用液壓傳動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)鉆孔機(jī)立柱垂直度調(diào)整的方法研究

陳忠潤，李明相

（云南能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南曲靖，655000）

1 比例脈沖控制器

多功能鉆孔機(jī)在工作運(yùn)行過程中必須時(shí)刻調(diào)整立柱垂直度，確保立柱垂直度調(diào)整機(jī)構(gòu)建設(shè)到位，它關(guān)乎鉆孔機(jī)的成孔質(zhì)量，主要體現(xiàn)在成孔錐尺度以及承裝承載能力等多項(xiàng)指標(biāo)上，滿足鉆孔機(jī)立柱垂直度調(diào)整要求。換言之，要利用液壓傳動(dòng)技術(shù)來模擬比例脈沖控制技術(shù)，如此可實(shí)現(xiàn)對鉆孔機(jī)立柱的垂直度有效調(diào)整，分別利用手動(dòng)與自動(dòng)兩種調(diào)節(jié)方式最大程度保證成孔垂直度。

液壓傳動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)中的比例脈沖控制器控制技術(shù)概述

1.1 比例脈沖控制器的基本構(gòu)成

比例脈沖控制器的基本構(gòu)成部分包括了誤差放大器、鋸齒波發(fā)生器、電壓比較器以及驅(qū)動(dòng)電路，它們共同組合負(fù)責(zé)對鉆孔機(jī)立柱成孔垂直度進(jìn)行調(diào)整，明確調(diào)整工作原理，如圖1。

圖1 鉆孔機(jī)立柱成孔垂直度調(diào)整控制器工作原理

1.2 比例脈沖控制器的比例脈沖控制原理

在比例脈沖控制器中存在誤差放大器，其價(jià)值作用是對傳感器所送來的電壓與設(shè)定角度電壓差值進(jìn)行分析，同時(shí)判斷電磁閥工作極性。具體分析，誤差放大器中包括了IC1以及IC2兩部分，另外附帶有周邊元件。結(jié)合圖1內(nèi)容可以進(jìn)一步了解到傳感器是配合電壓U2加入到IC1以及IC2±端的，如果架設(shè)交角度電壓始終保持不變，所以需要始終保持U1=U2，U1＞U2或者U1＜U2 3種狀況，分析電路輸出情況。如果U1=U2，所以IC1以及IC2中的±輸入端電壓是完全相等的，所以U1=U2、U3=U4。

如果U1＞U2，則IC1＋端電壓＜IC2＋端，電壓整體＞-端，這其中電壓高低的計(jì)算公式應(yīng)該參考如下：U1-U2=△U，且U1與U2成正比關(guān)系。

如果U1＜U2，則IC1＋端＞-端，IC2＋端＜-端，所以有U1=0、U2＞0，則電壓高低中U2-U1=△U成正比關(guān)系。

結(jié)合上述分析可以了解到，在分析U2電壓變化過程中，需要了解到IC1以及IC2中總有一個(gè)在輸出、另一個(gè)則是未輸出狀態(tài)，如此就能起到極性判別作用。但如果U2變小，則IC2會輸出電壓；如果U2變大，則IC1會輸出電壓。這里還需要進(jìn)一步分析電壓比較器組成，電壓比較器在分析誤差放大器過程中必須計(jì)算分析誤差情況，以及脈沖過程中有效驅(qū)動(dòng)電路控制情況，做到對電磁閥的合理開閉。結(jié)合這一點(diǎn)分析當(dāng)誤差電壓不斷升高時(shí)，電壓比較器的輸出脈沖數(shù)量也會越來越多、脈沖寬度越來越寬，對電磁閥表現(xiàn)進(jìn)行分析，傳感器的傾斜度也會越來越大，此時(shí)要分析電磁閥開通次數(shù)，當(dāng)電磁閥開通次數(shù)逐漸增多時(shí)，電磁閥開通時(shí)間就會越來越長。在電壓比較器工作過程而言，需要對其傳感器比例調(diào)節(jié)過程建立分析機(jī)制，如此可進(jìn)一步分析IC1、IC2中±端誤差放大器兩大輸出端，分析多種假定狀況下的電壓比較器輸出狀況，所以如果U1=U2=0，它的＋端電壓應(yīng)該為0，兩電壓比較器輸出也應(yīng)該為0。如果IC1、IC2中＋端電壓高于-端電壓，需要對運(yùn)算放大器的工作開環(huán)狀態(tài)與增益逐漸增大情況進(jìn)行分析，了解IC1、IC2的飽和狀態(tài)，思考其輸出電壓是否接近電源電壓情況。就這一點(diǎn)必須分析鋸齒波電壓，在電壓不斷升高過程中，需要分析±兩端所存在的電壓差值減小情況，最后分析輸出電壓可能會跳回零電位。

2 液壓傳動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)中的鉆孔機(jī)立柱偏斜受力情況分析

2.1 液壓傳動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)中的鉆孔機(jī)立柱偏斜受力過程

在液壓傳動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)中，需要對鉆孔機(jī)立柱成孔過程中的偏斜受力情況進(jìn)行分析，實(shí)際上它為液壓缸受力，所以需要通過萬向球鉸與鉆孔機(jī)的連接情況建立液壓缸支承機(jī)構(gòu)。具體來講，由于液壓機(jī)屬于二力桿件，所以需要分析液壓缸系統(tǒng)中的立柱受力狀況，保證立柱偏斜分解到位。實(shí)際上所謂鉆孔機(jī)立柱偏斜即平面內(nèi)的傾斜。

