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四川成都水电工程学校毕 业 论 文 题目：液压传动与机械电气的联合应用 学生姓名 杨选福 专 业 机电一体化 班 级 机电2010 指导教师 摘 要液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式，它采用液压完成传递能量的过程。因为液压传动控制方式的灵活性和便捷性，液压控制在工业上受到广泛的重视。液压传动是研究以有压流体为能源介质，来实现各种机械和自动控制的学科。液压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路，再由若干回路有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制。从原理上来说，液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是说，液体各处的压强是一致的，这样，在平衡的系统中，比较小的活塞上面施加的压力比较小，而大的活塞上施加的压力也比较大，这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递，可以得到不同端上的不同的压力，这样就可以达到一个变换的目的。我们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。 关键词：液压传动， 电磁换向阀，组合机床，摇臂钻床，摇臂，主轴箱。 目 录第一章 概 述1 1.1 液压传动控制原理2 1.2 液压传动系统的组成及应用 2 1.3 液压传动的特点5 1.4 液压传动技术在自动化生产中的应用概况6第二章 液压传动系统在组合机床中的应用9 2.1 组合机床电气控制9 2.2 组合机床的主要结构与运动形式 9 2.3 液压系统工作过程及特点10 2.4 组合机床电气控制电路10第三章 液压传动系统在摇臂钻床中的应用14 3.1 摇臂钻床的主要结构及运动形式14 3.2 Z3040摇臂钻床的电气控制电路15 3.3 Z3040摇臂钻床机、电、液联合控制过程16总 结19参考文献20 第一章 概 述1.1液压传动控制原理液压传动技术主要是指利用液压泵将原动机产生的机械能转换为工作液体的压力能，然后通过液体压力能的变化来传递能量，最后通过各种类型的控制阀以及管路的传递，结合相关的液压执行元件（例如液压缸和马达），将液体压力能转换为机械能，进而驱动工作机构，实现工作机构的回转或者直线往复运动。 图1-1液压系统图如图1-1所示。当液压系统工作时，调节压力的溢流阀和进行流量控制的速度调节阀，其工作状态在设备工作前预先设定，当设备进入自动工作时，只有换向阀能够根据设备工作循环的要求对进入油缸的压力油回路进行切换，以改变活塞运动输出方向，从而控制运动件的运动方向。实现对液压驱动系统的自动循环工作控制实际是采用电气系统对电磁换向阀进行控制。液压系统工作流程如下：换向阀电磁铁YV1通电油泵打出压力油进入油缸左腔压力油推动活塞右移活塞推动设备运到件右移油缸右腔油经换向阀、速度调节阀回油箱。当电磁铁YV2通电时，换向阀位于右位，压力油将进入油缸右腔，设备运动件在活塞带动下改为向左移动，在电气系统的控制下，实现设备运动件自动往返循环运动。液压控制和液压传动一样，系统中也包括动力元件、控制元件和执行元件，也是通过油液传递功率。二者不同之点是液压控制具有反馈装置，反馈装置的作用是执行元件的输出量(位移、速度、力等机械量)反馈回去与输入量(可以是变化的，也可以是恒定的)进行比较，用比较后的偏差来控制系统，使执行元件的输出随输入量的变化而变化或保持恒定。它是一种构成闭环回路的液压传动系统，也叫液压随动系统或液压伺服系统。液压传动系统中用的是通断式或逻辑式控制元件，就其控制目的，是保持被调定值的稳定或单纯变换方向，也叫定值和顺序控制元件。液压控制系统中用的是伺服控制元件，具有反馈结构，并用电气装置进行控制，有较高的控制精度和响应速度，所控制的压力和流量常连续变化。输出功率可放大。1.2.液压传动系统的组成及应用1.液压传动系统，一般由以下五个主要部分组成：1.动力机构油泵(包括其它属于能源的附件)，它供给液压系统压力油，是液压传动的心 脏。将原动机输出的机械能转换为油液的压力能，用这个压力油推动整个液压传动系统工作。 采用的油泵有柱塞泵、叶片泵、齿轮油泵等。