《液壓與氣壓傳動案例教程》課件項目4

項目4工程實際案例分析模塊4.1樂池升降臺液壓控制系統(tǒng)分析模塊4.2汽車制動系統(tǒng)液壓控制回路分析模塊4.3掃路車液壓控制系統(tǒng)分析模塊4.4垃圾車液壓控制系統(tǒng)分析模塊4.5多角度自卸車液壓控制系統(tǒng)分析模塊4.6汽車起重機液壓控制系統(tǒng)分析模塊4.7組合機床液壓控制系統(tǒng)分析模塊4.8外圓磨床液壓控制系統(tǒng)分析模塊4.9飛機起落架液壓控制系統(tǒng)分析模塊4.10液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算習(xí)題4模塊4.1樂池升降臺液壓控制系統(tǒng)分析

任務(wù)4.1.1油箱和液控單向閥

1.油箱

1)油箱功用

油箱主要用于儲存油液，此外還起著散熱或保溫、釋出混在油液中的氣體、沉淀油液中污物等作用。

2)油箱結(jié)構(gòu)

油箱的典型結(jié)構(gòu)如圖4-1-1所示。油箱內(nèi)部用隔板7、9將吸油管1與回油管4隔開。頂部、側(cè)部和底部分別裝有濾油網(wǎng)2、油位計6和排放污油的放油閥8。用于安裝液壓泵及其驅(qū)動電機的安裝板5則固定在油箱頂面上。圖4-1-1油箱的外形圖

3)油箱設(shè)計

(1)油箱容積設(shè)計。

油箱的有效容積(油面高度為油箱高度80%時的容積)應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)發(fā)熱、散熱平衡的原則來計算，這項計算在系統(tǒng)負(fù)載較大、長期連續(xù)工作時是必不可少的。但對于一般情況來說，油箱的有效容積可以按液壓泵的額定流量qp(L/min)估計出來。例，適用于機床或其他一些固定式機械的估算式為：

V=ξqp

(4-1-1)

式中：V為油箱的有效容積(L)；ξ為與系統(tǒng)壓力有關(guān)的經(jīng)驗數(shù)字，低壓系統(tǒng)ξ=2～4，中壓系統(tǒng)ξ=5～7，高壓系統(tǒng)ξ=10～12。

(2)油箱設(shè)計時注意事項。

①吸油管和回油管應(yīng)盡量相距遠(yuǎn)些，兩管之間要用隔板隔開，以增加油液循環(huán)距離，使油液有足夠的時間分離氣泡，沉淀雜質(zhì)，消散熱量。隔板高度最好為箱內(nèi)油面高度的3/4。

②為了防止油液污染，油箱上各蓋板、管口處都要妥善密封。注油器上要加濾油網(wǎng)。

③為了易于散熱和便于對油箱進(jìn)行搬移及維護(hù)保養(yǎng)，按GB3766—83規(guī)定，箱底離地至少應(yīng)在150mm以上。箱底應(yīng)適當(dāng)傾斜，在最低部位處設(shè)置堵塞或放油閥，以便排放污油。箱體上注油口的近旁必須設(shè)置液位計。濾油器在油箱內(nèi)的安裝位置應(yīng)便于裝拆。箱內(nèi)各處應(yīng)便于清洗。④油箱中如要安裝熱交換器，必須考慮好它的安裝位置，以及測溫、控制等措施。

⑤分離式油箱一般用2.5～4mm鋼板焊成。箱壁愈薄，散熱愈快有資料建議100L容量的油箱箱壁厚度取1.5mm，400L以下的取3mm，400L以上的取6mm，箱底厚度大于箱壁，箱蓋厚度應(yīng)為箱壁的4倍。大尺寸油箱要加焊角板、筋條，以增加剛性。當(dāng)液壓泵及其驅(qū)動電機和其他液壓件都要裝在油箱上時，油箱頂蓋要相應(yīng)地加厚。

⑥油箱內(nèi)壁應(yīng)涂上耐油防銹的涂料。外壁如涂上一層極薄的黑漆(厚度不超過0.025mm)，會有很好的輻射冷卻效果。鑄造的油箱內(nèi)壁一般只進(jìn)行噴砂處理，不涂漆。

2.液控單向閥

液控單向閥外形如圖4-1-2所示。

圖4-1-3(a)所示是液控單向閥的結(jié)構(gòu)。當(dāng)控制口K處無壓力油通入時，它的工作機制和普通單向閥一樣，壓力油只能從通口P1流向通口P2，不能反向倒流。當(dāng)控制口K有控制壓力油時，因控制活塞1右側(cè)a腔通泄油口，活塞1右移，推動頂桿2頂開閥芯3，使通口P1和P2接通，油液就可在兩個方向自由通流。圖4-1-3(b)所示是液控單向閥的職能符號。圖4-1-2液控單向閥外形圖圖4-1-3液控單向閥結(jié)構(gòu)圖及職能符號

3.分流集流閥

分流集流閥也稱速度同步閥，是液壓閥中分流閥、集流閥、單向分流閥、單向集流閥和比例分流閥的總稱。分流閥可以將流量從P口等量分配到A口和B口。其外形及職能符號如圖4-1-4所示。圖4-1-4分流閥外形及職能符號任務(wù)4.1.2樂池升降臺液壓控制回路的設(shè)計

1.樂池升降臺結(jié)構(gòu)分析

如圖4-1-5所示，當(dāng)樂池升降臺升至舞臺平面時，可以擴大舞臺表演區(qū)。樂池升降臺降至樂池底部以便樂隊演奏，增強了劇場功能。

樂池升降臺結(jié)構(gòu)如圖4-1-6所示，當(dāng)向樂池升降臺本體結(jié)構(gòu)的左、右缸進(jìn)油時，這兩缸下腔進(jìn)油而上腔排油。則活塞桿伸出，從而左、右鋼架擺動。兩鋼架中的A1、B1和A2、B2四處為滾輪，因而鋼架擺動時這四個滾輪分別沿著地面和升降臺板1向樂池升降臺的中心滾動。從而使升降臺板1升起。當(dāng)左、右缸5和7上腔進(jìn)壓力油，下腔排油時，則在升降臺板1及鋼架自重和液壓力的共同作用下，使升降臺板1下降，此時，左、右鋼架4和8中的A1、B1和A2、B2處的滾輪均向離開樂池升降臺中心的方向運動。隨著升降臺板繼續(xù)運動，活塞桿縮回缸內(nèi)。圖4-1-5樂池升降臺應(yīng)用圖圖4-1-6樂池升降臺本體機構(gòu)圖

2.樂池升降臺液壓系統(tǒng)設(shè)計與分析

樂池升降臺液壓系統(tǒng)如圖4-1-7所示，樂池升降臺的兩個缸是依靠定量泵供油，利用分流閥(又稱同步閥)來實現(xiàn)兩缸活塞運動的同步。由于兩缸尺寸大小相同，因此該閥為等量分流閥。這樣不管兩缸的活塞桿承受的載荷有何差距，兩活塞桿仍同時上升，從而保證升降臺剛性平移上升而不會在上升時產(chǎn)生擺動。兩液控單向閥可保證在升降臺上升到某一要求高度時穩(wěn)定可靠地被支承住而不下降。圖4-1-7樂池升降臺液壓系統(tǒng)模塊4.2汽車制動系統(tǒng)液壓控制回路分析

任務(wù)4.2.1汽車制動系統(tǒng)

1.汽車制動系統(tǒng)分類

制動系統(tǒng)的分類方法有以下幾種。

1)按制動系統(tǒng)作用分

按制動系統(tǒng)作用可分為行車制動系統(tǒng)、駐車制動系統(tǒng)、應(yīng)急制動系統(tǒng)及輔助制動系統(tǒng)等。

2)按制動操縱能源制動系統(tǒng)分

按制動操縱能源制動系統(tǒng)可分為人力制動系統(tǒng)、動力制動系統(tǒng)和伺服制動系統(tǒng)等。

3)按制動能量的傳輸方式制動系統(tǒng)分

按制動能量的傳輸方式制動系統(tǒng)可分為機械式、液壓式、氣壓式、電磁式等。同時采用兩種以上傳能方式的制動系統(tǒng)稱為組合式制動系統(tǒng)。

2.制動系統(tǒng)的組成

制動系統(tǒng)的組成如圖4-2-1所示。具體有：

(1)供能裝置。包括供給、調(diào)節(jié)制動所需能量以及改善傳動介質(zhì)狀態(tài)的各種部件。

(2)控制裝置。產(chǎn)生制動動作和控制制動效果各種部件，如制動踏板。

(3)傳動裝置。包括將制動能量傳輸?shù)街苿悠鞯母鱾€部件如制動主缸、輪缸。

(4)制動器。產(chǎn)生阻礙車輛運動或運動趨勢的部件。

制動系統(tǒng)一般由制動操縱機構(gòu)和制動器兩個主要部分組成。圖4-2-1汽車制動系統(tǒng)組成任務(wù)4.2.2汽車制動系統(tǒng)液壓控制回路的設(shè)計與分析

1.制動系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

制動系統(tǒng)主要由車輪制動器和液壓傳動機構(gòu)組成。如圖4-2-2所示。

車輪制動器主要由旋轉(zhuǎn)部分、固定部分和調(diào)整機構(gòu)組成，旋轉(zhuǎn)部分是制動鼓；固定部分包括制動蹄和制動底板；調(diào)整機構(gòu)由偏心支承銷和調(diào)整凸輪組成用于調(diào)整蹄鼓間隙。

制動傳動機構(gòu)主要由制動踏板、推桿、制動主缸、制動輪缸和管路組成。圖4-2-2汽車制動裝置原理圖

2.制動回路的設(shè)計與分析

制動系統(tǒng)是利用與車身(或車架)相連的非旋轉(zhuǎn)元件和與車輪(或傳動軸)相連的旋轉(zhuǎn)元件之間的相互摩擦來阻止車輪的轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)動的趨勢。液壓式制動傳動裝置組成如圖4-2-3所示。圖4-2-3液壓制動系統(tǒng)

