《液压与气压传动技术》项目4典型液压控制系统

项目4典型液压控制系统任务1液压系统图的阅读和分析方法任务2组合机床动力液压滑台液压系统任务3汽车起重机液压系统任务4数控加工中心液压系统分析返回任务1液压系统图的阅读和分析方法1了解机械的功用和对液压系统的要求根据系统图的名称、标题、元件统计、工作循环图、电磁动作表及有关说明和技术要求等建立对机器的初步印象，了解机械的功用和对液压系统的要求，估计液压系统应实现的运动循环、特性等2查阅系统所用液压元件、估计和分析元件在系统中的作用液压系统的工作原理和性能通常决定于组成这个系统的各个元件的组合方式、性能和功用。因此必须对系统图中各个元件加以分析研究。查阅和分析元件，主要了解系统有什么元件，它们的工作原理及功用如何。要特别注意弄清一些用半结构符号表示的元件或一些没有标准符号表示的专用元件的工作原理和性能。返回下一页任务1液压系统图的阅读和分析方法3写出油液流动路线，分析系统工作原理为了便于分析系统的工作原理，往往用简要写出油液流动路线，并将系统中的各个元件和各类油路分别用编码表示。分析时，从动力源—液压泵开始，将每台液压泵的各条油路的“来龙去脉”逐条弄清楚，分清楚驱动执行机构的油路(主油路)及控制油路。写主油路的路线时，应按每个执行机构来写，从泵开始到执行元件，再回到油箱(闭式系统则是回到液压泵)，成一完整循环。下一页返回上一页任务1液压系统图的阅读和分析方法在分析油液流动路线时，先从图面所示状态进行分析，然后再分析其他工作状态。要特别注意系统从一个工作状态转换到另一工作状态时是哪些发信元件发出的信号，是哪些换向阀和其他控制操纵元件动作改变其通路状态而实现的。对于一个工作循环，应在一个动作的油路分析完成后接着做下一个动作的油路分析，直到全部动作油路分析依次做完为止。在分析油路时，还应注意各个主油路之间有无矛盾和相互干扰的现象。如有矛盾和相互干扰的现象，即表明该系统的工作原理有误，或是分析有误上一页下一页返回任务1液压系统图的阅读和分析方法4系统和元件的综合分析写出系统油液流动路线，了解运动循环，弄清系统工作原理之后，可进一步分析系统及元件特点(如调速方式、调压方式、方向控制方式、控制特点及工作特点等)。以上步骤并不是孤立和互不联系的，也并非是一成不变的。读图的程序大致是差不多的，只是有难易之别，对每一个具体液压系统可视情况具体分析。上一页返回任务2组合机麻动力液压滑台系统1组合机床液压系统组合机床液压系统主要由通用滑台和辅助部分(如定位、夹紧)组成。动力滑台本身不带传动装置，可根据加工需要安装不同用途的主轴箱，以完成钻、扩、铰、锁、刮端面、铣削及攻丝等工序。图4.2所示为带有液压夹紧的它驱式动力滑台的液压系统原理图，这个系统采用限压式变量泵供油，并配有二位二通电磁阀卸荷，变量泵与进油路的调速阀组成容积节流调速回路，用电液换向阀控制液压系统的主油路换向，用行程阀实现快进和工进的速度换接。它可实现多种工作循环，下面以定位夹紧一快进一工进一二工进一死挡铁停留一快退一原位停止松开工件的自动工作循环为例，说明液压系统的工作原理。下一页返回任务2组合机麻动力液压滑台系统

1.1夹紧工件夹紧油路一般所需压力要求小于主油路，故在夹紧油路上装有减压阀6，以减低夹紧缸的压力。按下启动按钮，泵启动并使电磁铁4YA通电，夹紧缸25松开以便安装并定位工件。当工件定好位以后，发出讯号使电磁铁4YA断电，夹紧缸活塞夹紧工件。其油路:泵1一单向阀5->减压阀6一单向阀7一换向阀11左位一夹紧缸25上腔，夹紧缸25下腔的回油一换向阀11左位回油箱。于是夹紧缸活塞下移夹紧工件。单向阀7用以保压上一页下一页返回任务2组合机麻动力液压滑台系统

1.2进给缸快速前进当工件夹紧后，油压升高，压力继电器14发出讯号使lYA通电，电磁换向阀13和液动换向阀9均处于左位。其油路为:进油路:泵1一单向阀5一液动阀9左位一行程阀23右位一进给缸24左腔回油路:进给缸24右腔一液动阀9左位一单向阀10一行程阀23右位一进给缸24左腔于是形成差动连接，液压缸25快速前进。因快速前进时负载小，压力低，故顺序阀4打不开(其调节压力应大于快进压力)，变量泵以调节好的最大流量向系统供油。上一页下一页返回任务2组合机麻动力液压滑台系统

