《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》課件第7章 典型的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)

7.1閱讀液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖的一般步驟7.2數(shù)控車(chē)床液壓系統(tǒng)7.3數(shù)控加工中心液壓傳動(dòng)系統(tǒng)7.4M1432A型萬(wàn)能外圓磨床液壓系統(tǒng)7.5液壓機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)7.6Q2—８型汽車(chē)起重機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)第七章

典型液壓傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)是根據(jù)該設(shè)備的工作要求，采用各種不同功能的基本回路構(gòu)成的。液壓系統(tǒng)圖是表示一個(gè)液壓系統(tǒng)工作原理的一張簡(jiǎn)圖，也是表示該系統(tǒng)執(zhí)行元件所需實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的工作原理圖。正確而迅速地閱讀液壓系統(tǒng)圖，無(wú)論對(duì)于液壓設(shè)備的設(shè)計(jì)、分析研究，還是使用、維護(hù)、調(diào)整，都具有重要的作用。7.1閱讀液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖的一般步驟要能正確而又迅速地閱讀液壓系統(tǒng)圖，首先要很好地掌握液壓知識(shí)，熟悉各種液壓元件（特別是各種閥）的工作原理；熟悉液壓系統(tǒng)的各種基本回路和油路的一些基本性質(zhì)；熟悉液壓系統(tǒng)的各種控制方式及圖中符號(hào)的標(biāo)記。其次要在實(shí)際工作中聯(lián)系實(shí)際，多讀多練，通過(guò)各種機(jī)械典型的液壓系統(tǒng)，了解各種機(jī)械液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)，這對(duì)于閱讀新的液壓系統(tǒng)可以起到以點(diǎn)帶面、觸類(lèi)旁通和熟能生巧的作用。7.1.1

液壓系統(tǒng)圖的讀圖方法和步驟1.閱讀液壓系統(tǒng)圖一般按以下步驟進(jìn)行盡可能了解該機(jī)床的任務(wù)、工作循環(huán)表、具備的特性和對(duì)液壓系統(tǒng)的各種要求等。仔細(xì)了解系統(tǒng)圖中所有液壓元件及它們之間的聯(lián)系，并弄清楚各個(gè)液壓元件的類(lèi)型、性能、規(guī)格及功用。仔細(xì)分析并寫(xiě)出各執(zhí)行元件的動(dòng)作循環(huán)表和相應(yīng)的油流所經(jīng)路線(xiàn)。

分析首先從系統(tǒng)動(dòng)力源液壓泵開(kāi)始，將每個(gè)液壓泵的輸油路線(xiàn)的來(lái)龍去脈弄清楚，分清楚驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的主油路及控制油路。主油路按每個(gè)執(zhí)行元件來(lái)寫(xiě)，從泵開(kāi)始到執(zhí)行元件，再?gòu)膱?zhí)行元件回到油箱（閉式系統(tǒng)則是回到液壓泵）成一個(gè)完整循環(huán)。2.液壓系統(tǒng)圖的分析

在讀懂液壓系統(tǒng)圖的基礎(chǔ)上，還必須進(jìn)一步對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行一些分析，這樣才能評(píng)價(jià)液壓系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，使設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)性能不斷完善。

液壓系統(tǒng)圖的分析可考慮以下幾個(gè)方面：液壓基本回路的確定是否符合主機(jī)的動(dòng)作要求。各主油路之間、主油路與控制油路之間有無(wú)矛盾和干涉現(xiàn)象。液壓元件的代用、變換和合并是否合理、可行。液壓系統(tǒng)性能的改進(jìn)方向。

動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床上實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件，配上動(dòng)力頭和主軸箱后可以對(duì)工件完成各種孔加工、端面加工等工序。液壓動(dòng)力滑臺(tái)用液壓缸驅(qū)動(dòng)，它在電氣和機(jī)械裝置的配合下可以實(shí)現(xiàn)一定的工作循環(huán)。

動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)是以速度調(diào)節(jié)變換為主的液壓系統(tǒng)。在液壓系統(tǒng)中的速度調(diào)節(jié)，是指系統(tǒng)能在規(guī)定的調(diào)速范圍內(nèi)調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的工作速度，以滿(mǎn)足各工序進(jìn)給速度的要求，如節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速和容積、節(jié)流調(diào)速。速度變換是指在一個(gè)工作循環(huán)中，執(zhí)行元件需要實(shí)現(xiàn)從一種速度換接到另一種速度。7.1.2

