大型龙门导轨磨床IPMP变频伺服液压系统设计.pdf

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1、２０１４年２月机床与液压Ｆｅｂ２０１４第４２卷第４期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ４２Ｎｏ４ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１－３８８１２０１４０４０１５大型龙门导轨磨床ＩＰＭＰ变频伺服液压系统设计１１２郑涛青，黎保新，刘昌民（１广州机械科学研究院有限公司，广东广州５１０７０１；２威海华东数控股份有限公司，山东威海２６４２０５）摘要：介绍一种节能环保的大型龙门导轨磨床ＩＰＭＰ变频伺服液压系统的设计及能耗计算。利用“定量泵＋变频伺服电机”替代传统的“定量泵＋比例调速阀”系统，通过变频器控制油泵

2、的转速，用压力传感器和旋转编码器对压力及流量信号进行反馈，实现闭环控制，压力、流量可以按需输出，没有多余的功率被损耗。４组２２ｋＷＩＰＭＰ泵站设计可以满足大型龙门导轨磨床超重载、宽调速、低能耗要求。关键词：大型龙门导轨磨床；变频伺服；节能中图分类号：ＴＨ１３７文献标识码：Ｂ文章编号：１００１－３８８１（２０１４）４－０５０－３ＤｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅＩＰＭＰＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｅｒｖｏＨｙｄｒａｕｌｉｃＳｙｓｔｅｍｆｏｒＬａｒｇｅＳｉｚｅＧａｎｔｒｙＳｌｉｄｅｗａｙＧｒｉｎｄｅｒ１１２ＺＨＥＮＧＴａｏｑｉｎｇ，ＬＩＢａｏｘｉｎ，ＬＩＵＣｈａ

3、ｎｇｍｉｎ（１ＧｕａｎｇｚｈｏｕＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＧｕａｎｇｄｏｎｇ５１０７０１，Ｃｈｉｎａ；２ＷｅｉｈａｉＨｕａｄｏｎｇＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＷｅｉｈａｉＳｈａｎｄｏｎｇ２６４２０５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｄｅｓｉｇｎａｂｏｕｔａｎｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｔｙｐｅｌａｒｇｅｇａｎｔｒｙｇｕｉｄｅｗａｙｇｒｉｎｄｅｒＩＰＭＰｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｅｒｖｏｈｙｄｒａ

4、ｕｌｉｃｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ“ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｐｕｍｐａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｅｒｖｏｍｏｔｏｒ”ｗａｓｕｓｅｄｔｏｒｅｐｌａｃｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ“ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｐｕｍｐａｎｄｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｖａｌｖｅ”ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｐｕｍｐｓｐｅｅｄ，ｔｈｒｏｕｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎｓｏｒａｎｄｒｏｔａｒｙｅｎｃｏｄｅｒｔｏｆｅｅｄｂａｃｋｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅ

5、ａｎｄｆｌｏｗｓｉｇｎａｌ，ｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｗａｓｒｅａｌｉｚｅｄ，ｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｆｌｏｗｃａｎｂｅｏｕｔｐｕｔｂｙｒｅｑｕｉｒｅｄ，ｎｏｅｘｔｒａｐｏｗｅｒｌｏｓｓ．４ｇｒｏｕｐｓｏｆ２２ｋＷＩＰＭＰｐｕｍｐｉｎｇｓｔａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｃａｎｍｅｅｔｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｏｖｅｒｌｏａｄ，ｗｉｄｅｓｐｅｅｄｒａｎｇｅ，ｌｏｗｐｏｗｅｒｏｆｔｈｅｌａｒｇｅｇａｎｔｒｙｇｕｉｄｅｗａｙｇｒｉｎｄｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌａｒｇｅｇａｎｔｒｙｇｕｉｄｅｗａｙｇｒｉｎｄｅｒ；Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｅｒｖｏ；Ｅ

6、ｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇ传统上大型龙门导轨磨床一般采用异步电动机带服电动机驱动定量泵系统是近年发展的一种先进的高动定量泵以恒定的流量提供动力油，构成“定量泵性能节能系统，解决了利用变频调节技术调节液压泵＋比例调速阀”控制系统。由于异步电动机线圈电转速时响应速度慢的缺点，同时由于其本身的运转特阻、涡流在矽铁片中产生热量，在额定负载时效率约性提高了电力的利用效率。通过变频器控制油泵的转为９０％，但在负载低于５０％时，效率大幅度下降。速，压力传感器和旋转编码器对压力及流量信号进行而导轨磨床工作台负载是变量，在设计工作台拖动力反馈，实现闭环控制，压

7、力、流量可以按需输出，没时，需满足其最大负载，电机功率按满足最大负载选有多余的功率被损耗。择，由于电机满负荷运行的概率并不大，因此液压系１大型龙门磨床导轨驱动要求统的电能耗较大。在定量泵液压系统中，液压泵以恒龙门导轨磨床工作台驱动是在床身上设置两套大定的转速提供恒定的流量，多余的液压油通过调速阀直径柱塞式油缸，两套油缸端部的进油口分别与主油回流，此过程称为高压节流，据统计由高压节流造成泵的进出油口相连，形成闭环驱动回路，用于驱动工的能量损失高达３６％～６８％。由于龙门导轨磨床工作台作往复运动。工作台运动需具有无级调节运动速作台工作特点为频

8、繁加减速换向，其液压系统流量在度功能，运动换向减速最大冲程量３００ｍｍ，加减速频繁地通过调速阀节流来改变，其能量损耗在液压系时间不得大于０６ｓ，并要求不得有冲击现象发生。统能耗中的比例最大，