1)單回路制動系統(tǒng)工作分析

(1)制動系統(tǒng)不工作時，蹄鼓間有間隙，車輪和制動鼓可自由旋轉(zhuǎn)。

(2)制動系統(tǒng)工作時，要汽車減速，腳踏下制動器踏板通過推桿和主缸活塞，使主缸油液在一定壓力下流入輪缸，并通過兩輪缸活塞推使制動蹄繞支承銷轉(zhuǎn)動，上端向兩邊分開而以其摩擦片壓緊在制動鼓的內(nèi)圓面上。不轉(zhuǎn)的制動蹄對旋轉(zhuǎn)制動鼓產(chǎn)生摩擦力矩，從而產(chǎn)生制動力。

(3)解除制動。當(dāng)放開制動踏板時回位彈簧即將制動蹄拉回原位，制動力消失。

2)雙回路制動系統(tǒng)工作分析

在汽車雙回路制動系中，如圖4-2-4(b)所示行車制動器分屬于彼此獨立的兩個氣壓或液壓回路，這樣即使其中一個回路失效，還能夠利用另一個回路進(jìn)行制動，從而提高了汽車制動系的安全性。

3.制動主缸的結(jié)構(gòu)及工作過程

制動主缸的作用是將自外界輸入的機械能轉(zhuǎn)換成液壓能，液壓能通過管路再輸給制動輪缸。

制動主缸分單腔和雙腔式兩種，分別用于單、雙回路液壓制動系統(tǒng)。

1)單腔式制動主缸

單腔式制動主缸如圖4-2-4所示。

(1)結(jié)構(gòu)。

單腔式制動主缸主要由制動主缸、補償孔、橡膠皮碗、回位彈簧、出油閥和回油閥等部分組成。圖4-2-4液壓式單腔制動主缸

(2)工作情況。

①制動系統(tǒng)不工作時。不制動時，如圖4-2-5所示，活塞頭部和皮碗正好處于進(jìn)油孔與補償孔之間，補償孔與儲油室相通。圖4-2-5制動系不工作時主缸狀態(tài)圖②制動時。如圖4-2-6所示，推桿使活塞和皮碗左移，至皮碗遮蓋住補償孔后，壓力室被封閉，液壓升高，隨即推開出油閥將油液壓入管道，使輪缸中的液壓升高，克服蹄鼓間隙后，產(chǎn)生制動作用，油壓的高低與踏板力成正比，最高可達(dá)8MPa。

③維持制動時。如圖4-2-7所示，保持踏板于某一位置，主缸活塞即維持不動，壓力室及輪缸內(nèi)的油壓不再升高，出油閥兩側(cè)油壓平衡，使出油閥和回油閥處于關(guān)閉狀態(tài)，維持一定的制動強度。圖4-2-6制動時主缸狀態(tài)圖圖4-2-7維持制動時主缸狀態(tài)圖④緩慢放松制動時。如圖4-2-8所示，制動踏板、主缸活塞和輪缸活塞均在各自的回位彈簧的作用下回位，高壓油液自管路壓開回油閥流回主缸，制動隨之解除。但管路中存在一定的殘余壓力。

⑤迅速放松制動踏板時。如圖4-2-9所示，活塞在回位彈簧的作用下迅速右移，壓力室內(nèi)容積迅速擴大，油壓迅速降低，管路中的油液由于管路的阻力和回油閥阻力的影響，來不及充分流回壓力室，使壓力室形成一定的真空度(負(fù)壓)，而活塞后端的補償室為大氣壓力，在壓力差的作用下，補油室油液即經(jīng)過活塞頭部若干軸向孔并推翻皮碗的邊緣流入壓力室，以備第二腳制動，如圖4-2-10所示，使出油量增多，踏板愈踩愈高，制動作用增強。圖4-2-8緩慢放松制動時主缸狀態(tài)圖圖4-2-9迅速放松制動時主缸狀態(tài)圖圖4-2-10第二腳制動時主缸狀態(tài)圖⑥解除制動時。如圖4-2-11所示，撤除踏板力，回位彈簧作用，活塞完全回位，補償孔開放，管路中多排出的超量油液經(jīng)過補償孔流回儲油室。管路中油壓降止殘余規(guī)定值后，回油閥即關(guān)閉。圖4-2-11解除制動時主缸狀態(tài)圖

2)雙腔式制動主缸

(1)結(jié)構(gòu)。

以一汽奧迪100型轎車雙回路液壓制動系統(tǒng)中的串聯(lián)式雙腔制動主缸為例進(jìn)行說明。

主缸有兩腔，如圖4-2-12所示。第一腔與右前、左后制動器相連；第二腔與左前、右后制動器相通。

(2)工作原理。

制動缸制動時，第一活塞左移，油壓升高，克服彈力將制動液送入右前左后制動回路；同時又推動第二活塞，使第二腔液壓升高，進(jìn)而兩輪制動。

解除制動時，活塞在彈簧作用下回位，液壓油自輪缸和管路中流回制動主缸。圖4-2-12汽車制動裝置原理圖

4.制動輪缸的結(jié)構(gòu)及工作過程

制動輪缸將液力轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械推力。有單活塞和雙活塞兩種。

(1)結(jié)構(gòu)。

奧迪100的雙活塞式輪缸體內(nèi)有兩活塞和兩皮碗，彈簧使皮碗、活塞、制動蹄緊密接觸。

(2)工作過程。

制動時，液壓油進(jìn)入兩活塞間油腔，進(jìn)而推動制動蹄張開，實現(xiàn)制動。

輪缸缸體上有放氣螺栓，以保證制動靈敏可靠。

1.抱死現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及造成的影響

1)制動時汽車的側(cè)滑

汽車制動時側(cè)滑，常出現(xiàn)前輪側(cè)滑和后輪側(cè)滑兩種現(xiàn)象。若前輪先抱死，就容易前輪側(cè)滑，偏離行駛方向，同時失去操縱性，但由于側(cè)滑后有自動恢復(fù)直線行駛的趨勢，偏離行駛方向角度較小，汽車處于穩(wěn)定狀態(tài)。若后輪先抱死，就容易引起后輪側(cè)滑，側(cè)滑后能自動增大偏離行駛方向的角度，加速側(cè)滑的趨勢，汽車處于不穩(wěn)定狀態(tài)。制動側(cè)滑是很危險的，特別是后輪側(cè)滑，容易引起翻車。

現(xiàn)代汽車制動系中，有的加設(shè)一種防抱死裝置，制動時，將滑動率控制在10%~30%的范圍內(nèi)，能得到最大的附著系數(shù)，使車輪處于半抱死半滾動狀態(tài)，充分利用附著力，獲得理想的制動效果。

2)轉(zhuǎn)向時汽車的側(cè)滑

汽車在轉(zhuǎn)向時，側(cè)滑現(xiàn)象時有發(fā)生，一般常把汽車抵抗側(cè)滑和翻車的能力稱為轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。為提高汽車的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，必須懂得汽車轉(zhuǎn)向時影響側(cè)滑和翻轉(zhuǎn)的因素，以及相互之間的關(guān)系。從而根據(jù)行駛條件，采取有效措施，保證行車安全。

當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時，汽車有向外甩的力叫離心力。它的大小與汽車重量、轉(zhuǎn)向時車速、轉(zhuǎn)向半徑等因素有關(guān)。汽車在平路上轉(zhuǎn)向時，引起側(cè)滑的主要是離心力，如離心力達(dá)到附著力時，車輪即開始向外滑動。所以側(cè)滑的條件是離心力等于附著力。

2.防抱死制動系統(tǒng)設(shè)計與分析

一輛汽車制動性能的好壞，主要從以下三方面進(jìn)行評價：制動效能，即制動距離與制動減速度；制動效能的恒定性，即抗熱或水衰退性能；制動時汽車的方向穩(wěn)定性，即制動時汽車不發(fā)生跑偏、側(cè)滑以及失去轉(zhuǎn)向能力的性能。

1)ABS的原理

ABS是防抱死制動系統(tǒng)(AntilockBrakingSystem，或者是AntiSkidBrakingSystem)的英文縮寫。該系統(tǒng)在制動過程中可自動調(diào)節(jié)車輪制動力，防止車輪抱死以取得最佳制動效果。

通常，汽車在制動過程中存在著兩種阻力：一種阻力是制動器摩擦片與制動鼓或制動盤之間產(chǎn)生的摩擦阻力，這種阻力稱為制動系統(tǒng)的阻力，由于它提供制動時的制動力，因此也稱為制動系制動力；另一種阻力是輪胎與道路表面之間產(chǎn)生的摩擦阻力，也稱為輪胎——道路附著力。

ABS通過控制作用于車輪制動分泵上的制動管路壓力，使汽車在緊急剎車時車輪不會抱死，這樣就能使汽車在緊急制動時仍能保持較好的方向穩(wěn)定性。在沒有裝備ABS的汽車上，如果在雪地上剎車，汽車很容易失去方向穩(wěn)定性；同時駕駛員如果想停車，必須使用液壓調(diào)節(jié)器(又稱執(zhí)行器)。反之，如果汽車上裝備有ABS，則ABS能自動向液壓調(diào)節(jié)器發(fā)出控制指令，因而能更迅速、準(zhǔn)確而有效地控制制動。

2)ABS的優(yōu)點和局限

ABS的功能是通過調(diào)節(jié)、控制制動管路壓力，避免車輪在制動過程中抱死而滑移，使其處于滑移率15%~25%的邊滾邊滑的運動狀態(tài)。其優(yōu)點是改善汽車制動時的橫向穩(wěn)定性；改善汽車制動時的方向操縱性；改善制動效能；減少輪胎的局部過度磨損；使用方便，工作可靠。