液壓系統(tǒng)圖閱讀舉例

液壓動(dòng)力滑臺(tái)是利用液壓缸將泵站所提供的液壓能轉(zhuǎn)變成滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)所需的機(jī)械能。它對(duì)液壓系統(tǒng)性能的主要要求是速度換接平穩(wěn)，進(jìn)給速度穩(wěn)定，功率利用合理，效率高，發(fā)熱少。1--床身2--動(dòng)力滑臺(tái)3--動(dòng)力頭4--主軸箱5--刀具6--工件7--夾具8--工作臺(tái)9--底座組合機(jī)床組合機(jī)床液壓系統(tǒng)

YT4543型組合機(jī)床液壓動(dòng)力滑臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)多種不同的工作循環(huán)，其中一種比較典型的工作循環(huán)是：快進(jìn)→一工進(jìn)→二工進(jìn)→死擋塊停留→快退→停止。以YT4543型組合機(jī)床液壓動(dòng)力滑臺(tái)為例分析其液壓系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)，其進(jìn)給速度范圍為6.6~600mm/min，最大快進(jìn)速度為7300mm/min，最大進(jìn)給力4.5×104N。該系統(tǒng)采用限壓式變量葉片泵供油，電液換向閥換向，行程閥實(shí)現(xiàn)快慢速度轉(zhuǎn)換，串聯(lián)調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)兩種工作進(jìn)給速度的轉(zhuǎn)換，其最高工作壓力不大于6.3MPa。液壓滑臺(tái)的工作循環(huán)是由固定在移動(dòng)工作臺(tái)側(cè)面上的擋鐵直接壓行程閥換位或壓行程開(kāi)關(guān)控制電磁換向閥的通、斷電順序?qū)崿F(xiàn)的。使液壓缸差動(dòng)聯(lián)接以實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)；系統(tǒng)中采用限壓式變量葉片泵供油；用行程閥和液控順序閥實(shí)現(xiàn)快進(jìn)與工進(jìn)的轉(zhuǎn)換；11

電液換向閥12

(1)快進(jìn)使液壓缸差動(dòng)聯(lián)接和變量泵以實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)；

按下啟動(dòng)按鈕，三位五通電液動(dòng)換向閥5的先導(dǎo)電磁換向閥1YA得電，使之閥芯右移，左位進(jìn)入工作狀態(tài)。13

用二位二通電磁換向閥實(shí)現(xiàn)一工進(jìn)和二工進(jìn)之間的速度換接。

(2)第一次工進(jìn)FirstWorkingFeedMovement

用行程閥、液控順序閥實(shí)現(xiàn)快進(jìn)與工進(jìn)的轉(zhuǎn)換；在快進(jìn)行程結(jié)束，滑臺(tái)上的擋鐵壓下行程閥。

用二位二通電磁換向閥實(shí)現(xiàn)一工進(jìn)和二工進(jìn)之間的速度換接。

(3)第二次工作進(jìn)給

為保證進(jìn)給的尺寸精度，采用了死擋鐵停留來(lái)限位。

當(dāng)動(dòng)力滑臺(tái)第二次工作進(jìn)給終了碰上死擋鐵后，液壓缸停止不動(dòng)，系統(tǒng)的壓力進(jìn)一步升高，達(dá)到壓力繼電器15的調(diào)定值時(shí)，發(fā)出電信號(hào)，使滑臺(tái)退回。

(4)死擋鐵停留

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(5)快退壓力繼電器發(fā)出電信號(hào)后，電液換向閥右位工作。這時(shí)系統(tǒng)的壓力較低，變量泵2輸出流量大，動(dòng)力滑臺(tái)快速退回。由于活塞桿的面積大約為活塞的一半，所以動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)、快退的速度大致相等。

(6)原位停止

當(dāng)動(dòng)力滑臺(tái)退回到原始位置時(shí)，擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)，電液換向閥處于中位，動(dòng)力滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，變量泵卸荷。

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表

液壓系統(tǒng)的電磁鐵和行程閥的動(dòng)作表

1YA（1DT）2YA（2DT）3YA（3DT）行程閥快進(jìn)

導(dǎo)通一工進(jìn)+

切斷二工進(jìn)+

+切斷死擋鐵停留+

+切斷快退

+

切斷-導(dǎo)通原位停止

導(dǎo)通系統(tǒng)包含的基本回路：

①調(diào)速回路：采用了由限壓式變量泵和調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速回路，調(diào)速閥放在進(jìn)油路上，回油經(jīng)過(guò)背壓閥；

