浅谈钻孔机液压系统的原理及设计

熊建华

摘要：本文主要谈论钻孔机液压系统的原理及设计。在液压控制系统设计过程中，根据液压系统的原理，设计出合理的液压系统。通过系统的主要参数的计算确定液压元件的规格；，结合具体的例子和设计经验， 阐述了通用件（如液压元件，液压缸等）的选取

关键词：钻孔机 液压系统 工作流程

一、概述

目前，随着非开挖施工技术的日益成熟，作为非开挖施工主要设备的水平定向钻机也得到了突飞猛进的发展。液压系统以它体积小、重量轻、结构紧凑、动力便于传递、力量大等特点，在钻机中得到了广泛的应用。钻机液压系统的液压元件以及各回路的性能对钻机的整体性能起着决定性的作用，本文就如何对钻孔机的液压系统的原理及设计进行了简要分析。

二、液压系统的工作原理

液压传动是利用密闭系统中的受压液体来传递动力的，它又分为液压传动和液力传动两种形式。液压传动主要是基于液体压力传输能量、液力传动主要液体动能传输能量。液压系统是使用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过各种控制阀门、管道和液压元件的液体压力能转化为机械能，驱动工作机制，实现直线往复运动或回转运动。

三、液压系统回路的组成

1、夹紧回路：

夹紧回路由变量泵、四个夹紧油缸、减压阀、节流阀、单向阀、换向阀、压力继电器、卸荷阀及连结管路等组成。

2、角向定位回路：

角向定位回路由变量泵、角向定位油缸、减压阀、节流阀、单向阀、换向阀、压力继电器及连结管路组成。夹紧回路与角向定位回路上变量泵为共用。

3、移位滑台回路：

移位回路由一个变量泵、移位油缸、两组调速阀、两组压力继电器、单向阀、卸荷阀及连结管路组成。

4、进给滑台回路：

进给滑台回路由一个变量泵，进给滑台油缸，单向调速阀、单向阀、换向阀、背压阀、顺序阀及连结管路组成。

四、液压系统的设计

1、确定调速方案

由于转孔机要求工作时低速稳定性好，油泵输出流量小，但工作轴向载荷大，在油缸直径一定情况下，要求液压系统压力高，而快进快退时，油泵输入流量大，但液压系统只需克服摩擦力及回油阻力，所需系统压力低，为使系统达到高效率，低能耗及满足低速稳定等要求，本机床采用限压式变量泵与调速阀相配合的容积节流调速且为进油路节流调速方案。

2、设定液压系统工作流程

液压系统动作程序如下：

油泵启动——工件角向定位——夹紧工件——工位滑台顶靠第一工位（以上为简述）。压力继电器得电，发出信号，限压式变量泵输出的压力油经三位四通换向阀、单向调速阀和换向阀进入进给油缸大腔。小腔排出的油液经单向阀，三位四通阀换向阀亦进入大腔，推动活塞带动滑台快速向前進给、快进到位，压下工进行程开关，二位二通电磁换向阀得电。压力油经调速阀进入大腔，进给速度由调速阀调整开口确定，进给滑台由快进转工进。由于大腔油液压力升高，单向阀关闭，顺序阀打开，进给滑台小腔的油液经单向顺序阀，单向背压阀，三位四通电磁阀回油箱。工进到位后，进给滑台前端面顶靠滑台底座上的死挡铁，压力上升，同时压下终点行程开关，并到达压力继电器调定压力，油泵压力油经三位四通换向阀、单向背压阀、单向顺序阀进入进给滑台油缸小腔，大腔液压油经单向调速阀，三位四通电磁换向阀回油箱。滑台快速退回，退回到位后，压下原位行程开关，（以下重复上述过程），滑台快退回原位后，角向定位块退回，夹紧松开，整个加工循环结束

3、主要液压元件的选择

根据液压传动基本原理——压力决定于负载，速度决定于流量，选择液压元件首先根据机床的载荷、滑台的速度，计算出系统的工作压力和流量，然后再根据压力和流量来选择各液压元件。

1）、液压油缸、

液压滑台油缸是和液压滑台配套使用的，液压油缸缸径为150mm，活塞杆直径为105mm，行程H为400mm。

2）、液压泵

液压泵采用限压式变量泵，型号为YBN-40N-JB，压力调整范围为1.8-7M，流量为40L/min（电机转速为1450r/min时）。

4、液压装置的结构设计

液压装置的结构形式有两种，分为集中式和分散式.集中式结构是将液压系统的动力源，控制调节装置等与机床分离开来.单独设置一个液压泵站，这种结构形式的优点是安装维修方便，液压泵的振动，发热对机床本体没有影响，缺点是液压泵站增加了占地面积。

分散式结构是将机床液压系统动力源，控制调节装置分散在机床各处，这种结构形式的优点是结构紧凑，占地面积小，泄漏油容易被回收，缺点是安装维修过程复杂，动力源的晃动、温度等对机床的工作产生不利影响。

本设计采用集中式结构设计整个液压系统元件，全部集中安装在泵站油箱顶盖上。油泵的油液进入叠加阀块组后，经内部通道，与各叠加阀连通，再经两个压力油出口分别与液压缸大、小腔连通。液压系统回油经回油口流回油箱。

参考文献

[1]华东纺织工学院等编.机床设计手册[M].上海：上海科学技术出版社.1979

[2] 袁承训主编.《液压与气压传动》[M].北京：机械工业出版社.2000

[3] 张福臣主编.《液压与气压传动》[M].北京：机械工业出版社.2006