同時，ABS系統(tǒng)本身也有局限性。在兩種情況下，ABS系統(tǒng)不能提供最短的制動距離。一種情況是在平滑的干燥路面上，由有經(jīng)驗的駕駛員直接進(jìn)行制動；另一種情況是在松散的礫石路面、松土路面或積雪很深的路面上制動。另外，通常在干路面上，最新的ABS系統(tǒng)能將滑移率控制在5%~20%的范圍內(nèi)，但并不是所有的ABS都以相同的速率或相同的程度來進(jìn)行制動(或放棄制動)。

3)ABS工作系統(tǒng)

ABS工作系統(tǒng)組成如圖4-2-13所示。圖4-2-13ABS工作系統(tǒng)

4)ABS系統(tǒng)調(diào)節(jié)制動力原理

(1)減小制動力傳動系統(tǒng)。

圖4-2-14為減小制動力系統(tǒng)傳動圖。圖4-2-14減小制動力系統(tǒng)傳動圖

(2)增大制動力傳動系統(tǒng)。圖4-2-15為增大制動力系統(tǒng)傳動圖。圖4-2-15增大制動力系統(tǒng)傳動圖

(3)保持制動力傳動系統(tǒng)。圖4-2-16是保持制動力系統(tǒng)傳動圖。圖4-2-16保持制動力系統(tǒng)傳動圖任務(wù)4.2.4東風(fēng)EQ1092型汽車主車制動系統(tǒng)的設(shè)計與分析

1.快速排氣閥

圖4-2-17為快速排氣閥工作原理圖。進(jìn)氣口P進(jìn)入壓縮空氣，并將密封活塞迅速上推，開啟閥口2，同時關(guān)閉排氣口O，使進(jìn)氣口P和工作口A相通，如圖4-2-17(a)所示。圖4-2-17(b)是P口沒有壓縮空氣進(jìn)入時，在A口和O口壓差作用下，密封活塞迅速下降，關(guān)閉P口，使A口通過O口快速排氣。

快速排氣閥通常安裝在換向閥和氣缸之間。圖4-2-18所示為快速排氣閥在回路中的應(yīng)用。它使氣缸的排氣不用通過換向閥而快速排出，從而加速了氣缸往復(fù)的運動速度，縮短了工作周期。快速排氣閥應(yīng)配置在需要快速排氣的氣動執(zhí)行元件附件；否則，會影響快排效果。圖4-2-17快速排氣閥工作原理圖圖4-2-18快速排氣閥的應(yīng)用回路

2.東風(fēng)EQ1092型汽車主車氣壓制動回路的設(shè)計與分析

圖4-2-19為東風(fēng)EQ1092型汽車主車氣壓制動回路。圖4-2-19東風(fēng)EQ1092型汽車主車氣壓制動回路模塊4.3掃路車液壓控制系統(tǒng)分析

任務(wù)4.3.1掃路車

1.車型概述

掃路車作為環(huán)衛(wèi)設(shè)備之一，是一種集路面清掃、垃圾回收和運輸為一體的新型高效清掃設(shè)備，可廣泛利用于公路干線，市政以及機場道面、城市住宅區(qū)、公園等道路清掃。路面掃路車不但可以清掃垃圾，而且還可以對道路上的空氣介質(zhì)進(jìn)行除塵凈化，既保證了道路的美觀，維護(hù)了環(huán)境的衛(wèi)生，維持了路面的良好工作狀況，又減少和預(yù)防了交通事故的發(fā)生以及進(jìn)一步延長了路面的使用壽命。目前在國內(nèi)利用路面掃路車進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)已經(jīng)成為一種潮流。

2.掃路車的分類

1)以作業(yè)方式分類

以作業(yè)方式分類可分為手推式掃路車和手扶式掃路車、自行式掃路車、純掃式掃路車、吸掃式掃路車、純吸式掃路車(多功能全吸式掃路車)、干式掃路車(吸塵車)、濕式掃路車、全吸式掃路車。

2)按底盤生產(chǎn)廠家分類

按底盤生產(chǎn)廠家分類可分為東風(fēng)掃路車、慶鈴掃路車、江鈴掃路車。

3.干式掃路車介紹

干式掃路車就是一種新型道路掃路車，不用刷子不噴水，全部氣流作業(yè)，靠的是空氣動力學(xué)原理。

4.掃路車結(jié)構(gòu)

掃路車結(jié)構(gòu)如圖4-3-1所示。由駕駛室、掃刷、灰斗、風(fēng)機以及吸塵口組成。圖4-3-1掃路車結(jié)構(gòu)示意圖任務(wù)4.3.2掃路車液壓控制回路的設(shè)計

1.掃路車動作分析

當(dāng)掃路車清掃路面時，掃刷要完成旋轉(zhuǎn)及升降動作，完成清掃動作后，灰斗需完成旋轉(zhuǎn)、升降動作將垃圾倒出。

2.設(shè)計掃路車液壓控制回路

1)液壓控制回路

液壓控制回路如圖4-3-2所示。該回路給出了掃路車液壓控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機構(gòu)及其主要控制回路。包括A、B、C三部分，A、B部分控制掃刷完成旋轉(zhuǎn)及升降動作，C部分控制灰斗完成旋轉(zhuǎn)及升降動作。圖4-3-2掃路車液壓控制回路

2)回路分析

當(dāng)YA1通電，YA2至YA6都斷電時，液壓油經(jīng)閥14上位進(jìn)入液壓缸a上腔，活塞下降，同時經(jīng)閥3下位進(jìn)入液壓馬達(dá)A，使液壓馬達(dá)A旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)YA2通電，YA1、YA3至YA6都斷電時，液壓油經(jīng)閥9上位進(jìn)入液壓缸a下腔，活塞縮回，同時停止向液壓馬達(dá)A供油，使液壓馬達(dá)A停轉(zhuǎn)。

當(dāng)YA3通電，YA1、YA2、YA4至YA6都斷電時，液壓油經(jīng)閥13上位進(jìn)入液壓缸b上腔，活塞下降，同時經(jīng)閥2下位進(jìn)入液壓馬達(dá)B，使液壓馬達(dá)B旋轉(zhuǎn)。當(dāng)YA4通電，YA1至YA3、YA5、YA6都斷電時，液壓油經(jīng)閥10上位進(jìn)入液壓缸b下腔，活塞縮回，同時停止向液壓馬達(dá)B供油，使液壓馬達(dá)B停轉(zhuǎn)。

當(dāng)YA5通電，YA1至YA4、YA6都斷電時，液壓油經(jīng)閥12上位進(jìn)入液壓缸c上腔，活塞下降，同時經(jīng)閥1下位進(jìn)入液壓馬達(dá)C，使液壓馬達(dá)C旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)YA6通電，YA1至YA5都斷電時，液壓油經(jīng)閥11上位進(jìn)入液壓缸c下腔，活塞縮回，同時停止向液壓馬達(dá)C供油，使液壓馬達(dá)C停轉(zhuǎn)。

整個工作過程電磁鐵工作狀態(tài)如表4-3-1所示。模塊4.4垃圾車液壓控制系統(tǒng)分析

任務(wù)4.4.1垃圾車

1.車型概述

垃圾車主要用于市政環(huán)衛(wèi)及大型廠礦運輸各種垃圾，尤其適用于運輸小區(qū)生活垃圾，并可將裝入的垃圾壓縮、壓碎，使其密度增大，體積縮小，大大地提高了垃圾收集和運輸?shù)男?。新型垃圾車具有質(zhì)量可靠，故障率低，維護(hù)方便，運行費用低等特點。

2.垃圾車的分類

(1)按照品牌可分為東風(fēng)系列垃圾車、解放系列垃圾車、北汽福田系列垃圾車、江鈴系列垃圾車等等。

(2)按底盤生產(chǎn)廠家可分為東風(fēng)底盤、解放底盤、福田底盤、重汽底盤。

(3)按照車型可分為微型垃圾車、小型垃圾車、中型垃圾車、重型垃圾車、單橋垃圾車、雙橋垃圾車、平頭垃圾車、尖頭垃圾車等。

(4)按品種可分為小霸王垃圾車、多利卡垃圾車、三平柴垃圾車、145垃圾車、153垃圾車、1208垃圾車，長安微型垃圾車等。

(5)按用途可分為自卸式垃圾車、擺臂式(地坑地面兩用型)垃圾車、密封式垃圾車、掛桶式垃圾車、拉臂式垃圾車、壓縮式垃圾車、車廂可卸式垃圾車、后裝卸式垃圾車等。

3.常見垃圾車簡介

1)壓縮式垃圾車

壓縮式垃圾車采用機電液一體化技術(shù)，借助機、電、液聯(lián)合自動控制系統(tǒng)，通過車廂、填裝器和推鏟等專用裝置，實現(xiàn)垃圾倒入、壓碎或壓扁、強力裝填，把垃圾擠入車廂并壓實和推卸。其主要特點是垃圾收集方式簡便、高效、具有自動反復(fù)壓縮以及蠕動壓縮功能，壓縮比高，裝載質(zhì)量大，作業(yè)自動化，動力性、環(huán)保性好，整車?yán)眯矢摺?/p>

壓縮式垃圾車為全密封型，壓縮過程中的污水直接進(jìn)入污水廂，徹底解決垃圾運輸過程中的二次污染。

壓縮式垃圾車帶有掛桶提升架，可配套使用全國通用鐵制或塑料掛桶。

2)擺臂式垃圾車

擺臂式垃圾車配置的液壓缸為1680mm/缸徑125mm；擺臂行程為空載平支3740mm，支起工作狀態(tài)垂直高達(dá)

3890mm，它主要用于城鎮(zhèn)垃圾的收集、轉(zhuǎn)運，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活、性能可靠、轉(zhuǎn)運效率高(一車可配多個垃圾斗)等特點。

4.垃圾車結(jié)構(gòu)

圖4-4-1所示為采用東風(fēng)140型汽車設(shè)計改裝而成的垃圾車。該垃圾運輸車主要由全密封車廂、液壓推送裝置和液壓強力壓縮裝置、液壓提升斗、垃圾液壓自卸裝置等組成。其動作機構(gòu)全部采用液壓驅(qū)動，(推送)壓縮力大，能夠使車廂內(nèi)的垃圾填充密實，使載荷分布均勻。其裝載量相當(dāng)于敞開松散式的五倍多，大幅度降低了垃圾中轉(zhuǎn)運輸?shù)某杀尽D4-4-1垃圾車結(jié)構(gòu)示意圖任務(wù)4.4.2垃圾車液壓控制回路的設(shè)計

