液壓元件；系統(tǒng)集成化

1 液壓傳動(dòng)的工作原理

液壓傳動(dòng)時(shí)候依靠液體介質(zhì)的靜壓力來傳遞能量的液體傳動(dòng)。它依靠密閉容積的變化傳遞運(yùn)動(dòng)，依靠液體內(nèi)部的壓力（由外界負(fù)載所引起）傳遞運(yùn)動(dòng)。液壓裝置本質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它先將機(jī)械能轉(zhuǎn)換還成為便于傳輸?shù)囊簤耗埽S后又將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能做功。

2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)有以下四個(gè)主要部分組成：動(dòng)力部分、執(zhí)行部分、控制部分、輔助部分。如圖1所示。

圖1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成圖

動(dòng)力部分：把機(jī)械能換成油液壓力能，常見的是液壓泵。

執(zhí)行部分：把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出的裝置，如作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸或作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的馬達(dá)。

控制部分：對系統(tǒng)中流體壓力流量和流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置，如溢流閥、流量控制閥、換向閥等。

輔助部分：保證液壓傳動(dòng)系統(tǒng)正常工作所需的上述三種以外的裝置，如油箱、過濾器、油管和管接頭等。

3 液壓傳動(dòng)相較于傳統(tǒng)傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)

與機(jī)械傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)的技術(shù)更加先進(jìn)，隨著現(xiàn)代液壓技術(shù)的日益進(jìn)步，液壓元件的數(shù)量也在不斷增加，應(yīng)用過程中的復(fù)雜程度也在增加，液壓元件發(fā)展已經(jīng)呈現(xiàn)出一種小型化、集成化的趨勢。在機(jī)床的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程中需要用到液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)，液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)要的原理就是液體動(dòng)力學(xué)[1]。通過液壓泵將油壓轉(zhuǎn)化成機(jī)械動(dòng)力，同傳動(dòng)與控制系統(tǒng)進(jìn)行液壓做功。相較于傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)，其具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）在輸出同等功率的條件下體積和重量可減小很多，布局安裝有很大的靈活性，能構(gòu)成用其它方法難以組成的復(fù)雜系統(tǒng)。

（2）傳遞運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向，可以在運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)大范圍的無級(jí)變速。

（3）操作控制方便、省力，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、過載保護(hù)。

（4）液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。

4 液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)是非常精細(xì)系統(tǒng)，在其設(shè)計(jì)和運(yùn)行過程中，一定要做到科學(xué)規(guī)劃，使用高標(biāo)準(zhǔn)的元件，保證液壓控制系統(tǒng)的元件在峰值范圍內(nèi)正常的運(yùn)行。所選擇的測量系統(tǒng)的分辨率或脈沖當(dāng)量，一般要求比加工精度高一個(gè)數(shù)量級(jí)。總之，高精度的控制系統(tǒng)必須有高精度的檢測元件作為保證。

4.1 機(jī)床液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

從現(xiàn)代主流液壓控制系統(tǒng)的技術(shù)要求來看，在實(shí)際機(jī)床設(shè)備液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，要注意滿足如下幾方面的條件：

（1）抗震耐高溫

這是由機(jī)床設(shè)備的作業(yè)環(huán)境決定的，機(jī)床所在的車間有大量的機(jī)械設(shè)備在持續(xù)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，造成了機(jī)床運(yùn)行環(huán)境溫度的較高[2]，另外由于一些設(shè)備在不停的運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)造成地面產(chǎn)生一定的震動(dòng)，機(jī)床自身作業(yè)過程中也會(huì)產(chǎn)生較大熱量和共振，因此，需要保證機(jī)床液壓控制系統(tǒng)要能夠抗震耐高溫。

（2）用反推形式實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩

機(jī)床設(shè)備在作業(yè)過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的高溫高熱量，因此，離不開散熱裝備。要保證發(fā)動(dòng)機(jī)散熱情況的良好，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率工作時(shí)的工況，作為冷卻控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算。這樣就能實(shí)現(xiàn)冷卻控制系統(tǒng)中熱量進(jìn)入，進(jìn)而保證風(fēng)扇在反推力量下進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。

