节能型液压夹紧装置在机床上的应用

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1、节能型液压夹紧装置在机床上的应用节能型液压夹紧装置在机床上的应用摘要：对传统机床液压夹紧装置进行能耗分析，针对其存在问题进行研究，提出一种新烈液压夹紧装置的设计方案并予以实施，取得了良好的经济效益和社会效益。关键词：节能；液压夹紧；机床引言在国家大力提倡“节能减排”的今天，任何一种用于解决节能需求的设计和应用，都显得尤为珍贵。我公司作为机床行业的排头兵,在产品设计中也提出了推进技术革新，优化系统，降低能耗的目标,使我们的产品为用户带来良好的经济效益和社会效益。液压系统作为整机设计中一个高能耗单元，对其进行降耗改造意义重大

2、。本文主耍论述了我们对一新型机床液压系统进行的降耗改造方案，并从理论上对新、旧方案进行对比分析。该方案才采用我们自行开发的VVP变量叶片泵，最终达到系统降耗、节约设备成本的设计目标。1传统机床液压夹紧系统传统的机床液压夹紧系统是：使用我公司开发的YB1-10定量叶片泵+溢流阀结构。液压原理如图1所示：当机床需要加载时，图示YV2通电，换向阀切换，油泵流量进入机床夹紧缸进行液压加紧，加紧压力为3.5MPa,由溢流阀进行溢流，保证系统工作压力。我们分析一下这种结构的系统功率损耗情况：油泵排量：q=10ml/r电机转速：n=1

3、450r/min系统压力:P=3.5MPa当机床加紧缸加紧时为系统最大功率损耗：功率K二P*Q二P*q*n二3.5*10*1450/60二845.3W=0.8KW,在这种工况工作时，大量的功率是由溢流阀来消耗的，而真正用于系统工作的消耗非常少。按照国家标准要求：排量为10ml/r的油泵的容积效率为84%,这意味着当油泵在3・5MPa工况下工作，油泵能够保持压力所需要的流量仅需要油泵实际输出流量的16%。Q1二q*n*16%二10*1450*16%/1000二2.32L/minK1二p*Ql二3.5*2.32/60=0.1

4、35KW通过以上计算得出，夹紧机构在工作吋，所需的功率仅为0.135KW,而目前这种系统所消耗功率为0.8KW,液压能利用率仅为16%。然而，这种夹紧系统是目前机床夹紧装置设计中最通用的设计方案。2改进分析机床加紧机构工作过程分三个阶段，如图3所示：在S1时段，加紧油缸需要低压大流量来实现油缸的快速移动，保证快速加紧；在S2时段，油缸的移动完成，需要高压力來保压，在整个工件加工过程中，汕泵一直在高压力工作。根据夹紧系统这一工作特点，我公司开发了VVP20/35型变量叶片泵。该泵可以满足S1时段低压大流量输出需求，同时也能

5、满足S2时段高压力小流量的保压需求，是降低夹紧系统能耗的理想泵源。3新型机床液压夹紧系统设计方案新方案原理如图2所示：新方案采用WP20/35变量叶片泵作为泵源，用于完成机床的夹紧所需要的整个动作。在这种系统设计结构，油泵的最大功率输出点是在油泵的流量拐点处，此处压力为Pl=2.5MPa：油泵排量:ql=llml/r电机转速：n=1450r/min系统压力：P二3.5MPa功率：K2二P*Q二Pl*ql*n二2.5*12*1450/60二664.58W二0.67KW,而在长时间工作的S2段，油泵的功率消耗计算一下，根据我

6、公司WP20/35的泄漏量要求，在最大压力处的泄漏量仅为lL/min,此时的功率消耗K3二P*Q二3.5*1/60二664.58W二0.06KW。4方案对比设计原理不同：原方案采用定量泵+溢流阀的控制方式实现夹紧保压动作，在其夹紧过程中，溢流阀开启，有84%的压力油通过溢流阀卸荷，造成较大的能量损失，实际液压能利用率只有16%；新方案采用变量泵+安全阀的控制方式。安全阀在系统中起安全保护作用，在夹紧过程中不开启，此处没有能量损耗。变量泵在受压以后定子在压力作用下回到中位，输出流量随Z降低，消耗功率减小,能显著地降低功耗，

7、液压能利用率＞95%0图3是二者的功率消耗曲线。图中根据工作状况分为三个吋间区段，S1区段表示工件诡未装夹，处于生产准备阶段，S2表示工件被夹紧，处于加工状态，S3表示夹具放松，将工件卸下。图中黑色实线是功率消耗曲线，阴影面积代表实际消耗能量。从图中可明显看出新方案的节能特点。现实意义：也机床液压夹紧装置在机床工作过程中长期处于工作S2状态，从以上分析可以看到，两种方案的优劣特性恰好在S2状态下得以体现，所以本方案的现实意义非常可观。5试验论证：我们按照新的原理图，在我公司…种新型的机床上进行了验证,试验证明，新系统实现

8、了节能的目标，由于没有溢流阀卸荷，系统发热较之前降低很多，同吋减小了冷却系统设备规格。6结论：木文通过对该加紧机构的液压系统进行分析，提出了新型液压系统设计方案，并进行实施，取得了良好的节能效果，同吋也减少了液压元件，提高了系统的可靠性，降低了成本。目前，该系统在我公司的机床上得到了广泛应用。