基于CAD的液壓傳動(dòng)技術(shù)綜合性實(shí)驗(yàn)研究

劉偉洪　劉海波

摘 要 針對(duì)液壓傳動(dòng)技術(shù)專業(yè)性強(qiáng)、液壓元件繁多、回路復(fù)雜、枯燥抽象等問題，本文結(jié)合多年的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出面向生產(chǎn)實(shí)際的基于CAD設(shè)計(jì)的綜合性實(shí)驗(yàn)研究方法，優(yōu)質(zhì)高效地實(shí)現(xiàn)了液壓傳動(dòng)技術(shù)從繪圖、計(jì)算、設(shè)計(jì)到加工制造的綜合應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 液壓傳動(dòng)技術(shù) CAD 面向生產(chǎn)實(shí)際

中圖分類號(hào)：TH137 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.03.021

Abstract Aimed at the problems of the hydraulic transmission technology such as strong professional strength， high component， complex circuit and boring abstract， this paper combined with many years of practice teaching experience， summed up the practical design of the comprehensive experiment method based on CAD， fleetly achieved the hydraulic transmission technology from the drawing， calculation， design to the comprehensive application of manufacturing.

Key words the hydraulic transmission technology； CAD； Oriented production practice

0 引言

液壓傳動(dòng)技術(shù)是機(jī)械類專業(yè)人才必備的知識(shí)之一。內(nèi)容包含掌握各種液壓元件的工作原理、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用及選用方法，熟悉各類液壓基本回路的組成和應(yīng)用，了解國內(nèi)外先進(jìn)的液壓技術(shù)成果。①其專業(yè)性過強(qiáng)、內(nèi)容枯燥抽象、液壓元件涉及太多、回路連接復(fù)雜等因素令初學(xué)者難以理解掌握，不能靈活運(yùn)用服務(wù)生產(chǎn)。因此，如何優(yōu)質(zhì)高效掌握液壓技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)并加以實(shí)踐運(yùn)用就成為一個(gè)迫切解決的大問題。

通過多次的液壓傳動(dòng)技術(shù)的授課方法論證，結(jié)合多年的實(shí)踐教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，②本文探索出一種行之有效的基于CAD的液壓傳動(dòng)技術(shù)綜合性實(shí)驗(yàn)研究方法，不僅能夠幫助初學(xué)者全面了解液壓理論知識(shí)、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣而且對(duì)綜合運(yùn)用機(jī)械專業(yè)知識(shí)、促進(jìn)實(shí)踐設(shè)計(jì)能力有著很大的作用。

基于CAD的液壓傳動(dòng)技術(shù)綜合性實(shí)驗(yàn)研究首先采用CAD技術(shù)支撐創(chuàng)建液壓元件圖形符號(hào)庫，然后面向生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行液壓系統(tǒng)和執(zhí)行裝置的設(shè)計(jì)、計(jì)算、制造、裝配和調(diào)試等。其具體過程如圖1所示。

1 采用CAD技術(shù)支撐創(chuàng)建液壓元件圖形符號(hào)庫

AutoCAD 作為最為流行的通用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)之一具有簡單快捷卻又強(qiáng)大的繪圖、共同作業(yè)等功能，③利用CAD技術(shù)建立圖形符號(hào)庫，不僅可以提高液壓原理圖圖形符號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)化程度，還可以在繪制具體原理圖時(shí)，根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)用，提高了工作效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。④

利用CAD技術(shù)建立圖形符號(hào)庫，方法多樣，初學(xué)者可以查閱圖書館或網(wǎng)絡(luò)資源選擇比較進(jìn)行創(chuàng)建，一般常用的技術(shù)是 “塊”技術(shù)，結(jié)合系統(tǒng)自身的設(shè)計(jì)中心完成。通過這一過程的鍛煉不僅可以加強(qiáng)對(duì)軟件的認(rèn)識(shí)和靈活運(yùn)用，更主要的是在繪制過程中，對(duì)液壓元件的結(jié)構(gòu)、種類、特點(diǎn)和功能等有了充分的認(rèn)識(shí)，加深了對(duì)多種類的液壓泵、液壓閥等元件的理解和掌握。如圖2為繪制的部分液壓符號(hào)庫的內(nèi)容。建庫完畢，可以選擇一個(gè)或多個(gè)典型的液壓回路練習(xí)自動(dòng)化繪制。

2 面向生產(chǎn)實(shí)際的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算

理解掌握液壓傳動(dòng)技術(shù)最終目的是為了應(yīng)用。本項(xiàng)目從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，以組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為例進(jìn)行液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算。首先要依據(jù)機(jī)床的功用、運(yùn)動(dòng)循環(huán)和性能等要求進(jìn)行工況分析、運(yùn)動(dòng)分析及負(fù)載分析，再經(jīng)過必要的壓力和流量等液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)計(jì)算，確定系統(tǒng)方案，選擇執(zhí)行元件，設(shè)計(jì)出合理的液壓系統(tǒng)圖，從而完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜等加工工序，實(shí)現(xiàn)多種自動(dòng)工作循環(huán)，滿足不同的生產(chǎn)要求。表1為部分計(jì)算公式和結(jié)果。

