任务四机床进给系统液压回路分析与组装

1、机床进给系统液压回路机床进给系统液压回路分析与组装分析与组装 任务引入任务引入 如图，机床进给系如图，机床进给系统原理图，试对该回统原理图，试对该回路进行分析，说明其路进行分析，说明其工作过程及工作原理，工作过程及工作原理，并在实验台上组装、并在实验台上组装、验证回路。验证回路。机床进给系统液压回路机床进给系统液压回路相关知识讲解一：液压传动工作介质相关知识讲解一：液压传动工作介质u（1 1）粘度和压力的关系粘度和压力的关系 P P，FF， 随随pp而而，压力较小时忽略，压力较小时忽略，32Mpa32Mpa以上以上才考虑才考虑u（2 2）粘度和温度的关系）粘度和温度的关系 温度温度，内聚力，内

2、聚力， 粘度随温度变化的关系叫粘温特性，粘度粘度随温度变化的关系叫粘温特性，粘度随温度的变化较小，即粘温特性较好。随温度的变化较小，即粘温特性较好。4 4、液体的其它性质、液体的其它性质5 5、液压油的作用、液压油的作用u 工作介质工作介质传递运动和动力传递运动和动力 u 润滑剂润滑剂 润滑运动部件润滑运动部件u 密封密封粘性产生阻力粘性产生阻力u 冷却冷却流动过程带走热量流动过程带走热量6 6、液压油的类型、液压油的类型u 机械油机械油u 精密机床液压油精密机床液压油u 气轮机油气轮机油u 变压器油等变压器油等相关知识讲解一：液压传动工作介质相关知识讲解一：液压传动工作介质7 7、液压油选用

3、、液压油选用u首先根据工作条件首先根据工作条件 （v v、p p 、T T）和元件类型）和元件类型u选择油液品种，然后根据粘度选择牌号选择油液品种，然后根据粘度选择牌号u 慢速、高压、高温：慢速、高压、高温：大（以大（以q q）u通常通常 , ；液压缸；液压缸往复运动时的速度比为：往复运动时的速度比为： 2v1v1F2F22212dDDvv 上式表明：上式表明：当活塞杆直径愈小时，速度比接近当活塞杆直径愈小时，速度比接近1，在两个方向上的速度差值就愈小。在两个方向上的速度差值就愈小。两腔进油两腔进油,差动联接差动联接2A3F(c)差动联接差动联接1P1A3vq 当单杆活塞缸两腔同时通入压力油时

4、，由于无杆腔当单杆活塞缸两腔同时通入压力油时，由于无杆腔有效作用面积大于有杆腔的有效作用面积，使得活塞向有效作用面积大于有杆腔的有效作用面积，使得活塞向右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向右运动，右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向右运动，活塞杆向外伸出；与此同时，又将有杆腔的油液挤出，活塞杆向外伸出；与此同时，又将有杆腔的油液挤出，使其流进无杆腔，从而加快了活塞杆的伸出速度，单活使其流进无杆腔，从而加快了活塞杆的伸出速度，单活塞杆液压缸的这种连接方式被称为塞杆液压缸的这种连接方式被称为差动连接差动连接。vvdqAAqv22134vmpdAApF1221134)( 在忽略两腔连通油路压

5、力损失的情况下，差动连接液在忽略两腔连通油路压力损失的情况下，差动连接液压缸的推力为：压缸的推力为：活塞的运动速度为：活塞的运动速度为：2A3F(c)差动联接差动联接1P1A3vq 差动连接时差动连接时,液压缸的有效作用面积是液压缸的有效作用面积是活塞杆活塞杆的横截的横截面积，工作台运动速度比无杆腔进油时的大，而输出力则面积，工作台运动速度比无杆腔进油时的大，而输出力则较小。较小。 差动连接差动连接是在不增加液压泵容量和功率的条件下，实是在不增加液压泵容量和功率的条件下，实现快速运动的有效办法。现快速运动的有效办法。2A3F(c)差动联接差动联接1P1A3vq单杆活塞液压缸应用单杆活塞液压缸应

