液压元件与系统 第4版 课件 第十七章　典型液压系统分析

第十七章典型液压系统分析第一节M1432A型万能外圆磨床液压系统分析

第二节液压机液压系统分析

第三节挖掘机液压系统分析

第四节液压起货机液压系统分析

第五节机械手液压系统分析

第六节导弹发射勤务塔架液压系统分析第一节M1432A型万能外圆磨床液压系统分析一、概述

二、M1432A型万能外圆磨床液压系统工作原理

三、M1432A型万能外圆磨床液压系统特点一、概述1)磨床一般是精加工机床，要求工作台的往复运动能在较大的范围内实现无级调速，工作台的调速范围为(0.83～66.67)×10-3m/s。

2)工作台的换向要求平稳无冲击，起动、停止要迅速。

3)在磨削外圆时(尤其是大直径外圆)，为避免工件两端由于磨削时间较短而使尺寸偏大，要求工作台在换向点上作短暂停留，停留时间应能根据需要调节(一般为0～5s)。

4)在修整砂轮时要求最低稳定速度达10～30mm/min，工作台换向不应出现停顿时间过长的现象。

5)在切入磨削时，或在工件长度略大于砂轮宽度的情况下进行纵向磨削时，为了降低工件表面粗糙度值和提高效率，工作台需作短行程(1～3mm)频繁(100～150次/min)往复运动(称为抖动)。二、M1432A型万能外圆磨床液压系统工作原理1.工作台往复运动

2.砂轮架的快速进退运动

3.砂轮架的周期进给运动

4.工作台往复液压驱动与手动互锁

5.尾架顶尖的退回

6.工作台的抖动

7.润滑二、M1432A型万能外圆磨床液压系统工作原理图17-1M1432A型万能外圆磨床液压系统原理图1.工作台往复运动(1)往复运动时的油路走向及调速当开停阀处于“开”位(右位)，先导阀和换向阀的阀芯均处于右端位置时，液压缸向右运行。

(2)换向过程液压缸换向时，先导阀阀芯先受到挡块操纵而移动，先导阀换向后，操纵液动换向阀的控制油路的进油路如前述走向，而其回油路先后三次变换油路走向，使换向阀阀芯依次产生第一次快慢速移动→第二次快跳。2.砂轮架的快速进退运动砂轮架上丝杠螺母机构的丝杠与液压缸(快动缸)活塞杆连接在一起，其快进和快退由快动缸驱动，通过手动换向阀(快动阀)控制。当快动阀右位接入系统时，快动缸右腔进入压力油，左腔与油箱接通，砂轮架快进。3.砂轮架的周期进给运动砂轮架的周期进给是在工作台往复运动到终点停留时自动进行的。它由进给阀操纵，经进给缸柱塞上的棘爪拨动棘轮，再通过齿轮、丝杠螺母等传动副带动砂轮架实现的。4.工作台往复液压驱动与手动互锁为了调整工作台的需要，工作台往复运动设有手动机构。手动是由手轮经齿轮齿条等传动副实现的。当工作台运动时，手摇工作台应失效，以免手轮转动伤人。5.尾架顶尖的退回工作台上尾架内的顶尖起夹持工件的作用。顶尖伸出由弹簧实现，退回由尾架缸实现，通过脚踏式尾架阀操纵。6.工作台的抖动1)克服工作台慢速运动时停留时间长、换向迟缓等缺陷。

2)在切入磨削时，使工作台抖动可以降低工件表面粗糙度值和提高工作效率。7.润滑导轨和丝杠螺母副的润滑如图17-1所示。压力油经精密过滤器后分成两路，一路进入先导阀作控制油，一路进入润滑稳定器作润滑油，润滑油由阻尼孔L7降压。三、M1432A型万能外圆磨床液压系统特点1)该操纵箱将换向过程分为预制动、终制动、反向迅速起动三个阶段进行。

2)当预制动结束时，抖动缸使先导阀阀芯快跳，这样不仅使切换后的控制油路畅通无阻，为换向阀阀芯的快跳提供了条件，而且快跳后的先导阀阀芯将主油路的回油通道关闭，有强制工作台停止的作用。

3)由于液压操纵箱内增加了一对抖动缸，可实现工作台抖动，并保证了低速换向的可靠性。第二节液压机液压系统分析一、概述

二、5000kN单动薄板冲压机插装阀集成液压系统工作原理

三、液压系统特点一、概述液压机是锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、粉末冶金、成形等工艺中广泛使用的压力加工机械。按其工作介质是油或水(乳化液)，液压机可分为油压机和水压机两种。二、5000kN单动薄板冲压机插装阀集成液压系统工作原理图17-25000kN单动薄板冲压机插装阀集成液压系统

1、3、5、7、9—方向阀插件2、4、6、8、10—压力阀插件11—单向阀12—充液阀

13、21、25、26—电磁阀14、24—缓冲器15~20—溢流阀22—压力表23—压力继电器二、5000kN单动薄板冲压机插装阀集成液压系统工作原理二、5000kN单动薄板冲压机插装阀集成液压系统工作原理1.快速下行

