王維軒

摘 要：隨著液壓機械自動化程度的不斷提高，液壓元件應用數量急劇增加，元件小型化、系統(tǒng)集成化是必然的發(fā)展趨勢。而在機床的設計和生產中都需要加入液壓元件，有的機床是通過液壓系統(tǒng)來構造這個機床的，就是通過各種液壓元件組成的液壓控制系統(tǒng)可以對機床實現控制，所以對于現代機床生產和裝配，液壓系統(tǒng)是不可缺少的，而我們在利用液壓系統(tǒng)時液壓系統(tǒng)內流體的有關知識，例如液體靜力學液體動力學。機床液壓傳動與控制是現代機械設備的核心技術部件， 廣泛應用在各行業(yè)的機械工程運作中。本文對機床液壓傳統(tǒng)與控制的基本原理進行了介紹，并分析了液壓傳動控制系統(tǒng)的設計方式，希望能夠對該技術在實際機械工程中的應用提供一些借鑒。

關鍵詞：機床; 液壓傳動; 控制系統(tǒng)

引言

當前液壓技術正向迅速、高壓、大功率、高效、低噪聲、經久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助測試（CAT）、計算機直接控制（CDC）、機電一體化技術、可靠性技術等方面也是當前液壓傳動及控制技術發(fā)展和研究的方向。我國的液壓技術最初應用于機床和鍛壓設備上，后來又用于拖拉機和工程機械。現在，我國的液壓元件隨著從國外引進一些液壓元件、生產技術以及進行自行設計，現已形成了系列，并在各種機械設備上得到了廣泛的使用。

1 液壓傳動的工作原理

我們都知道液壓系統(tǒng)是需要液壓泵推動液壓油來實現運動，所以我們在研究液壓系統(tǒng)之前就應該知道有關液壓油的知識，這樣我們就應該了解有關液體動力學的知識，液體動力學的主要內容是研究液體時流速和壓力的變化規(guī)律。液壓系統(tǒng)利用液壓泵將機械能轉換為發(fā)起人，液體壓力，可以通過改變流體壓力能傳送能量，經過各種控制和管道，通過液壓執(zhí)行元件（液壓缸或馬達）流體壓力能轉化為能量，從而驅動工作機構，實現直線往復運動和回轉運動。作為一個工作環(huán)境的液體，通常用于礦產油，以及它的功能，如皮帶、鏈條和齒輪傳動裝置。

2 液壓傳動系統(tǒng)的組成

一個可以完全有效的液壓系統(tǒng)，應該由以下五個主要組件組成：第一，動力裝置。 這是液壓系統(tǒng)的壓力，把機械裝置變成液壓裝置。大部分是水泵。第二，執(zhí)行機構。這是一個裝置，把液壓裝置變成機械裝置。在他的形狀中，在直線運動中工作的液壓缸，有一個旋轉運動的液壓馬達，他們稱它們?yōu)橐簤合到y(tǒng)的執(zhí)行部分。第三，控制控制。這是一種控制或調節(jié)壓力、流或流系統(tǒng)的裝置。例如， 排氣閥門、節(jié)流閥、公用閥門、閥門等四、輔助設備。例如，油箱，過濾器，油管。這是為了確保系統(tǒng)正常運轉。第五，工作環(huán)境。液體，轉移能量，即液壓油。任何液壓系統(tǒng)都是由一些簡單的元件組成例如換向閥、油缸、節(jié)流閥、溢流閥、 液壓泵等等，而這些元件在系統(tǒng)中有的起調速作用，有的起換向作用，有的還是這個系統(tǒng)的最終執(zhí)行元件，但是不論它們是什么起什么作用，在整個液壓控制系統(tǒng)中它們都是不可缺少的。

3 液壓傳動相較于傳統(tǒng)傳動的優(yōu)點

與機械傳動相比液壓傳動的技術更加先進，隨著現代液壓技術的日益進步， 液壓元件的數量也在不斷增加，應用過程中的復雜程度也在增加，液壓元件發(fā)展已經呈現出一種小型化、集成化的趨勢。在機床的設計與生產過程中需要用到液壓傳動與控制系統(tǒng)，液壓傳動與控制系統(tǒng)要的原理就是液體動力學。通過液壓泵將油壓轉化成機械動力，同傳動與控制系統(tǒng)進行液壓做功。相較于傳統(tǒng)機械傳動， 其具有如下優(yōu)點：

3.1單位功率的重量輕

據數據顯示，水力泵和液壓發(fā)動機的單一容量和電動機的單一功率和水力發(fā)動機可能是低功率的，而發(fā)電機和電機平均為 0. 03 N/w。至于大小，第一個數字是 12%-13%。為了消除液壓油，泵的壓力可以很容易地得到液壓缸的壓力。因此，有重量的液壓技術，可以幫助機械設備及其管理系統(tǒng)、小型和大型電力系統(tǒng)。