由于油泵的结构和种类很多，所以在性能上差 别很大。从使用的观点看来，油泵型号是否能满足液压传动系统的要求，须根据油泵的最大 工作压力、流量的大小以及使用、维修等几方面来考虑。经过几年米的实践证明，采用中高压齿轮油泵较适合。 2操纵机构又称控制调节装置，其中包括压力阀，流量阀、方向阀等各种不同性能的 阀类，通过它们来控制和调节油液的压力、流量、(或速度)和方向，以满足液压传动系统的 工作性能的要求，并实现各种不同的运动工况。 3.执行机构(又称为液动机)包括旋转式油马达及；往复式汕缸等，它们的作用是把油 液的压力能转换为机械能，对外传递动力。 4辅助装置包括油箱、油管、管接头、冷却器、加热器、滤汕器及仪表等。 5工作介质液压用油液。2.电磁换向阀组成结构 电磁换向阀的结构示意图如图1-2所示，由下列几部分组成： 阀电磁铁YV：使阀芯移动的驱动源。 顶杆：传递动力的元件。 阀芯：变换油路的移动件。 阀体：带有油路壳体。 图1-2电磁换向阀结果示意图3.电磁换向阀工作原理 电磁换向阀左位工作状态。 当电磁换向阀处于左位工作状态时，阀电磁铁YV通电，通过驱动机构推动阀内顶杆，顶杆使阀芯移动，移动的阀芯改变换向阀体内油路。使P口压力油经A口向外供油，B口油经O口返回。当换向阀接油缸时，压力油进入指定的油缸油腔，活塞推杆即能够按要求的方向移动。 电磁换向阀右位工作状态。 当电磁换向阀需要处于右位工作状态时，阀电磁铁YV断电，通过复位弹簧作用使阀芯移动回原位，移动复位后的阀芯改变换向阀体内油路，此时P口压力油经B口向外供油看，A口油经O口返回。这样换向阀切换压力油进入的油缸油腔，从而使活塞推杆改变移动方向。综上所述，控制换向阀电磁铁YV，即可控制液压系统的工作状态，因此电气系统对液压系统驱动的设备进行自动循环工作控制时，是通过控制电磁换向阀的电磁铁按工作要求通电和断电来实现的输出信号控制电磁铁换向阀的电磁铁通电和断电。如图图1-3所示，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头组成。其工作原理如下：液压泵由电动机驱动后，从油箱中吸油，油液经滤油器进入液压泵，油液在泵腔中从入口低压到泵出口高压。在图1-3（a）所示状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞使工作台向右移动。这时液压缸右腔的油经换向阀和油管6排回油箱。如果将换向阀手柄转换成1-3（b）所示状态，则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压缸右腔，推动活塞使工作台向左移，并使液压缸左腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。工作台的移动速度是通过节流阀来调节的，当节流阀开大时，进入液压缸的油量增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，进入液压缸的油量减少，工作台的移动速度减小。为了克服移动工作台所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力所产生的。要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高；反之压力就越低。这种现象正说明了液压传动的一个基本原理-压力取决于负载。 图1-3机床工作台液压系统工作原理图1-工作台 2-液压缸 3-活塞4-换向手柄 5-换向阀 6，8，16-回油管 7-节流阀 9-开停手柄 10-开停阀11-压力管 12-压力支管13-溢流阀14-钢球15-弹簧 17-液压泵18-滤油器19-油箱 图1-4机床工作台液压系统图形符号图 1-工作台 2-液压缸 3-油塞 4-换向阀 5-节流阀 6-开停阀 7-溢流阀 8-液压泵 9-滤油器 10-油箱1.3液压传动的特点 1、液压传动的优点 （1）体积小、重量轻，例如同功率液压马达的重量只有电动机的1020%。因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击； （2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速，且调速范围最大可达1：2000(一般为1：100）。 （3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换； （4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制； （5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长； （6）操纵控制简便，自动化程度高； （7）容易实现过载保护。 （8)液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和使用。 2.液压传动的缺点 （1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁； （2）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高； （3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平； （4）液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性。因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作， 一般工作温度在-1560范围内较合适。 （5）液压传动在能量转化的过程中，特别是在节流调速系统中，其压力大，流量损失大，故系统效率较低。 根据液压传动的结构及其特点，在液压系统的设计中，首先要进行系统分析，然后拟定系统的原理图，其中这个原理图是用液压机械符号来表示的。之后通过计算选择液压器件，进而再完成系统的设计和调试。这个过程中，原理图的绘制是最关键的，它决定了一个设计系统的优劣。液压传动的应用是很强的，比如装卸堆码机液压系统，它作为一种仓储机械，在现代化的仓库里利用它实现纺织品包、油桶、木桶等货物的装卸机械化工作。也可以应用在万能外圆磨床液压系统等生产实践中。这些系统的特点是功率比较大，生产的效率比较高，平稳性比较好。 1.3液压传动技术在自动化生产中的应用概况正因为液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工 机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工 业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；矿山机械中的液压钻机、采煤机、提升机、 液压支架等7；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构、大 洋采矿等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车） 、船头 门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等； 军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵 控制装置等8。 液压传动与控制是现代机械工程的基础技术，由于其在功率重量比、无级调速、自动 控制、过载保护等方面的独特技术。我国的液压工业开始于20世纪50年代，目前正处于迅速发展，提高的阶段。其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。自从1964年从国外引进一些液压元件生产技术，同时进行自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。80年代起更加速了对国外先进液压产品和技术的有计划引进，消化，吸收和国产化工作，以确保我国的液压技术能在产品质量，经济效益，研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。 随着工业迅猛发展逐日发展壮大，相继建立了科研机构和专业生产厂家，从事液压技术研究和液压产品生产。他们不但能生产液压泵，液压阀等液压元件，还设计制造了许多新型液压的元件，如电液比例阀，电液伺服阀等。到目前为止，液压元件的生产，已成为了我国液压元件产品的生产系列。液压技术的发展正向着高效率，高精度，高性能方向迈进。液压元件向着体积小，重量轻，微型化和集成化方向发展，液压技术，交流液压等新兴的液压技术正在开拓。