②快速運(yùn)動(dòng)回路：采用限壓式變量泵在低壓時(shí)輸出的流量大的特點(diǎn)，并采用差動(dòng)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)快速前進(jìn)；

③換向回路：采用電液動(dòng)換向閥實(shí)現(xiàn)換向，并由壓力繼電器的電信號(hào)控制換向信號(hào)；

④快速運(yùn)動(dòng)與工作進(jìn)給的換接回路：采用行程換向閥實(shí)現(xiàn)速度的換接。同時(shí)利用換向后系統(tǒng)中的壓力升高使液控順序閥接通，系統(tǒng)由快速運(yùn)動(dòng)的差動(dòng)聯(lián)接轉(zhuǎn)換為使回油直接排回油箱；

⑤兩種工作進(jìn)給的換接回路：采用了兩個(gè)調(diào)速閥串聯(lián)的回路結(jié)構(gòu)。此液壓系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)采用了“限壓式變量泵-調(diào)速閥-背壓閥”式調(diào)速回路，能保證穩(wěn)定的低速運(yùn)動(dòng)（進(jìn)給速度最小可達(dá)6.6mm/min）、較好的速度剛性和較大的調(diào)速范圍（R≈100)。

（2）系統(tǒng)采用了限壓式變量和差動(dòng)連接式液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，能量利用比較合理?；_(tái)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，換向閥使液壓泵在低壓下卸荷，減少能量損耗。

（3）系統(tǒng)采用了行程閥和順序閥實(shí)現(xiàn)快進(jìn)與工進(jìn)換接，不僅簡(jiǎn)化了油路，而且使動(dòng)作可靠，換接精度亦比電氣控制式高。至于兩個(gè)工進(jìn)之間的換接則由于兩者速度較低，采用電磁閥完全能保證換接精度。在數(shù)控車(chē)床上進(jìn)行車(chē)削加工時(shí)，其自動(dòng)化程度高，能獲得較高的加工質(zhì)量。目前，在數(shù)控車(chē)床上大多都應(yīng)用了液壓傳動(dòng)技術(shù)。下面介紹MJ-50型數(shù)控車(chē)床的液壓系統(tǒng)。圖7-2-1所示為該系統(tǒng)的原理圖，它主要承擔(dān)卡盤(pán)、回轉(zhuǎn)刀架與刀盤(pán)及尾座套筒的驅(qū)動(dòng)與控制。它能實(shí)現(xiàn)卡盤(pán)的夾緊與松開(kāi)、刀架的夾緊與松開(kāi)、刀架的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、尾座套筒的伸出與縮回。液壓系統(tǒng)中各電磁閥的電磁鐵動(dòng)作是由數(shù)控系統(tǒng)的PLC控制實(shí)現(xiàn)的。各電磁鐵動(dòng)作順序表見(jiàn)7-2-1。7.2數(shù)控車(chē)床液壓系統(tǒng)系統(tǒng)的特點(diǎn)(1)系統(tǒng)采用單向變量液壓泵供油，能量損失較小。(2)用換向閥控制卡盤(pán)，實(shí)現(xiàn)高低壓夾緊的轉(zhuǎn)換，并且可分別調(diào)節(jié)高壓夾緊或低壓夾緊力的大小。這樣可根據(jù)工件情況調(diào)節(jié)夾緊力，操作方便簡(jiǎn)單。(3)用液壓馬達(dá)來(lái)控制刀架的正、反轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。(4)用換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)套筒的伸縮轉(zhuǎn)換，并可調(diào)節(jié)尾座套筒伸出工作時(shí)預(yù)緊力的大小，來(lái)適應(yīng)不同工況的需要。(5)壓力計(jì)14、15、16克分別顯示系統(tǒng)相應(yīng)處的壓力，以便于故障診斷和調(diào)試。數(shù)控加工中心是在數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的多功能數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工中心都采用計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)CNC），在數(shù)控加工中心機(jī)床上配備有刀庫(kù)和換刀機(jī)械手，可在一次裝夾中完成對(duì)工件的鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、銑、锪、螺紋加工、復(fù)雜曲面加工和測(cè)量等多道加工工序，是集機(jī)、電、液、氣、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等技術(shù)于一體的高效柔性自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控加工中心機(jī)床各部分的動(dòng)作均由計(jì)算機(jī)的指令控制，具有加工精度高、尺寸穩(wěn)定性好、生產(chǎn)周期短、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于加工形狀復(fù)雜、精度要求高的多品種成批、中小批量及單件生產(chǎn)的工件，因此數(shù)控加工中心目前已在國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)中普遍使用。7.3數(shù)控加工中心液壓傳動(dòng)系統(tǒng)系統(tǒng)特點(diǎn)（1）在加工中心中，液壓系統(tǒng)所承擔(dān)的輔助動(dòng)作的負(fù)載力較小，主要負(fù)載是運(yùn)動(dòng)部件的摩擦力和起動(dòng)時(shí)的慣性力，因此一般采用壓力在10MPa以下的中低壓系統(tǒng)，且液壓系統(tǒng)流量一般在30L/min以下。（2）加工中心在自動(dòng)循環(huán)過(guò)程中，各個(gè)階段流量需求的變化很大，并要求壓力基本恒定。采用限壓式變量泵與蓄能器組成的液壓源，可以減小流量脈動(dòng)、能量損失和系統(tǒng)發(fā)熱，提高機(jī)床加工精度。（3）加工中心的主軸刀具需要的夾緊力較大，而液壓系統(tǒng)其他部分需要的壓力為中低，且受主軸結(jié)構(gòu)的限制，不宜選用缸徑較大的液壓缸。采用增壓器可以滿(mǎn)足主軸刀具對(duì)夾緊力的要求。（4）在齒輪變速箱中，采用液壓缸驅(qū)動(dòng)滑移齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)兩級(jí)變速，可以擴(kuò)大伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的主軸的調(diào)速范圍。（5）加工中心的主軸、垂直拖板、變速箱、主電動(dòng)機(jī)等聯(lián)成一體，由伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)滾珠絲杠帶動(dòng)其上下移動(dòng)。采用平衡閥—平衡缸的平衡回路，可以保證加工精度，減小滾珠絲杠的軸向受力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕。7.4M1432A型萬(wàn)能外圓磨床液壓系統(tǒng)

