机床液压系统的优化设计与现代化改装解决方案探索.pdf

2 0 1 3年 7月 第 4 1 卷 第 1 4期 机床与液压 MACHI NE T OOL HYDRAUL I CS J u 1 ． 2 0 1 3 Vo 1 ． 4 1 No ． 1 4 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 3 ． 1 4 ． 0 5 5 机床液压系统的优化设计与现代化改装解决方案探索 冯宪琴 ， 张家口职业技术学院， 崔培 雪 河北 张 家 口 0 7 5 0 0 0 摘要利用现代先进的技术成果就和经验，通过增加高性能的新型液压元件 ，制定科学的改装工作程序和改装方案， 对机床液压系统进行原形改装、变形改装 ，以及利用电液比例控制技术对机床液压系统进行精化改装。实践证明，机床液 压系统在改装过程中，能够解决原系统存在的问题 ，有针对性的技术改装，可使某些技术性能达到甚至超过现代化的新设 备。 关键词机床液压系统；优化设计；现代化改装；工作程序；新型液压元件 中图分类号T H1 3 7 ． 9 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 1 41 5 0 2 机床等设备液压系统的优化设计与现代化改装可 以使企业提高设备的技术含量 ，充分发挥现有设备的 潜力，以适应产品的更新和升级换代。 设备液压系统的改装涉及面极广，不仅涉及企业 的设备部 门，还涉及到技术、生产、计划、质量管 理、销售等部门。因此 ，在液压系统现代化改装 中， 企业各职能部门和各车间之间在职责上的分工与合作 尤为重要 。 1 机床现代化改装的工作程序 机床液压系统优化设计与现代化改装的一般程序 是设备现状分析；改装方案论证；图样设计及编制 工艺；改装施工、验收、鉴定 ；总结与推广。图1为 机床液压系统现代化改装工作程序图。 技术现状分析 l 制 定 初 步 方 案 I I 二二 二二二 二 ． i I 方案论证 I l材料、元件准备 ． i - ．i _ _ r l 设 计 图 样 及 编 制 工 艺 l I 二二 二二二 二 l I 制 造 及 施 工 _ J 二二 互二二二 二 f 验收与鉴定 I _ _ 『 _ r - 一 [二■二二二 Z ． 资料归档I l技术经济效果评价 l 总结 与推广 图 1 机床液压系统现代化改装的工作程序 2 机床液压 系统的精化改装 液压系统进行精化改装是通过更换高性能的新型 液压元件，优化设计液压系统、管路形式和结构 ，消 除系统中的薄弱环节 ，以提高液压系统整体的综合性 能。 2 ． 1 采用比例调速 阀对 系统进行精化改装 如图2所示为转塔车床回转刀架纵向进给液压缸 的液压系统 ，系统采用 1 个三位电磁阀和 3 个调速阀 来实现对进给液压缸的速度控制。 图 2 转塔车床回转刀架液压系统 经过分析 ，可知该系统液压元件重复，管路复 杂。现尝试使用比例调速阀来对系统进行精化改装， 图 3为精化改装后 的液压系统原理图。 改装后的液压系统采用了1 个比例调速阀来取代 电磁换向阀和3个调速阀，改变比例调速阀输入电流 即可使液压缸获得所需要的运动速度。用该系统代替 原转塔车床回转刀架纵向进给液压缸的液压系统，不 但减少了元件的数量，还可大大改善其性能 ，使装在 转塔刀架上的每一把刀都可以得到理想的进给速度。 比例调速阀主要用于多工位加工机床、注射机、 抛砂机等液压系统的多速控制。 收稿日 期 2 0 1 2 0 6 1 1 作者简介冯宪琴 1 9 7 2 一 ，女，学士 ，讲师，研究方向为机械工程材料及机械设计及其理论。Em a i l f e n g x i a n q i n 1 2 3 1 2 6 ． c o m。 第 l 4期 冯宪琴 等机床液压系统的优化设计与现代化改装解决方案探索 1 5 1 图3 改装后的转塔车床回转刀架液压系统 2 ． 2 采用综合电液比例控制技术的精化 改装 图4为某机床工作台液压系统原理图，工作台需 要实现多种速度的加速和减速过程，系统采用了3个 三位四通电磁换向阀和6个调速阀，并且通过 1 个三 位四通电磁换向阀和3个溢流阀来实现三级调压。 图4 机床工作台液压系统原理图 由图4可知，原系统液压元件多处重复 ，过多的 液压元件造成系统的管路也过于复杂，经过认真分 析，决定采用电液比例控制技术来改装该系统 即用 1 个电液比例方向阀来替换 3个三位四通电磁换向阀 和 6个调速阀；用 1 个比例溢流阀来替换三位四通电 磁换向阀和3个溢流阀来实现三级调压。图5为改装 后 的液压 系统 图。 图5 改装后的机床工作台液压系统图 通过以上改装 ，使原液压系统大大得以简化。减 少了液压元件的数量 ，简化了液压管路，改装效果非 常理想 。 3 机床液压系统的原形与变形改装 图6为原机床液压系统 板式连接 的工作原 理 图 ，现在尝试通过原形与变形改装的方法对该液压 系统进行现代化改装。 