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发表于 2007-5-21 13:38:36
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来自： 中国陕西西安
1 前言八十年代后期 ,我国研制出用于液压系统的新型元件———叠加阀 ,随后开始在组合机床的液压系统中大量采用 ,效果良好。用叠加阀组成的液压系统 7 D/ `* v6 O8 `0 ]7 A
,具有结构紧凑 ,重量轻 ,综合体积小 ,安装维修方便 ,配置灵活 ,漏油少噪音小等优点
/ J4 k: v) A. p, ^ ,故在组合机床液压系统设计中已广泛采用叠加阀。2 叠加阀简介2 .1 特点叠加阀与一般阀在工作原理上没有多大差别 ,但在具体结构和连接方式上有其特点
8 t3 O! v F) {* k- M' p ,因而它自成系列。它在组成液压系统时 ,不需另外的连接件 ,是以自身的阀体作为连接体 ,直接叠合而成。每个叠加阀既有控制元件的功能 ) n4 f; X3 U# B/ q A+ |# i% W5 G
,又起通道体作用。每种规格通径的叠加阀主油路的位置和数量都与相应通径主换向阀相同 ,同一通径系列的叠加阀都可以叠加起来组成不同的系统。2 ) F6 b# N9 g$ s
.2 技术规格我国研制的叠加阀有五个通径系列 ,分别为 :6、10、16、2 0、3 2。每种通径的公称流量分别为 m* z# x4 Y& }5 m
:10L/min、40L/min、63L/min、10 0L/min、2 0 0L/min。公称压力 :2 0MPa最小稳定流量 :0 .0
. _4 _* @4 v) v 2L/min3 采用叠加阀的液压系统设计为更直观地说明组合机床液压系统的设计过程 ,这里以X6170Z柴油机缸盖线C1工位XWC -0
) I. A; X2 r L, N 9-C1卧式双面组合钻床的液压系统为例。3 .1 机床概况及设计参数XWC -0 + C3 L8 @. W5 Q
9-C1机床的总体设计方案中采用了一套机械滑台和一套液压滑台。其中采用液压滑台的一侧 ,加工时轴向切削力为 2 60 0kg。滑台快速移动速度约
2 I! z+ X2 T4 y% | 5m/min米 /分 ,工进速度分两级 ,一级工进速度为 0 .0 45m/min ,二级工进速度为 0 .0
]. e/ f8 L, n0 Q- U5 C5 z2 T 2m/min。机床采用液压定位和夹紧。3 .2 液压系统的分析了解了机床的概况之后 ,下面对液压系统设计的几个关键问题进行分析、判断和选择。3 .2
u; _. I: S1 n7 p; k .1 系统能源装置———泵的选择和确定组合机床液压系统中 ,叶片泵应用较多 ,这是因为叶片泵的工作压力和流量范围与组合机床液压系统的要求较符合 6 y7 b/ u* j" P
,且叶片泵具有尺寸小 ,运转平稳等优点。在机床液压的进给回路中 ,当滑台快速进给和快速后退时 ,需要较大的流量和较小的压力 ;当滑台工作进给时
. y( Z# i) ]$ d& Y% b* k: T ,需要较小的流量和较大的压力。在机床液压的定位夹紧回路中 ,当定位夹紧部件移动时 ,需要较大的流量和较小的压力 ;当定位夹紧结束后 * e1 h- V7 j) k5 ^, T, ]: w0 M) b
,仅需维持较大的压力和补偿泄漏的流量。鉴于以上特点 9 L) S; R% l" G$ G6 j( U
,液压系统的能源部分主要采用双联定量泵或变量泵。本设计中选用了双联定量泵。这是因为双联泵的质量和性能比变量泵更稳定 ,且制造容易 ,系统更安全
) [; x8 E/ [6 t ;同时在一般负荷机床上采用时 ,温升问题并不大 ;为减少温升 ,可采用适当措施加以解决 ,比如采用油泵的卸荷 (滑台不工作时 ,大泵油经溢流阀Y
( k& J, H" n P0 ] -Fa6D -P/O卸荷 )。3 .2 .2 油缸的差动连接机床液压系统中
) _' c0 Z; ^$ b" O ,滑台油缸通常都为差动连接。这种连接方式可用较小流量规格的泵实现较大动力部件向前快速移动 ,同时可使滑台向前向后移动速度相等。本设计也采用了差动连接 ( {3 q' G8 j! Z$ L& F& y2 e
,滑台油缸快进时 ,从非工作腔排出的油 ,经单向阀A -F10D-B/P与油泵打出的油一同流入油缸工作腔。3 .2
