机床液压系统的优化设计与现代化改装解决方案探索

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机床等设备液压系统的优化设计与现代化改装可以使企业提高设备的技术含量，充分发挥现有设备的潜力，以适应产品的更新和升级换代。

设备液压系统的改装涉及面极广，不仅涉及企业的设备部门，还涉及到技术、生产、计划、质量管理、销售等部门。因此，在液压系统现代化改装中，企业各职能部门和各车间之间在职责上的分工与合作尤为重要。

1 机床现代化改装的工作程序机床液压系统优化设计与现代化改装的-般程序是：设备现状分析；改装方案论证；图样设计及编制工艺；改装施工、验收、鉴定；总结与推广。图1为机床液压系统现代化改装工作程序图。

技术现状分析l 制定初步方案 I I 二二 二二二二：. iI 方案论证 I l材料、元件准备.i -.i--r- l设计图样及编制工艺l I 二二 二二二二： lI 制造及施工 ---J 二二 互二二二二f 验收与鉴定 I---r--- [二二二二 Z 。

资料归档 I l技术经济效果评价 l总结与推广图1 机床液压系统现代化改装的工作程序2 机床液压系统的精化改装液压系统进行精化改装是通过更换高性能的新型液压元件，优化设计液压系统、管路形式和结构，消除系统中的薄弱环节，以提高液压系统整体的综合性能。

2.1 采用比例调速阀对系统进行精化改装如图2所示为转塔车床回转刀架纵向进给液压缸的液压系统，系统采用1个三位电磁阀和3个调速阀来实现对进给液压缸的速度控制。

图2 转塔车床回转刀架液压系统经过分析，可知该系统液压元件重复，管路复杂。现尝试使用比例调速阀来对系统进行精化改装，图 3为精化改装后的液压系统原理图。

改装后的液压系统采用了1个比例调速阀来取代电磁换向阀和3个调速阀，改变比例调速阀输入电流即可使液压缸获得所需要的运动速度。用该系统代替原转塔车床回转刀架纵向进给液压缸的液压系统，不但减少了元件的数量，还可大大改善其性能，使装在转塔刀架上的每-把刀都可以得到理想的进给速度。

比例调速阀主要用于多工位加工机床、注射机、抛砂机等液压系统的多速控制。

收稿日期：2012-06-11作者简介：冯宪琴 (1972-)，女，学士，讲师，研究方向为机械工程材料及机械设计及其理论。E-mail：fengxianqin123###126.com。

第 l4期 冯宪琴 等：机床液压系统的优化设计与现代化改装解决方案探索 ·151·图3 改装后的转塔车床回转刀架液压系统2.2 采用综合电液比例控制技术的精化改装图4为某机床工作台液压系统原理图，工作台需要实现多种速度的加速和减速过程，系统采用了3个三位四通电磁换向阀和6个调速阀，并且通过 1个三位四通电磁换向阀和3个溢流阀来实现三级调压。

图4 机床工作台液压系统原理图由图4可知，原系统液压元件多处重复，过多的液压元件造成系统的管路也过于复杂，经过认真分析，决定采用电液比例控制技术来改装该系统：即用1个电液比例方向阀来替换3个三位四通电磁换向阀和6个调速阀；用 1个比例溢流阀来替换三位四通电磁换向阀和3个溢流阀来实现三级调压。图5为改装后的液压系统图。

图5 改装后的机床工作台液压系统图通过以上改装，使原液压系统大大得以简化。减少了液压元件的数量，简化了液压管路，改装效果非常理想。

3 机床液压系统的原形与变形改装图6为原机床液压系统 (板式连接)的工作原理图，现在尝试通过原形与变形改装的方法对该液压系统进行现代化改装。

图6 原机床液压系统 (板式连接)原理图3.1 原形改装方法原型改装-般主张改变系统的液压管路和结构，主要是针对原系统的部分或全部早期生产的液压元件进行淘汰，更换为功能相同、性能更强的新型液压元件，以充分发挥新型液压元件良好的工作特性。表1为采用原形方法的改装前和改装后的液压元件明细表。

表 1 原形改装前和改装后的液压元件明细表(下转第133页)第 14期 李远慧 等 ：矿料小车驱动液压系统改进 ·133·件。所需要的控制元件在控制阀芯换向时，阀口的开口度变化必须是在较长的时间内较缓慢的变化 ，减缓阀口变化带来的油液运动改变，使油缸工作油腔压力波动减小，同时使变化过程中小车运动速度变化平缓。能够实现这-控制功能的元件有比例换向阀和伺服阀〖虑整个装置的使用环境是在矿料厂，环境较为恶劣，所以采用耐污能力较强的比例换向阀。

将控制回路的控制元件改用为比例换向阀 ，建立 AMESim模型 ，重新对系统的油缸工作腔压力和小车运动速度进行仿真。比例换向阀阀芯换向时，仿真曲线如图3所示。

tls(a)油缸工作腔压力曲线0.300.250.200·150.100.050.000.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0t/s(b)矿料小车运动速度曲线图3 改进后系统工作的仿真曲线图3的仿真曲线显示：相对于原系统，比例阀阀芯换向时，油缸压力油腔压力波动较小，液压冲击较小；同时，在停止过程和换向过程中，小车运动速度变化曲线较为平缓。说明系统换用新的控制元件后 ，矿料小车的工况得到了改善。

3 结论对矿料小车驱动装置的系统回路进行改进，选用比例换向阀作为控制回路的控制元件。实践表明：该系统回路消除了原系统工作的振动，矿料小车启动、制动、换向与运行平稳，满足设备对驱动装置的工况要求。