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【专家解说】： 组合机床用动力滑台液压系统性能分析
摘要： 对动力滑台液压系统的各工作步骤进行了详细的分析，指出了构成系统的各基本回路，重点总结出动力滑台液压系统的性能特点。
关键词：动力滑台 工作原理 性能分析
Abstract ： Detailed analysis has been made on each work step of the hydraulic system of dynamic slip way, basic circuit of the structure system and performance and characteristics of the hydraulic system..
Key words： Dynamic slipway Work principal Performance analysis
1 前言
组合机床是一种工序集中，效率较高的专用机床，因其具有加工能力强，自动化程度高，经济性好等优点，被广泛应用于产品批量较大的流水线生产中，如汽车制造厂的汽缸生产线，机床厂的齿轮箱生产线等，组合机床一般由动力滑台，动力头和部分专用部件（主轴箱，夹具等）组成，动力滑台是组合机床上实现进给运动的关键部件，由设计完善的液压系统驱动，配上动力头和主轴箱后可以对工件完成钻，扩，铰，镗，铣，攻丝和端面的加工工序。
组合机床采用液压传动，是因为液压传动有许多的优点：
（1）在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生更大的动力，因为液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出30-40倍。在同等功率的情况下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。液压马达的体积只有同等功率电动机的12%左右。
（2）液压装置工作比较平稳。由于重量轻，惯性小，反映快，液压装置易于实现快速启动，制动和频繁换向。
（3）液压装置能在大范围内实现无级调速，还可以在液压装置运行的过程中进行调速。
（4）液压传动容易实现自动化，因为它对液体的压力，流量或流动方向进行调节或控制，操作十分方便。
（5）液压装置容易实现过载保护。液压缸和液压马达都能在失速状态下工作而不会发热，这是电气装置和机械传动装置无法实现的。液压件能自行润滑，使用寿命较长。
（6）由于液压元件都实现了标准化，系列化和通用化，液压系统的设计，制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。
（7）用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。
液压动力滑台由液压缸驱动，在电气和机械装置的配合下可以实现各种自动工作循环，以满足各种加工工序的要求，下面以YT4543型动力滑台为例来说明其工作原理并分析其性能特点。
2 工作原理
表1 YT4543 型动力滑台液压系统的电磁铁动作顺序表
动作名称 信号来源 电磁铁工作状态
1YA 2YA 3YA
快速 按下启动按钮 + - -
一工进 挡块压下行程阀8 + - -
二工进 挡块压下行程开关 + - +
停留 滑台靠压在四挡铁处 + - +
快退 时间继电器发出信号 - + +
停止 挡块压下终点开关 - - -
YT4543型动力滑台的液压系统见图1，动作循环见表1。此系统可以实现“快进——工进——停留——快退——停止”的半自动工作循环，其工作情况如下：
（1） 快进。先按下启动按钮，电磁铁1YA得电，先导阀11左位接入系统，油液经先导阀进入液动换向阀12左液控口，使换向阀12左位接入系统。因快进时负载较小，变量泵14输出最大流量，且顺序阀2因系统压力较低，处于关闭状态，此时，油液经换向阀12，行程阀8右位进入液压缸7左腔，此时液压缸7左差动连接，实现液压缸的快速进给。