1.垃圾車動作分析

液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行機構(gòu)帶動機構(gòu)運動，進(jìn)行廢棄物裝車，在裝車過程中伴隨著廢棄物壓縮的動作，這樣可以增加垃圾的運送量；當(dāng)車運行到目的地后，裝料斗升起，廢棄物推卸機構(gòu)由液壓系統(tǒng)驅(qū)動將垃圾卸到指定位置。

2.垃圾車液壓控制回路

垃圾車的液壓控制回路如圖4-4-2所示。該回路由四部分組成，執(zhí)行元件1所在支路完成廢棄物的裝車動作，回路采用雙缸并聯(lián)同步動作，當(dāng)換向閥處于右位時，液壓缸1下腔進(jìn)油，活塞伸出，抓取垃圾；當(dāng)換向閥處于左位時，液壓缸1上腔進(jìn)油，活塞收回，將垃圾裝車。圖4-4-2垃圾車液壓控制回路

3.垃圾車液壓控制系統(tǒng)分析

(1)該設(shè)計回路采用并聯(lián)式手動換向閥控制，方便操作又省卻了維修的麻煩，還可以實現(xiàn)兩個動作同時工作，加快了工作進(jìn)度；

(2)各執(zhí)行機構(gòu)的速度分別單獨調(diào)節(jié)，使各執(zhí)行機構(gòu)的運動速度更恰當(dāng)；

(3)針對各機構(gòu)同步要求的不同，既有普通并聯(lián)供油，又有同步閥供油的同步控制方式。模塊4.5多角度自卸車液壓控制系統(tǒng)分析

任務(wù)4.5.1自卸車

1.車型概述

自卸車是指通過液壓或機械舉升而自行卸載貨物的車輛，又稱翻斗車。由汽車底盤、液壓舉升機構(gòu)、貨廂和取力裝置等部件組成。

2.自卸車適用范圍

在土木工程中，自卸車經(jīng)常與挖掘機、裝載機、帶式輸送機等工程機械聯(lián)合作業(yè)，構(gòu)成裝、運、卸生產(chǎn)線，進(jìn)行土方、砂石、散料的裝卸運輸工作。

3.自卸車的優(yōu)點

由于裝載車廂能自動傾翻一定角度卸料，大大節(jié)省卸料時間和勞動力，縮短運輸周期，提高生產(chǎn)效率，降低運輸成本，是常用的運輸專用車輛。

4.自卸車的結(jié)構(gòu)及原理

自卸車的結(jié)構(gòu)組成如圖4-5-1所示。

自卸車的發(fā)動機、底盤及駕駛室的構(gòu)造和一般載重汽車相同。

自卸車的車廂分后向傾翻和側(cè)向傾翻兩種，通過操縱系統(tǒng)控制活塞桿運動，后向傾翻較普遍，推動活塞桿使車廂傾翻，少數(shù)雙向傾翻。圖4-5-1自卸車結(jié)構(gòu)圖

5.自卸車的分類

根據(jù)車廂翻動的方向可將自卸車分為前舉式和側(cè)翻式自卸車。目前還有雙向側(cè)翻自卸車，主要應(yīng)用于建筑工程。

目前國內(nèi)生產(chǎn)自卸車的廠家比較著名的有中國重汽濟(jì)寧商用車有限公司、中通集團(tuán)中通專用車有限公司、湖北航天雙龍專用車制造有限公司。

6.自卸車操作失誤引起的液壓系統(tǒng)故障

不可在滿載舉升中途突然將升降手柄推向“下降位置”。

如發(fā)生此操作失誤，車廂猛然沖下，會給車架帶來很大的沖擊力，甚至發(fā)生意外事故。

不可使用猛提車—猛剎車卸貨。由于猛提車的慣性力很大(一般是額定舉升力的5~20倍)，極易造成車架永久變形、車廂和副車架開焊、燒油泵或破壞密封圈、破壞液壓缸等損害，車輛的使用壽命降低，嚴(yán)重者還會出現(xiàn)翻車事故。

自卸車卸完貨后須脫開取力器才可行車。如發(fā)生此操作失誤，自卸車在行駛時，由于取力器處于“接合”位置，舉升油泵則在“小循環(huán)”狀態(tài)下高速長時間無負(fù)荷運轉(zhuǎn)。導(dǎo)致液壓油油溫上升很快，易造成油泵油封的損壞，甚至發(fā)生油泵“燒死”的現(xiàn)象；更嚴(yán)重的是油泵的運轉(zhuǎn)意味著液壓系統(tǒng)有動力源，在行車過程中易出現(xiàn)車廂自動升起的事故。

行駛時取力器不可位于“接通”位置。若在“接通”狀態(tài)(紅燈亮著)，則油泵將繼續(xù)轉(zhuǎn)動，液壓系統(tǒng)就有動力源，這樣就會因為在氣控操縱閥上的誤操作而引起車廂自動舉升；此時氣控分配閥即使在“下降”位置，油也要進(jìn)入油泵，這樣會使油泵燒壞。任務(wù)4.5.2自卸車舉升液壓回路的設(shè)計

自卸車舉升液壓回路如圖4-5-2所示。

該回路執(zhí)行元件采用單作用液壓缸，液壓油進(jìn)入缸下腔，推動活塞伸出，舉升車廂；當(dāng)液壓泵停止供油時，活塞因為自重而回落，同時帶動車廂回到原位。

溢流閥5起到了穩(wěn)定、調(diào)整系統(tǒng)壓力的作用?；芈酚覀?cè)的電磁換向閥6與截止閥3則起到了在活塞帶動車廂回落時是液壓缸下腔回油的作用，電磁換向閥上的節(jié)流裝置可控制活塞下落速度。圖4-5-2自卸車舉升液壓回路任務(wù)4.5.3多角度自卸車液壓控制系統(tǒng)設(shè)計

1.多角度自卸車機構(gòu)組成

多角度自卸車機構(gòu)組成如圖4-5-3所示。車廂由連桿機構(gòu)支撐，液壓缸的伸縮帶動連桿機構(gòu)運動，完成車廂的升降；車廂的旋轉(zhuǎn)靠轉(zhuǎn)動梁實現(xiàn)，即可實現(xiàn)多面卸貨；車廂升起時，車體可能會發(fā)生中心不穩(wěn)，因此增加蛙式支腿，保持車身穩(wěn)定。圖4-5-3多角度自卸車機構(gòu)組成

2.液壓控制系統(tǒng)設(shè)計

1)多角度自卸車動作分析

當(dāng)自卸車行駛到目的地后，先放下支腿，使其支撐車體不致傾倒。然后液壓系統(tǒng)驅(qū)動舉升機構(gòu)將車廂升起，最后控制液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，帶動車廂轉(zhuǎn)動一定角度完成最佳位置卸貨。

2)設(shè)計多角度自卸車液壓控制回路

液壓控制回路如圖4-5-4所示。該回路分為三部分：執(zhí)行元件9完成車廂升降；執(zhí)行元件13完成車廂旋轉(zhuǎn)；執(zhí)行元件16實現(xiàn)蛙式支腿的支撐。圖4-5-4多角度自卸車液壓控制系統(tǒng)模塊4.6汽車起重機液壓控制系統(tǒng)分析

任務(wù)4.6.1汽車起重機

1.汽車起重機概述

汽車起重機是裝在普通汽車底盤或特制汽車底盤上的一種起重機，其行駛駕駛室與起重操縱室分開設(shè)置。這種起重機的優(yōu)點是機動性好，轉(zhuǎn)移迅速。缺點是工作時需支腿，不能負(fù)荷行駛，也不適合在松軟或泥濘的場地上工作。

汽車起重機外形簡圖如圖4-6-1所示，主要由起升機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、變幅機構(gòu)、伸縮機構(gòu)和支腿部分等組成，這些工作機構(gòu)動作的完成由液壓系統(tǒng)來驅(qū)動。一般要求輸出力大，動作平穩(wěn)，耐沖擊，操作靈活、方便、安全、可靠。圖4-6-1汽車起重機外形簡圖任務(wù)4.6.2汽車起重機液壓回路的設(shè)計與分析

汽車起重機液壓回路如圖4-6-2所示。主要由支腿回路、起升回路、大臂伸縮回路、變幅回路、回轉(zhuǎn)油路等五部分構(gòu)成，具體分析如。

1.支腿回路

汽車輪胎的承載能力是有限的，在起吊重物時，必須由支腿液壓缸來承受負(fù)載，使輪胎架空，這樣也可以防止起吊時整機的前傾或顛覆。

支腿動作的順序是：缸8下腔放下后支腿到所需位置，再由缸10上腔放下前支腿。作業(yè)結(jié)束后，先收前支腿，再收后支腿。

(1)當(dāng)手動換向閥6右位工作時，后支腿放下。進(jìn)油路線為：濾油器→泵→濾油器→5中位→6右位→雙向液壓鎖→8下腔；

回油路線為：8上腔→雙向液壓鎖→6右位→油箱。

(2)當(dāng)手動換向閥6左位工作時，后支腿收起。

進(jìn)油路線為：濾油器→泵→濾油器→5中位→6左位→雙向液壓鎖→8上腔；

回油路線為：8下腔→雙向液壓鎖→6左位→油箱。

前支腿液壓缸用閥5控制，其油流路線與后支腿相同。

回路中的雙向液壓鎖的作用是防止液壓支腿在支撐過程中因泄漏出現(xiàn)“軟腿現(xiàn)象”，或行走過程中支腿自行下落，或因管道破裂而發(fā)生傾斜事故。

2.起升回路

起升回路中采用柱塞液壓馬達(dá)帶動重物升降。變速和換向是通過改變手動換向閥18的開口大小來實現(xiàn)的；用液控平衡閥19來限制重物超速下降；單作用液壓缸20是制動缸；單向節(jié)流閥21是保證液壓油先進(jìn)入馬達(dá)，使馬達(dá)產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)矩，再解除制動，以防止重物帶動馬達(dá)旋轉(zhuǎn)而向下滑。制動缸中的油立刻與油箱相通，保證吊物升降停止時，使馬達(dá)迅速制動。