又由于计算机的应用，更大大地推进了液压技术的发展，像液压系统的辅助设计，计算机仿真和优化，微机控制等工作，也都取得了显著成果。 当前，液压技术在实现高压，高速，大功率，高效率，低噪音，经久耐用，高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制，司服控制，数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计，计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，日益显示出显著的成绩。微电子技术的进展，渗透到液压与气动技术中并与之结合，创造出了很多高可靠性，低成本的微型节能元件，为液压气动技术在工业各部门中的应用开辟了更为广泛的前景。今天，为了和最新技术的发展保持同步，液压技术必须不断发展，不断提高和改进元件和系统的性能，以满足日益变化的市场需求。这是液压技术的创新特征，液压技术的不断发展体现在如下一些比较重要的特征上：一 、提高元件性能，创制新元件，体积不断缩小为了能在尽可能小的空间里传递尽可能大功率，液压元件的结构不断地在向小型化发展。市场上出现了一种新型的被称为“肌腱”的执行元件。它的形状像一根两端有接头的软管，把它接入系统使用时，它的径向和轴向都会发生伸缩，轴向的伸缩量可达其总长的15%-30%。在相同条件下，它的作用力是普通汽缸的10倍。这种元件抗污染，运动时不会生抖动，在有些场合还可用它的径向膨胀去夹持工件等，是一种极有应用前景的元件，而微型元件也得到发展，如活塞直径小到2.5mm的汽缸，10mm宽的气阀以及相关的辅助元件已成为系列化产品。由于这些元件能在0.2-0.7Mpa压力下工作，所以可被方便地集成到标准的系统中。新小型阀，在流量相同时，它的体积仅是过去的7%。这些小，微型的元件已被应用于精密机械加工，电子工业，制药工业，食品加工和包装技术等场合。二、 高度的组合化，集成化和模块化液压系统由管式培配置经板式配置，箱式配置，集成块式配置发展到叠加式配置，插装式配置，使连接的通道越来越短。也出现了一些组合集成件，如把液压泵和压力阀作成一体，把压力阀插装在液压泵的壳体内，把液压缸和换向阀作成一体，只需接一条高压管与液压泵相连，一条回油管与油箱相连，就可以构成一个液压系统。这种组合件不但结构紧凑，工作可靠，而且简便，也容易维护保养。三、 与微电子结合，走向智能化 液压技术从本世纪70年代中期起就开始和微电子工业接触，并相互结合。在迄今30多年时间内，结合层次不断提高，由简单拼装，分散混合到总体组合，出现了多种形式的独立产品如数字液压泵，数字阀，数字液压缸等，其中的高级形式已发展到把编了程的芯片和液压控制元件，液压执行元件或能源装置，检测反馈装置，数模转换装置，集成电路等汇成一体，这种汇在一起的联结体只要一收到微处理机或微型计算机处送来的信息，就能实现预先规定的任务。液压技术的智能化阶段虽然开始不久，但是从它的星星点点实践成功的事例来看，成果已非常诱人。例如，折臂式小汽车装卸器能把小汽车吊起来，拖入集装箱内，按最紧凑的排列位置堆放好，最多时能装入8辆。装卸器内装有微型计算机，它能按预定程序操纵8个液压缸，在传感器的配合下协调连杆机构的动作，完成堆装任务。卸车时的操作按相反的顺序协调动作，以使受训练的波音民航喷气客机驾驶员不用上天就可以经历6个自由度的颠簸摇摆，座椅振动，着陆弹跳等项的运动感觉，并能对驾驶员的操作作出拟真的响应。总之，液压技术在与微电子技术紧密结合后，在微型计算机或微处理机的控制下，可以进一步拓宽它的应用领域，形形式式机器人和智能元件的使用不过是它最常见的例子而已。现在国外已在着手开发多种行业能通用的智能组合硬件，它们只需配上适当的软件就可以在不同的行业中完成不同任务。这样一来，用户的主要技术工作将只是挑选，改编或自编计算程序了。 综上所述可以看到，液压元件将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套方向发展；向低能耗、低噪声、低振动、无泄漏以及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展；开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型微型液压元件；积极采用新工艺、新材料和电子、传感等高新技术。