《液压与气压传动》课件第8、9章

第八章典型的液压与气压传动系统第九章液压与气压传动系统的设计计算液压与气动技术

主讲教师：莫秋云第八章典型的液压与气压传动系统通常，机器或机械设备中的液压与气压传动部分称为液压与气压传动系统。当机器或设备的工作主体是用液压或气压来传动时，则它称为液压与气压设备。阅读和分析液压与气动传动系统图的大致步骤和方法是：（1）了解设备的用途及对液压与气压传动系统的要求；（2）初步浏览各执行元件的工作循环过程，所含元件的类型、规格、性能、功用和各元件之间的关系；（3）分析每一执行元件的子系统，搞清楚基本回路参照动作顺序表读懂子系统；（4）分析各子系统之间的联系，并读懂在系统中是如何实现。（5）在全面读懂系统的基础上，归纳总结整个系统有哪些特点，以便加深对系统的理解。

1、YT4543型动力滑台液压系统2、气压传动机械手气压系统83、剪板机液压系统4、Q－2型汽车起重机液压系统概述组合机床是适用于大批大量零件加工的一种金属切削机床。组合机床能完成钻、扩、铰、镗、铣、攻丝等加工工序。动力滑台是组合机床的通用部件，根据加工工艺要求，可在滑台台面上安装动力箱、多轴箱及各种专用切削头等动力部件，按一定动作循环完成进给运动。动力滑台有机械和液压两类。由于液压动力滑台的机械结构简单，配上电器后实现进给运动的自动工作循环容易，又可以方便地对工进速度进行调节，因此它的应用比较广泛。

8.1YT4543型组合机床动力滑台液压系统的工作原理1、YT4543型组合机床动力滑台液压系统的工作原理

YT4543型动力滑台液压系统工作原理动画

滑台动作循环：快进一工进二工进停留快退原位停止2、YT4543型动力滑台液压系统控制元件的动作顺序表如下

电磁铁、压力继电器和行程阀动作顺序表

根据以上液压系统不同工作循环时的回路，得到相应的进油路和回油路、控制元件动作顺序。1）快进进油路：过滤器泵14单向阀13液动换向阀12左位行程阀8液压缸7左腔回油路：液压缸7右腔液动换向阀12左位单向阀3行程阀8液压缸7左腔2）第一工进进油路：过滤器泵14单向阀13液动换向阀12左位调速阀4电磁换向阀9右位液压缸7左腔

回油路：液压缸7右腔液动换向阀12左位液压顺序阀2背压阀1油箱

3）第二次工进第二次工作进给的油路基本与第一次工作进给的油路相同，不同的是当第一次工作进给到指定位置时，滑台上行程挡铁压下行程开关，发出电信号使电磁铁3YA得电，电磁换向阀9左位接入油路，这时液压油必须通过调速阀4和调速阀10进入液压缸7的左腔。回油路和第一次工作进给完全相同。

4）死挡铁停留当滑台完成第二次工作进给后，碰上死挡铁，滑台停止运动，使液压缸7左腔压力升高，当压力升高到根据工艺要求的压力继电器5的调定值时，压力继电器发出信号给时间继电器，使滑台在死挡铁停留一定时间后再开始下一动作。停留时间由时间继电器来调定。5）快退滑台停留时间结束后，时间继电器发出滑台快退信号，使电磁铁1YA断电，2YA通电，先导电磁阀右位接入系统，液动换向阀右位也接入系统。进油路过滤器泵14单向阀13液动换向阀12右位液压缸7右腔回油路液压缸7左腔单向阀6阀液动换向12右位油箱6）原位停止滑台快速退回到原位，挡块压下行程开关，发出信号，使电磁铁1YA、2YA和3YA全部断电，先导电磁阀11和液动换向阀12处在中位，滑台停止运动。此时液压泵输出的液压油经单向阀13和液动换向阀12中位流回油箱，在低压下卸荷（维持低压为了下次启动时能使液动换向阀12动作）。3、YT4543型组合机床动力滑台液压系统的特点

1）采用了限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路，保证了稳定的低速运动，有较好的速度刚性和较大的调速范围。回油路上的背压阀使滑台能承受负值负载。2）采用了限压式变量泵和液压缸的差动连接实现快进，能量利用合理。3）采用了行程阀和顺序阀实现快进和工进的换接，动作可靠，转换位置精度高。4）采用了三位五通M型中位机能的电液换向阀换向，提高了换向平稳性，减少了能量损失。8.2气压传动机械手气压系统