6、用单杆活塞液压缸不同连接，可实现如下工作循环： （差动连接） （无杆腔进油）（有杆腔进油） 快进 工进 快退 v3、F3 v1、F1 v2、F2 动画演示动画演示液压刨床液压刨床结构：缸体、柱塞、导向套、钢丝卡圈等 当活塞式液压缸行程较长时，加工难度大当活塞式液压缸行程较长时，加工难度大,使得制造成本使得制造成本增加。增加。 某些场合所用的液压缸并不要求双向控制某些场合所用的液压缸并不要求双向控制,柱塞式液压缸柱塞式液压缸正是满足了这种使用要求的一种价格低廉的液压缸。正是满足了这种使用要求的一种价格低廉的液压缸。二、柱塞缸二、柱塞缸单杆活塞缸双杆活塞缸柱塞缸柱塞缸的特点柱塞缸的特点n 柱塞与缸

7、筒无配合关系，缸筒内孔不需精加工，只是柱塞与缸筒无配合关系，缸筒内孔不需精加工，只是柱塞与缸盖上的导向套有配合关系，柱塞与缸盖上的导向套有配合关系，常用于长行程机床常用于长行程机床。n 为减轻重量，减少弯曲变形，柱塞常做成空心。为减轻重量，减少弯曲变形，柱塞常做成空心。n 柱塞缸只能作单作用缸，要求往复运动时，需成对使柱塞缸只能作单作用缸，要求往复运动时，需成对使用。用。动画演示动画演示三、摆动缸三、摆动缸Dd1234432411 摆动液压缸能实现小于摆动液压缸能实现小于360360角度的往复摆动运动，角度的往复摆动运动，由于它可直接输出扭矩，故又称为摆动液压马达，由于它可直接输出扭矩，故又称

8、为摆动液压马达，常用于常用于辅助装置，如送料和转位装置、液压机械手及间歇进给机辅助装置，如送料和转位装置、液压机械手及间歇进给机构。构。主要有主要有单叶片式单叶片式和和双叶片式双叶片式两种结构形式。两种结构形式。 摆动缸摆动缸主要由定子块主要由定子块1、缸体、缸体2、摆动轴、摆动轴3、叶片、叶片4、左右、左右支承盘和左右盖板等主要零件组成。定子块固定在缸体上，支承盘和左右盖板等主要零件组成。定子块固定在缸体上，叶片和摆动轴固连在一起，当两油口相继通以压力油时，叶片和摆动轴固连在一起，当两油口相继通以压力油时，叶片即带动摆动轴作往复摆动。叶片即带动摆动轴作往复摆动。 单叶片摆动液压缸的摆角一般不

9、超过单叶片摆动液压缸的摆角一般不超过 ，双叶片，双叶片摆动液压缸的摆角一般不超过摆动液压缸的摆角一般不超过 。Dd1234432411四、增压缸四、增压缸22dDK 增压缸是活塞缸与柱塞缸组成的复合缸，但它不是能量增压缸是活塞缸与柱塞缸组成的复合缸，但它不是能量转换装置，只是一个增压器件。转换装置，只是一个增压器件。增压比为大活塞与小柱塞的面积比增压比为大活塞与小柱塞的面积比小柱塞缸输出的压力小柱塞缸输出的压力 增压能力是以降低有效流量为代价的。增压能力是以降低有效流量为代价的。mabpKp五、伸缩液压缸（多级缸）五、伸缩液压缸（多级缸） 两个或多个活塞式缸套两个或多个活塞式缸套装而成，前一级

10、活塞缸的活塞装而成，前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。杆是后一级活塞缸的缸筒。 有有单作用伸缩液压缸单作用伸缩液压缸和和双作用双作用伸缩液压缸伸缩液压缸。不同点是单作用。不同点是单作用回程靠外力，而双作用靠液压回程靠外力，而双作用靠液压作用力。作用力。 伸缩式液压缸的特点是：活塞杆伸出的行程长，收缩伸缩式液压缸的特点是：活塞杆伸出的行程长，收缩后的结构尺寸小，适用于翻斗汽车，起重机的伸缩臂等。后的结构尺寸小，适用于翻斗汽车，起重机的伸缩臂等。六、齿条活塞缸六、齿条活塞缸 齿条活塞缸是活塞缸与齿轮齿条机构组成的复合式缸。它将活塞的直齿条活塞缸是活塞缸与齿轮齿条机构组成的复合式缸。它将活塞

