５０ 液压与气动 ２０１２年第７期 数控轧辊磨床液压站的设计 简晓书 ，吴怀超 ，余云流 ，付恒勋。，吴长城 ，黄惠生 Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ＣＮＣ Ｒｏｌｌ Ｇｒｉｎｄｅｒ ＪＩＡＮ Ｘｉａｏ—ｓｈｕ ，ＷＵ Ｈｕａｉ—ｃｈａｏ ，ＹＵ Ｙｕｎ—ｌｉｕ ，ＦＵ Ｈｅｎｇ．ｘｕｎ。，ＷＵ Ｃｈａｎｇ—ｃｈｅｎｇ ＨＵＡＮＧ Ｈｕｉ．ｓｈｅｎｇ ，（１．贵州大学机械工程学院，贵州贵阳５５０００３；２．浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室，浙江杭州３．险峰机床厂，贵州惠水５５０６０１） ３１００２７； 摘要：液压站是数控轧辊磨床的重要组成部分，合理设计液压站对机床的可靠性有很大帮助。从液压 站的总体布局构思出发，分别对液压站的液压动力源装置和控制装置进行了设计，并通过加隔音罩、整体布 阀和集中排管三个方面对液压站的布置方式进行综合考虑，从而设计出一种柜式液压站，其稳定性和可靠性 都得到提高，并减小了液压站的噪声，同时也提高了其检修效率。 关键词：数控轧辊磨床；液压站；隔音罩；集中排管 中图分类号：ＴＨ１３７；ＴＨ１３３．３ 文献标志码：Ｂ文章编号：１０００－４８５８（２０１２）０７－００５０－０４ １ 引言 液压站需要具备主轴轴承动静压润滑、磨架各液压传 动和工件床身润滑三个功能。 图１为液压站液压系统原理图。如图１所示，主 数控轧辊磨床主要用于轧钢、冶金、有色金属加 工、造纸、橡胶、印染等行业，可加工各种工作辊、支承 辊、压光辊、烘缸等¨Ｊ。数控轧辊磨床能否稳定可靠 地工作，很大部分程度上取决于其液压系统设计是否 合理，而液压站是液压系统中重要的部件总成，其设计 质量的优劣对液压设备的性能影响很大 Ｊ。数控轧 辊磨床对其液压站有如下要求：油压稳定，不能有较大 轴轴承动静压润滑及磨架液压系统使用了一个直接控 制型叶片泵２，其最大排量是１７ ｍｌＭｒ，在液压站第一 次启动前，须先向该直接控制型叶片泵２内加入油液 直至溢出，以避免油泵内部元件擦伤。泵输出的液压 油分为Ｐ 和Ｐ 两路，分别给磨架液压传动系统和主 轴轴承润滑供油。通过调节直接控制型叶片泵的输出 波动；油液温度不能太高，须在一定范围内；外部 电源突然断电或机床急停时能给轴承和油缸提供可靠 的保护。由此可见，一套高可靠性和稳定性的液压站 对数控轧辊磨床的稳定运行至关重要。 根据数控轧辊磨床的特点和伤身对其液压站的要 求，下面从液压站的功能和原理出发对液压站的设计 进行分析与介绍。 压力，使其压力高于系统工作所需压力的１０％～ ２０％Ｅ ３］再经过减压阀４调节压力达到系统需要的准 确压力。油液经过减压阀４降压后得到的液压油压力 ，脉动较小，减压阀在降压的同时还能起稳压的作用。 通过网式吸油器１和带污染指示的精密滤油器７两级 过滤装置对油液进行过滤，能满足主轴轴承润滑对液 压油过滤精度的要求，当精密滤油器７堵塞时，就会发 讯报警提示操纵者及时更换滤芯。电接点压力表６监 ２数控轧辊磨床液压站的功能和原理 根据数控轧辊磨床的结构和功能，整台磨床需要 三套液压系统，分别为：砂轮架床身导轨静压润滑液压 系统，主轴轴承动静压润滑及磨架液压系统，工件床身 液压系统。其中，砂轮架床身导轨静压润滑液压系统 采用一套单独的供油装置，安装在大拖板床身外侧尾 架一端，使用Ｌ—ＨＧ６８液压导轨油，而工件床身液压系 测油压，低于设定值时，控制系统报警停机。蓄能器５ 收稿日期：２０１２－０１－０６ 基金项目：国家自然科学基金项目（５１１６５００２）；流体动力 与机电系统国家重点实验室开放基金课题（ＧＺＫＦ－２０１０１８）； 统、主轴轴承动静压润滑液压系统和磨架液压传动系 统均使用Ｌ—ＨＭ４６抗磨液压油，因而可以把此三部分 集中在一个液压站上供油。