1.3一工进当滑台快进到达预定位置(即刀具趋近工件位置)时，挡铁压下行程阀23，于是调速阀12接入油路，压力油必须经调速阀12才能进入进给缸左腔，负载增大，泵的压力升高，打开液控顺序阀4，单向阀10被高压油封死，此时油路为:进油路:泵1一单向阀5一换向阀9左位一调速阀12一换向阀20右位一进给缸24左腔回油路:进给缸24右腔一换向阀9左位一顺序阀4一背压阀3一油箱一工进的速度由调速阀12调节。由于此压力升高到大于限压式变量泵的限定压力σB时，泵的流量便自动减小到与调速阀的节流量相适应。上一页下一页返回任务2组合机麻动力液压滑台系统

1.4二工进当第一工进到位时，滑台上的另一挡铁压下行程开关，使电磁铁3YA通电，于是阀20左位接入油路，由泵来的压力油须经调速阀12和19才能进入24的左腔。其他各阀的状态和油路与一工进相同。二工进速度由调速阀19来调节，但阀19的调节流量必须小于阀12的调节流量，否则调速阀19将不起作用。1.5死挡铁停留当被加工工件为不通孔且轴向尺寸要求严格，或需刮端面等情况时，则要求实现死挡铁停留。当滑台二工进到位碰上预先调好的死挡铁时，活塞不能再前进，停留在死挡铁处，停留时间用压力继电器21和时间继电器(装在电路上)来调节和控制。上一页下一页返回任务2组合机麻动力液压滑台系统

1.6快速退回滑台在死挡铁上停留后，泵的供油压力进一步升高，当压力升高到压力继电器21的预调动作压力时(这时压力继电器入口压力等于泵的出口压力，其压力增值主要决定于调速阀19的压差)，压力继电器21发出信号，使lYA断电，2YA通电，换向阀13和9均处于右位。这时油路为:进油路:泵1一单向阀5一换向阀9右位一进给缸24右腔回油路:进给缸24左腔一单向阀22一换向阀9右位一单向阀8一油箱于是液压缸24便快速左退。由于快速时负载压力小(小于泵的限定压力σB，限压式变量泵便自动以最大调节流量向系统供油。又由于进给缸为差动缸，所以快退速度基本等于快进速度。上一页下一页返回任务2组合机麻动力液压滑台系统1.7进给缸原位停止，夹紧缸松开当进给缸左退到原位时，挡铁碰行程开关发出信号，使2YA,3YA断电，同时使4YA通电，于是进给缸停止，夹紧缸松开工件。当工件松开后，夹紧缸活塞上挡铁碰行程开关，使SYA通电，液压泵卸荷，一个工作循环结束。当下一个工件安装定位好后，则又使4YA,SYA均断电，重复上述步骤2液压系统的特点本系统采用限压式变量泵和调速阀组成容积节流调速系统，把调速阀装在进油路上，而在回油路上加背压阀。这样就获得了较好的低速稳定性、较大的调速范围和较高的效率。而且当滑台需死挡铁停留时，用压力继电器发出信号实现快退比较方便。上一页下一页返回任务2组合机麻动力液压滑台系统采用限压式变量泵并在快进时采用差动连接，不仅使快进速度和快退速度相同(差动缸)，而且可比不采用差动连接的流量减小一倍，其能量得到合理利用，系统效率进一步得到提高。采用电液换向阀使换向时间可调，改善和提高了换向性能。采用行程阀和液控顺序阀来实现快进与工进的转换，比采用电磁阀的电路简单，而且使速度转换动作可靠，转换精度也较高。此外，用两个调速阀串联来实现两次工进，使转换速度平稳而无冲击。上一页返回任务3汽车起重机液压系统1、汽车起重机的功用和对液压系统的要求汽车起重机用来装卸物料和进行安装作业，在交通工程、建筑工程施工中广泛应用。汽车起重机要求液压系统实现车身液压支承、调平、稳定，吊臂变幅伸缩，升降重物及回转等作业。2汽车起重机液压系统工作原理分析图4.3为QY一8型汽车起重机的液压系统原理图。下一页返回任务3汽车起重机液压系统2.1液压系统主要元件的作用在图4.3的系统中，动力元件1为ZBD-40型轴向柱塞泵执行元件是两对支腿液压缸8,9，一对稳定器液压缸5，吊臂液压缸14，一对变幅液压缸15，回转马达17，起升马达18，一对制动器液压缸19控制调节元件有方向阀和压力阀。上一页下一页返回任务3汽车起重机液压系统方向阀:包括I组三联多路阀和II组四联多路阀。I组三联多路阀中的阀23控制油液分别供给I、II多路阀组，阀24,25控制支腿液压缸及稳定器液压缸;II组四联多路阀控制吊臂变幅、伸缩液压缸和回转、起升马达;液压锁6,7用以锁紧前后支腿液压缸压力控制阀:安全阀13控制支承、稳定工作回路免于过载，其调定压力为16MPa;安全阀11控制吊臂伸缩、变幅、回转、起升工作回路免于过载，调定压力为25~26MPa。两安全阀分别装于两多路阀组中。平衡阀12,16,20分别控制吊臂伸缩、变幅、起升马达工作平稳及单向锁紧。上一页下一页返回任务3汽车起重机液压系统