气压传动在工业机械手、特别是在高速机械手中应用较多。它的压力一般在0.4-0.6MPa之内，个别的气压系统的压力可达0.8-1.0MPa，其臂力压力一般在3.0MPa以下。下面介绍160t冷压机上气压传动机械手。

气压传动机械手结构示意图

气压传动机械手气压系统的工作原理动画

气压传动机械手气压系统的特点：1、不用增速机构即能获得较高的运动速度，使其能快速自动完成上料、下料动作。2、结构简单、刚性好、成本低。3、对环境无污染，对管路要求低。4、驱动立柱旋转的气缸采用气液联动缸。8.3剪板机液压系统剪板机主要用于剪裁金属板，目前大、中型剪板机主传动系统一般采用液压传动。

剪板机主要动作是：主液压缸带动刀片运动对板料进行剪切；其辅助动作有压料脚压住板料，防止剪切时产生的力矩使钢板翘起，剪切后托料球抬起，以减小养料时的磨擦力等。

剪板机液压系统工作原理动画

液压系统的特点：1、液压系统采用了插装阀，使系统结构简单，动作快，冲击小。2、在压力调节回路中采用了两级调压回路，并可实现液压系统的卸荷，节省功率。3、由四组插装阀和电磁换向阀组成的换向回路可实现一个三位五通阀的功能。8.4汽车起重机液压系统

1、概述

Q2—8汽车起重机由汽车1、回转机构2、前后支腿3、吊臂变幅缸4、吊臂伸缩缸5、起升机构6和基本臂7组成。能较高速度行走，机动性好；又能用于起重。

起重时，动作顺序为：放下后支腿—放下前支腿—调整吊臂长度—调整吊臂起重角度—起吊—回转—落下载重—收前支腿—收后支腿—起吊作业结束。上车部分(下车部分)回转接头变幅起升伸缩回转前肢退后肢腿2、Q2-8起重机液压系统工作原理图3、Q2—8汽车起重机液压系统特点1、这是多路换向阀控制系统，油路为串联油路，各执行元件可以单动，也可以同时动作2、支腿回路采用了双向液压锁，可防止发生“软腿”和支腿自行下落的现象。3、在起升、吊臂伸缩和变幅回路中都设有平衡阀，可有效地防止重物因自重自行下落。4、起升马达上设有制动缸，可防止马达因泄漏严重而产生“溜车”现象。第九章液压与气压传动系统的设计计算设计计算步骤1明确设计要求2进行工况分析3确定pq和排量4拟订系统草图5选择元件附件6系统性能验算7完成图纸文件明确设计要求进行工况分析确定p,q和排量拟订系统草图选择元件附件系统性能验算完成图纸文件通过否?YN本章的主要内容：1、明确设计要求、进行工况分析2、执行元件主要参数的确定3、系统原理图的确定4、元件的计算和选择5、系统性能验算6、绘制正式工作图和编制技术文件7、系统设计计算举例1、明确设计要求

设计要求地任何设计的依据，液压与气压传动系统设计时要明确液压与气压传动系统的动作和性能要求，这里一般需要考虑以下几个方面：1）设备中液压与气压传动的运动及各执行机；2）装置的空间布置、安装形式、重量、外形尺寸的限制等；3）执行机构的载荷形式和大小；4）运动速度及其范围、对平稳性的要求；5）各执行机构的动作、相互关系及操作；6）自动化程度、效率、温升、安全保护、制造成本等要求7）工作环境方面的要求。9.1明确设计要求、进行工况分析对于元件的工况进行分析，就是查明每个执行元件在各自工作过程中的速度和负载的变化规律。通常是求出一个工作循环内各阶段的速度和负载值列表表示。一般情况下，液压传动系统中液压缸承受的负载由六部分组成，即工作负载、导轨摩擦负载、惯性负载、重力负载、密封负载、背压负载，前五项构成了液压缸所要克服的机械总负载。1）工作负载对于液压机来说，工件的压制抗力为工作负载。对于金属切削机床来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载。2）导轨摩擦负载