重物起升時的動作順序是：閥3至右位→閥13、16、17至中位，油液→閥18左位→液控平衡閥19中的單向閥進(jìn)入馬達(dá)左腔；同時壓力油經(jīng)單向節(jié)流閥到制動缸，從而解除制動、使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。

重物下降時的動作順序是：手動換向閥18切換至右位工作，液壓馬達(dá)反轉(zhuǎn)，回油經(jīng)平衡閥19的液控順序閥→閥18右位→油箱。

3.大臂伸縮回路

汽車起重機的大臂伸縮采用單級長液壓缸驅(qū)動。改變閥13的開口大小和方向，即可調(diào)節(jié)大臂運動速度和使大臂伸縮；行走時，應(yīng)將大臂收縮回；大臂縮回時，因液壓力與負(fù)載力方向一致，為防止吊臂在重力作用下自行收縮，在收縮缸的下腔回油腔安置了平衡閥14，提高了收縮運動的可靠性。

(1)吊臂伸出時，

進(jìn)油路線為：濾油器→泵→濾油器→3右位→13左位→閥14中的單向閥→伸縮缸下腔；

回油路線為：伸縮缸上腔→13右位→閥16、17、18中位→油箱。

(2)吊臂縮回時，

進(jìn)油路線為：濾油器→泵→濾油器→3右位→13右位→伸縮缸上腔；

回油路線為：伸縮缸下腔→13右位→液控單向順序閥14中的順序閥→閥16、17、18中位→油箱。

4.變幅回路

大臂變幅機構(gòu)用于改變作業(yè)高度，要求能帶載變幅，動作要平穩(wěn)。本機若采用兩個液壓缸并聯(lián)，則會提高變幅機構(gòu)承載能力。其要求以及油路與大臂伸縮油路相同。

(1)吊臂增幅時，

進(jìn)油路線為：濾油器→泵→濾油器→閥3右位→閥13中位→閥16左位→液控單向順序閥15中的單向閥→變幅缸下腔；

回油路線為：變幅缸上腔→閥16左位→閥17、18中位→油箱。

(2)吊臂減幅時，

進(jìn)油路線為：濾油器→泵→濾油器→閥3右位→閥13中位→閥16右位→變幅缸上腔；

回油路線為：變幅缸下腔→液控單向順序閥15中的順序閥→閥16右位→閥17、18中位→油箱。

5.回轉(zhuǎn)油路

回轉(zhuǎn)機構(gòu)要求大臂能在任意方位起吊。由于慣性小，一般不設(shè)緩沖裝置，操作換向閥17，可使馬達(dá)正、反轉(zhuǎn)或停止。

進(jìn)油路線為：濾油器→泵→濾油器→閥3右位→閥13、16中位→閥17→回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)；

回油路線為：回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)→閥17→閥18中位→油箱。任務(wù)4.6.3汽車起重機液壓回路系統(tǒng)特點分析

汽車起重機液壓回路系統(tǒng)具有如下特點：

(1)該系統(tǒng)為單泵、開式、串聯(lián)系統(tǒng)，采用了換向閥串聯(lián)組合，不僅各機構(gòu)的動作可以獨立進(jìn)行，而且在輕載作業(yè)時，可實現(xiàn)起升和回轉(zhuǎn)復(fù)合動作，以提高工作效率。

(2)因重物在下降時以及大臂收縮和變幅時，負(fù)載與液壓力方向相同，執(zhí)行元件會失控，為此，在其回油路上必須設(shè)置平衡閥。同時系統(tǒng)還采用了鎖緊回路和制動回路，保證了起重機的工作可靠，操作安全。

(3)因工況作業(yè)的隨機性較大且動作頻繁，所以大多采用手動彈簧復(fù)位的多路換向閥來控制各動作。換向閥常用M型中位機能。當(dāng)換向閥處于中位時，各執(zhí)行元件的進(jìn)油路均被切斷，液壓泵出口通油箱使泵卸荷，減少了功率損失。模塊4.7組合機床液壓控制系統(tǒng)分析

任務(wù)4.7.1組合機床

1.組合機床概述

組合機床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具，組合而成的半自動或自動專用機床。

2.組合機床部件分類

組合機床由通用部件、支承部件、輸送部件、控制部件及輔助部件組成。

通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。

支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進(jìn)給機構(gòu)的切削頭或夾具等的部件。

輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺、分度鼓輪和往復(fù)移動工作臺等。

控制部件是用以控制機床的自動工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等。

輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。任務(wù)4.7.2組合機床液壓控制回路的設(shè)計與分析

組合機床液壓控制回路工作原理如圖4-7-1所示，是帶有液壓夾緊的驅(qū)式動力滑臺的液壓系統(tǒng)原理圖。這個系統(tǒng)采用限壓式變量泵供油，并配有二位二通電磁閥卸荷，變量泵與進(jìn)油路的調(diào)速閥組成容積節(jié)流調(diào)速回路，用電液換向閥控制液壓系統(tǒng)的主油路換向，用行程閥實現(xiàn)快進(jìn)和工進(jìn)的速度換接。它可實現(xiàn)多種工作循環(huán)，下面以定位夾緊→快進(jìn)→一工進(jìn)→二工進(jìn)→死擋鐵停留→快退→原位停止松開工件的自動工作循環(huán)為例，說明組合機床液壓系統(tǒng)的工作原理。圖4-7-1組合機床液壓控制回路工作原理

1.夾緊工件

夾緊油路一般所需壓力要求小于主油路，故在夾緊油路上裝有減壓閥6，以降低夾緊缸的壓力。

按下啟動按鈕，泵啟動并使電磁鐵4DT通電，夾緊缸24松開以便安裝并定位工件。當(dāng)工件定好位以后，發(fā)出信號使電磁鐵4DT斷電，夾緊缸活塞夾緊工作。

進(jìn)油路線為：泵1→單向閥5→減壓閥6→單向閥7→換向閥11左位→夾緊缸上腔；

回油路線為：夾緊缸下腔→換向閥11左位回油箱。于是夾緊缸活塞下移夾緊工件，單向閥7用以保壓。

2.進(jìn)給缸快進(jìn)前進(jìn)

當(dāng)工件夾緊后，油壓升高壓力繼電器14發(fā)出信號使1DT通電，電磁換向閥13和液動換向閥9均處于左位。

進(jìn)油路線為：泵1→單向閥5→液動閥9左位→行程閥23右位→進(jìn)給缸25左腔。

回油路線為：進(jìn)給缸25右腔→液動閥9左位→單向閥10→行程閥23右位→進(jìn)給缸25左腔，形成差動連接，液壓缸25快速前進(jìn)。

因快速前進(jìn)時負(fù)載小、壓力低，故順序閥4打不開(其調(diào)節(jié)壓力應(yīng)大于快進(jìn)壓力)，變量泵以調(diào)節(jié)好的最大流量向系統(tǒng)供油。

3.一工進(jìn)

當(dāng)滑臺快進(jìn)到達(dá)預(yù)定位置(即刀具趨近工件位置)時，擋鐵壓下行程閥23，于是調(diào)速閥12接入油路，壓力油必須經(jīng)調(diào)速閥12才能進(jìn)入進(jìn)給缸左腔，負(fù)載增大，泵的壓力升高，打開液控順序閥4，單向閥10被高壓油封死，此時油路為：

進(jìn)油路線為：泵1→單向閥5→換向閥9左位→調(diào)速閥12→換向閥20右位→進(jìn)給缸25左腔；

回油路線為：進(jìn)給缸25右腔→換向閥9左位→順序閥4→背壓閥3→油箱。

一工進(jìn)的速度由調(diào)速閥12調(diào)節(jié)。由于此壓力升高到大于限壓式變量泵的限定壓力，泵的流量便自動減小到與調(diào)速閥的節(jié)流量相適應(yīng)。

4.二工進(jìn)

當(dāng)一工進(jìn)到位時，滑臺上的另一擋鐵壓下行程開關(guān)，使電磁鐵3DT通電，于是閥20左位接入油路，由泵來的壓力油須經(jīng)調(diào)速閥12和19才能進(jìn)入25的左腔。

其他各閥的狀態(tài)和油路與一工進(jìn)相同。二工進(jìn)速度由調(diào)速閥19來調(diào)節(jié)，但閥19的調(diào)節(jié)流量必須小于閥12的調(diào)節(jié)流量，否則調(diào)速閥19將不起作用。

5.死擋鐵停留

當(dāng)被加工工件為不通孔且軸向尺寸要求嚴(yán)格，或需刮端面等情況時，則要求實現(xiàn)死擋鐵停留。當(dāng)滑臺二工進(jìn)到位碰上預(yù)先調(diào)好的死擋鐵時，活塞不能再前進(jìn)，停留在死擋鐵處，停留時間用壓力繼電器21來調(diào)節(jié)和控制。

6.快速退回

滑臺在死擋鐵上停留后，泵的供油壓力進(jìn)一步升高，當(dāng)壓力升高到壓力繼電器21的預(yù)調(diào)動作壓力時，壓力繼電器21發(fā)出信號，使1DT斷電，2DT通電,換向閥13和9均處于右位。這時油路為：

進(jìn)油路線為：泵1→單向閥5→換向閥9右位→進(jìn)給缸25右腔；

回油路線為：進(jìn)給缸25左腔→單向閥22→換向閥9右位→單向閥8→油箱。

于是液壓缸25便快速左退。由于快速時負(fù)載壓力小于泵的限定壓力，限壓式變量泵便自動以最大調(diào)節(jié)流量向系統(tǒng)供油。因為進(jìn)給缸為差動缸，所以快退速度基本等于快進(jìn)速度。