2.2液压系统下工作原理分析QY一8型汽车起重机液压系统的油路分为两部分。伸缩变幅机构、回转机构和起升机构的工作回路组成一个串联系统;前后支腿和稳定器机构的工作回路组成一个串并联系统。两部分油路不能同时工作。整个液压系统除液压泵1,滤油器2、前后支腿和稳定机构以及油箱外，其他工作机构都在平台上部，因而有的称它们为上车油路和下车油路。上部和下部的油路通过中心回转接头连接。根据汽车起重机的作业要求，液压系统完成下述工作循环:车身液压支承、调平、稳定、吊臂变幅伸缩，吊钩重物升降，回转上一页下一页返回任务3汽车起重机液压系统

(1)车身支承、调平和稳定车身液压支承、调平和稳定由支腿和稳定器工作回路实现。操纵I组多路阀中的换向阀23处于左位，换向阀24,25处于左位。这时油液流动路线是:进油路:泵1一滤油器2一换向阀23左位一换向阀24左位一液压锁6,7一前支腿液压缸9的大腔;上一页下一页返回任务3汽车起重机液压系统

(2)吊臂变幅、伸缩吊臂变幅、伸缩是由变幅和伸缩工作回路实现。操纵I组多路阀中的换向阀23处于右位时，泵的油液供给吊臂变幅、伸缩、回转和起升机构的油路。当这些机构均不工作即当且组多路阀中所有换向阀都在中位时，泵输出的油液经II组多路阀后又流回油箱，使液压泵卸荷。II组多路阀中的四联换向阀组成串联油路，变幅、伸缩、回转和起升各工作机构可任意组合同时动作，从而可提高工作效率上一页下一页返回任务3汽车起重机液压系统操纵换向阀27处于左位，这时油液流动路线是如下进油路:泵1->滤油器2一换向阀23右位一中心回转接头22一换向阀26中位一换向阀27左位一平衡阀16一变幅液压缸15大腔回油路:变幅液压缸15小腔一换向阀27左位一换向阀28,29中位一中心回转接头22一油箱。此时，变幅液压缸活塞伸出，使吊臂的倾角增大换向阀27处于右位时活塞缩回，吊臂的倾角减小。实际中按照作业要求使倾角增大或减小，实现吊臂变幅操纵换向阀26处于左位，液压泵1的来油进入吊臂伸缩液压缸14的大腔，使吊臂伸出;换向阀26处于右位，则使吊臂缩回。从而实现吊臂的伸缩上一页下一页返回任务3汽车起重机液压系统(3)吊重的升降吊重的升降由起升工作回路实现。在起升机构中设有常闭式制动器19，构成液压松开制动的常闭式制动回路。它通常被置于串联油路的最后端。这样当起升机构工作时，制动控制回路才能建立起压力使制动器打开;而当起升机构不工作时，即使其他机构工作，制动控制回路仍建立不起压力，仍保持制动。此外，在制动回路中还装有单向节流阀21，其作用是使制动迅速，松开制动缓慢。这样，当吊重停在半空中再次起升时，可避免液压马达因重力载荷的作用而产生瞬时反转现象。上一页下一页返回任务3汽车起重机液压系统(4)吊重回转吊重的回转由回转工作回路实现。操纵多路阀组且中的换向阀28处于左位或右位，液压马达即可带动回转工作台做左右转动，实现吊重回转。此起重机回转速度很低，一般转动惯性力矩不大，所以在回转液压马达的进、回油路中没有设置过载阀和补油阀。滤油器2安装在液压泵的排油路上，这种安装方式可以保护除泵以外的全部液压元件。为了防止因堵塞而使滤芯击穿，在滤油器进日处前装一压力表4。当液压泵处于卸荷状态下运转时，压力表的读数不超过1MPa。若大于此值则必须清洗滤芯。上一页返回任务4数控加工中心液压系统分析1、数控加工中心液压系统工作原理加工中心机床中普遍采用了液压技术，主要完成机床的各种辅助动作，如主轴变速、主轴刀具夹紧与松开、刀库的回转与定位、换刀机械手的换刀、数控回转工作台的定位与夹紧等。图4.4所示为一立式加工中心结构原理图，图4.5所示为一卧式锁铣加工中心液压系统原理图，其组成部分及工作原理如下:1.1液压油源该液压系统采用变量叶片泵和蓄能器联合供油方式，液压泵为限压式变量叶片泵，最高工作压力为7MPa溢流阀4作安全阀用，其调整压力为8MPa，只有系统过载时才起作用。