液压工业在国民经济中的作用实在是很大的，它常常可以用来作为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。与世界上主要的工业国家相比，我国的液压工业还是相当落后的，标准化的工作有待于继续做好，优质化的工作须形成声势，智能化的工作则刚刚在准备起步，为此必须急起直追，才能迎头赶上。可以预见，为满足国民经济发展需要，液压技术也将继续获得飞速的发展，它在各个工也部门中的应用越来越广泛。第二章 液压传动系统在组合机床中的运用2.1 组合机床电气控制 组合机床通常用多刀、多面、多工序、多工位同时加工，是由通用部件和专用部件组成的工序集中的高效专用机床。它的电气控制电路是将各个部件的工作组合成一个统一的循环系统。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、绞孔、镗孔、攻丝、车削、铣削等工序。组合机床主要用于大批量生产。组合机床的通用部件有:动力部件，如动力头和动力滑台；支撑部件，如滑座、床身、立柱和中间底座；输送部件，如回转分度工作台、回转鼓轮、自动线工作回转台及零件输送装置；控制部件，如液压元件、控制板、按钮台及电气挡铁；其它部件，如机械扳手；排屑装置和润滑装置等。通用部件已标准化、系列化和通用化。组合机床的控制系统大多采用机械、液压或气压、电气相结合的控制方式。其中电气控制又起着中枢的连接作用。因此，应注意分析组合机床电气控制系统与机械、液压或气动部分的相互关系。组合机床电气控制系统的特点是它的基本电路可根据通用部件的典型控制电路和一些基本控制环节组成，再按加工、操作要求以及自动循环过程，无须或只须作少量修改综合而成。以下以采用一个液压动力滑台和两个铣削动力头以实现两面加工的组合机床电气控制电路为例进行说明。2.2 组合机床的主要结构与运动形式如图图1-3所示，该组合机床由底座、床身、液压动力滑台等通用部件以及有关专用部件组成。组合机床的工作循环见图1-4.加工时，工件随夹具安装在液压动力滑台上，当发出加工指令后，工作台作快速前进，工件接近动力头时看，工作台改为工作进给速度进给，同时，左铣削动力头起动加工，当进给到一定位置时，右动力头也起动两面同时加工，直至终点时工作进给停止，两动力头停转，经死挡铁停留后，液压动力滑台快速退回至原位停止，工作循环结束。 图2-1组合机床结构图 图2-2组合机床的工作循环2.3液压系统工作过程图1-5(图中111为油路)为液压动力滑台具有一次进给的液压系统图，表1-6为元件动作表。图1-7为组合机床电气控制电路。 （1）快速接近。液压泵电动机起动后，按SB3钮发出滑台快速移动信号，电磁铁YV1得电，三位五通电磁阀向右移，控制油路开通，三位五通液控换向阀向右移，接通工作油路，压力油经过行程阀进入油缸大腔，而小腔内回油经过阀、阀、阀再进入油缸大腔，油缸体、滑台、工件获得向前快速移动。 （2）工作进给。液压动力滑台快速移动到工件接近铣削动力头时，滑台上的挡铁压下行程阀，切断压力油通路，此时压力油只能通过调速阀进入油缸大腔，减少进油量，降低滑台移动速度，经单向阀流入油缸大腔，而是经顺序阀流回油箱。 （3） 死挡铁停留。液压动力滑台工作进给终了时（铣削加工结束），滑台撞上死挡铁停止前进，但油路仍处于工作进给状态，油缸大腔内继续进油，致使油压升高，压力继电器KP动作。（4） 快速退回原位。死挡铁停留，压力继电器KP动作，其动断触点打开，使电磁铁YV1失电，KP动合触点闭合，电磁铁YV2得电，阀左移，控制油控制阀左移，工作压力油直接打入油缸小腔，使缸体、滑台、工件迅速退回。同时大腔内的回油经单向阀、阀无阻挡地流回油箱。工作台快速退回至原位时，压下原位行程开关，电磁铁YV2失电，在弹簧作用下，液控换向阀处于中间状态，切断工作油路，系统中各元件均恢复原位状态看，滑台停于原位看，一个工作循环结束。 表2-1 元件动作表工步YV1YV2KP原位-快进+-工进+-死挡铁停留+-/+快退-+- 图2-3 液压动力滑台的液压系统组合机床动力滑台液压系统特点： 1.采用了限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路，保证了稳定的低速运动，有较好的速度刚性和较大的调速范围。回油路上的背压阀使滑台能承受负值负载。2.采用了限压式变量泵和液压缸的差动连接实现快进，能量利用合理。3.采用了行程阀和顺序阀实现快进和工进的换接，动作可靠，转换位置精度高。4.采用了三位五通M型中位机能的电液换向阀换向，提高了换向平稳性，减少了能量损失。