图6 原机床液压系统 板式连接原理图 3 ． 1 原形改装方法 原型改装一般主张改变系统的液压管路和结构 ， 主要是针对原系统的部分或全部早期生产的液压元件 进行淘汰，更换为功能相同、性能更强的新型液压元 件 ，以充分发挥新型液压元件 良好的工作特性。表 1 为采用原形方法的改装前和改装后的液压元件明细 表 。 表 1 原形改装前和改装后的液压元件明细表 下转第 1 3 3页 第 1 4期 李远慧 等 矿料小车驱动液压系统改进 1 3 3 件。所需要的控制元件在控制阀芯换 向时 ，阀 口的 开 口度 变化 必 须是 在 较 长 的 时 间 内较 缓 慢 的 变化 ， 减缓阀口变化带来的油液运动改变 ，使油缸工作油 腔压力波动减小，同时使变化过程中小车运动速度 变化平缓。能够实现这一控制功能的元件有 比例换 向阀和伺服阀。考虑整个装置的使用环境是在矿料 厂 ，环境较为恶劣 ，所以采用耐污能力较强的比例 换 向 阀。 将控制回路的控制元件改用为比例换向阀 ，建 立 A M E S i m模 型 ，重新对系统 的油 缸工作 腔压力 和小车运动速度进行仿真。比例换 向阀阀芯换 向时， 仿真曲线如图3所示。 t l s a 油缸工作腔压力曲线 0． 30 0 ． 2 5 0 ． 2 0 0 1 5 0． 10 0． 05 0 ． 0 0 0 ． 0 1 ． 0 2 ． 0 3 ． 0 4 ． 0 5 ． 0 t ／ s b 矿 料 小 车运 动速 度 曲线 图3 改进后系统工作的仿真曲线 图3的仿真曲线显示 相对于原系统，比例阀阀 芯换 向时，油缸压力油腔压力波动较小 ，液压冲击较 小；同时，在停止过程和换向过程中，小车运动速度 变化 曲线较为平缓 。说 明系统换 用新 的控制 元件后 ， 矿料小车的工况得到了改善。 3结论 对矿料小车驱动装置的系统 回路进行改进 ，选用 比例换向阀作为控制回路的控制元件。实践表明该 系统回路消除了原系统工作 的振动，矿料小车启动、 制动 、换 向与运行平稳 ，满足设备对驱动装置的工况 要求 。 参考文献 【 1 】陈奎生． 液压与气压传动[ M] ． 武汉 武汉理工大学出版 社 ， 2 0 0 1 ． 【 2 】付永领． A M E S I M系统建模和仿真[ M] ． 北京 北京航空 航天大学出版社， 2 0 0 6 ． 【 3 】 余佑官， 龚国芳， 胡国良 A M E S i m仿真技术及其在液压 系统中的应用[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 0 5 3 2 83 0 ． 【 4 】 R e x r o t h比 例阀元件样本 ， 2 0 0 5 ． 【 5 】 刘小初， 叶正茂， 韩俊伟 ， 等． 基于 A M E S i m软件的三级 电液伺 服阀建模 与仿真 [ J ] ． 机床 与液压 ， 2 0 0 8 ， 3 6 1 1 1 3 51 3 6 ， 1 4 9 ． 【 6 】 朱学彪， 陈奎生． 对于三级电液伺服阀的新型仿真与研 究[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 5 2 9 79 8 ． 上接第 1 5 1页 3 ． 2变形改装方法 图7 变形改装后的集成块式液压系统原理图 仍以上述机床液压系统为例，变形改装的目的是 改变液压系统的管路结构，而不改变元件。改变原系 统中管道式的管路结构，采用集成块式的管路结构， 这样可以大大缩短管道 的长度 ，减少系统的能量损 失，提高元件的集成度。图7为变形改装后的集成块 式液压系统原 理图 各液压元 件序号 与原 系统相 同 。 4 结束语 机床是企业的大型基础设备 ，使用周期很长，过 早的淘汰设备会造成不必要的经济损失。改装一台机 床所需费用比重新购置新机床要少得多，能为企业节 约大量的资金 ，所以企业的机床设备液压系统改装有 着重要 的现实意义 。 参考文献 【 1 】雷天觉． 液压工程手册[ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 1 99 0． 【 2 】成大先． 机械设计手册单行本液压传动[ M] ． 北京 化学 工业出版社， 2 0 0 4 ． 【 3 】陆望龙． 液压系统使用与维修手册[ M] ． 北京 化学工业 出版社， 2 0 0 8 ． 【 4 】张利平． 液压气动速查手册[ M] ． 北京 化学工业出版 社 ， 2 0 0 7 ． 【 5 】 朱齐平． 进口工程机械使用维修手册[ M ] ． 沈阳 辽宁科 学技术 出版社 ， 2 0 0 1 ． 【 6 】 齐文杰． 液压设备故障诊断分析[ M] ． 北京 机械工业出 版社 ， 1 9 9 0 ． 【 7 】 孙兵． 气液动控制技术[ M] ． 北京 科学出版社， 2 0 0 8 ．