機床液壓傳動與控制

卜慶鋒

（江蘇省徐州經貿高等職業(yè)學校機械電子工程，江蘇徐州221004）

機床液壓傳動與控制

卜慶鋒

（江蘇省徐州經貿高等職業(yè)學校機械電子工程，江蘇徐州221004）

機床液壓傳動與控制是現代機械設備的核心技術部件，其以獨特的優(yōu)勢功能廣泛應用在各行業(yè)的機械工程運作中。對機床液壓傳統(tǒng)與控制的基本原理進行了介紹，并分析了液壓傳動控制系統(tǒng)的設計方式，希望能夠對該技術在實際機械工程中的應用提供一些借鑒。

液壓傳動；控制系統(tǒng)；液壓元件；系統(tǒng)集成化

1 液壓傳動的工作原理

液壓傳動時候依靠液體介質的靜壓力來傳遞能量的液體傳動。它依靠密閉容積的變化傳遞運動，依靠液體內部的壓力（由外界負載所引起）傳遞運動。液壓裝置本質上是一種能量轉換裝置，它先將機械能轉換還成為便于傳輸的液壓能，隨后又將液壓能轉換為機械能做功。

2 液壓傳動系統(tǒng)的組成

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

圖1 液壓傳動系統(tǒng)的組成圖

動力部分：把機械能換成油液壓力能，常見的是液壓泵。

執(zhí)行部分：把液體的壓力能轉換成機械能輸出的裝置，如作直線運動的液壓缸或作回轉運動的馬達。

控制部分：對系統(tǒng)中流體壓力流量和流動方向進行控制或調節(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 液壓傳動相較于傳統(tǒng)傳動的優(yōu)點

與機械傳動相比，液壓傳動的技術更加先進，隨著現代液壓技術的日益進步，液壓元件的數量也在不斷增加，應用過程中的復雜程度也在增加，液壓元件發(fā)展已經呈現出一種小型化、集成化的趨勢。在機床的設計與生產過程中需要用到液壓傳動與控制系統(tǒng)，液壓傳動與控制系統(tǒng)要的原理就是液體動力學[1]。通過液壓泵將油壓轉化成機械動力，同傳動與控制系統(tǒng)進行液壓做功。相較于傳統(tǒng)機械傳動，其具有如下優(yōu)點：

（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，能構成用其它方法難以組成的復雜系統(tǒng)。

（2）傳遞運動均勻平穩(wěn)，易于實現快速啟動、制動和頻繁的換向，可以在運行中實現大范圍的無級變速。

（3）操作控制方便、省力，易于實現自動控制、過載保護。

（4）液壓元件易于實現系列化、標準化、通用化。

4 液壓傳動控制系統(tǒng)設計分析

液壓傳動控制系統(tǒng)是非常精細系統(tǒng)，在其設計和運行過程中，一定要做到科學規(guī)劃，使用高標準的元件，保證液壓控制系統(tǒng)的元件在峰值范圍內正常的運行。所選擇的測量系統(tǒng)的分辨率或脈沖當量，一般要求比加工精度高一個數量級。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 機床液壓傳動控制系統(tǒng)設計要求

從現代主流液壓控制系統(tǒng)的技術要求來看，在實際機床設備液壓控制系統(tǒng)設計過程中，要注意滿足如下幾方面的條件：

（1）抗震耐高溫

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

（2）用反推形式實現風扇驅動轉矩

機床設備在作業(yè)過程中，會產生大量的高溫高熱量，因此，離不開散熱裝備。要保證發(fā)動機散熱情況的良好，可以將發(fā)動機最大功率工作時的工況，作為冷卻控制系統(tǒng)進行計算。這樣就能實現冷卻控制系統(tǒng)中熱量進入，進而保證風扇在反推力量下進行轉動。

（3）系統(tǒng)密閉性良好

液壓控制系統(tǒng)內部充滿了流動性的液壓油，如果系統(tǒng)的密閉性較差，則容易在設備作業(yè)時液壓油滲透出，造成設備的動力輸出不足和液壓油漬污染以及液壓油的浪費。所以，在設計機床液壓傳動控制系統(tǒng)時，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 制定液壓傳動控制系統(tǒng)的具體實施方案

（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，首先要考慮的因素就是機床發(fā)動機的運動標準。一般來說，如果控制系統(tǒng)中要求設計用單向回轉運驅動風扇旋轉[3]，那么在選擇執(zhí)行元件時也需要用單向液壓馬達形式的執(zhí)行元件。另外還需要考慮整體機床液壓控制系統(tǒng)的散熱，保證元件在執(zhí)行作業(yè)過程中，不會有超出其作業(yè)條件的高溫、震動等不利因素。

（2）設計好回路的類型

液壓控制系統(tǒng)是有一個循環(huán)的控制系統(tǒng)回路的，通常在實際作業(yè)過程中，指的就是設備的油液循環(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，例如，開放性回路系統(tǒng)，其散熱效率高，能夠避免元件長時間在高溫狀態(tài)下作業(yè)，并且其設計結構簡單，后期的維修也簡單。由于開放式回路系統(tǒng)的諸多優(yōu)點，在很多機床設備的液壓控制傳動系統(tǒng)設計安裝時，都會采用開放式循環(huán)回路方式[4]。這個過程中，液壓油路管件中的過濾介質能夠定義液壓油中的雜質和沉淀物進行過濾，同時析出液壓油中存在的小氣泡，防止雜質對液壓設備的精密元件造成傷害。

5 結束語

機床液壓傳動與控制技術是機械工程領域非常重要的技術，在工業(yè)機械工程中發(fā)揮著不可替代的作用。隨著現代機電一體化技術加速進步，液壓傳動新技術也在不斷應用到各行業(yè)中去，對液壓傳動與控制系統(tǒng)的設計要求和標準也越來越高。這就需要該領域的專業(yè)人士加大對液壓技術的深度融合研究，結合計算機控制、智能控制等新技術，實現液壓傳輸與控制系統(tǒng)的升級，從而更好地為工業(yè)生產加工服務。

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

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

[3]吳南.高職數控機床PLC技術課程“教學做合一”教學改革與項目設計[J].昆明冶金高等?？茖W校學報，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設計[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，學士，研究方向：機械設計與數控加工。