6 G; O6 Y( |# t* R7 W3 H" Q. u( ~& @ .3 “进口节流”与“出口节流”的选择机床液压系统中的“进口节流”与“出口节流”都有应用 ,且各有优缺点。本设计中采用“进口节流” ,因为相比之下
1 N/ n3 r/ N( V1 z ,“进口节流”系统可靠 ,问题少。3 .2 .4 动作转换控制方式的确定组合机床液压系统动作转换的自动或半自动控制是由机械、电气、液压配合实现的
a3 M1 ]! {0 { {3 E+ w ,其控制方式有行程控制、压力控制、时间控制三种。( 1)液压进给系统中的动作要求及转换本设计中 6 D1 w( e9 Y% }. h- M+ L c# u
,要求滑台完成以下动作快进→一级工进→二级工进→至死挡铁处停留 4s→快退→至原位停留动作转换控制过程为
7 F2 @ [6 B1 q4 m :快进→滑台行程挡铁压下双级行程调速阀的一档→滑台一级工进→滑台行程挡铁压下双级行程调速阀的二档→滑台二级工进→工进至死挡铁处 ,滑台停留 + S" \8 U* x4 K- g& l" F# _! I
,压力继电器开始延时 ,延时4s后 ,压力继电器发讯→滑台快退→退至原位 ,行程挡铁压下行程开关并发讯 ,滑台停留。( 2
/ H0 U0 V4 X- g0 l0 c0 i4 Z; R )液压定位夹紧系统中的动作要求及转换本设计中 ,要求定位油缸、夹紧油缸完成以下动作 :定位油缸插销→插销完毕
! p3 ?: }$ j6 ^, A ,行程挡铁压下行程开关并发讯→夹紧油缸夹紧→夹紧完毕 ,压力继电器发讯 ,滑台开始工作至完毕 ,压下行程开关→油缸松开 ,松开完毕 # b; I) ^) W% N9 {' o
,压力继电器发讯→油缸拔销 ,拔销完毕 ,行程开关发讯 ,各液压动作完成。由以上分析可知
! K& K: W7 v; |' ^2 } ,本设计需要一个双级行程调速阀和三个压力继电器及多个行程开关触点。3 .3 计算和选择3 .3 .1 确定滑台油缸直径液压滑台技术参数见表 : C, ?8 I6 ~1 t1 w
1。根据进给力与本机床最大切削力的对比 ,我们选择HY5 0A滑台 ,其油缸内径为12 5mm ,活塞杆直径为90mm。表 " C& V" W; V% @. u, H# _& {
1 液压滑台技术参数型号 进给力(N)油缸内径活塞杆直径(mm)油泵流量(L/min)快进速度(m/min)最小进给量(mm/min)HY40 AB 7 j" @9 g: \: c
2 5 0 0 0 10 0 /70 2 5 6.3 10HY5 0 AB 40 0 0 0 12 5 /90 3 2 5 10HY63 AB 63
& o1 y% f0 P, G' P- R O 0 0 0 160 /110 40 463 .3 .2 确定油泵流量由于滑台油缸为差动连接 ,其流量计量公式为 :Q =πd24V向前10 (cm3
6 Z5 X* B [5 V% `% G' W2 Z" F" H) a /min)d———油缸活塞杆直径 ,cmV向前 ———油缸向前速度 ,m/min由以上公式得出V一工进 =0 .0 45m/min时和V二工进 =0
: g# M2 G/ r0 q6 F .0 2m/min时的流量分别为Q1=0 .2 88L/min ,Q2 =0 .12 7L/min。定位油缸插销时 ,其流量计算为 :Q =π(D2 ' \! B, r1 u0 n8 x5 V% \9 B
-d2 )4V插销10 =π( 5 2 -2 2 )4× 0 .2 6410 =0 .43 5L/min根据以上数值 ,可以判定小泵流量不用太大 . S5 t0 B) e% y. \' E
,暂定为4L/min。同样可以计算四个夹紧油缸夹紧时的总流量为 :Q =4×πD24V夹紧10 =4×π× 6.5 2 × 0 .910 ; v. `; n' W9 ^- {: |
=11.95L/min已知滑台油缸以 5m/min快进时 ,所需流量为 3 2L/min。综合以上数据 ,选择 4/2 5L/min的双联泵。3
- E: G6 J Z- t; X& D' g' H2 R .3 .3 电机的确定查标准泵装置的技术规格可知 ,当选用双联泵YB1-4 /2 5时 ,其电机型号应为Y13 2S-6B5,功率 3kW ,转数 # u) K2 R- K. h6 {! b