手动换向阀5用于系统卸荷，过滤器6用于对系统回油进行过滤。下一页返回任务4数控加工中心液压系统分析1.2液压平衡装置由溢流减压阀7,溢流阀8、手动换向阀9、液压缸10组成平衡装置，蓄能器11用于吸收液压冲击。液压缸10为支撑加工中心立柱丝杠的液压缸。为减小丝杠与螺母间的摩擦，并保持摩擦力均衡，保证主轴精度，用溢流减压阀7维持液压缸10下腔的压力，使丝杠在正、反向工作状态下处于稳定的受力状态。当液压缸上行时，压力油和蓄能器向液压缸下腔供油，当液压缸在滚珠丝杠带动而下行时，缸下腔的油又被挤回蓄能器或经过溢流减压阀7回油箱，因而起到平衡作用。调节溢流减压阀7可使液压缸10处于最佳受力工作状态，其受力的大小可通过测量Y轴伺服电动机的负载电流来判断。手动换向阀9用于使液压缸卸载上一页下一页返回任务4数控加工中心液压系统分析1.3主轴变速回路主轴通过交流变频电动机实现无级调速。为了得到最佳的转矩性能，将主轴的无级调速分成高速和低速两个区域，并通过一对双联齿轮变速来实现。主轴的这种换挡变速由液压缸40完成。在图4.5所示位置时，压力油直接经电磁阀13右位、电磁阀14右位进入缸40左腔，完成由低速向高速的换挡。当电磁阀13切换至左位时，压力油经减压阀12,电磁阀13,14进入缸40右腔，完成由高速向低速的换挡。换挡过程中缸40的速度由双单向节流阀巧来调节。上一页下一页返回任务4数控加工中心液压系统分析1.4换刀回路及动作加工中心在加工零件过程中，当前道工序完成后就需换刀，此时机床主轴退至换刀点，且处在准停状态，所需置换的刀具已处在刀库预定换刀位置。换刀动作由机械手完成，其换刀过程为:机械手抓刀一刀具松开和定位一拔刀一换刀一插刀一刀具夹紧和松开一机械手复位(1)机械手抓刀当系统收到换刀信号时，电磁阀17切换至左位，压力油进入齿条缸38下腔，推动活塞上移，使机械手同时抓住主轴锥孔中的刀具和刀库上预选的刀具。双单向节流阀18控制抓刀和回位的速度，双液控制单向阀19保证系统失压时机械手位置不变。上一页下一页返回任务4数控加工中心液压系统分析(2)刀具松开和定位当抓刀动作完成后，发出信号使电磁阀20切换至左位，电磁阀21处于右位，从而使增压器22的高压油进入液压缸39左腔，活塞杆将主轴锥孔中的刀具松开;同时，液压缸24的活塞杆上移，松开刀库中预选的刀具;此时，液压缸36的活塞杆在弹簧力作用下将机械手上两个定位销伸出，卡住机械手上的刀具。松开主轴锥孔中刀具的压力可由减压阀23调节。(3)机械手拔刀当主轴、刀库上的刀具松开后，无触点开关发出信号，电磁阀25处于右位，由缸26带动机械手伸出，使刀具从主轴锥孔和刀库链节中拔出。缸26带有缓冲装置，以防止行程终点发生撞击，减少噪声。上一页下一页返回任务4数控加工中心液压系统分析(4)机械手换刀机械手伸出后发出信号，使电磁阀27换向至左位。齿条缸37的活塞向上移动，使机械手旋转1800，转位速度由双单向节流阀调节，并可根据刀具的质量，由电磁阀28确定两种换刀速度。(5)机械手插刀机械手旋转180。后发出信号，使电磁阀25换向，缸26使机械手缩回，刀具分别插入主轴锥孔和刀库链节中。上一页下一页返回任务4数控加工中心液压系统分析(6)刀具夹紧和松销机械手插刀后，电磁阀20,21换向。缸39使主轴中的刀具夹紧;缸24使刀库链节中的刀具夹紧;缸36使机械手上定位销缩回，以便机械手复位(7)机械手复位刀具夹紧后发出信号，电磁阀17换向，液压缸38使机械手旋转900回到起始位置。到此，整个换刀动作结束，主轴启动进入零件加工状态。上一页下一页返回任务4数控加工中心液压系统分析

1.5数控旋转工作台回路(1)数控工作台夹紧数控旋转工作台可使工件在加工过程中连续旋转，当进入固定位置加工时，电磁阀29切换至左位，使工作台夹紧，并由压力继电器30发出信号(2)托盘交换交换工件时，电磁阀31处于右位，缸