由此可见，数控轧辊磨床 贵州省科技支撑计划项目（工业攻关）（黔科合ＧＹ字 ［２０１０］３０１２） 作者简介：简晓书（１９８７一），男，贵州遵义人，硕士研究生，主 要从事电液控制技术和高效磨削装备方面的研究工作。 ２０１２年第７期 液压与气动 ５１ 作为紧急动力源，机床外部电源突然断电或机床急停 时向主轴轴承内补油，以避免轴承瓦面擦伤。 １．网式吸油器２．直接控制型叶片泵３．管式单向阀 ４．先导式减压阀５．蓄能器６、１２．电接点压力表 ７．污染指示精密进油过滤器８．径向柱塞泵９．溢流阀 ｌ０．减压阀１１．插装式单向阀１３．恒温控制箱１４．齿轮泵 ｌ５．电磁换向阀１６．液位继电器 图１液压站液压系统原理图 如图１所示，径向柱塞泵８出来的压力油也分为 了Ｐ 和Ｐ 两路， 路液压油经过减压阀１０供给静压 中心架润滑、软着陆装置、尾架撑爪起落、尾架顶尖套 筒和头架拨盘伸缩、头架辅助启动等；而Ｐ 路液压油 通个一个插装式单向阀１１供给用于尾架底座和中心 架托块夹紧放松。溢流阀９作安全阀，起安全保护作 用。电接点压力表１２用于监测泵供油压力，低于设定 值控制系统报警停机。如图１所示，齿轮泵１４输出的 油液通过电磁换向阀１５分为Ｐ 和Ｐ 两路，分别用于 普通中心架支撑颈润滑和尾架润滑。通过切换电磁换 向阀１５换向就能得到系统所要的润滑。油箱液位由 液位继电器１６监测，液位过低时报警提示操作者及时 加油，报警信号设定时间内未处理消失，泵将自动停止 运转。油液温度由油温自动控制箱ｌ３控制，在不 超过摄氏３０℃。液压系统回油回至一油池中，经一个 齿轮泵通过回油路Ｔ 定时抽回主油箱。 ３数控轧辊磨床液压站的布局构思 如何合理的布置液压装置将影响到液压站的性 能，进而影响机床的稳定性和可靠性。轧辊磨床的整 体结构影响液压站的布局，液压站的设计布局需要在 满足液压系统功能前提下，尽可能地减小液压站振动 对机床磨削精度的影响，同时还应考虑到液压站的检 修方便和布局美观。根据轧辊磨床液压系统原理图，液 压站需要为主轴轴承动静压润滑及磨架部分液压传动 系统和工件床身部分液压系统提供可靠稳定的液压油。 液压装置的总体布置方式分为集中式和分散式两 种 ］。如果液压装置采用分散布置会导致机床布局 混乱、造成资源浪费、和线路杂乱，影响机床整体 美观，而且会给检修带来困难。从降低机床振动对液 压系统的影响和减少液压站对机床磨削精度的影响方 面考虑，同时为了机床布局美观和检修方便，采用 于机床外的集中式布置更为合理有效。而且这样布置 对经常更换过滤器，查看油液温度等方面也有好处，所 以采用集中式布置。 图２为液压站布局简图。如图２所示，用一个隔 音罩子将整个液压站罩起来，能噪声传播 ，有 效地改善车间的环境。把主轴轴承润滑及磨架液压传 动系统和工件床身液压系统中所能移人的阀都移到隔 音罩中一起整体布置。同时将所有阀的和线路朝 一个方向排列，通过排管通道统一排管，再经过地底下 输送到需要油液的地方。把液压站做成一个柜式液压 站，不仅检修方便而且比较美观，能减少噪声和污染物 的进入，改变一贯液压站线路管路杂乱的情况，对整个 车间的管理带来方便。 图２液压站： 局简图 数控轧辊磨床液压系统对液压油有温度的， 必须安装恒温控制箱。恒稳控制箱与柜式液压站不能 放在一起，因为它们都会发生振动，放在一起不利于隔 断它们之间的振动，应该隔１ ｍ左右的距离。整个液 压站置于地上，既方便检修又能更好地排管布线，同时 对减小液压站的振动也有好处。为了数控磨床控制方 便，液压站的控制系统集中在数控操控台内。 ４数控轧辊磨床液压站的设计 数控轧辊磨床需要液压站提供三种不同压力的液 压油：第一种是主轴轴承润滑和磨架部分液压传动系 统液压油；第二种是中心架支撑颈润滑和尾架润滑液 压油；第三种是静压中心架润滑、软着陆装置、尾架撑 爪起落等的液压油。这三种液压油的压力通过三组不 同的电机泵和阀组调节得到。下面从液压动力源装置 和液压控制装置两个角度出发设计满足上述三种压力 ５２ 液压与气动 ２０１２年第７期 的液压装置。 ４．１液压动力源装置的设计 液压动力源是液压站的重要组成部分，很多液压 系统油压不稳定，液压站噪声大，故障多，其很大部分 原因是这部分设计不合理导致的。液压动力源装置由 液压泵组及液压油箱组成，按泵组的布局可以分为上 置式动力源和非上置式动力源 Ｊ。上置式具有占地 面积小，结构紧凑等优点，在数控轧辊磨床液压系统中 使用上置式比非上置式更好。根据电机的安装方向又 有立式安装和卧式安装。 图３为液压动力源装置布置图，根据数控轧辊磨 床液压系统的要求，需要三组液压泵，采用上置式动力 源。主轴润滑电机卧式安装，液压泵置于油箱之上。 对于卧式安装液压泵和电机在高速回转时很容易产生 周期性的不平衡的问题，系统特地使用了一个直接控 制型叶片泵。这组电机泵采用的是泵和电机的完整集 成装置，不需要另外加联轴器，具有噪声低、控制时间 短、效率高和结构紧凑等优点，同时也能解决卧式安装 带来的同轴度不易保证的问题。该电机泵主要是给主 轴轴承润滑和磨架部分液压传动系统供油，油液的过 滤精度为１０ ｔｘｍ，需要经常更换过滤器，所以采用卧式 安装比较好，方便更换过滤器。 润滑 ５ｌ｝ 寰 直接控制 主轴润滑普通中心 一量 拜梨 电机 架电机 气滤 清器 ＼ 齿轮泵 径向柱塞泵 ＼／／一 吸油器 吸油器—匿 理孔 ， 吸油器／ 放油螺塞 图３液压动力源布置图 另外两个电机采用立式安装，液压泵置于油箱中， 能充分利用油箱的空间，使结构更加紧凑，还能增加吸 入能力。静压中心架润滑泵采用的是径向柱塞泵，电 机与泵之间的采用弹性联轴器连接。主要供给静压中 ｔ５架润滑、软着陆装置、尾架撑爪起落、尾架顶尖套筒 和头架拨盘伸缩、头架辅助启动等，需要的液压油压力 为２２ ＭＰａ。普通中心架润滑电机泵主要是用于供油 给中心架支撑颈润滑和尾架润滑，需要的液压油压力 为０．５～０．８ ＭＰａ。 全部电机安装在油箱盖板上，采用加厚盖板和加 装橡胶振垫的方法来减小电机和泵对油箱的影响 。系 统都是用同一种抗磨液压油，所以就能用一个联通的 油箱。为方便更换吸油过滤器和检修，开了一个检修 孔。油箱内油液工作温度由恒温控制箱控制在不超过 摄氏３０℃。为避免高温油液直接被吸油器吸入，需要 将回油腔和泵的供油油腔用隔板分开，之间开一个小 孔让油液能流回吸油箱。同时需要安装温度继电器， 当温度超过值时报警停机。 ４．２液压控制装置的设计 液压控制装置是液压系统中各类控制阀及其连接 件的统称，而各类液压元件的连接又有管式连接、板式 连接和集成连接三种Ｌ４ Ｊ，三种连接各有优缺点，为了 灵活布置各类液压元件，采用板式集成的更能满足系 统的要求。 ’ 图４为液压控制装置的布置图，如图４所示，在油 箱盖板上布置了几组叠加阀和一些辅助元件。如图１ 所示，液压站有３个液压回路，因而需要用３个阀板安 装叠加阀、压力表和蓄能器，阀板之间用钢丝编织胶管 通过卡套接头连结。阀板又有整体式和剖分式两种形 式 ，虽然整体式阀板为非标准件，孔的加工工艺性 差，但是所用到的阀板结构不是很复杂，而且整体式可 靠性更好，用整体式阀板更佳经济可行，所以采用整体 式阀板。为合理利用空间，先在油箱盖板上排布阀组，髓 再把剩余阀组放液压站中专门的板上。 蓄能器 普通中心架润滑电机 ｔ。 