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机械制造中液压机械传动控制系统的应用


液压传动是以液体为工作介质,利用其压力实现能量传递和机械设备运动的控制,与气压传动、机械传动、电气传动共同构成机械设备的主要传动方式。液压机械传动控制系统是流体传动与控制技术相结合的先进技术,具有集成化、轻质化、效率高、稳定性高、换挡自动化等特点,能提高机械制造的质量和效率,推动工业化发展。
1 液压机械传动控制系统的基本原理
液压机械传动控制系统以液体保持平衡状态为基础,利用液压泵将原动机的机械能转换为便于输送的液压能,然后依靠油液内部压力能的变化来传递能量,然后利用液压缸或液压马达将液压能转换为机械能,驱动机械设备实现直线往复或回转运动。液压机械传动控制系统由以下四部分组成:①动力元件,是将原动机的机械能转换为液压能的装置,主要是液压泵,包括齿轮泵、柱塞泵、叶片泵等。②执行元件,是将液压能转换为机械能的装置,包括液压马达、液压缸,能在压力油的作用下输出转矩和转速或力和运动。③控制元件,是控制液压油压力、方向、流量的装置,包括溢流阀、换向阀、节流阀等。④辅助元件,是使液压传动系统正常运行,保证其性能、效率、寿命的重要装置,包括蓄能器、油箱、管件、密封件等。
2 液压机械传动控制系统的特征分析
液压机械传动控制系统的特征具体表现在以下方面:①功率高,相较于机械传动,在相同功率下液压元件具有更小的体积和更轻的重量,能对其进行灵活配置,实现系统高度集成化,推动液压机械小型化发展。②不会有过载的危险。液压系统中有溢流阀,当压力超过设定压力时液压油经其流回油箱,保证系统压力不超过设定压力,实现过载保护。③稳定性好,液压传动一般用液压油作为传动介质,能有效传递机械工作中产生的热量,降低系统温度,液压油还能对液压元件进行良好润滑,保证机械设备运转的稳定性。④自动化程度高,液压传动设备与电气元件、可编程控制器、电磁阀、计算机技术结合,实现换挡自动化等自动化。⑤调速较容易,通过节流阀对流量的调节可实现对速度的控制,将液压功率流与机械传动功率流并联,能将液压传动的可控调速与机械传动的高效率相结合,实现无级调速。
3 液压机械传动控制系统在机械制造中的应用
液压机械传动广泛用于机械制造中,主要有机床工业的数控车床、龙门刨床,金属工业的铸造机、锻压机,塑料工业的塑料包装注塑机、塑料中空吹塑机等。
(1)液压机械传动控制系统在数控车床中的应用。利用楔形机构将液压系统输出的轴向推拉力经拉杆传递到动力卡盘上转变为夹紧工件的夹紧力,并通过控制系统自动调节力的大小。通过液压油缸推动套筒移动、锁紧、转位,实现活动顶尖对工件的轴向顶紧。数控车床采用液压自定心中心架进行工件支承,能提高细长轴的刚性,防止其在加工中产生弯曲。
(2)液压机械传动控制系统在锻压机中的应用。液压传动控制系统在锻压机中的应用能克服机械传动锻压机冲击大、气动锻压机不平稳的缺点,具有系统平稳、输出压力大、控制智能化等优点,除用于锻压设备的主传动系统外,还用于锤头的液压进给、定位、提升及液压锯床、液压自动送料机、锻坯液压转运车等辅助设备。
液压锻造机采用静压力,能有效减少噪声污染,锻件高度方向尺寸可控制在2 毫米内,实现少无切削加工。
(3)液压机械传动控制系统在塑料包装注塑机中的应用。
中国制造2025 将“绿色制造”列为五大重点工程之一,强调在机械制造中要实现制造工艺绿色化、能源利用节约化、生产过程清洁化。在塑料制品注塑生产中,发展包装制品资源节约型“薄壁化”,利用蓄能器取代大流量油泵,提高注射速度,降低系统能耗。采用高动态响应高性能电液比例方向节流阀进行注射过程控制,缩短响应时间,实现高速成型。
4 我国液压机械传动控制系统存在的问题及对策
4.1 存在的问题
液压元件在制造精度上的要求较高,我国液压核心元件技术水平较低,关键技术产品依赖进口。液压机械传动主要是以液压油为传动介质,在运行过程中可能会出现漏油和液压油温度变化的现象,造成传动比率不稳定,降低液压油的润滑效果,影响能量和运动的传输及液压系统的稳定性,进而影响机械制造产品的质量。液压传动对油液的污染比较敏感,液压元件在制造、运输、安装、维修中带入的铁屑、焊渣、锈片,周围环境中的尘埃、水滴、空气,液压系统工作中产生的金属颗粒都会造成油液的污染,造成液压元件加速磨损、泵阀性能下降、系统冲击震动等不良影响,由于液压机械传动控制系统的密封性使得故障检查与维修工作难度较大。
4.2 解决对策
为促进液压机械传动控制系统在机械制造领域的发展,需要政府加强顶层设计,在“中国制造2025”国家战略的基础上制定具体的液压传动产业发展规划,完善液压传动控制系统技术标准,建立检测平台,规范工艺和产品,淘汰质量差、水平低、污染大的落后企业,解决国内企业同质化严重,低端产品产能过剩的问题。加大财税支持力度,鼓励科技创新,围绕传动部件、智能控制系统、密封件、发动机等核心液压件进行研发,解决设计缺陷,提高制造水平和装配精度,保证液压系统的稳定性和使用寿命。完善液压设备操作、维护、保养制度,加强对液压行业技术人员专业知识和实践技能的培训,开展校企合作,重视液压传动人才培养。
5 结语
液压机械传动控制系统具有功率高、不过载、稳定性好、自动化程度高、调速容易等优点,应用于数控车床、锻压机、注塑机等机械制造领域。要加强顶层设计,制定发展规划;完善技术标准,淘汰落后产能;鼓励科技创新,突破核心技术;完善操作制度,重视人才培养。

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