假設(shè)在液壓傳動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)中設(shè)置有兩個(gè)液壓缸，其對立柱作用力所產(chǎn)生的指向點(diǎn)為至少兩點(diǎn)，其中受力可設(shè)置為F1和F2，需要分析其軸力矩平衡方程進(jìn)行分析：建立力矩平衡方程機(jī)制，具體如下：

在上述力矩平衡方程機(jī)制中，其中l(wèi)1、l、α標(biāo)識不同力矩距離，如果立柱偏斜過程中需要分析受力情況，對實(shí)際鉆孔機(jī)建立公式如下：

在實(shí)際鉆孔機(jī)上，立柱偏斜一般偏小，所以α值也相對偏小，此時(shí)k≈0，則立柱在平面內(nèi)不傾斜處于垂直狀態(tài)時(shí)，應(yīng)該符合α=β、θ=γ，即兩個(gè)液壓缸對立柱作用力產(chǎn)生影響，且作用力相等。如果立柱在平面內(nèi)傾斜，則兩個(gè)液壓缸對立柱作用力大小相等，此時(shí)需要分析作用力大小發(fā)生變化，但立柱偏斜明顯較小，但其變化比較顯著。如果α、β變化則相對不明顯，此時(shí)需要分析立柱的實(shí)際偏斜狀況，其立柱支撐缸的立柱作用力逐漸減小，所以有F1作用力減小，F(xiàn)2作用力增大。

2.2 液壓傳動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)中的鉆孔機(jī)立柱偏斜受力結(jié)論

結(jié)合上述液壓傳動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)，需要分析鉆孔機(jī)立柱偏斜受力情況，得出結(jié)論。首先，立柱偏斜可理解為發(fā)生了平面內(nèi)傾斜情況；其次，在立柱前后傾斜過程中，存在兩個(gè)支撐缸內(nèi)壓力相同情況；第三，在立柱左右傾斜過程中，需要分析立柱傾斜方向，對支撐缸桿腔內(nèi)壓力增加問題進(jìn)行分析總結(jié)。

3 液壓傳動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)中的鉆孔機(jī)雙液控方向閥結(jié)構(gòu)與工作原理分析

3.1 雙液控方向閥結(jié)構(gòu)的分析

在分析雙液控方向閥結(jié)構(gòu)過程中，需要對其結(jié)構(gòu)與液動(dòng)式方向閥問題進(jìn)行分析，了解閥芯兩側(cè)不使用彈簧的限位技術(shù)機(jī)制，采用彈簧限位技術(shù)，對閥門處于中位控制過程對一側(cè)彈簧力增大、另一側(cè)彈簧力減小情況進(jìn)行比較，即液壓力比較，如此的閥芯相對于閥體是處于滑動(dòng)狀態(tài)的，調(diào)節(jié)流量控制液壓缸運(yùn)行速度，保證輸出回油速度，保證這一速度與節(jié)流口速度相同即可。在方向閥結(jié)構(gòu)分析過程中配合兩個(gè)液壓缸，建立并聯(lián)結(jié)構(gòu)，結(jié)合方向閥閥芯位置變化來分析液壓缸的單獨(dú)供油狀況。最后分析閥芯中位過程中，必須對液壓缸的有桿腔與無桿腔部分進(jìn)行聯(lián)動(dòng)分析，確保液壓缸有效供油。

3.2 液壓傳動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)的工作原理分析

在液壓傳動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)中，需要采用液壓系統(tǒng)手動(dòng)工作方式與液壓系統(tǒng)自動(dòng)控制方式兩種方式。就以液壓系統(tǒng)自動(dòng)控制方式為例，它專門以兩位兩通方向閥進(jìn)行系統(tǒng)操作，保證系統(tǒng)正常進(jìn)入到自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)中，并設(shè)置方向閥的手動(dòng)與自動(dòng)兩大選擇按鈕，要合理利用液壓系統(tǒng)自動(dòng)控制方法，確保三位四通方向閥手動(dòng)控制到位，正確選擇工作位，同時(shí)對彈簧力左右兩側(cè)液壓力比較結(jié)果進(jìn)行分析與選擇。如果立柱在平面內(nèi)出現(xiàn)前后方向傾斜，就必須對兩液壓缸有感腔內(nèi)油壓減小問題進(jìn)行分析，確保彈簧力立柱垂直壓力計(jì)算到位。如果液壓缸桿腔內(nèi)小于彈簧力立柱垂直壓力，則需要利用三位四通方向閥工作位進(jìn)行分析，保證雙液控方向閥中位設(shè)置到位，它主要考察液壓泵的等量液壓缸桿腔供油情況，推動(dòng)壓力會所狀況，確保立柱垂直度有效調(diào)整，建立二位二通方向閥有效換位，將液壓缸工作狀態(tài)完全鎖定。

如果采用液壓系統(tǒng)手動(dòng)工作方式，則需要建立三位四通方向閥，配合手動(dòng)手柄，隨時(shí)調(diào)整工作狀態(tài)，配合回油箱與液壓缸建立閉鎖運(yùn)行狀態(tài)。在液壓泵排除油液流入雙液控方向閥時(shí)，就必須對左右兩個(gè)油缸進(jìn)行外伸處理。在此時(shí)，雙液控方向閥工作在左位，其左側(cè)液壓缸中應(yīng)該采用無桿腔供油，如此才會向外伸出。結(jié)合上述液壓系統(tǒng)手動(dòng)工作調(diào)節(jié)方式，可確保鉆孔機(jī)立柱不發(fā)生偏斜，全過程在受力狀況下始終保持垂直狀態(tài)，如果出現(xiàn)偏斜則會及時(shí)做好調(diào)整。