有些液壓設(shè)備，如萬(wàn)能外圓磨床，要求工作部件必須具有良好的換向性能(平穩(wěn)性和靈敏度)和必要的換向精度，如換向沖擊要小，換向精度要高，超程量小，換向停留時(shí)間可調(diào)以及換向時(shí)間短等。對(duì)這樣的液壓系統(tǒng)，主要根據(jù)對(duì)工作部件換向精度控制的要求來(lái)設(shè)計(jì)，一般具有如下要求：(1)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性高，爬行起始速度低。(2)起動(dòng)與制動(dòng)迅速平穩(wěn)，無(wú)沖擊，換向精度高。(3)換向前停留時(shí)間可調(diào)。對(duì)上述換向要求，采用一般的換向閥是不能滿(mǎn)足的。M1432A型萬(wàn)能外圓磨床主要用于磨削IT5～I(xiàn)T7精度的圓柱形或圓錐形外圓和內(nèi)孔，表面粗糙度在Ra1.25～0.08之間。該機(jī)床的液壓系統(tǒng)具有以下功能：(1)能實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并能在0.05～4m/min之間無(wú)級(jí)調(diào)速，工作臺(tái)換向平穩(wěn)，起動(dòng)制動(dòng)迅速，換向精度高。(2)在裝卸工件和測(cè)量工件時(shí)，為縮短輔助時(shí)間，砂輪架具有快速進(jìn)退動(dòng)作，為避免慣性沖擊，控制砂輪架快速進(jìn)退的液壓缸設(shè)置有緩沖裝置。(3)為方便裝卸工件，尾架頂尖的伸縮采用液壓傳動(dòng)。（３）換向精度高在同一速度下，換向點(diǎn)變動(dòng)量（同速換向精度）應(yīng)小于0.02mm；在不同速度下，換向點(diǎn)的變動(dòng)量（異速換向精度）應(yīng)小于0.2mm。（４）端點(diǎn)停留外圓磨削時(shí)砂輪一般不超越工件，為避免工件兩端由于磨削時(shí)間短而出現(xiàn)尺寸偏大的情況，要求工作臺(tái)在換向點(diǎn)能做短暫停留，停留時(shí)間應(yīng)在0~5s范圍內(nèi)可調(diào)。（５）工作臺(tái)抖動(dòng)切入磨削或砂輪磨削寬度與工件長(zhǎng)度相近時(shí)，為提高生產(chǎn)率和減小加工面表面粗糙度值，工作臺(tái)需做短行程（1~3mm）、頻率為100~150次／min