11、的直线往复运动转变为齿轮的旋转运动，用在机床的进刀机构、回转工作台转线往复运动转变为齿轮的旋转运动，用在机床的进刀机构、回转工作台转位、液压机械手等位、液压机械手等。876543211211109行程1 紧固螺帽；紧固螺帽；2 调节螺钉；调节螺钉；3 端盖；端盖；4 垫圈；垫圈；5 O形密封圈；形密封圈；6 挡圈；挡圈；7 缸套；缸套；8 齿条活塞；齿条活塞；9 齿轮；齿轮；l0 传动轴；传动轴；11 缸体；缸体；12 螺钉螺钉q七、七、 液压缸的结构（活塞缸）液压缸的结构（活塞缸） 双作用单活塞杆液压缸主要由双作用单活塞杆液压缸主要由缸底缸底2 2、缸筒、缸筒1111、缸盖、缸盖1515、导

12、向套、导向套1313、活塞活塞8 8、活塞杆、活塞杆1212等组成。缸筒一端与缸底等组成。缸筒一端与缸底焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接。为了保证液压缸的可靠密封，在相应部位设置了键连接。为了保证液压缸的可靠密封，在相应部位设置了密封圈密封圈6 6、1010、1414、1616和防尘圈和防尘圈1919。1、缸体组件缸体组件包括缸筒、缸底、缸盖、导向环、支撑环等。包括缸筒、缸底、缸盖、导向环、支撑环等。缸筒：缸筒：液压缸的主体，其内孔一般采用镗削、绞孔、滚液压缸的主体，其内孔一般采用镗削、绞孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造

13、，要求表面粗造度在压或珩磨等精密加工工艺制造，要求表面粗造度在0.10.1 m-0.4m-0.4 m m。 端盖：端盖：装在缸筒两端，与缸筒形成封闭油腔，同样承受装在缸筒两端，与缸筒形成封闭油腔，同样承受很大的液压力，因此，端盖及其连接件都应有足够的强度。很大的液压力，因此，端盖及其连接件都应有足够的强度。导向套：导向套：对活塞杆或柱塞起导向和支承作用，有些液对活塞杆或柱塞起导向和支承作用，有些液压缸不设导向套，直接用端盖孔导向。压缸不设导向套，直接用端盖孔导向。(2)半半环环连连接接式式 优点优点 缺点缺点1. 1. 结构简单结构简单 1.1.键槽使缸筒壁的强度键槽使缸筒壁的强度2. 2.

14、易装卸易装卸 有所削弱有所削弱 2.2.零件较多零件较多 (1)法法兰兰式式连连接接 优点优点 缺点缺点 1. 1. 结构较简单结构较简单 外形较大外形较大2. 2. 易加工易加工 3. 3. 连接可靠，易装卸连接可靠，易装卸缸筒与缸盖的连接缸筒与缸盖的连接 ：(3)焊焊接接连连接接式式 优点优点 缺点缺点 1. 连接强度高连接强度高 易引起缸筒变形易引起缸筒变形2. 制造简单制造简单(4)拉拉杆杆式式连连接接 优点优点 缺点缺点 1. 缸筒最易加工缸筒最易加工 重量较重重量较重2. 最易装卸最易装卸 外形尺寸较大外形尺寸较大3. 结构通用性大结构通用性大(5) 螺纹连接式螺纹连接式外螺纹连接