10 0 0r/min。3 .3 .4 叠加阀通径的确定根据叠加阀的技术规格 ,我们选用10通径的叠加阀。但对于定位油缸的回路 ,因流量始终很小 7 ~6 J( b9 V M+ C: T
,可选用6通径的叠加阀。3 .4 绘制液压系统原理图时应注意的事项液压系统原理图略。根据电磁铁动作表 2 ,绘制采用叠加阀的液压系统的原理(图略
: v: u1 C# o( v3 B5 T )时应注意以下几点  1)首先要确定系统中各种阀的功能、压力通径等。一叠阀中相连块之间的通径和连接尺寸必须一致。( 2 )在一叠阀中
- v& z/ @9 V8 N% k! e ,系统中的主换向阀 (主换向阀不是叠加阀 ,它是标准的板式元件 )安装在最上面 ,与执行部件连接用的底板块放在最下面 ' h* b, b% _6 i; ]2 ^1 |, h8 b3 _
,叠加阀均安装在主换向阀和底板块之间 ,其顺序按系统的动作要求而定。表 2 电磁铁动作表工步电磁铁 YV1YV2 SP1SP2 YV3
" ]! _# d' L/ }: G/ _* c YV4YV5SP3 M1YV6YV7定位油缸插销 ( +) +夹紧油缸夹紧 +-++( +)左滑台快进 +( +)左滑台一级工进 ( +)
' i b: r9 P: x) `+ i -压下左滑台二级工进 ( +) --+压下左滑台快退 ++右滑台工作循环 ( +) -( +)夹紧油缸松开 +-+--+( +)定位油缸拔销 ( 8 V8 D( h% d8 H0 s, E( _
+) ---+停止 ( +) ---( +)SP4SP3 发讯 ,表示回油过滤器LHN -63X3 0L -Y阻塞 ,须清洗滤芯(3
- n9 {) _5 d- t3 u1 s )每个叠加阀和底板块上的接口都有不同字母表示 ,且有一定含义 ,如  :单泵入口 ,对双联泵指大泵入口P1(OB) % r9 {- O# R8 F
:对双联泵指小泵入口O(OA) :回油口B :油缸非工作腔入口A :油缸工作腔入口B :压力表接口绘制原理图时 ,应注意以上字母的标识位置。( 4 . m) Q$ o5 n. `" b' W+ `' S" m. O
)压力表开关的位置应紧靠底板快。( 5 )有些叠加阀的相互安装位置有制约性 ,不可改动。下面 ,根据电磁铁动作表 ,将液压系统动作简述如下
8 n3 d f5 |0 E :YV1带电 ,夹紧油缸原位不动 ;YV5不带电 ,大泵油卸荷 ,电液换向阀 3 4EYY1-F10B -ZZ中位 ,滑台油缸原位不动。当YV7带电
& b' }( D3 _* w0 S9 C% ` ,小泵油进入定位油缸工作腔→定位油缸插销 ;插销完毕 ,行开发讯→YV2 带电 ,YV5带电 ,大小泵油进入夹紧油缸 ,至夹紧完毕
& s% M8 n/ k5 s" L7 L9 y ,SP1发讯→YV4带电 ,大小泵供油 ,滑台快进→至行程调速阀FZV -ZQCA3 -1D10 -1/CQB1610Y 7 B. M* n4 v5 R. d3 _1 I U9 k) D8 I
,转一级工进→压下行程调速阀FZV -ZQCA3 -1D10 -1/CQB1610Y的二档 ,转二级工进→进至死挡铁处停留 ,SP3 开始延时 e; c: a. v2 p" N& m
,延时 4s后 ,SP3 发讯→滑台快退 ,退至原位 ,行开发讯→YV6带电 ,油缸拔销 ;YV3 、YV4失电 ,滑台原位停留 ,YV1带电 9 ], z4 c' {7 ^/ I
,夹紧油缸松开 ,松开至原位 ,SP2 发讯 ,夹紧缸原位停留 . K: I! o! N8 I: Z' J: I& l* F
,一个动作循环完成叠加阀在组合机床液压系统中的应用@张苓$潍坊学院信控系!山东潍坊261
( g% D# a5 X8 R3 O1 Z8 ~$ V; [' E0 X 061叠加阀;;液压系统;;组合机床文章简要介绍了新型液压元件———叠加阀,并列举实例说明了在组合机床中采用叠加阀的液压系统设计min时的流量分别为Q1=0.2 0 p' J( O8 \! ]) Z$ w# d8 Z, ?
88L/min ,Q2 =0 .12 7L/min。定位油缸插销时 ,其流量计算为 :Q =π(D2 -d2 )4V插销10 =π( |
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