蓄能器配重与三通减压阀配重对系统增益影响的差别

杨国晓（大连誉洋工业智能有限公司,辽宁 大连116000）

蓄能器配重与三通减压阀配重对系统增益影响的差别

杨国晓
（大连誉洋工业智能有限公司,辽宁 大连116000）

因为蓄能器配重与三通减压阀配重对工作系统压力产生的波动曲线不同，所以对应机床的刚性也不同，从而导致允许设定的系统增益也不同。

系统增益;蓄能器;三通减压阀;配重

数控机床的最大特点就是把人为来控制的加工精度，靠操作系统来控制。数控机床的整体性能好不好？精度好不好？稳定性好不好？震动大不大？很大程度上取决于机床允许设定的系统增益值的大小。最佳地调整位置增益将有助于提高控制性能和外力干扰抑制性能。对于数控立式车床来说，除机床本身的零部件刚性以外，影响机床增益最大的应该就是平衡油缸的随动性能。

目前，数控立式车床的液压配重的形式主要有两种：一种是蓄能器配重，另一种是三通减压阀配重。

1 蓄能器配重与三通减压阀配重各自的优缺点

蓄能器配重的优点是运行相对平稳，不会增加额外的振动源，缺点是占用的空间太大、造价也高。蓄能器配重，工作液压压力的波动曲线类似正弦曲线是比较平滑的。

而三通减压阀配重缺点是阀的开启和关闭都会产生一定的震动，因为只有产生了压差才会促使阀芯移动。优点是占用空间小，造价低些。三通减压阀配重，工作液压压力的波动曲线类似方波。

三通减压阀通道A内的压力与流量的特性曲线，如图1所示。

由上表可以看出三通减压阀的开启是需要有一定的压差才能开启的，压差的大小与流量有直接的关系。特别是在从三通减压阀往外卸荷时，需要的压差要大些。这样三通减压阀的动作过程就不是个平滑的曲线，而是有压力跳动的过程，这种过程对于伺服电机来说是很不好的情况，通常在这种情况都需要用蓄能器来补充这个压差的跳动，以弥补这个压差跳动对伺服电机的冲击。

由此可知，蓄能器配重的随动性更好，随动性越好机床的整体刚性就越好。所以很明显蓄能器配重要比三通减压阀配重对机床的整体刚性更好，允许设定的系统增益越高。

对于伺服电机来说冲击力比大负载对伺服电机的损伤更大，对伺服电机的寿命影响极大，因此在使用伺服电机时，尽量通过其他方式规避负载对伺服的冲击。

2 通过实例说明蓄能器配重比三通减压阀配重对机床刚性更好，允许的系统增益越高。

图1

以VT-40MH数控立式车削中心为例，平衡油缸应平衡的重量为2.2吨，平衡油缸的内径为φ80，拉杆直径为φ45，工作压力为5.89MP。

经过试验，用32L的蓄能器配重，以Rexroth系统为例，系统增益允许调整到16（1/S）。

用Rexroth 3DR16三通减压阀配重时，系统增益允许调整到10（1/ S），再大就开始因电机振动过大报警。一般情况，Rexroth系统允许增益的调整范围是12-20（1/S）。

由以上内容可知，蓄能器配重比单独的三通减压阀配重更有利于调高系统同的影响。后来为了权衡两者的利弊，我们在三通减压阀的液压系统上增加了个小蓄能器，使波动的压力得到了一定的缓冲，系统增益便可以设定在14（1/S）。增益值。不过从更实用的角度来看，用三通减压阀配缓冲波动的小蓄能器配重更具有实用意义。

[1]Rexroth系统电机参数说明书,2002年版.

[2]金属切削机床,戴曙,机械工业出版社. [3]机电一体化机械系统设计,赵松年、张齐鹏,机械工业出版社.

[4]Rexroth重工业液压元件样本,2006年版.