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升降式工作臺(tái)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
陳亮 ，盧偉宏
機(jī)電工程學(xué)院 機(jī)自0303
摘 要： 對(duì)升降式工作臺(tái)的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，通過采用主缸與輔助缸串聯(lián)的方
法而使該液壓系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)、能耗小、可靠性高。
關(guān)鍵詞： 升降式工作臺(tái) 液壓系統(tǒng) 主缸 輔助缸
0 引 言
在工廠生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)用到升降式工作臺(tái)。例如，在鑄造、焊接、噴涂、搬運(yùn)、裝配等工作場(chǎng)合就有各種升降式工作臺(tái)被用作輸送和定位的工具。較大型的升降式工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)裝置一般選用液壓缸，這是因?yàn)橐簤焊坠ぷ骺煽?、費(fèi)用較低。此外，利用液壓系統(tǒng)的儲(chǔ)能作用，還可以使工作臺(tái)的能耗較低。
在升降式工作臺(tái)攜帶著工件上升時(shí)，需要液壓缸向其提供驅(qū)動(dòng)力，即液壓缸向工作臺(tái)輸出能量；而在工作臺(tái)攜帶著工件下降時(shí)，其勢(shì)能將釋放出來。這種勢(shì)能如果不能有效地利用，則會(huì)造成能量浪費(fèi)。這種能量浪費(fèi)對(duì)于小型工作臺(tái)來說尚不顯嚴(yán)重，但對(duì)于較大工作臺(tái)來說，就非常可惜了。因此，對(duì)于較大工作臺(tái)，需在其液壓系統(tǒng)中加入儲(chǔ)能裝置，在工作臺(tái)下降時(shí)將其勢(shì)能儲(chǔ)存起來，以便在工作臺(tái)上升時(shí)重新釋放出去，使能量的利用更加合理，并同時(shí)達(dá)到保護(hù)系統(tǒng)安全的目的。
在一些液壓系統(tǒng)中，采用蓄能器來儲(chǔ)存液壓能。這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)施。然而，由于蓄能器的容積有限，因此對(duì)于較大工作臺(tái)來說，就難以滿足要求了。在本文中，采用了兩個(gè)液壓缸互補(bǔ)的方法，即通過兩個(gè)液壓缸間的液壓油互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)兩者間的能量互補(bǔ)，從而達(dá)到節(jié)能效果，同時(shí)又使液壓系統(tǒng)工作平穩(wěn)、可靠性高。
1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1 液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
升降式工作臺(tái)液壓系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.工作臺(tái) 2.配重 3.主缸 4.輔助缸 5、6.液控單向閥 7.三位四通換向閥
8.調(diào)速閥 9、16、17.單向閥 10.液壓泵 11、13.溢流閥 12.二位三通換向閥
14.二位二通換向閥 15.節(jié)流閥 18.油箱
圖1 升降式工作臺(tái)液壓系統(tǒng)圖(方案1)
1.2 液壓系統(tǒng)工作原理
如圖1所示，工件(未畫出)放置在工作臺(tái)1上，而工作臺(tái)1則可在主缸3的活塞桿的作用下上升或下降。輔助缸4的活塞桿上加有配重2，兩缸的無桿腔由一個(gè)管路相聯(lián)，該連接管路上裝有兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的液控單向閥5、6，兩液控單向閥5、6的控制油路分別來自兩缸的有桿腔。這樣，兩缸反向串聯(lián)起來。
三位四通換向閥7用來控制兩缸的運(yùn)動(dòng)方向。如要使工作臺(tái)1上升，則換向閥7置右位，泵1 0排出的液壓油經(jīng)過單向閥9、調(diào)速閥8和換向閥7向輔助缸4的有桿腔中供油，此時(shí)液控單向閥6被打開，使輔助缸4的無桿腔中的液壓油經(jīng)過液控單向閥6、5流進(jìn)主缸3的無桿腔中，而主缸3的有桿腔中的液壓油則經(jīng)過換向閥7、二位二通換向閥14和節(jié)流閥15流回油箱18中，從而使輔助缸4的活塞桿帶動(dòng)著配重2下降，而主缸3的活塞桿帶動(dòng)著工作臺(tái)1上升。這一過程相當(dāng)于將配重2的勢(shì)能傳給了工作臺(tái)1。