如圖3所示為利用前期創(chuàng)建的液壓元件圖形符號(hào)庫設(shè)計(jì)的液壓回路原理圖，實(shí)現(xiàn)快進(jìn)→工進(jìn)→快退→原位停止的工作循環(huán)。

其具體工作順序?yàn)椋海?）電磁鐵6得電，泵→換向閥中位→實(shí)現(xiàn)差動(dòng)回路→滑臺(tái)向右快進(jìn)；（2）電磁鐵5得電，泵→節(jié)流閥→油缸左腔→滑臺(tái)向右工進(jìn)；（3）電磁鐵3得電，泵→油缸右腔→單向閥→滑臺(tái)向左快退。

3 執(zhí)行裝置的設(shè)計(jì)、制造、安裝

執(zhí)行裝置包括機(jī)床模擬工作臺(tái)及控制閥組集成塊裝置的設(shè)計(jì)和制造等。執(zhí)行裝置工作臺(tái)要求能模擬工作負(fù)載及機(jī)床工作臺(tái)的具體工作循環(huán)，滿足節(jié)流調(diào)速、雙向順序動(dòng)作等工作需要；設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制閥組集成塊裝置方便安裝插裝件和其它控制閥等，可以簡化管路，縮小液壓設(shè)備占用面積。

在任務(wù)進(jìn)行之前，應(yīng)該實(shí)地調(diào)研，到工廠考察實(shí)際的組合機(jī)床生產(chǎn)線的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)，直觀感受本項(xiàng)目要完成的任務(wù)，明確努力的方向。然后查閱資料、熟悉國標(biāo)及各種加工相關(guān)數(shù)據(jù)，最終繪制圖紙交付加工，圖4為組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)裝配圖。

4 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝

本實(shí)驗(yàn)研究應(yīng)用到的電氣理論知識(shí)非常典型和基礎(chǔ)，實(shí)際操作需要扎實(shí)的基本功和豐富的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。可以通過查找資料、向有經(jīng)驗(yàn)的師傅請(qǐng)教等辦法實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過反復(fù)論證，最終設(shè)計(jì)圖紙及安裝實(shí)物圖如圖5所示：

在實(shí)際調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決方案如下：

第一次調(diào)試：電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，油泵不吸油；原因是電動(dòng)機(jī)的三根線接反，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，導(dǎo)致油泵不吸油；

解決方法：改正接線順序，重新調(diào)試；

第二次調(diào)試：動(dòng)力滑臺(tái)不動(dòng)；原因是溢流閥調(diào)整壓力過小，主油路壓力不足以帶動(dòng)滑臺(tái)動(dòng)作；

解決方法：轉(zhuǎn)動(dòng)溢流閥螺母，逐漸加大溢流閥壓力，直至啟動(dòng)；

第三次調(diào)試：滑臺(tái)只有前進(jìn)、后退兩個(gè)動(dòng)作，沒有快進(jìn)和工進(jìn)；原因是無觸點(diǎn)接近開關(guān)調(diào)整不當(dāng)，超出反應(yīng)范圍；

解決方法：重新調(diào)整開關(guān)接觸位置，保證在其工作范圍之內(nèi)；

第四次調(diào)試：滑臺(tái)沒有工進(jìn)動(dòng)作；在排除了接近開關(guān)的有效工作范圍和行程問題后，考慮到是否與調(diào)速閥調(diào)整量過大有關(guān)，使得快進(jìn)與工進(jìn)速度區(qū)分不明顯，導(dǎo)致滑臺(tái)速度變化不明顯。

解決方法：轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)速閥旋鈕，滑臺(tái)行進(jìn)到接近開關(guān)位置時(shí)，速度發(fā)生明顯變化。

……

最終整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試成功。

5 總結(jié)

基于CAD的液壓傳動(dòng)技術(shù)綜合性實(shí)驗(yàn)研究通過先進(jìn)的CAD技術(shù)平臺(tái)支撐，實(shí)現(xiàn)模擬負(fù)載和工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的典型液壓試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；結(jié)合具體的生產(chǎn)任務(wù)，進(jìn)行負(fù)載、壓力和流量等參數(shù)的計(jì)算，完成液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工、組裝及電氣布置。

面向生產(chǎn)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)研究方法不僅加深了初學(xué)者對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)、動(dòng)作循環(huán)及相關(guān)的液壓電氣等專業(yè)知識(shí)的理解和完善，而且培養(yǎng)了應(yīng)用所學(xué)解決實(shí)際問題的能力，達(dá)到“用理論指導(dǎo)實(shí)踐，用實(shí)踐驗(yàn)證理論”的目的。

注釋

① 劉軍營.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2010.1.

② 劉偉洪.循環(huán)漸進(jìn)式的液壓回路實(shí)驗(yàn)方法探索及應(yīng)用[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2014.6（10）：50-51.

③ 李長春，張慶濤.AutoCAD 2008基礎(chǔ)教程北京大學(xué)出版社[M].北京：北京大學(xué)出版社，2009.2.

④ 陳季萍，楊瑞軍，張兆龍.液壓CAD系統(tǒng)圖形符號(hào)庫的建立[J].煤礦機(jī)械，2005.5：114-116.