龙门铣床横梁和滑枕的液压自动平衡系统研究.pdfVIP

学兔兔 第 4期(总第 173期) 机 械 工 程 与 自动 化 NO．4 2012年 8月 MECHANICAL ENGINEERING AUT0MATI()N Aug． 文章编号 ：1672—6413(2012)04-0177—03 龙 门铣床横梁和滑枕的液压 自动平衡系统研究 喻悠然，王野牧 (沈阳工业大学 机械工程学院，辽宁 沈阳 110870) 摘要 ：介绍 了龙 门铣床横梁、滑枕液压 自动平衡系统的工作原理 。着重分析 了龙 门铣床在上移、停止、下移 3种工况下溢流型三通减压阀在平衡横梁 自重过程中的工作机理，对三通减压阀的减压过程、溢流过程分别 建立状态方程 ，同时给 出了三通减压 阀控制平衡油缸 的动态过程数学模型，完成 了基于 MATLABSIMU— LINK软件包 的平衡系统仿真。仿真结果表 明基于三通减压 阀的液压 自动平衡系统能够较好地实现龙 门铣床 横梁、滑枕 的 自重平衡作用。 关键词：龙门铣床；液压平衡；三通减压阀；数学模型；MATLAB仿真 中图分类号：TG542 文献标识码 ：B 0 引言 作用。实际工作中由压力传感器与三通 比例减压阀一 数控龙门铣床中横梁及滑枕 的 自身重量均 比较 起构成压力闭环控制系统，实现对负载力的平衡控制。 大 ，为了消除 自重对机床控制的影响，必须将其 自身重 滑枕平衡 量平衡掉 。传统的解决方法是为横梁滑枕增加平衡 块，其优点是结构简单、维护及安装调试方便，但平衡 块的力跟随性能差 ，设备重量大 、占用空间大[】]，对要 YA 求高精度和快速响应 的数控龙 门铣床已不适合。基于 三通减压阀的液压闭环力平衡系统具有响应速度快 、 压力控制精度高和跟随特性好等特点，可满足机床高 精度控制的要求 。 1 液压平衡系统方案的确定及工作原理 龙门铣床横梁滑枕 的液压 自动平衡系统有上移、 停止 、下移 3种工况 ，采用三通 比例减压阀实现适应这 3种工况的液压平衡 。液压 自动平衡系统原理图如 图 1所示 。 平衡系统启动后 ，电磁 阀的电磁铁 1YA、4YA带 1一风式冷却器 ；2一回油过滤器；3一液位控制器 ；4一空气过滤器； 电，换向阀换 向，液控单 向阀打开。压力油由柱塞泵排 5一电机#6一吸油过滤器；7一柱塞泵 ；8一单向阀；9一出口过滤器 ； 出经单向阀8、出口滤油器 9，进入三通 比例减压阀 13 1O一活塞式蓄能器l11一压力继 电器 I12一测压接头；13一三通减压阀l 的一次压力 口进行减压 ，使二次压力 口输 出压力保持 14一电磁阀；15一压力传感器 ；16一液控单向阀}17一比例溢流阀} 在调定的平衡压力 ，再经液控单向阀16进人平衡油缸 18一测压装置 (含压力表)；19一溢流 阀 无杆腔，实现龙 门铣床横梁、滑枕的自动平衡 。平衡油 图 l 液压 自动平衡系统原理图 缸采用单作用液压缸，比例溢流阀 l7与三通减压 阀 2 液压平衡系统的数学建模 l3构成三通 比例减压阀。 三通比例减压阀的结构原理如图2所示。其中， 当平衡油缸上移及停止时，三通比例减压阀起减压 为先导级控制压力， 为输入信号电压值， 为平衡