15、外螺纹连接内螺纹连接内螺纹连接 优点优点 缺点缺点 1. 重量较轻重量较轻 端部结构复杂端部结构复杂2. 外形较小外形较小 装卸要用专门工具装卸要用专门工具缸缸筒筒缸缸筒筒2、活塞组件活塞组件 活塞组件由活塞、活塞杆和连接件等组成。活塞组件由活塞、活塞杆和连接件等组成。活塞与活塞杆的连接形式：活塞与活塞杆的连接形式： 活塞与活塞杆的连接最常用的有活塞与活塞杆的连接最常用的有螺纹连接螺纹连接和和半环连接半环连接形式形式。 液压缸行程较短、且活塞与活塞杆直径相差不多时，可将活塞液压缸行程较短、且活塞与活塞杆直径相差不多时，可将活塞与活塞杆做成整体，但在大多数情况下，活塞与活塞杆是分开的。与活塞杆做

16、成整体，但在大多数情况下，活塞与活塞杆是分开的。 在一般工作条件下，活塞和活塞杆采用在一般工作条件下，活塞和活塞杆采用螺纹螺纹固定。当缸工作压力较高或负载较大，而活塞杆固定。当缸工作压力较高或负载较大，而活塞杆直径又较小时，活塞杆的螺纹可能过载；另外工直径又较小时，活塞杆的螺纹可能过载；另外工作机械振动较大时，固定活塞的螺母可能松动，作机械振动较大时，固定活塞的螺母可能松动，因此需采用因此需采用半环连接半环连接。 3、密封装置密封装置 有活塞与缸筒、活塞杆与缸盖的密封，用以防止油有活塞与缸筒、活塞杆与缸盖的密封，用以防止油液的泄漏。一般要求密封装置应具有良好的密封性、尽可液的泄漏。一般要求密封

17、装置应具有良好的密封性、尽可能长的寿命、制造简单、拆装方便、成本低。能长的寿命、制造简单、拆装方便、成本低。常见的密封装置有：常见的密封装置有： 间隙密封间隙密封（依靠运动件间的微小间隙来防止泄漏）、（依靠运动件间的微小间隙来防止泄漏）、 活塞环密封活塞环密封（依靠在活塞上的活塞环在（依靠在活塞上的活塞环在O形圈弹力作形圈弹力作用下贴紧缸壁而防止泄漏）用下贴紧缸壁而防止泄漏） 密封圈密封密封圈密封（有（有Y形圈、形圈、V形圈等，利用橡胶和塑料的形圈等，利用橡胶和塑料的弹性使各种截面的环形圈贴紧在静、动配合面之间来防止弹性使各种截面的环形圈贴紧在静、动配合面之间来防止泄漏）。泄漏）。4、缓冲装置

18、缓冲装置 为了防止这种危害，保证安全，应采取为了防止这种危害，保证安全，应采取缓冲缓冲措施，对液压缸运动速度进行控制。措施，对液压缸运动速度进行控制。 当液压缸带动质量较大的部件作快速往复运当液压缸带动质量较大的部件作快速往复运动时，由于运动部件具有很大的动能，因此当活动时，由于运动部件具有很大的动能，因此当活塞运动到液压缸终端时，会与端盖碰撞，而产生塞运动到液压缸终端时，会与端盖碰撞，而产生冲击和噪声。这种机械冲击不仅引起液压缸的有冲击和噪声。这种机械冲击不仅引起液压缸的有关部分的损坏，而且会引起其它相关机械的损伤。关部分的损坏，而且会引起其它相关机械的损伤。 当活塞移至端部，缓冲柱塞开始插

19、入缸端的当活塞移至端部，缓冲柱塞开始插入缸端的缓冲孔缓冲孔时，时，活塞与缸端之间形成封闭空间，该腔中受困挤的剩余油液活塞与缸端之间形成封闭空间，该腔中受困挤的剩余油液只能从节流小孔或缓冲柱塞与孔槽之间的节流环缝中挤出，只能从节流小孔或缓冲柱塞与孔槽之间的节流环缝中挤出，从而造成背压迫使运动柱塞降速制动，实现缓冲。从而造成背压迫使运动柱塞降速制动，实现缓冲。udu(b)u(a)（c）u(d)图图a a) )、b)b)为为间隙缓冲间隙缓冲，缓冲柱塞进入缸端孔时，缓冲柱塞进入缸端孔时，孔内油液从柱塞与孔壁间的环形间隙挤出，形成孔内油液从柱塞与孔壁间的环形间隙挤出，形成缓冲压力，吸收惯性引起的机械动能