壓力繼電器21的預(yù)調(diào)動作壓力是指其入口壓力等于泵的出口壓力，它的壓力增值主要取決于調(diào)速閥19的壓差。

7.進(jìn)給缸原位停止，夾緊缸松開

當(dāng)進(jìn)給缸左退到原位時，擋鐵碰行程開關(guān)發(fā)出信號，使2DT、3DT斷電，同時使4DT通電，于是進(jìn)給缸停止，夾緊缸松開工件。當(dāng)工件松開后，夾緊缸活塞上擋鐵碰行程開關(guān)，使5DT通電，液壓泵卸荷，一個工作循環(huán)結(jié)束。當(dāng)下一個工件安裝定位好后，則又使4DT、5DT均斷電，重復(fù)上述步驟。任務(wù)4.7.3組合機床液壓控制回路特點分析

本系統(tǒng)采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成容積節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，把調(diào)速閥裝在進(jìn)油路上，而在回油路上加背壓閥。這樣就獲得了較好的低速穩(wěn)定性、較大的調(diào)速范圍和較高的效率。而且當(dāng)滑臺需死擋鐵停留時，用壓力繼電器發(fā)出信號實現(xiàn)快退比較方便。

采用限壓式變量泵，并在快進(jìn)時采用差動連接，不僅使快進(jìn)速度和快退速度相同，且可使比不采用差動連接的流量減小一倍，其能量得到合理利用，系統(tǒng)效率進(jìn)一步得到提高。

采用電液換向閥使得換向時間可調(diào)，并改善和提高了換向性能。采用行程閥和液控順序閥來實現(xiàn)快進(jìn)與工進(jìn)的轉(zhuǎn)換，比采用電磁閥的電路簡化，而且使速度轉(zhuǎn)換動作可靠，轉(zhuǎn)換精度也較高。此外，用兩個調(diào)速閥串聯(lián)來實現(xiàn)兩次工進(jìn)，使轉(zhuǎn)換速度平穩(wěn)而無沖擊。在夾緊油路中串接減壓閥，不僅可使其壓力低于主油路壓力，也可根據(jù)工件夾緊力的需要來調(diào)節(jié)并穩(wěn)定其壓力；當(dāng)主系統(tǒng)快速運動時，即使主油路壓力低于減壓閥所調(diào)壓力，因為有單向閥7的存在，夾緊系統(tǒng)也能維持其壓力(保壓)。夾緊油路中采用二位四通閥11，它的常態(tài)位置是夾緊工件。

本系統(tǒng)可較方便地實現(xiàn)多種動作循環(huán)。例如可實現(xiàn)多次工進(jìn)和多級工進(jìn)。工作進(jìn)給速度的調(diào)速范圍可達(dá)6.6～

660mm/min，而快進(jìn)速度可達(dá)7m/min。所以它具有較大的通用性。

此外，本系統(tǒng)采用兩位兩通閥卸荷，比用限壓式變量泵在高壓小流量下卸荷方式的功率消耗要小。模塊4.8外圓磨床液壓控制系統(tǒng)分析

任務(wù)4.8.1外圓磨床

外圓磨床分為普通外圓磨床和萬能外圓磨床。在普通外圓磨床上可磨削工件的外圓柱面和外圓錐面，在萬能外圓磨床上還能磨削內(nèi)圓柱面和內(nèi)圓錐面和端面。外圓磨床的主參數(shù)為最大磨削直徑。

外圓磨床以兩頂心為中心，以砂輪為刀具，將圓柱型鋼件研磨出精密同心度的磨床(又叫頂心磨床或圓筒磨床)。

外圓磨床的主機由床身、車頭、車尾、磨頭、傳動吸塵裝置等部件構(gòu)成。車頭、磨頭可調(diào)轉(zhuǎn)角度，用于修磨頂針及皮輥倒角用專用夾具。任務(wù)4.8.2外圓磨床液壓控制回路的設(shè)計與分析

1.機床液壓系統(tǒng)的功能

以M1432A型萬能外圓磨床為例。

M1432A型萬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。該機床的液壓系統(tǒng)具有以下功能：

(1)能實現(xiàn)工作臺的自動往復(fù)運動，并能在0.05～4m/min之間無級調(diào)速，工作臺換向平穩(wěn)，啟制動迅速，換向精度高。

(2)在裝卸工件和測量工件時，為縮短輔助時間，砂輪架具有快速進(jìn)退動作，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。

(4)工作臺可作微量抖動。當(dāng)切入磨削或加工工件略大于砂輪寬度時，為了提高生產(chǎn)率和改善表面粗糙度，工作臺可作短距離(1～3mm)、頻繁往復(fù)運動(100～150次/min)。

(5)傳動系統(tǒng)具有必要的聯(lián)鎖動作，具體為：

①工作臺的液動與手動聯(lián)鎖，以免液動時帶動手輪旋轉(zhuǎn)引起工傷事故。

②砂輪架快速前進(jìn)時，可保證尾架頂尖不后退，以免加工時工件脫落。

③磨內(nèi)孔時，為使砂輪不后退，傳動系統(tǒng)中設(shè)置有與砂輪架快速后退聯(lián)鎖的機構(gòu)，以免撞壞工件或砂輪。

④砂輪架快進(jìn)時，頭架帶動工件轉(zhuǎn)動，冷卻泵啟動；砂輪架快速后退時，頭架與冷卻泵電機停轉(zhuǎn)。

2.設(shè)計液壓控制系統(tǒng)

M1432型外圓磨床液壓系統(tǒng)原理圖如圖4-8-1所示。圖4-8-1M1432型外圓磨床液壓系統(tǒng)原理圖

3.分析液壓控制系統(tǒng)工作原理

1)工作臺的往復(fù)運動

工作臺的往復(fù)運動分右行和左行兩種。

(1)工作臺右行。如圖4-8-1所示狀態(tài)，右行時，先導(dǎo)閥、換向閥閥芯均處于右端，開停閥處于右位。其主油路為：

進(jìn)油路線為：液壓泵19→換向閥2右位(P→A)→液壓缸2右腔；

回油路線為：液壓缸9左腔→換向閥2右位(B→T2)→先導(dǎo)閥1右位→開停閥3右位→節(jié)流閥5→油箱。液壓油推液壓缸帶動工作臺向右運動，其運動速度由節(jié)流閥來調(diào)節(jié)。

(2)工作臺左行。當(dāng)工作臺右行到預(yù)定位置，工作臺上左邊的擋塊撥與先導(dǎo)閥1的閥芯相連接的杠桿，使先導(dǎo)閥芯左移，開始工作臺的換向過程。先導(dǎo)閥閥芯左移過程中，其閥芯中段制動錐A的右邊逐漸將回油路上通向節(jié)流閥5的通道(D2→T)關(guān)小，使工作臺逐漸減速制動，實現(xiàn)預(yù)制動；當(dāng)先導(dǎo)閥閥芯繼續(xù)向左移動到先導(dǎo)閥芯右部環(huán)形槽，使a2點與高壓油路a2′相通，先導(dǎo)閥芯左部環(huán)槽使a1→a1′接通油箱時，控制油路被切換。這時借助于抖動缸推動先導(dǎo)閥向左快速移動(快跳)。

2)工作臺液動與手動的互鎖

工作臺液動與手動的互鎖是由互鎖缸4來完成的。當(dāng)開停閥3處于圖4-8-1所示位置時，互鎖缸4的活塞在壓力油的作用下壓縮彈簧并推動齒輪Z1和Z2脫開，這樣，當(dāng)工作臺液動(往復(fù)運動)時，手輪不會轉(zhuǎn)動。

當(dāng)開停閥3處于左位時，互鎖缸4通油箱，活塞在彈簧力的作用下帶著齒輪Z2移動，Z2與Z1嚙合，工作臺就可用手搖機構(gòu)搖動。

3)砂輪架的快速進(jìn)、退運動

砂輪架的快速進(jìn)退運動是由手動二位四通換向閥12(快動閥)操縱，由快動缸來實現(xiàn)的。在圖4-8-1所示位置時，快動閥右位接入系統(tǒng)，壓力油經(jīng)快動閥12右位進(jìn)入快動缸14右腔，砂輪架快進(jìn)到前端位置，快進(jìn)終點是靠活塞與缸體端蓋相接觸來保證其重復(fù)定位精度；當(dāng)快動缸左位接入系統(tǒng)時，砂輪架快速后退到最后端位置。為防止砂輪架在快速運動到達(dá)前后終點處產(chǎn)生沖擊，在快動缸兩端設(shè)緩沖裝置，并設(shè)有抵住砂輪架的閘缸13，用以消除絲杠和螺母間的間隙。

手動換向閥12(快動閥)的下面裝有一個自動啟、閉頭架電動機和冷卻電動機的行程開關(guān)和一個與內(nèi)圓磨具聯(lián)鎖的電磁鐵(圖上均未畫出)。當(dāng)手動換向閥12(快動閥)處于右位使砂輪架處于快進(jìn)時，手動閥的手柄壓下行程開關(guān)，使頭架電動機和冷卻電動機啟動。當(dāng)翻下內(nèi)圓磨具進(jìn)行內(nèi)孔磨削時，內(nèi)圓磨具壓另一行程開關(guān)，使聯(lián)鎖電磁鐵通電吸合，將快動閥鎖住在左位(砂輪架在退的位置)，以防止誤動作，保證安全。

4)砂輪架的周期進(jìn)給運動

砂輪架的周期進(jìn)給運動是由選擇閥8、進(jìn)給閥9、進(jìn)給缸10通過棘爪、棘輪、齒輪、絲杠來完成的。選擇閥8根據(jù)加工需要可以使砂輪架在工件左端或右端時進(jìn)給，也可在工件兩端都進(jìn)給(雙向進(jìn)給)，也可以不進(jìn)給，共四個位置可供選擇。