2.4组合机床电气控制电路 图2-4 组合机床电气控制电路（1） 电动机控制电路。M1为液压泵电动机，操作按钮SB2或SB1，使KM1得电或失电，控制电动机起动或停止。 SA1为机床半自动工作与调整工作的选择开关。 SA1开关置于A位置时机床实现半自动工作，左、右铣削动力头的电动机M2与M3分别由滑台移动到位，压下行程开关SQ2和SQ3，使KM2与KM3得电并自锁，M2与M3分别起动工作。加工到终点时，滑台压下终点行程开关SQ4，使KM2与KM3断电，两动力头停转。 （2）液压动力滑台控制。液压泵电动机M1起动工作后，按下按钮SB3，继电器KA1得电并自锁，电磁铁YV1得电，控制液压滑台快速趋近，至滑台压下行程阀看，滑台转为工作进给速度进给。工作进给至终点，死挡铁停留，进油路油压升高，到压力继电器KP动作，KA1失电，电磁铁YV1失电，同时KA2得电，电磁铁YV2得电，滑台快速退回原位，压下原位行程开关SQ1，KA2失电，YV2失电，滑台停在原位，一个工作循环结束。 （3）照明电路。机床照明灯EL通过控制变压器T1降压为24V，由开关SA2控制。（4）保护与调整环节。熔断器FU1实现对电动机M1、变压器T1与T2一次侧短路保护。FU2实现对电动机M2与M3短路保护。FU3实现对控制电路短路保护。FU4实现对照明电路短路保护。FU5实现对电磁铁线圈电路短路保护。三台电动机的过载保护分别由FR1、FR2、FR3热继电器实现。为了保护刀具与工件安全，当其中一台电动机过载时，要求其余两台电动机均停止工作。因此，热继电器的动断触点均应接在控制电路的总电路中。组合机床是由通用部件和 专用部件组成的。组合机床在整机安装、调试过程中，希望各部件能灵活方便地进行单独调试，而不影响其他部件。因此，控制电路应具有对自动加工与调整工作状态的控制作用。左、右动力头调整点动对刀时，通过操作转换开关SA1于调整位置M，分别按下按钮SB7和SB8实现左、右动力头点动对刀的调整。液压动力滑台前进、后退的调整是将SA1开关置于M位置，切断KM2与KM3线圈电路，使滑台移动到SQ2与SQ3位置时，左、右铣削动力头不应起动工作。按下点动按钮SB5和SB6，分别使KA1与KA2得电，获得滑台前进与后退的点动调整工作。 第三章 摇臂钻床电气控制3.1摇臂钻床的主要结构及运动形式 Z3040型摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱和工作台等部分组成，如图3-1所示内立柱固定在底座的一端，在它外面套有外立柱，外立柱可绕内立柱旋转360.摇臂的一端为套筒，它套装在外立柱上，并借助丝杆的正反转可绕外立柱上下移动，但由于丝杆与外立柱连成一体，同时升降螺母固定在摇臂上，所以摇臂不能绕外立柱转动。但是摇臂与外立柱一起可绕内立柱转动。主轴箱是一个复合部件，它由主传动电动机、主轴和主轴传动机构、进给进给变速机构以及机床的操作机构等组成。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，可通过手轮操作使其在水平导轨上沿摇臂移动。当加工时，由特殊的夹紧装置将主轴箱紧固在摇臂导轨上，外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，然后进行钻削加工。钻削加工时，钻头一面进行旋转切削，一面进行纵向进给。 图3-1 Z3040摇臂钻床结构由此可知，摇臂钻床的主运动为主轴的旋转运动；进给运动为主轴的纵向进给;辅助运动有：摇臂沿外立柱的垂直移动，主轴箱沿摇臂长度方向的水平移动，摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。3.2 Z3040摇臂钻床的电气控制电路Z3040摇臂钻床的动作是通过机、电、液来实现的，其正反转运动是利用机械的方法来实现的，主轴电动机只需单方向旋转。摇臂的升降由一台交流异步电动机来拖动的。内外立柱、主轴箱与摇臂的夹紧与放松是通过电动机带动液压泵，通过夹紧机构来实现的。图3-2为 Z3040摇臂钻床电气控制电路图，图3-3为夹紧机构液压系统原理图。图3-2中，M1为主轴电动机，主轴的正反转由机床液压系统操作机构配合正反转摩擦离合器实现。M2为摇臂升降电动机，M3为液压泵电动机，M4为冷却泵电动机。SQ1为摇臂升降极限保护开关，SQ2和SQ3是分别反映摇臂是否完全松开和夹紧并发出相应信号的位置开关，SQ4是用来反映主轴箱与立柱的夹紧与放松状态的信号控制开关。