平导轨：、V形导轨：式中：－摩擦系数

G－运动部件的重力－垂直导轨的工作负载－V形导轨面的夹角，一般2、执行元件的工况分析3）惯性负载

4）重力负载

垂直或倾斜放置的运动部件，在没有平衡的情况下，自重也成为一种负载。5）密封负载密封负载是指密封装置的摩擦力，其值与密封装置的类型和尺寸、液压缸的制造质量和油液的工作压力有关，计算公式见有关手册。6）背压负载

执行元件的主要参数是指其工作压力和最大流量。液压传动系统采用的执行元件形式可视主机所要实现的运动种类和性质而定，如下表运动形式往复直线运动回转运动往复摆动短行程长行程高速低速摆动马达建议采用的执行元件形式活塞缸柱塞缸液压马达与齿轮齿条机构液压马达与丝杆螺母机构高速液压马达低带液压马达高速液压马达与减速机构9.2执行元件主要参数的确定

根据实际情况选取适当的工作压力，执行元件工作压力可以根据总负载的大小或主机设备类型选取，可参照下表。气压传动控制系统的工作压力一般为0.5MPa左右。

按负载选择工作压力

各种设备常用系统工作压力负载力/kN<55~1010~2020~3030~50>50工作压力/MPa0.8~11.5~22.5~33~44~55~7设备类型磨床车、铣、镗床组合机床龙门刨床、拉床汽车、矿山机械、农业机械大中型挖掘机械、起重机械、液压机工作压力/MPa0.8~22~43~5＜＝1010~1620~301、初选执行元件的工作压力1）液压缸主要结构尺寸2）液压马达主要参数的确定3、复算执行元件的工作压力

执行元件背压的估计值系统类型背压中、低压系统0~8简单系统，一般轻载节流调速系统出口带调速阀的调速系统出口带背压阀带补油泵的闭式回路0.2~0.50.5~0.80.5~1.50.8~1.5中高压系统8~16同上比中低压系统高50~100%高压系统16~32如锻压机械等初算时背压可忽略不计2、确定执行元件的主要结构参数4、执行元件的工况图

机床进给液压缸工况

流量循环图压力循环图功率循环图9.3系统原理图的确定

系统原理图是表示系统的组成和工作原理的图样，它对系统的性能及设计方案的合理性、经济性具有决定性的影响。拟定系统原理图包含两项内容：一是通过分析、对比选出合适的基本回路；二是把选出的基本回路进行有机组合，构成完整的系统原理图。系统原理图的确定步骤：

1、确定执行元件的形式2、确定回路类型3、选择合适回路：制订调速控制方案，制订压力控制方案，制订顺序动作控制方案4、编制整机的系统原理图9.4元件的计算和选择1、动力元件的选择

执行元件的尺寸规格及其工作压力与流量确定后，再结合所拟定的液压系统原理图，就可以对系统中的其它元件进行选择或设计。首先先根据设计要求和系统工况确定液压泵的类型，然后根据液压泵的最大供油量来选择液压泵的规格。2、阀类元件的选择

各种阀的额定压力和额定流量，一般应与其工作压力和最大通过流量相接近，必要时，可允许其最大通过流量超过额定流量20%。9.5系统性能验算1、系统压力损失的计算

管路总的压力损失为：2、系统发热温升的验算系统在工作时所水泵的能量多数转化为热能。必须控制温升在许可范围内，如一般机床;数控机床;粗加工机械、工程机械和机车车辆。根据各阶段的发热量求出系统的平均发热量：9.6绘制正式工作图和编制技术文件1、绘制正式工作图正式工作图包括按国家标准绘制正规的系统原理图，系统装配图，阀块等非标准无、辅件的装配图及零件图。系统原理图中应附有元件明细表，表中标明各元件的规格、型号和压力、流量调速值。一般还应给出各执行元件的工作循环图和电磁铁动作顺序表。系统装配图是系统布置全貌的总布置图和管路施工图，对液压系统应包括油箱装配图、液压泵站装配图、集成油路块装配图和管路安装图等。2、编制技术文件必须明确设计任务书，据此检查、考核液压系统是否达到设计要求。技术文件包括系统设计计算说明书;系统使用及维护技术说明书;零部件明细表及标准件、通用件及外购件明细表等;系统有关的其它注意事项。9.7系统设计计算举例以一台钻镗两用机床液压系统的设计计算为例，对液压与气压传动系统的设计计算进行说明，所要设计的液压系统，要