李 薇
(南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系,四川 南充 637131)
液壓傳動是以液體為工作介質(zhì),利用其壓力實現(xiàn)能量傳遞和機(jī)械設(shè)備運動的控制,與氣壓傳動、機(jī)械傳動、電氣傳動共同構(gòu)成機(jī)械設(shè)備的主要傳動方式[1]。液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)是流體傳動與控制技術(shù)相結(jié)合的先進(jìn)技術(shù),具有集成化、輕質(zhì)化、效率高、穩(wěn)定性高、換擋自動化等特點,能提高機(jī)械制造的質(zhì)量和效率,推動工業(yè)化發(fā)展[2]。
液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)以液體保持平衡狀態(tài)為基礎(chǔ),利用液壓泵將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為便于輸送的液壓能,然后依靠油液內(nèi)部壓力能的變化來傳遞能量,然后利用液壓缸或液壓馬達(dá)將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,驅(qū)動機(jī)械設(shè)備實現(xiàn)直線往復(fù)或回轉(zhuǎn)運動[3]。液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)由以下四部分組成:①動力元件,是將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的裝置,主要是液壓泵,包括齒輪泵、柱塞泵、葉片泵等。②執(zhí)行元件,是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置,包括液壓馬達(dá)、液壓缸,能在壓力油的作用下輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速或力和運動。③控制元件,是控制液壓油壓力、方向、流量的裝置,包括溢流閥、換向閥、節(jié)流閥等。④輔助元件,是使液壓傳動系統(tǒng)正常運行,保證其性能、效率、壽命的重要裝置,包括蓄能器、油箱、管件、密封件等。
液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的特征具體表現(xiàn)在以下方面:①功率高,相較于機(jī)械傳動,在相同功率下液壓元件具有更小的體積和更輕的重量,能對其進(jìn)行靈活配置,實現(xiàn)系統(tǒng)高度集成化,推動液壓機(jī)械小型化發(fā)展。②不會有過載的危險。液壓系統(tǒng)中有溢流閥,當(dāng)壓力超過設(shè)定壓力時液壓油經(jīng)其流回油箱,保證系統(tǒng)壓力不超過設(shè)定壓力,實現(xiàn)過載保護(hù)。③穩(wěn)定性好,液壓傳動一般用液壓油作為傳動介質(zhì),能有效傳遞機(jī)械工作中產(chǎn)生的熱量,降低系統(tǒng)溫度,液壓油還能對液壓元件進(jìn)行良好潤滑,保證機(jī)械設(shè)備運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。④自動化程度高,液壓傳動設(shè)備與電氣元件、可編程控制器、電磁閥、計算機(jī)技術(shù)結(jié)合,實現(xiàn)換擋自動化等自動化。⑤調(diào)速較容易,通過節(jié)流閥對流量的調(diào)節(jié)可實現(xiàn)對速度的控制,將液壓功率流與機(jī)械傳動功率流并聯(lián),能將液壓傳動的可控調(diào)速與機(jī)械傳動的高效率相結(jié)合,實現(xiàn)無級調(diào)速。
液壓機(jī)械傳動廣泛用于機(jī)械制造中,主要有機(jī)床工業(yè)的數(shù)控車床、龍門刨床,金屬工業(yè)的鑄造機(jī)、鍛壓機(jī),塑料工業(yè)的塑料包裝注塑機(jī)、塑料中空吹塑機(jī)等。
(1)液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)在數(shù)控車床中的應(yīng)用。利用楔形機(jī)構(gòu)將液壓系統(tǒng)輸出的軸向推拉力經(jīng)拉桿傳遞到動力卡盤上轉(zhuǎn)變?yōu)閵A緊工件的夾緊力,并通過控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)力的大小。通過液壓油缸推動套筒移動、鎖緊、轉(zhuǎn)位,實現(xiàn)活動頂尖對工件的軸向頂緊。數(shù)控車床采用液壓自定心中心架進(jìn)行工件支承,能提高細(xì)長軸的剛性,防止其在加工中產(chǎn)生彎曲。
