【編者按】分析了齒輪流量計在常規(guī)液壓系統(tǒng)中的應用，介紹了齒輪流量計在機床液壓系統(tǒng)中的應用實例瑟捡，解決了以往機床液壓系統(tǒng)設(shè)計上的不足符站。

　　流量計作為檢測元件廣泛應用于煤炭拷泽、石化行業(yè)疫鹊，作為流量檢測控制元件，高精度流量計在航空航天液壓伺服控制系統(tǒng)中有一定的應用司致，但較少在常規(guī)的機床液壓系統(tǒng)中應用拆吆。文中基于流量計發(fā)出的脈沖數(shù)可真實反映油缸行程的原理，將齒輪流量計應用在機床液壓系統(tǒng)中，解決了以往系統(tǒng)設(shè)計上的不足枣耀，取得了不錯的效果霉晕。

　　1 齒輪流量計簡介

　　流量計種類較多，功能原理大不相同奕枢，應用領(lǐng)域也有所不同娄昆。齒輪流量計是根據(jù)齒輪馬達原理，兩圓柱齒輪在測量腔內(nèi)由液流驅(qū)動無接觸運行缝彬；齒輪的運動由位于蓋板內(nèi)的兩個無接觸的傳感器檢測萌焰，在傳感器室和計量環(huán)室之間，裝有一非磁性抗壓隔板谷浅；當計量機構(gòu)轉(zhuǎn)動一個齒時篱瀑，傳感器發(fā)出一脈沖信號，對應一個齒的油量ΔV通過流量計椅砸，通過前置放大器送县，把信號轉(zhuǎn)換為一方波信號；兩通道檢測嫡服，可有更高的分辨率桌偎，并確認流量方向。

　　齒輪流量計伴竹，精度較高徊岂，黏溫特性好，工作壓力高报叁，價格相對較低田漓，適合在機床液壓系統(tǒng)中應用。其結(jié)構(gòu)如圖1所示付找。
 

圖1 齒輪流量計結(jié)構(gòu)示意圖

　　2 齒輪流量計在機床液壓系統(tǒng)中的應用

　　2.1 卡緊松開到位檢測應用

　　機床上液壓卡緊松開輔助動作很多歧胃，如：主軸松卡刀，伺服軸抱閘松卡艰争，交換托盤時拖盤的松卡坏瞄，交換雙擺頭時雙擺頭的松卡等。而執(zhí)行卡緊松開動作的油缸多植入在各功能部件內(nèi)部甩卓，由于機械結(jié)構(gòu)緊湊惦积，很難在內(nèi)部直接安裝接近開關(guān)或位移傳感器以獲取位置進行到位信號。有些功能部件在結(jié)構(gòu)允許的情況下猛频，將活塞位移動作傳遞到功能部件外部再進行檢測，如主軸松卡刀蛛勉、轉(zhuǎn)臺松卡等鹿寻。但旋轉(zhuǎn)軸環(huán)形抱閘、托盤卡緊拉釘、雙擺頭交換拉釘?shù)日毖褂脮r需將卡緊機構(gòu)插裝在機械體內(nèi)部坦敌，由于結(jié)構(gòu)所限就無法直接測得位移信號。通常做法是采用壓力信號來代替位移信號痢法，即松卡壓力達到設(shè)定值不變標志著活塞運動停止狱窘，從而間接判斷松卡動作已完成，原理圖如圖2所示财搁。但如果由于某些原因?qū)е掠透自谥虚g位置卡死時愈饲，就會發(fā)出錯誤信號，造成機床誤動作蝉丧，導致安全事故的發(fā)生碴纺。

圖2 壓力開關(guān)檢測松卡到位信號原理圖

　　某公司在承擔國家重大專項高速龍門五軸加工中心的研制中，雙擺頭交換是由4個自鎖拉釘實現(xiàn)雙擺頭松卡就留。為了解決上述問題仇习，在液壓松卡回路中設(shè)置了流量計，作為卡緊松開到位檢測元件拭奖。流量計可以通過檢測通過的油量梆载，真實地檢測到油缸卡緊松開是否到位。由于流量計設(shè)置在回路上萧状，不受機械結(jié)構(gòu)尺寸所限制撵刷，成功地解決了雙擺頭松卡到位檢測的問題。其原理圖如圖3所示幼潮。
 

圖3 流量計檢測松卡到位信號原理圖

　　設(shè)每個拉釘卡緊所需油量V0=10mL恤仁，卡緊動作所需總油量為4V0=40mL，作者選取德國KRACHT公司VC0.2型號齒輪流量計坯苹，齒輪幾何容積ΔV=0.245mL隆檀，即每發(fā)出一個脈沖信號齒輪流量計通過0.245mL油量，則完成卡緊動作所需脈沖數(shù)為：

　　拉釘松開時粹湃，流量計測量同一油腔的油量恐仑，脈沖數(shù)與卡緊動作相同，但方向相反为鳄。因而裳仆，執(zhí)行拉釘松卡動作后，通過檢測流量計接收的脈沖數(shù)是否達到相應數(shù)值（檢測脈沖數(shù)與拉釘狀態(tài)對應關(guān)系見表1）孤钦，來判斷該動作是否正確完成歧斟，雙通道脈沖信號可以檢測出流量計轉(zhuǎn)動方向，從而判斷是松開還是卡緊動作偏形。
表1 檢測脈沖數(shù)與拉釘狀態(tài)對應關(guān)系

　　2.2 位置檢測應用

　　具有托盤交換功能的機床静袖，托盤交換器升降多采用液壓驅(qū)動觉鼻，為了避免托盤交換器、托盤及轉(zhuǎn)臺之間的沖擊队橙，需要在其相互接觸之前切換為低速坠陈，接觸之后高速運行。通常做法是在油缸行程過程中設(shè)置行程開關(guān)或接近開關(guān)淮辕，發(fā)出速度切換信號蘸错，原理圖如圖4所示。此方案的缺點是：（1）設(shè)置行程開關(guān)或接近開關(guān)需要一定的空間俯炮；（2）設(shè)定點調(diào)整不便冬溯，且設(shè)定點個數(shù)受空間所限；（3）易受環(huán)境干擾霹壁，發(fā)出錯誤信號供窝。

　　為解決上述問題，該公司采用在高速立式加工中心托盤交換器液壓回路上配置齒輪流量計的方法剿稼，提升油缸位移測量百涕，在油缸行程中間位置設(shè)定相應的速度切換點，從而實現(xiàn)托盤交換器速度控制茂禁，原理圖如圖5所示斩角。

設(shè)定點脈沖數(shù)計算公式：

　　式中：nset為設(shè)定發(fā)訊點脈沖數(shù)；

　　lset為設(shè)定發(fā)訊點位置瞻窗；
　　l0為油缸總行程伶丐；
　　D為油缸直徑；
　　ΔV為流量計幾何容積疯特。

　　基于發(fā)出的脈沖數(shù)可真實反映油缸行程的原理哗魂，齒輪流量計可應用于液壓系統(tǒng)中進行位置監(jiān)控與檢測。齒輪流量計具有不占用機械設(shè)計空間漓雅、位置檢測設(shè)定點靈活录别、不易受環(huán)境干擾等優(yōu)點，在機床液壓系統(tǒng)中有著比較廣闊的應用前景邻吞。

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