20、。缓冲压力，吸收惯性引起的机械动能。udu(b)u(a)（c）u(d)udu(b)u(a)（c）u(d)图图c)c)为为可变节流槽式缓冲可变节流槽式缓冲。缓冲柱塞进入缸端孔时，回油。缓冲柱塞进入缸端孔时，回油路封闭，迫使回油经由缓冲柱塞上的节流口路封闭，迫使回油经由缓冲柱塞上的节流口( (轴向三角槽轴向三角槽) )流出而建立缓冲压力。节流口面积随柱塞行程而变化。流出而建立缓冲压力。节流口面积随柱塞行程而变化。图图d)d)为为可调节流孔缓冲可调节流孔缓冲。缓冲柱塞进入缸端孔时，封闭了。缓冲柱塞进入缸端孔时，封闭了回油通路，迫使回油通过一个可调节流阀而建立缓冲压力。回油通路，迫使回油通过一个可调节

21、流阀而建立缓冲压力。 液压传动系统往往会混入空气，使系统工作不稳定，产生振动、液压传动系统往往会混入空气，使系统工作不稳定，产生振动、爬行或前冲等现象，严重时会使系统不能正常工作。爬行或前冲等现象，严重时会使系统不能正常工作。5、排气装置排气装置 通常有两种：一种是在液压缸的通常有两种：一种是在液压缸的最高部位最高部位处开处开排气排气孔孔，并用管道连接排气阀进行排气；另一种是在液压缸，并用管道连接排气阀进行排气；另一种是在液压缸的的最高部位最高部位安放安放排气塞排气塞。相关知识讲解四：流量控制阀相关知识讲解四：流量控制阀三、调速阀三、调速阀相关知识讲解五：速度控制回路相关知识讲解五：速度控制回

22、路1 1执行元件爬行故障诊断与维修方法执行元件爬行故障诊断与维修方法序序号号故障原因故障原因维修方法维修方法1 1液压系统中进了空气液压系统中进了空气排净液压系统中的空气排净液压系统中的空气2 2液压泵流量脉动大，溢流阀振动造成系液压泵流量脉动大，溢流阀振动造成系统压力脉动，引起液压缸或液压马达速度统压力脉动，引起液压缸或液压马达速度变化变化检修或更换液压泵或溢流阀检修或更换液压泵或溢流阀3 3节流阀或调速阀阀口堵塞，系统泄漏不节流阀或调速阀阀口堵塞，系统泄漏不稳定稳定清洗节流阀或调速阀阀口清洗节流阀或调速阀阀口4 4调速阀中减压阀阀芯不灵活造成流量不调速阀中减压阀阀芯不灵活造成流量不稳定而引

23、起爬行稳定而引起爬行清洗或研磨调速阀中减压阀阀清洗或研磨调速阀中减压阀阀芯，使其运动灵活芯，使其运动灵活5 5在进油路的节流调速回路中，无背压或在进油路的节流调速回路中，无背压或背压不足时，外负载变化时导致执行元件背压不足时，外负载变化时导致执行元件速度变化而引起爬行速度变化而引起爬行在进油路的节流调速回路中，在进油路的节流调速回路中，要加背压阀，并使背压阀压力足要加背压阀，并使背压阀压力足够够6 6活塞杆密封压得过紧活塞杆密封压得过紧调整活塞杆密封压紧力调整活塞杆密封压紧力7 7活塞杆弯曲活塞杆弯曲校正活塞杆校正活塞杆8 8导轨与缸的轴线不平行导轨与缸的轴线不平行校正校正9 9导轨润滑不良导轨润滑不良加强导轨的润滑加强导轨的润滑相关知识讲解六：速度控制回路故障诊断与排除相关知识讲解六：速度控制回路故障诊断与排除2 2负载增加时速度显著下降故障诊断与维修方法负载增加时速度显著下降故障诊断与维修方法序号