（2） 一工进。当滑台快进到预定的工作位置时，由滑台上的挡块压下行程阀8，此时行程阀8左位接入系统，油路截止，油液经换向阀12，调速阀4，电磁阀9进入液压缸7左腔，液压缸7右腔油液经换向阀12，顺序阀2，背压阀1回油箱。液压缸在调速阀4控制下实现第一次工作进给。
（3） 二工进。当第一次工作进给结束时，由滑台上挡块压下行程开关，使电磁铁3YA得电，电磁阀9左位接入系统，油路截止，油液经换向阀12，调速阀4，调速阀10进入液压缸7左腔，液压缸7右腔油液经换向阀12，顺序阀2，背压阀1回油箱。由于调速阀10的开口比调速阀4小，系统工作压力进一步升高。液压缸在调速阀4和调速阀10的共同作用下实现第二次工作进给。
（4） 停留。当滑台以第二次工进速度行进到碰到死挡块时，不在前进，开始停留。此时，各油路状态不变，变量液压泵14继续运转，使系统压力不断升高；同时，泵输出量减小至与系统的泄漏量相适应。当液压缸左腔的压力升至压力继电器5调定值时，压力继电器动作并发出信号给时间继电器，滑台经时间继电器延时，停留一段时间后再返回，其停留时间由时间继电器调节。
（5） 快退。当滑台停留到时间继电器调定的时间时，时间继电器发出信号，使电磁铁1YA断电，2YA通电，先导阀11右位接入系统，油液经先导阀进入液动换向阀12右液控口，使换向阀12右位接入系统，从而主油路换向。油液经换向阀12进入液压缸7右腔，液压缸7左腔油液经单向阀6，换向阀12回油箱。此时滑台无外负载，系统压力下降，使限压式变量液压泵14的流量又自动增至最大，滑台实现快速退回。
（6） 停止。当动力滑台快速退回到原位时，挡块压下终点开关，电磁铁2YA和3YA 都断电，此时先导阀11处于中位，换向阀12因其两控制油口均通油箱，也处于中位，换向阀12的中位具有锁紧功能，所以液压缸7的两腔封闭，滑台停止运动。同时变量泵14卸荷，油液经单向阀13，换向阀12回油箱。
3性能分析
由以上工作情况分析可知，此液压系统按其功能可以分解为：由限压式变量液压泵，调速阀和背压阀组成的容积节流加背压的调速回路；液压缸差动连接的快速回路；电液换向阀的换向回路；由行程阀，电磁阀和顺序阀等组成的速度换接回路；调速阀串联的两次工进回路以及用电液换向阀M型中位机能的卸荷回路等。这些基本回路决定了该液压系统的性能，据此，可以总结出YT4543型动力滑台的液压系统具有以下一些性能特点：
（1） 系统采用了限压式变量液压泵和液压缸差动连接两项措施来实现快进，可获得较大的快进速度，且能量也比较合理。滑台停止运动时，采用单向阀和M型中位机能的换向阀串联的回路使液压泵在低压下卸荷，既减少了能量损耗，又使控制油路保持一定的压力，以保证下一工作循环的顺利起动。
（2） 系统采用了行程阀和顺序阀实现快进与工进的换接，不仅简化了油路和电路，而且使动作可靠，转换的位置精度也比较高。两次共进速度的换接，由于速度比较低，采用了由电磁阀切换的调速串联的回路，既保证了必要的转换精度，又使油路的布局比较简单，灵活。采用死挡块作限位装置，定位准确，重复精度高。
（3） 系统采用了“限压式变量液压泵——调速阀——背压阀”式调速回路。它能保证液压缸稳定的低速运动，较好的速度刚性和较大的调速范围。回油路上背压阀可防止空气进入系统，并能使滑台承受伏负向的负载。
（4） 系统采用了换向时间可调的电液换向阀来切换主油路，使滑台的换向更加平稳，冲击和噪声小。同时，电液换向阀的五通结构使滑台的进和退时分别从两条油路回油。这时滑台快退时系统没有背压，也可减少了压力损失。
4结论
YT4543型动力滑台的液压系统具有运行速度快，换向精度较高，滑台换向平稳，冲击小，调速范围宽等优点。此液压系统的设计合理，它使用元件不多，却能完成较为复杂的半自动工作循环，且性能良好。
参考文献
1章宏甲，黄谊，王积伟 液压与气压传动 北京：机械工业出版社，2000.5.
2方桂花 液压传动 北京：地震出版社 ，2002.5
3毛信理 液压传动和液力传动 北京：冶金工业出版社，1993