阀 叠 气 滑电桃 静压中心架润滑电机卡套直通接头 图４液压控制装置布置图 液压站中在主轴润滑和磨架液压传动系统回路中 安装有气囊式蓄能器，当外部电源突然断电或机床急 停时一方面可以向主轴轴承内补油，以避免轴承瓦面 擦伤，另一方面蓄能器即刻放油，推动油缸旋转偏心套 装置使砂轮自动退回，与工件脱离，避免仍在惯性下旋 ２０１２年第７期 液压与气动 ５３ 液压平台系统在海洋重力测量中的设计应用 谢清陆，居向明，武同元 Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｐｌａｔｆｏｒｍ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｍａｒｉｎｅ Ｇｒａｖｉｔｙ Ｍｅａｓｗｒｅｍｅｎｔ ＸＩＥ Ｑｉｎｇ－ｌｕ，ＪＵ Ｘｉａｎｇ—ｍｉｎｇ，ＷＵ Ｔｏｎｇ－ｙｕａｎ （海军蚌埠士官学校航海系，安徽蚌埠２３３０１２） 摘要：针对海洋重力仪在测量时如何通过保持自身稳定来提高重力测量精度的问题，利用液压平台的 的知识，提出一种切实可行的设计方案。 关键词：液压平台；海洋重力测量；液压缓冲杆 中图分类号：ＴＨ１３７文献标志码：Ｂ文章编号：１０００４８５８（２０１２）０７－００５３－０２ １问题的提出 测量时将海洋重力仪置于此系统平台上。此设计方案 随着国家经济、高精尖武器的发展，海洋重力 测量的精度要求越来越高，如何在现有仪器设备的基 础上提高海洋重力测量的精度，一直是海洋重力测量 工作人员的努力方向。海洋重力测量与陆地重力测量 的最大区别就是：它是一种动态测量，而陆地重力测量 是一种静态测量。动态测量的精度远远小于静态测量 的应用可减弱测量船的摇动对重力仪的干扰影响，提 高海洋重力测量的精度和效率。液压平台系统已在测 量船上进行试验，并取得了预期的效果。 ２设计方案 ２．１ 结构设计 设计的目的就是，实现在 恶劣海况下海洋重力仪 收稿日期：２０１２－０１－１３ 作者简介：谢清陆（１９８５一），男，安徽阜阳人，助讲，大学， 主要从事海洋测绘方面的科研和教学工作。 的精度，因为在海洋重力测量的过程中，海洋重力仪测 量的重力加速度包含了由测量船摇动而产生的干扰加 速度。我们在长期研究液压平台系统使用的基础上， 结合海洋重力仪的使用要求，特设计了液压平台系统， 转的砂轮擦伤工件表面，同时还能吸收冲击压力或脉 动压力。液压站隔音罩通过螺母与油箱上盖连接在一 起，把其他部件上移过来的控制装置统一排布在隔音 参考文献： ［１］ 江桂云．高速高效轧辊磨床磨头系统的研究［Ｄ］．重庆： 重庆大学，２００４． ． 罩子中，但是各个元件间要隔一定的距离，以方便对元 件的检修。集中一起朝一个方向排布，必须在每 个阀和管道上都标明代号，以方便维护人员排除故障 和维修方便。 ５结束语 ［２］ 姚成玉，赵静一．试验台液压站电气液压系统的设计与实 践［Ｊ］．机床与电气，２０１０，（８）：４６—４８． ［３］ 吴怀超．高速轧辊磨床主轴系统动静压轴承供油系统的 开发［Ｊ］．液压与气动，２０１１，Ｉ＝１）：４２—４４． ［４］ 丁伟．液压站结构设计中的方式分析与方案选择［Ｊ］．科 技咨询，２０１１，（２８）：５８． 数控轧辊磨床除了需要良好的数控系统和机械部 件，还需要有一套可靠的液压系统。通过液压站元件 ［５］ 仁再清，王绪奇．液压站噪声产生的原因与降噪措施 的合理布置，能使系统的液压油压力维持稳定。液压 站用隔音罩子罩起来，元件之间用钢丝编织胶管连接 都能有效的减少噪声。把阀移到一起做成柜式液压 ［Ｊ］．信阳师范学院学报，２００８，（１）：１０３—１０６． ［６］张利平，周兰午．现代机床液压站设计的结构选型［Ｊ］． 制造技术与机床，２０００，（１０）：１１—１３． ［７］ 周诵明．液压传动设计指导书［Ｍ］．武汉：华中工学院出 版社，１９８７． 站，便于检修人员处理系统故障，同时有助于工厂管 理，改善车间环境。