如要使工作臺(tái)1下降，則換向閥7置左位，液壓泵10排出的液壓油經(jīng)過單向閥9、調(diào)速閥8和換向閥7向主缸3的有桿腔中供油，此時(shí)液控單向閥5被打開，使主缸3的無桿腔中的液壓油經(jīng)過液控單向閥5、6流進(jìn)輔助缸4的無桿腔中，而輔助缸4的有桿腔中的液壓油則經(jīng)過換向閥7 、二位二通換向閥14和節(jié)流閥15流回油箱18中，從而使主缸3的活塞桿帶動(dòng)著工作臺(tái)1下降，而輔助缸4的活塞桿帶動(dòng)著配重2上升。這一過程相當(dāng)于將工作臺(tái)1的勢(shì)能傳給配重2。
由此可見，兩缸3、4的無桿腔中的液壓油是一種互補(bǔ)關(guān)系，通過這種液壓油間的互補(bǔ)交換，實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)1與配重2之間的能量互補(bǔ)交換，這樣，液壓泵10的供給壓力可明顯低于無輔助缸的液壓系統(tǒng)的供給壓力，因而顯著地降低了能耗。
二位二通換向閥14用來起保護(hù)作用，其工作原理如下所述：如果工作平臺(tái)上升時(shí)所攜帶工件重量很小或未攜帶工件，或是平臺(tái)下降時(shí)所攜帶工件重量很大，如果沒有換向閥14，則有可能使主缸3和輔助缸4的活塞運(yùn)動(dòng)速度劇增而無法控制，甚至導(dǎo)致液壓缸的損壞。加上換向閥14，就可以在出現(xiàn)上述情況時(shí)截?cái)嘀鞲谆蜉o助缸的有桿腔與油箱之間的油路，從而起到保護(hù)作用。
1.3 有關(guān)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的討論
為了使液壓系統(tǒng)所發(fā)揮的作用較大，可以選用相同規(guī)格的主缸和輔助缸；配重2的重量應(yīng)可調(diào)，其基本重量可以取為工作臺(tái)1的重量與工作臺(tái)最大負(fù)載的一半之和；此外還可以將液控單向5、6的控制油路取自輔助缸4的無桿腔，如圖2所示，這樣，即使主缸3和輔助缸4的有桿腔中壓力較低，也可確保打開液控單向閥5、6。
圖2 升降式工作臺(tái)液壓系統(tǒng)圖(方案2)
2 小 結(jié)
本文中討論了一種升降式工作臺(tái)的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題，并給出了這種液壓系統(tǒng)的兩個(gè)可行方案。該液壓系統(tǒng)中通過兩個(gè)液壓缸間的液壓油互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)兩者間的能量互補(bǔ)，從而達(dá)到了節(jié)能效果，同時(shí)又使液壓系統(tǒng)工作平穩(wěn)、可靠性較高。圖1所示的液壓系統(tǒng)已被應(yīng)用于某工廠的一套包裝設(shè)備中，取得了較滿意的效果。當(dāng)然，本設(shè)計(jì)一定存在著不足之處，在今后的生產(chǎn)過程中，可能會(huì)暴露出某些缺陷，有待進(jìn)一步完善。
參考文獻(xiàn)
[1] 樊錦波等,車抗移動(dòng)式液壓舉升機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算.機(jī)床與液壓,2002.
[2] 王裕清，韓成石. 液壓傳動(dòng)與控制技術(shù). 北京:煤炭工業(yè)出版社,1997.
[3] 廖嘉璞，液壓傳動(dòng). 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1997.
[4] 雷天覺主編,新編液壓工程手冊(cè).北京.北京理工大學(xué)出版社,1998.
System designs dyadic working table of promotion and demotion hydraulic pressure
Chenliang,luweihong
Abstract：To dyadic working table of promotion and demotion hydraulic pressure systematic design has carried out investigation and discussion , by adopt system to betoken a jar and to assist in-line method of jar but making be hydraulic pressure's turn operation has been stable ,
energy consumption has been small , reliability has been high.
Keywords：Dyadic working table of promotion and demotion Hydraulic pressure system Betoken Assist a jar