3.2布局靈活方便

液壓元件的布置不受嚴格的空間位置限制，容易按照機器的需要通過管道實現系統(tǒng)中各部分的連接，布局安裝具有很大的柔性，能構成用其他方法難以組成的復雜系統(tǒng)。

3.3調速范圍大

通過控制閥，液壓傳動可以在運行過程中實現液壓執(zhí)行器大范圍的無級調速， 調速范圍可達2000e

3.4工作平穩(wěn)、快速性好

油液具有彈性，可吸收沖擊，故液壓傳動傳遞運動均勻平穩(wěn);易于實現快速啟動、制動和頻繁換向。往復回轉運動的換向頻率可達 500 次/分，往復直線運動的換向頻率高達1000 次/分。

3. 5易于操縱控制并實現過載保護

液壓系統(tǒng)操縱控制方便，易于實現自動控制、遠距離遙控和過載保護;運轉時可自行潤滑，有利于散熱和延長使用壽命。

3.6易于自動化和機電液一體化

液壓技術容易與電氣、電子控制技術相整合，組成機電液一體化的復合系統(tǒng)， 實現自動工作循環(huán)。

3.7易于實現直線運動

用液壓傳動實現直線運動比機械傳動簡便。

3.8 液壓系統(tǒng)設計、制造和使用維護方便包括機械工業(yè)結構的液壓要素，已制定了標準化、改革性和可用性，有助于設計、制造和使用液壓系統(tǒng)，從而減少機器制造的生產周期，降低生產成本。

4液壓傳動控制系統(tǒng)設計分析

液壓傳動控制系統(tǒng)是非常精細系統(tǒng)，在其設計和運行過程中，一定要做到科學規(guī)劃，使用高標準的元件，保證液壓控制系統(tǒng)的元件在峰值范圍內正常的運行， 所選擇的測量系統(tǒng)的分辨率或脈沖當量，一般要求比加工精度高一個數量級。總之，高精度的控制系統(tǒng)必須有高精度的檢測元件作為保證。

4.1機床液壓傳動控制系統(tǒng)設計要求

從現代主流液壓控制系統(tǒng)的技術要求來看，在實際機床設備液壓控制系統(tǒng)設計過程中，要注意滿足如下幾方面的條件：

4.1.1抗震耐高溫

這是由機床設備的作業(yè)環(huán)境決定的，機床所在的車間有大量的機械設備在持續(xù)高速運轉，造成了機床運行環(huán)境溫度的較高，另外由于一些設備在不停的運轉，會造成地面產生一定的震動，機床自身作業(yè)過程中也會產生較大熱量和共振，因此，需要保證機床液壓控制系統(tǒng)要能夠抗震耐高溫。

4.1.2用反推形式實現風扇驅動轉矩

機床設備在作業(yè)過程中，會產生大量的高溫高熱量，因此離不開散熱裝備，要保證發(fā)動機散熱情況的良好，可以將發(fā)動機最大功率工作時的工況，作為冷卻控制系統(tǒng)進行計算。這樣就能實現冷卻控制系統(tǒng)中熱量進入，進而保證風扇在反推力量下進行轉動。

4.1.3系統(tǒng)密閉性良好

液壓控制系統(tǒng)內部充滿了流動性的液壓油，如果系統(tǒng)的密閉性較差，則容易在設備作業(yè)時液壓油滲透出，造成設備的動力輸出不足和液壓油漬污染以及液壓油的浪費。所以在設計機床液壓傳動控制系統(tǒng)時，一定要做好對系統(tǒng)密閉性檢查， 保證系統(tǒng)的密閉性良好。

4.2制定液壓傳動控制系統(tǒng)的具體實施方案

4.2.1明確執(zhí)行元件的形式

對于執(zhí)行元件的形式，在確定時，首先要考慮的因素就是機床發(fā)動機的運動標準，一般來說，如果控制系統(tǒng)中要求設計用單向回轉運驅動風扇旋轉，那么在選擇執(zhí)行元件時也需要用單向液壓馬達形式的執(zhí)行元件，另外還需要考慮整體機床液壓控制系統(tǒng)的散熱，保證元件在執(zhí)行作業(yè)過程中，不會有超出其作業(yè)條件的高溫，震動等不利因素。

4.2.2設計好回路的類型

液壓控制系統(tǒng)是有一個循環(huán)的控制系統(tǒng)回路的，通常在實際作業(yè)過程中，指的就是設備的油液循環(huán)系統(tǒng)。

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