(2)液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)在鍛壓機(jī)中的應(yīng)用。液壓傳動控制系統(tǒng)在鍛壓機(jī)中的應(yīng)用能克服機(jī)械傳動鍛壓機(jī)沖擊大、氣動鍛壓機(jī)不平穩(wěn)的缺點,具有系統(tǒng)平穩(wěn)、輸出壓力大、控制智能化等優(yōu)點,除用于鍛壓設(shè)備的主傳動系統(tǒng)外,還用于錘頭的液壓進(jìn)給、定位、提升及液壓鋸床、液壓自動送料機(jī)、鍛坯液壓轉(zhuǎn)運車等輔助設(shè)備。
液壓鍛造機(jī)采用靜壓力,能有效減少噪聲污染,鍛件高度方向尺寸可控制在2毫米內(nèi),實現(xiàn)少無切削加工。
(3)液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)在塑料包裝注塑機(jī)中的應(yīng)用。中國制造2025將“綠色制造”列為五大重點工程之一,強(qiáng)調(diào)在機(jī)械制造中要實現(xiàn)制造工藝綠色化、能源利用節(jié)約化、生產(chǎn)過程清潔化。在塑料制品注塑生產(chǎn)中,發(fā)展包裝制品資源節(jié)約型“薄壁化”,利用蓄能器取代大流量油泵,提高注射速度,降低系統(tǒng)能耗。采用高動態(tài)響應(yīng)高性能電液比例方向節(jié)流閥進(jìn)行注射過程控制,縮短響應(yīng)時間,實現(xiàn)高速成型。
液壓元件在制造精度上的要求較高,我國液壓核心元件技術(shù)水平較低,關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品依賴進(jìn)口。液壓機(jī)械傳動主要是以液壓油為傳動介質(zhì),在運行過程中可能會出現(xiàn)漏油和液壓油溫度變化的現(xiàn)象,造成傳動比率不穩(wěn)定,降低液壓油的潤滑效果,影響能量和運動的傳輸及液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性,進(jìn)而影響機(jī)械制造產(chǎn)品的質(zhì)量。液壓傳動對油液的污染比較敏感,液壓元件在制造、運輸、安裝、維修中帶入的鐵屑、焊渣、銹片,周圍環(huán)境中的塵埃、水滴、空氣,液壓系統(tǒng)工作中產(chǎn)生的金屬顆粒都會造成油液的污染,造成液壓元件加速磨損、泵閥性能下降、系統(tǒng)沖擊震動等不良影響,由于液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的密封性使得故障檢查與維修工作難度較大。
為促進(jìn)液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)在機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展,需要政府加強(qiáng)頂層設(shè)計,在“中國制造2025”國家戰(zhàn)略的基礎(chǔ)上制定具體的液壓傳動產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃,完善液壓傳動控制系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),建立檢測平臺,規(guī)范工藝和產(chǎn)品,淘汰質(zhì)量差、水平低、污染大的落后企業(yè),解決國內(nèi)企業(yè)同質(zhì)化嚴(yán)重,低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩的問題。加大財稅支持力度,鼓勵科技創(chuàng)新,圍繞傳動部件、智能控制系統(tǒng)、密封件、發(fā)動機(jī)等核心液壓件進(jìn)行研發(fā),解決設(shè)計缺陷,提高制造水平和裝配精度,保證液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使用壽命。完善液壓設(shè)備操作、維護(hù)、保養(yǎng)制度,加強(qiáng)對液壓行業(yè)技術(shù)人員專業(yè)知識和實踐技能的培訓(xùn),開展校企合作,重視液壓傳動人才培養(yǎng)。
液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)具有功率高、不過載、穩(wěn)定性好、自動化程度高、調(diào)速容易等優(yōu)點,應(yīng)用于數(shù)控車床、鍛壓機(jī)、注塑機(jī)等機(jī)械制造領(lǐng)域。要加強(qiáng)頂層設(shè)計,制定發(fā)展規(guī)劃;完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),淘汰落后產(chǎn)能;鼓勵科技創(chuàng)新,突破核心技術(shù);完善操作制度,重視人才培養(yǎng)。