的往復(fù)運(yùn)動(dòng)（又稱(chēng)抖動(dòng)）。從以上分析可知，在外圓磨床液壓系統(tǒng)中，如何合理地選擇換向回路的形式，是液壓系統(tǒng)的核心問(wèn)題。M1432A型萬(wàn)能外圓磨床液壓系統(tǒng)工作原理圖7-4-1所示為M1432A型萬(wàn)能外圓磨床的液壓系統(tǒng)。由圖可見(jiàn)，這個(gè)系統(tǒng)利用工作臺(tái)擋塊和先導(dǎo)閥撥桿可以連續(xù)地實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和砂輪架的間隙自動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其工作情況如下。M1432A型萬(wàn)能外圓磨床液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)１）該液壓系統(tǒng)采用了活塞桿固定式雙桿液壓缸，保證了左、右兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)速度一致，又減少了機(jī)床的占地面積。２）系統(tǒng)采用了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的節(jié)流閥式調(diào)速回路，功率損失小，這對(duì)調(diào)速范圍不大、負(fù)載較小且基本恒定的磨床來(lái)說(shuō)是合適的。此外，由于采用了回油節(jié)流調(diào)速回路，液壓缸回油中有背壓力，可以防止空氣滲入液壓系統(tǒng)，且有助于工作穩(wěn)定和加速工作臺(tái)的制動(dòng)。３）系統(tǒng)采用了HYY21/3P-25T型快跳操縱箱，結(jié)構(gòu)緊湊，操縱方便，換向精度和換向平穩(wěn)性都較高。此外，這種操縱箱使工作臺(tái)能做很短距離的高頻抖動(dòng)，有利于提高切入式磨削和階梯軸（孔）磨削的加工質(zhì)量。一﹑概述7.5液壓機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)

液壓機(jī)是一種利用液體靜壓力來(lái)加工金屬、塑料、橡膠、木材、粉末等制品的機(jī)械。它常用于壓制工藝和壓制成形工藝，如：鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、翻邊、薄板拉伸、粉末冶金、壓裝等等。

液壓機(jī)多為立式，其中以四柱式液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)布局最為典型，應(yīng)用也最廣泛。這種液壓機(jī)有4個(gè)立柱，在4個(gè)立柱之間安置上、下兩個(gè)液壓缸。液壓壓力機(jī)對(duì)其液壓系統(tǒng)的基本要求是：１）為完成一般的壓制工藝，要求主缸（上液壓缸）驅(qū)動(dòng)上滑塊能實(shí)現(xiàn)“快速下行→慢速加壓→保壓延時(shí)→快速返回→原位停止”的工作循環(huán)；要求頂出缸（下液壓缸）驅(qū)動(dòng)下滑塊實(shí)現(xiàn)“向上頂出→停留→向下退回→原位停止”的動(dòng)作循環(huán)。２）液壓系統(tǒng)中的壓力要能經(jīng)常變換和調(diào)節(jié)，并能產(chǎn)生較大的壓制力（公稱(chēng)壓力），以滿(mǎn)足工作要求。３）由于流量大、功率大、空行程和加壓行程的速度差異大，因此要求功率利用合理，工作平穩(wěn)性和安全可靠性要高。二、YB32-200型液壓壓力機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理三、YB32-200型液壓壓力機(jī)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)采用高壓大流量恒功率變量泵供油，既符合工藝要求，又節(jié)省能量。利用活塞滑塊自重的作用實(shí)現(xiàn)快速下行，并用充液筒對(duì)主缸充液。這種快速運(yùn)動(dòng)回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用元件少。采用液控單向閥、單向閥的密封性和液壓管路及油路的彈性來(lái)保壓，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，比用泵保壓節(jié)省功率，但要求液壓缸等元件密封性能好。順序閥使快進(jìn)轉(zhuǎn)換為工進(jìn)時(shí)，動(dòng)作平穩(wěn)可靠，轉(zhuǎn)換的位置精度比較高。至于兩個(gè)工進(jìn)之間的換接則由于兩者速度都較低，采用電磁閥完全能保證換接精度。為防止高壓系統(tǒng)的換向沖擊，本系統(tǒng)采用預(yù)泄換向閥