(哈爾濱工程大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，哈爾濱150001)

0 引 言

隨著工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)如今工業(yè)上所用的設(shè)備或工件越來越重，如橋梁段、船用柴油機(jī)等，而且操作空間越來越狹小，安裝精度也要求越來越高，為了減輕勞動強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率及提高安裝精度，人們就不斷對裝備安裝提出新的和更高的要求。創(chuàng)新是一切發(fā)展的源動力，超薄型設(shè)備安裝移位裝置的設(shè)計和應(yīng)用就是為這一目標(biāo)而進(jìn)行的重要嘗試。該系統(tǒng)主要解決的的問題是精度控制問題。

1 方案的確定

根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，液壓原理圖設(shè)計如圖1所示。超薄型設(shè)備安裝移位裝置的液壓系統(tǒng)由液壓源、控制閥件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成，液壓源由液壓泵1及油箱14和粗、細(xì)濾器12和13等組成，執(zhí)行機(jī)構(gòu)由頂升缸8-1到8-4、9-1到9-4、10-1到10-4、11-1到11-4四組油缸組成，橫移缸由7-1和7-2組成，縱移缸7-3和7-4組成，控制閥件由用于控制橫移的比例電磁換向閥4-1和4-2、用于控制縱移的比例電磁換向閥4-3和4-4及用于控制頂升的比例電磁換向閥5-1到5-4、以及卸荷溢流閥2、單向閥3和6-1到6-4等閥件組成。

該系統(tǒng)有手動和自動兩種控制方式，由“手動-自動”轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，手動控制方式由人工按動操縱臺上的相應(yīng)控制按鈕使各換向閥換向，來控制各油缸粗定位，實現(xiàn)由人工觀察下操作，比較直觀；自動控制方式則是通過軟件按著人為設(shè)定值閉環(huán)走位，位置傳感器集成于油缸內(nèi)部，系統(tǒng)中精確控制主要比例換向閥來實現(xiàn)。

該系統(tǒng)中，頂升單元有組，分別頂升被頂升部件的四角，既可以單獨(dú)操作也可以同步操作，橫移和縱移單元兩兩為一組，配合非動力單元一同工作，同樣，橫移和縱移單元也可以實現(xiàn)單獨(dú)操作和同步操作，因此實現(xiàn)了包括X、Y、Z方向和沿著X、Y、Z軸的旋轉(zhuǎn)共六個自由度和操作，控制精度可以達(dá)到微米級。

圖1 液壓原理設(shè)計圖

卸荷溢流閥2除了溢流功能外，還具有卸荷功能，在沒有執(zhí)行操作時，系統(tǒng)空載運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅節(jié)省能源，也防止了溫升。

2 液壓系統(tǒng)

2.1 頂升操作

頂升操作，參見系統(tǒng)原理圖，頂升操作時，以單元8為例，令電磁鐵1DT和比例電磁鐵10DT同時礪磁，壓力油經(jīng)過比例電磁閥5-1的交叉通道、液控單向閥6-1進(jìn)入油缸8-1到8-4的有桿腔，回油從油缸8-1到8-4的無桿腔沿著比例電磁閥5-1的交叉通道回到油箱，完成頂升循環(huán)；下降操作時，令電磁鐵1DT和比例電磁鐵11DT礪磁，壓力油經(jīng)過比例電磁閥5-1的交平行道直接進(jìn)入油缸8-1到8-4的無桿腔，回油從油缸8-1到8-4的有桿腔沿著液控單向閥6-1、比例電磁閥5-1的平行通道回到油箱，完成下降操作循環(huán)。在升降操作時，液控單向閥6-1起到對載荷的鎖定作用。

同理，對9、10、11單元操作時，分別用比例電磁閥5-2、5-3、5-4和5-5來完成。

2.2 橫移操作

橫移操作時，以單元7-1為例，令電磁鐵1DT和比例電磁鐵2DT礪磁，壓力油經(jīng)過比例電磁閥4-1的交叉通道進(jìn)入油缸7-1的有桿腔，回油從油缸7-1的無桿腔沿著比例電磁閥4-1的交叉通道回到油箱，完成一個方向的橫移操作；當(dāng)反方向橫移操作時，令電磁鐵1DT和比例電磁鐵3DT礪磁，壓力油經(jīng)過比例電磁閥4-1的平行通道進(jìn)入油缸7-1的有無腔，回油從油缸7-1的有桿腔沿著比例電磁閥4-1的平行通道回到油箱，完成另一個方向的橫移操作。

同理，對7-2單元操作時，用比例電磁閥4-2來完成。

2.3 縱移操作

縱移操作時，以單元7-3為例，令電磁鐵1DT和比例電磁鐵2DT礪磁，壓力油經(jīng)過比例電磁閥4-3的交叉通道進(jìn)入油缸7-1的有桿腔，回油從油缸7-1的無桿腔沿著比例電磁閥4-1的交叉通道回到油箱，完成一個方向的橫移操作；當(dāng)反方向橫移操作時，令電磁鐵1DT和比例電磁鐵3DT礪磁，壓力油經(jīng)過比例電磁閥4-1的平行通道進(jìn)入油缸7-1的有無腔，回油從油缸7-1的有桿腔沿著比例電磁閥4-3的平行通道回到油箱，完成另一個方向的橫移操作。

同理，對7-2單元操作時，用比例電磁閥4-4來完成。

在上述操作過程中，當(dāng)有升降或平移操作時，電磁鐵1DT礪磁，卸荷溢流閥2處于溢流工作狀態(tài)，當(dāng)無操作時，卸荷溢流閥2處于卸荷工作狀態(tài)。

3 結(jié)束語

經(jīng)過生產(chǎn)實踐證明，該設(shè)計合理，操縱方便，可控性好，控制精度達(dá)到了期望值，且穩(wěn)定、安全、可靠。該設(shè)備的使用，極大地上降低了一線人員的勞動強(qiáng)度，大大地提高了生產(chǎn)率，最關(guān)鍵的是控制精度和重復(fù)精度的問題有了極大的提升。

[1] 張文華.罐體焊接平臺液壓系統(tǒng)設(shè)計淺析[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2013.

[2] 王文斌.機(jī)械設(shè)計手冊第四冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[3] 曾祥榮.液壓傳動[M].北京：國防工業(yè)出版社，1980.

[4] 邵小東，朱良寬，曹 軍.MDF連續(xù)平壓位置伺服系統(tǒng)的反步控制[J].森林工程，2014，30(4)：103-106.

[5] 煤炭工業(yè)部.液壓傳動設(shè)計手冊[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981.