5)尾架頂尖的松開與夾緊

尾架頂尖只有在砂輪架處于后退位置時才允許松開。為操作方便，采用腳踏式二位三通閥11(尾架閥)來操縱，由尾架缸15來實現(xiàn)。由圖4-8-2可知，只有當(dāng)快動閥12處于左位、砂輪架處于后退位置，腳踏尾架閥處于右位時，才能有壓力油通過尾架閥進(jìn)入尾架缸推杠桿撥尾頂尖松開工件。當(dāng)快動閥12處于右位(砂輪架處于前端位置)時，油路L為低壓(回油箱)，這時誤踏尾架閥11也無壓力油進(jìn)入尾架缸14，頂尖也就不會推出。

尾頂尖的夾緊是靠彈簧力。

6)抖動缸的功用

抖動缸6的功用有兩個:第一是幫助先導(dǎo)閥1實現(xiàn)換向過程中的快跳；第二是當(dāng)工作臺需要作頻繁短距離換向時實現(xiàn)工作臺的抖動。

當(dāng)砂輪作切入磨削或磨削短圓槽時，為提高磨削表面質(zhì)量和磨削效率，需工作臺頻繁短距離換向—抖動。這時將換向擋鐵調(diào)得很近或夾住換向杠桿，當(dāng)工作臺向左或向右移動時，擋鐵帶杠桿使先導(dǎo)閥閥芯向右或向左移動一個很小的距離，使先導(dǎo)閥1的控制進(jìn)油路和回油路僅有一個很小的開口。通過此很小開口的壓力油不可能使換向閥閥芯快速移動，這時，因為抖動缸柱塞直徑很小，所通過的壓力油足以使抖動缸快速移動。抖動缸的快速移動推動杠帶先導(dǎo)閥快速移動(換向)，迅速打開控制油路的進(jìn)、回油口，使換向閥也迅速換向，從而使工作臺作短距離頻繁往復(fù)換向—抖動。任務(wù)4.8.3外圓磨床液壓控制回路特點分析

由于機床加工工藝的要求，M1432A型萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)是機床液壓系統(tǒng)中要求較高、較復(fù)雜的一種。其主要特點是：

(1)系統(tǒng)采用節(jié)流閥回油節(jié)流調(diào)速回路，功率損失較小。

(2)工作臺采用了活塞桿固定式雙桿液壓缸，保證左、右往復(fù)運動的速度一致，并使機床占地面積不大。

(3)本系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上采用了將開停閥、先導(dǎo)閥、換向閥、節(jié)流閥、抖動缸等組合一體的操縱箱。使結(jié)構(gòu)緊湊、管路減短、操縱方便，又便于制造和裝配修理。此操縱箱屬行程制動換向回路，具有較高的換向位置精度和換向平穩(wěn)性。模塊4.9飛機起落架液壓控制系統(tǒng)分析

任務(wù)4.9.1飛機起落架

1.起落架的發(fā)展演變

在過去，由于飛機的飛行速度低，對飛機氣動外形的要求不十分嚴(yán)格，因此飛機的起落架都由固定的支架和機輪組成，這樣對制造來說不需要有很高的技術(shù)。當(dāng)飛機在空中飛行時，起落架仍然暴露在機身之外。隨著飛機飛行速度的不斷提高，飛機很快就跨越了音速的障礙，由于飛行的阻力隨著飛行速度的增加而急劇增加，這時，暴露在外的起落架就嚴(yán)重影響了飛機的氣動性能，阻礙了飛行速度的進(jìn)一步提高。

2.起落架的基本組成

為適應(yīng)飛機起飛、著陸滑跑和地面滑行的需要，起落架的最下端裝有帶充氣輪胎的機輪。為了縮短著陸滑跑距離，機輪上裝有剎車或自動剎車裝置。此外還包括承力支柱、減震器(常用承力支柱作為減震器外筒)、收放機構(gòu)、前輪減擺器和轉(zhuǎn)彎操縱機構(gòu)等。承力支柱將機輪和減震器連接在機體上，并將著陸和滑行中的撞擊載荷傳遞給機體。前輪減擺器用于消除高速滑行中前輪的擺振。前輪轉(zhuǎn)彎操縱機構(gòu)可以增加飛機地面轉(zhuǎn)彎的靈活性。對于在雪地和冰上起落的飛機，起落架上的機輪用滑橇代替。

1)減震器

飛機在著陸接地瞬間或在不平的跑道上高速滑跑時，與地面發(fā)生劇烈的撞擊，除充氣輪胎可起小部分緩沖作用外，大部分撞擊能量要靠減震器吸收。

2)收放系統(tǒng)

收放系統(tǒng)一般以液壓作為正常收放動力源，以冷氣、電力作為備用動力源。一般前起落架向前收入前機身，而某些重型運輸機的前起落架是側(cè)向收起的。主起落架收放形式大致可分為沿翼展方向收放和翼弦方向收放兩種。收放位置鎖用來把起落架鎖定在收上和放下位置，以防止起落架在飛行中自動放下和受到撞擊時自動收起。對于收放系統(tǒng)，一般都有位置指示和警告系統(tǒng)。

3)機輪和剎車系統(tǒng)

機輪的主要作用是在地面支持飛機的重量，減少飛機地面運動的阻力，吸收飛機著陸和地面運動時的一部分撞擊動能。主起落架上裝有剎車裝置，可用來縮短飛機著陸的滑跑距離，并使飛機在地面上具有良好的機動性。機輪主要由輪轂和輪胎組成。剎車裝置主要有彎塊式、膠囊式和圓盤式三種。應(yīng)用最為廣泛的是圓盤式，其主要特點是摩擦面積大、熱容量大、容易維護(hù)。

3.起落架的布置形式

1)前三點式起落架

飛機上使用最多的是前三點式起落架，如圖4-9-1(a)所示。前輪在機頭下面遠(yuǎn)離飛機重心處，可避免飛機剎車時出現(xiàn)“拿大頂”的危險。兩個主輪左右對稱地布置在重心稍后處，左右主輪有一定距離可保證飛機在地面滑行時不致傾倒。飛機在地面滑行和停放時，機身地板基本處于水平位置，便于旅客登機和貨物裝卸。重型飛機用增加機輪和支點數(shù)目的方法減低輪胎對跑道的壓力，以改善飛機在前線土跑道上的起降滑行能力，例如美國軍用運輸機C-5A，起飛重量達(dá)348噸，僅主輪就有24個，采用4個并列的多輪式車架，構(gòu)成4個并列主支點。加上前支點共有5個支點，但仍然具有前三點式起落架的性質(zhì)。圖4-9-1起落架布置形式

2)后三點式起落架

早期在螺旋槳飛機上廣泛采用后三點式起落架，如圖4-9-1(b)所示。其特點是兩個主輪在重心稍前處，尾輪在機身尾部離重心較遠(yuǎn)。后三點起落架重量比前三點輕，但是地面轉(zhuǎn)彎不夠靈活，剎車過猛時飛機會出現(xiàn)“拿大頂”的危險，現(xiàn)代飛機已很少采用。

3)自行車式起落架

自行車式起落架用得不多，它的前輪和主輪前后布置在飛機對稱面內(nèi)(即在機身下部)，重心距前輪與主輪幾乎相等。為防止轉(zhuǎn)彎時傾倒，在機翼下還布置有輔助小輪，如圖4-9-1(c)所示。這種布置形式由于起飛時抬頭困難而較少采用。

4)多支柱式起落架

多支柱式起落架的布置形式與前三點式起落架類似，飛機的重心在主起落架之前，但其有多個主起落架支柱，一般用于大型飛機上。如美國的波音747旅客機、C-5A(軍用運輸機(起飛質(zhì)量均在350噸以上)以及前蘇聯(lián)的伊爾86旅客機(起飛質(zhì)量206噸)。顯然，采用多支柱、多機輪可以減小起落架對跑道的壓力，增加起飛及著陸的安全性。

在以上四種布置形式中，前三種是最基本的起落架形式，多支柱式可以看做前三點式的改進(jìn)形式。目前，在現(xiàn)代飛機中應(yīng)用最為廣泛的是前三點式起落架。

4.起落架的結(jié)構(gòu)分類

起落架的結(jié)構(gòu)可分為構(gòu)架式起落架、支柱式起落架、搖臂式起落架三種。

1)構(gòu)架式起落架

構(gòu)架式起落架的主要特點是：通過承力構(gòu)架將機輪與機翼或機身相連。承力構(gòu)架中的桿件及減震支柱都是相互鉸接的。它們只承受軸向力(沿各自的軸線方向)而不承受彎矩。因此，這種結(jié)構(gòu)的起落架構(gòu)造簡單，質(zhì)量也較小，在過去的輕型低速飛機上用得很廣泛。但由于難以收放，現(xiàn)代高速飛機基本上不采用。

2)支柱式起落架

支柱式起落架的主要特點是：減震器與承力支柱合而為一，機輪直接固定在減震器的活塞桿上。減震支柱上端與機翼的連接形式取決于收放要求。對收放式起落架，撐桿可兼作收放作動筒。扭矩通過扭力臂傳遞，亦可以通過活塞桿與減震支柱的圓筒內(nèi)壁采用花鍵連接來傳遞。這種形式的起落架構(gòu)造簡單緊湊，易于放收，而且質(zhì)量較小，是現(xiàn)代飛機上廣泛采用的形式之一。

支柱式起落架的缺點是：活塞桿不但要承受軸向力，還要承受彎矩，因而容易磨損及出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象，使減震器的密封性能變差，不能采用較大的初壓力。

3)搖臂式起落架

搖臂式起落架的主要特點是：機輪通過可轉(zhuǎn)動的搖臂與減震器的活塞桿相連。減震器亦可以兼作承力支柱。這種形式的活塞只承受軸向力，不承受彎矩，因而密封性能好，可增大減震器的初壓力以減小減震器的尺寸，克服了支柱式起落架的缺點，在現(xiàn)代飛機上得到了廣泛的應(yīng)用。搖臂式起落架的缺點是：構(gòu)造較復(fù)雜，接頭受力較大，因此它在使用過程中的磨損較大。任務(wù)4.9.2飛機起落架收放液壓控制回路的設(shè)計與分析

