淺談鉆孔機液壓系統(tǒng)的原理及設(shè)計

熊建華

摘要：本文主要談?wù)撱@孔機液壓系統(tǒng)的原理及設(shè)計。在液壓控制系統(tǒng)設(shè)計過程中，根據(jù)液壓系統(tǒng)的原理，設(shè)計出合理的液壓系統(tǒng)。通過系統(tǒng)的主要參數(shù)的計算確定液壓元件的規(guī)格；，結(jié)合具體的例子和設(shè)計經(jīng)驗， 闡述了通用件（如液壓元件，液壓缸等）的選取

關(guān)鍵詞：鉆孔機 液壓系統(tǒng) 工作流程

一、概述

目前，隨著非開挖施工技術(shù)的日益成熟，作為非開挖施工主要設(shè)備的水平定向鉆機也得到了突飛猛進的發(fā)展。液壓系統(tǒng)以它體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、動力便于傳遞、力量大等特點，在鉆機中得到了廣泛的應(yīng)用。鉆機液壓系統(tǒng)的液壓元件以及各回路的性能對鉆機的整體性能起著決定性的作用，本文就如何對鉆孔機的液壓系統(tǒng)的原理及設(shè)計進行了簡要分析。

二、液壓系統(tǒng)的工作原理

液壓傳動是利用密閉系統(tǒng)中的受壓液體來傳遞動力的，它又分為液壓傳動和液力傳動兩種形式。液壓傳動主要是基于液體壓力傳輸能量、液力傳動主要液體動能傳輸能量。液壓系統(tǒng)是使用液壓泵將原動機的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過各種控制閥門、管道和液壓元件的液體壓力能轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動工作機制，實現(xiàn)直線往復(fù)運動或回轉(zhuǎn)運動。

三、液壓系統(tǒng)回路的組成

1、夾緊回路：

夾緊回路由變量泵、四個夾緊油缸、減壓閥、節(jié)流閥、單向閥、換向閥、壓力繼電器、卸荷閥及連結(jié)管路等組成。

2、角向定位回路：

角向定位回路由變量泵、角向定位油缸、減壓閥、節(jié)流閥、單向閥、換向閥、壓力繼電器及連結(jié)管路組成。夾緊回路與角向定位回路上變量泵為共用。

3、移位滑臺回路：

移位回路由一個變量泵、移位油缸、兩組調(diào)速閥、兩組壓力繼電器、單向閥、卸荷閥及連結(jié)管路組成。

4、進給滑臺回路：

進給滑臺回路由一個變量泵，進給滑臺油缸，單向調(diào)速閥、單向閥、換向閥、背壓閥、順序閥及連結(jié)管路組成。

四、液壓系統(tǒng)的設(shè)計

1、確定調(diào)速方案

由于轉(zhuǎn)孔機要求工作時低速穩(wěn)定性好，油泵輸出流量小，但工作軸向載荷大，在油缸直徑一定情況下，要求液壓系統(tǒng)壓力高，而快進快退時，油泵輸入流量大，但液壓系統(tǒng)只需克服摩擦力及回油阻力，所需系統(tǒng)壓力低，為使系統(tǒng)達到高效率，低能耗及滿足低速穩(wěn)定等要求，本機床采用限壓式變量泵與調(diào)速閥相配合的容積節(jié)流調(diào)速且為進油路節(jié)流調(diào)速方案。

2、設(shè)定液壓系統(tǒng)工作流程

液壓系統(tǒng)動作程序如下：

油泵啟動——工件角向定位——夾緊工件——工位滑臺頂靠第一工位（以上為簡述）。壓力繼電器得電，發(fā)出信號，限壓式變量泵輸出的壓力油經(jīng)三位四通換向閥、單向調(diào)速閥和換向閥進入進給油缸大腔。小腔排出的油液經(jīng)單向閥，三位四通閥換向閥亦進入大腔，推動活塞帶動滑臺快速向前進給、快進到位，壓下工進行程開關(guān)，二位二通電磁換向閥得電。壓力油經(jīng)調(diào)速閥進入大腔，進給速度由調(diào)速閥調(diào)整開口確定，進給滑臺由快進轉(zhuǎn)工進。由于大腔油液壓力升高，單向閥關(guān)閉，順序閥打開，進給滑臺小腔的油液經(jīng)單向順序閥，單向背壓閥，三位四通電磁閥回油箱。工進到位后，進給滑臺前端面頂靠滑臺底座上的死擋鐵，壓力上升，同時壓下終點行程開關(guān)，并到達壓力繼電器調(diào)定壓力，油泵壓力油經(jīng)三位四通換向閥、單向背壓閥、單向順序閥進入進給滑臺油缸小腔，大腔液壓油經(jīng)單向調(diào)速閥，三位四通電磁換向閥回油箱?；_快速退回，退回到位后，壓下原位行程開關(guān)，（以下重復(fù)上述過程），滑臺快退回原位后，角向定位塊退回，夾緊松開，整個加工循環(huán)結(jié)束

3、主要液壓元件的選擇

根據(jù)液壓傳動基本原理——壓力決定于負載，速度決定于流量，選擇液壓元件首先根據(jù)機床的載荷、滑臺的速度，計算出系統(tǒng)的工作壓力和流量，然后再根據(jù)壓力和流量來選擇各液壓元件。

1）、液壓油缸、

液壓滑臺油缸是和液壓滑臺配套使用的，液壓油缸缸徑為150mm，活塞桿直徑為105mm，行程H為400mm。

2）、液壓泵

液壓泵采用限壓式變量泵，型號為YBN-40N-JB，壓力調(diào)整范圍為1.8-7M，流量為40L/min（電機轉(zhuǎn)速為1450r/min時）。

4、液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計

液壓裝置的結(jié)構(gòu)形式有兩種，分為集中式和分散式.集中式結(jié)構(gòu)是將液壓系統(tǒng)的動力源，控制調(diào)節(jié)裝置等與機床分離開來.單獨設(shè)置一個液壓泵站，這種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點是安裝維修方便，液壓泵的振動，發(fā)熱對機床本體沒有影響，缺點是液壓泵站增加了占地面積。

分散式結(jié)構(gòu)是將機床液壓系統(tǒng)動力源，控制調(diào)節(jié)裝置分散在機床各處，這種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，泄漏油容易被回收，缺點是安裝維修過程復(fù)雜，動力源的晃動、溫度等對機床的工作產(chǎn)生不利影響。

本設(shè)計采用集中式結(jié)構(gòu)設(shè)計整個液壓系統(tǒng)元件，全部集中安裝在泵站油箱頂蓋上。油泵的油液進入疊加閥塊組后，經(jīng)內(nèi)部通道，與各疊加閥連通，再經(jīng)兩個壓力油出口分別與液壓缸大、小腔連通。液壓系統(tǒng)回油經(jīng)回油口流回油箱。

參考文獻

[1]華東紡織工學(xué)院等編.機床設(shè)計手冊[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社.1979

[2] 袁承訓(xùn)主編.《液壓與氣壓傳動》[M].北京：機械工業(yè)出版社.2000

[3] 張福臣主編.《液壓與氣壓傳動》[M].北京：機械工業(yè)出版社.2006