（3）系統(tǒng)密閉性良好

液壓控制系統(tǒng)內(nèi)部充滿了流動(dòng)性的液壓油，如果系統(tǒng)的密閉性較差，則容易在設(shè)備作業(yè)時(shí)液壓油滲透出，造成設(shè)備的動(dòng)力輸出不足和液壓油漬污染以及液壓油的浪費(fèi)。所以，在設(shè)計(jì)機(jī)床液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，一定要做好對系統(tǒng)密閉性檢查，保證系統(tǒng)的密閉性良好。

4.2 制定液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的具體實(shí)施方案

（1）明確執(zhí)行元件的形式

對于執(zhí)行元件的形式，在確定時(shí)，首先要考慮的因素就是機(jī)床發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。一般來說，如果控制系統(tǒng)中要求設(shè)計(jì)用單向回轉(zhuǎn)運(yùn)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)[3]，那么在選擇執(zhí)行元件時(shí)也需要用單向液壓馬達(dá)形式的執(zhí)行元件。另外還需要考慮整體機(jī)床液壓控制系統(tǒng)的散熱，保證元件在執(zhí)行作業(yè)過程中，不會(huì)有超出其作業(yè)條件的高溫、震動(dòng)等不利因素。

（2）設(shè)計(jì)好回路的類型

液壓控制系統(tǒng)是有一個(gè)循環(huán)的控制系統(tǒng)回路的，通常在實(shí)際作業(yè)過程中，指的就是設(shè)備的油液循環(huán)系統(tǒng)。

目前較為常見的是開放式系統(tǒng)和閉合式系統(tǒng)兩類。每種類型都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，例如，開放性回路系統(tǒng)，其散熱效率高，能夠避免元件長時(shí)間在高溫狀態(tài)下作業(yè)，并且其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，后期的維修也簡單。由于開放式回路系統(tǒng)的諸多優(yōu)點(diǎn)，在很多機(jī)床設(shè)備的液壓控制傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝時(shí)，都會(huì)采用開放式循環(huán)回路方式[4]。這個(gè)過程中，液壓油路管件中的過濾介質(zhì)能夠定義液壓油中的雜質(zhì)和沉淀物進(jìn)行過濾，同時(shí)析出液壓油中存在的小氣泡，防止雜質(zhì)對液壓設(shè)備的精密元件造成傷害。

5 結(jié)束語

機(jī)床液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)是機(jī)械工程領(lǐng)域非常重要的技術(shù)，在工業(yè)機(jī)械工程中發(fā)揮著不可替代的作用。隨著現(xiàn)代機(jī)電一體化技術(shù)加速進(jìn)步，液壓傳動(dòng)新技術(shù)也在不斷應(yīng)用到各行業(yè)中去，對液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和標(biāo)準(zhǔn)也越來越高。這就需要該領(lǐng)域的專業(yè)人士加大對液壓技術(shù)的深度融合研究，結(jié)合計(jì)算機(jī)控制、智能控制等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)液壓傳輸與控制系統(tǒng)的升級(jí)，從而更好地為工業(yè)生產(chǎn)加工服務(wù)。

[1]朱勇，姜萬錄，劉思遠(yuǎn)，等.非線性液壓彈簧力對電液伺服系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)行為影響的研究[J].中國機(jī)械工程，2015（08）：16-17.

[2]郭海身.PLC可編程邏輯控制器在礦山機(jī)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（17）：23-24.

[3]吳南.高職數(shù)控機(jī)床PLC技術(shù)課程“教學(xué)做合一”教學(xué)改革與項(xiàng)目設(shè)計(jì)[J].昆明冶金高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2015（05）：27-28.

[4]李曉娟，秦國慶，宋長源.基于PLC的家用噴淋式洗碗機(jī)設(shè)計(jì)[J].電子世界，2016（16）：45-46.

Hydraulic Transmission and Control of Machine Tool

BU QING-feng
（Xuzhou Jiangsu Economic and Trade Higher Vocational School Mechanical and Electrical Engineering，Xuzhou Jiangsu 221004，China）

In hydraulic drive and control technology is a core component of modern machinery and equipment，with its unique advantages function is widely used in various sectors of the mechanical engineering operations.In this study，the basic principles of traditional hydraulic machine and control were introduced and analyzed the hydraulic transmission control system design approach，hoping to provide some reference to the technology in the actual mechanical engineering.

hydraulic transmission；control system；hydraulic components；systems integration

TG659

B

1672-545X（2016）11-0084-02

2016-08-19

卜慶鋒（1981-），男，徐州人，講師，學(xué)士，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與數(shù)控加工。