YV为二位六通电磁阀。 主轴电动机M1的控制： 合上电源开关，按下按钮, ,主轴电动机起动。此时指示灯亮，表示主轴电动机正在旋转。需停车时按下SB1， ，停止。 图3-2 Z3040型摇臂钻床电气控制线路图3.3 Z3040摇臂钻床机、电、液联合控制过程1.摇臂升降控制 摇臂的升降控制必须与夹紧机构液压系统紧密配合，其动作过程为：摇臂放松 上升或下降 夹紧。所以它与液压泵电动机的控制有着密切的关系。下面以摇臂上升为例加以说明。 按下: 正转，拖动液压泵送出液压油。接通摇臂放松油路 液压油将摇臂放松，当摇臂完全松开后，压下位置开关，发出摇臂放松信号，压下: (6-13)- 停止提供液压油，摇臂维持放松状态。 (6-7)+ 起动，摇臂上升。 当摇臂上升到位时，松开按钮: 摇臂停止上升。 t , 反转，拖动液压泵供出油，进入夹紧液压腔看，将摇臂夹紧。当摇臂完全夹紧后，压下位置开关， (1-17)- 停止运转，摇臂夹紧完成。 时间继电器KT是为保证夹紧动作在摇臂升降电动机停止运转之后而设置的，KT延时的长短应依照摇臂升降电动机切断电源到停止时惯性的大小来调整。SQ1是为限制摇臂升降的极限而设置的位置开关。当摇臂升降到极限位置时，SQ1相应的触点动作，切断对应的上升或下降接触器KM2和KM3，使M2停止运转，摇臂停止移动，从而达到限位保护的目的。SQ1的触点平时应调整在同时接通的位置，一旦撞击使其动作时看，也应只断开一对触头，而另一对仍保持闭合。2.主轴箱与立柱的夹紧和放松控制 图3-3夹紧机构液压系统原理图住主轴箱与立柱的夹紧和放松是同时进行的，这可从图3-3上看出。 夹紧时： () 反转，液压油进入夹紧油腔，使主轴箱和立柱夹紧停止。 放松时： () 正转，液压油进入松开油腔，使主轴箱和立柱放松停止。 在夹紧时受压，指示灯亮，表示可以进行钻削加工；在主轴箱和立柱放松时,不受压，指示灯亮，表示可以进行移动调整。3.保护环节、照明及冷却泵电动机的控制保护环节。Z3040型摇臂钻床主要包括短路保护、主轴电动机和液压泵电动机的过载保护、摇臂的升降限位保护等。照明电路。机床的局部照明由变压器T供给36V的安全电压，由开关SQ控制照明灯EL.冷却泵电动机控制。冷却泵电动机容量很小，仅0.125KW，由开关SA控制。4.常见故障及处理摇臂不能上升。常见故障为安装位置不当或发生移动。摇臂移动后不能夹紧。常见故障为安装位置不当或松动移位。液压系统故障。Z3040型摇臂钻床采用的是机、电、液联合控制，有的故障只凭故障现象是不能判断故障部位的，甚至机、电、液部分都有可能。比如立柱与主轴箱不能夹紧和放松，或者夹紧后不能自锁等故障除了从电气控制角度分析外，也完全有可能是液压系统的故障。总 结液压传动技术是机械科学技术的一个分支，它的发展需要机械及其他门类学科的发展来推动，它的发展也能推动工业系统的整体发展。它有其独特的优势与劣势，和其他技术一样，需要不断地设计应用修改和完善。液压技术渗透到很多领域，不断在民用工业、在机床、工程机械、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、船舶等行业得到大幅度的应用和发展，而且发展成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术。现今，采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。如发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动技术。总之，液压技术作为便捷和廉价的自动化技术，有着良好的发展前景。液压产品不仅在机电、轻纺、家电等传统领域有着很大的市场，而且在新兴的产业如信息技术产业、生物制品业、微纳精细加工等领域都有广阔的发展空间。脚踏实地，放眼未来，经过行业的共同努力，我国的液压工业一定能走进一个新天地.参考文献 1.液压传动与控制 李阵军 2.液压技术与应用。 邱国庆 北京：人民邮电出版社 3.液压控制系统M 王春行 北京：机械工业出版社，1999 4.液压技术与应用 陈榕林，张磊主编 北京：电子工业出版社，2002。3 5.电气控制与PLC原理及应用 程周主编 电子工业出版社，2003.7 评 语 指导老师（签字）： 答辩小组意见 答辩委员会 负责人（签字）： 成绩： 院系（盖章） 年 月 日