1.控制回路設(shè)計

起落架收放、剎車系統(tǒng)包括前起落架、主起落架、左右機輪護(hù)板以及收放起落架后自動剎車等，它們均采用液壓系統(tǒng)控制。前起落架及主起落架(包括左右兩路)的三套液壓系統(tǒng)基本相同。圖4-9-2為某型飛機前起落架收放液壓系統(tǒng)原理圖。

2.控制回路分析

在圖4-9-2中，當(dāng)三位四通電磁換向閥10處于中位時，兩個電磁鐵都未通電，收油路12、放油路13均與回油路T相通。當(dāng)換向閥10處于右位時，放下油路13接通高壓油液，因單向閥8閉鎖，高壓油首先進(jìn)入開鎖液壓缸9，然后接通液壓鎖6，高壓油進(jìn)入起落架收放液壓缸的放下腔1.1，其上腔與回油路相通，將起落架放下。在液壓缸上腔1.2出口油路上安裝一單向節(jié)流閥2，用來減小起落架放下時的速度，緩和沖擊力，起落架放下結(jié)束后，液壓鎖6將收放液壓缸放下腔油液閉鎖，以備起落架收放液壓缸鋼珠損壞時，仍能將起落架保持在放下位置。當(dāng)收放液壓缸放下腔1.1壓力超過某定值時，與液壓鎖并聯(lián)的高壓溢流閥3打開，將放下腔1.1的超壓油液排到回油路，以防止損壞機件。圖4-9-2某型飛機前起落架收放液壓系統(tǒng)原理圖收起落架的過程是:當(dāng)三位四通電磁換向閥切換至左位時，高壓油液經(jīng)單向節(jié)流閥2接通液壓缸上腔1.2，其工作工程與放下起落架的過程相類似。

自動剎車液壓缸5的功用是在收起起落架時，能自動剎住高速旋轉(zhuǎn)的機輪，以免飛機產(chǎn)生振動。

殘油分離閥11右側(cè)接應(yīng)急油路，在應(yīng)急時接通液壓缸下腔1.1直接放下起落架。模塊4.10液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算

任務(wù)4.10.1工況分析

在設(shè)計液壓系統(tǒng)時，首先應(yīng)明確以下問題，并將其作為設(shè)計依據(jù)。

(1)主機的用途、工藝過程、總體布局以及對液壓傳動裝置的位置和空間尺寸的要求。

(2)主機對液壓系統(tǒng)的性能要求，如自動化程度、調(diào)速范圍、運動平穩(wěn)性、換向定位精度以及對系統(tǒng)的效率、溫升等的要求。

(3)液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境，如溫度、濕度、振動沖擊以及是否有腐蝕性和易燃物質(zhì)存在等情況。

1.運動分析

主機的執(zhí)行元件按工藝要求的運動情況，可以用位移循環(huán)圖(L-t)、速度循環(huán)圖(v-t)、速度與位移循環(huán)圖表示，由此對運動規(guī)律進(jìn)行分析。

1)位移循環(huán)圖L-t

圖4-10-1為液壓機的液壓缸位移循環(huán)圖。縱坐標(biāo)L表示活塞位移，橫坐標(biāo)t表示從活塞啟動到返回原位的時間，曲線斜率表示活塞移動速度。該圖清楚地表明液壓機的工作循環(huán)分別由快速下行、減速下行、壓制、保壓、泄壓慢回和快速回程六個階段組成。圖4-10-1位移循環(huán)圖

2)速度循環(huán)圖v-t(或v-L)

程中液壓缸的運動特點可歸納為三種類型。4-10-2為三種類型液壓缸的v-t圖。第一種，如圖中實線所示，液壓缸開始作勻加速運動，然后勻速運動，最后勻減速運動到終點；第二種，液壓缸在總行程的前一半作勻加速運動，在另一半作勻減速運動，且加速度的數(shù)值相等；第三種，液壓缸在總行程的一大半以上以較小的加速度作勻加速運動，然后勻減速至行程終點。v-t圖的三條速度曲線，不僅清楚地表明了三種類型液壓缸的運動規(guī)律，也間接地表明了三種工況的動力特性。圖4-10-2速度循環(huán)圖

2.動力分析

動力分析是研究機器在工作過程中，其執(zhí)行機構(gòu)的受力情況。對液壓系統(tǒng)而言，就是研究液壓缸或液壓馬達(dá)的負(fù)載情況。

1)液壓缸的負(fù)載力計算

工作機構(gòu)作直線往復(fù)運動時，液壓缸必須克服的負(fù)載由六部分組成：

F=Fc+Ff+Fi+FG+Fm+Fb(4-10-1)

式中：Fc為切削阻力；Ff為摩擦阻力；Fi為慣性阻力；FG為重力；Fm為密封阻力；Fb為排油阻力。

(1)切削阻力Fc。(2)摩擦阻力Ff。圖4-10-3為最常見的兩種導(dǎo)軌形式，其摩擦阻力的值分別為：

平導(dǎo)軌：

Ff=f∑Fn

(4-10-2)

V形導(dǎo)軌：(4-10-3)式中：f為摩擦因數(shù)，參閱表4-10-1選??；∑Fn為作用在導(dǎo)軌上總的正壓力或沿V形導(dǎo)軌橫截面中心線方向的總作用力；α為V形角，一般為90°。圖4-10-3導(dǎo)軌形式

(3)慣性阻力Fi。

慣性阻力Fi為運動部件在啟動和制動過程中的慣性力，可按下式計算：(4-10-4)式中:m為運動部件的質(zhì)量(kg)；a為運動部件的加速度(m/s2)；G為運動部件的重量(N)；g為重力加速度，g=9.81m/s2；Δv為速度變化值(m/s)；Δt為啟動或制動時間(s)，一般機床Δt＝0.1～0.5s，運動部件重量大的取大值。

(4)重力FG。垂直放置和傾斜放置的移動部件，其本身的重量也成為一種負(fù)載，當(dāng)上移時，負(fù)載為正值，下移時為負(fù)值。

(5)密封阻力Fm。

密封阻力指裝有密封裝置的零件在相對移動時的摩擦力，其值與密封裝置的類型、液壓缸的制造質(zhì)量和油液的工作壓力有關(guān)。在初算時，可按缸的機械效率(ηm=0.9)考慮；驗算時，按密封裝置摩擦力的計算公式計算。

(6)排油阻力Fb。

排油阻力為液壓缸回油路上的阻力，該值與調(diào)速方案、系統(tǒng)所要求的穩(wěn)定性、執(zhí)行元件等因素有關(guān)，在系統(tǒng)方案未確定時無法計算，可放在液壓缸的設(shè)計計算中考慮。

(7)液壓缸運動循環(huán)各階段的總負(fù)載力。

液壓缸運動循環(huán)各階段的總負(fù)載力計算一般包括啟動加速、快進(jìn)、工進(jìn)、快退、減速制動等幾個階段，每個階段的總負(fù)載力是有區(qū)別的。①啟動加速階段：這時液壓缸或活塞處于由靜止到啟動并加速到一定速度，其總負(fù)載力包括導(dǎo)軌的摩擦力、密封裝置的摩擦力(按缸的機械效率ηm=0.9計算)、重力和慣性力等項，即

F=Ff+Fi±FG+Fm+Fb(4-10-5)

②快速階段：

F=Ff±FG+Fm+Fb

(4-10-6)

③工進(jìn)階段：

F=Ff+Fc±FG+Fm+Fb

(4-10-7)

④減速：

F=Ff±FG－Fi+Fm+Fb(4-10-8)

2)液壓缸負(fù)載循環(huán)圖

液壓缸的負(fù)載循環(huán)圖。對較為復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，為了更清楚的了解該系統(tǒng)內(nèi)各液壓缸(或液壓馬達(dá))的速度和負(fù)載的變化規(guī)律，應(yīng)根據(jù)各階段的總負(fù)載力和它所經(jīng)歷的工作時間t或位移L按相同的坐標(biāo)繪制液壓缸的負(fù)載時間(F-t)或負(fù)載位移(F-L)圖，然后將各液壓缸在同一時間t(或位移)的負(fù)載力疊加。

圖4-10-4為一部機器的F-t圖，其中：0～t1為啟動過程；t1～t2為加速過程；t2～t3為恒速過程；t3～t4為制動過程。它清楚地表明了液壓缸在動作循環(huán)內(nèi)負(fù)載的規(guī)律。圖中最大負(fù)載是初選液壓缸工作壓力和確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸的依據(jù)。圖4-10-4負(fù)載循環(huán)圖

2)液壓馬達(dá)的負(fù)載

工作機構(gòu)作旋轉(zhuǎn)運動時，液壓馬達(dá)必須克服的外負(fù)載為

M=Me+Mf+Mi(4-10-9)

(1)工作負(fù)載力矩Me。Me可能是定值，也可能隨時間變化，應(yīng)根據(jù)機器工作條件進(jìn)行具體分析。

(2)摩擦力矩Mf。Mf為旋轉(zhuǎn)部件軸頸處的摩擦力矩，其計算公式為

Mf=GfR

(4-10-10)

式中：G為旋轉(zhuǎn)部件的重量(N)；f為摩擦因數(shù)，啟動時為靜摩擦因數(shù)，啟動后為動摩擦因數(shù)；R為軸頸半徑(m)。

(3)慣性力矩Mi。Mi為旋轉(zhuǎn)部件加速或減速時產(chǎn)生的慣性力矩，其計算公式為(4-10-11)式中：ε為角加速度(r/s2)；Δω為角速度的變化(r/s)；Δt為加速或減速時間(s)；J為旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動慣量(kg·m2)，J=GD2/4g。GD2為回轉(zhuǎn)部件的飛輪效應(yīng)(N·m2)。各種回轉(zhuǎn)體的GD2可查《機械設(shè)計手冊》。任務(wù)4.10.2確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)

1.液壓缸的設(shè)計計算

1)初定液壓缸