2.减速加压

3.保压

4.泄压

5.回程

6.停止1.快速下行电磁铁2YA、3YA、6YA通电，插装阀2关闭，插装阀3、插装阀6开启，主泵供油进入主缸上腔，主缸下腔油液经插装阀6快速排油。其油路走向为：进油路：主泵→插装阀1→压力油通道P→插装阀3→主缸上腔。2.减速加压当滑块下降至一定位置触动行程开关使电磁铁6YA断电，7YA通电，插装阀6的弹簧腔与先导溢流阀20接通，使主缸下腔产生一定的背压，活动横梁逐渐减速，充液阀12逐渐关闭，系统转入工作行程。3.保压当主缸上腔压力达到所要求的工作压力时，电接点压力表22发出信号，使电磁铁全部断电，插装阀3、4、5和6全部关闭，主缸上腔闭锁而实现保压。同时，插装阀2开启，主泵卸荷。保压性能取决于电磁阀25和插装阀4的泄漏量。4.泄压当主缸上腔保压到一定时间后，由时间继电器发出信号使电磁铁4YA通电，插装阀4弹簧腔通过缓冲器24和电磁阀25与油箱相通。由于缓冲器24的作用，主缸上腔缓慢泄压。调节缓冲器节流阻尼的大小，能有效地消除液压冲击。5.回程当主缸上腔压力降至一定值后，压力继电器23发出信号，使电磁铁1YA、4YA、5YA通电，插装阀2关闭，插装阀4、5开启。同时，控制油经电磁阀26进入充液阀12控制油路，顶开充液阀12。6.停止活动横梁回到上端位置，触动限位开关(或按停止按钮)，全部电磁铁断电，插装阀3、4、5和6全部关闭，插装阀2开启使主泵卸荷，液压机处于停止状态。顶出缸的工作循环也可根据表17-1得出。三、液压系统特点1)系统采用插装阀集成液压系统，可使整个系统体积和质量大为减小，且结构紧凑，系统流量越大，其优点越显著；又因采用插装阀集成，系统密封性好，压力损失小。

2)系统采用恒功率变量泵供油，具有压力低、流量大，压力高、流量小的特点；采用充液阀来补充快速下行时液压泵供油的不足，既符合工艺要求，又节省了能量，使系统功率利用更加合理。

3)系统采用缓冲器24和14，能防止主缸上腔泄压和主泵卸荷时产生的液压冲击。第三节挖掘机液压系统分析一、概述

二、液压系统工作原理

三、液压系统特点一、概述图17-3履带式单斗液压挖掘机简图

1—动臂缸2—斗杆缸3—铲斗缸

4—回转平台5—行走履带一、概述(1)挖掘在坚硬土壤中挖掘时，一般以斗杆缸2动作为主，用铲斗缸3调整切削角度，配合挖掘。

(2)满斗提升及回转挖掘结束时，铲斗缸推出，动臂缸顶起，满斗提升。

(3)卸载当回转平台回转到卸载处时，回转停止。

(4)返回卸载结束后，回转平台反转，配以动臂缸、斗杆缸及铲斗缸的复合动作，将空斗返回到新的挖掘位置，开始第二个工作循环。二、液压系统工作原理图17-41m3履带式单斗液压挖掘机液压系统图

1、2—液压泵3—回转液压马达4—缓冲补油阀组左5和左6—左履带行走马达右5和右6—右履带行走马达

7—行走马达中的双速阀8—补油单向阀9—中央回转接头10—限速阀11、18—溢流阀

12—梭阀13—合流阀14—铲斗缸15—斗杆缸16—动臂缸17—单向节流阀

19—背压阀20—节流阀21—冷却器22—过滤器23—缓冲阀二、液压系统工作原理1.一般操作回路

2.合流回路

3.限速回路

4.调压、安全回路

5.背压补油回路1.一般操作回路单一动作供油时，操作某一换向阀，即可控制相应的执行机构工作；串联供油时，只需同时操作几个换向阀，切断卸荷回路，泵的流量进入第一个执行机构，循环后又进入第二个执行机构，依此类推。2.合流回路手控合流阀13在右位时起分流作用。当多路换向阀组A控制的执行机构不工作时，操作此阀(使阀处于左位)，则泵1输出的压力油经多路换向阀组A进入多路换向阀组B，使两泵合流，从而提高多路换向阀组B控制的执行机构的工作速度。3.限速回路多路换向阀组A和B的回油都要经过限速阀10流至回油总管。限速阀的作用是自动控制挖掘机下坡时的行走速度，防止超速溜坡。行走马达中的双速阀7可使马达中的两排柱塞实现串、并联转换。4.调压、安全回路各执行机构进油路与回油总管之间都设有溢流阀18和11，以分别控制两回路的工作压力，其调定压力均为32MPa。5.背压补油回路进入液压马达内部(柱塞腔、配油轴内腔)和马达壳体内(渗漏低压油)的液压油温度不同，使马达各零件膨胀不一致，会造成密封滑动面卡死。三、液压系统特点1)液压系统具有较高的生产率，并能充分利用发动机功率。

2)系统能保证在负载变化大以及急剧冲击、振动的工作条件下有足够的可靠性。

3)系统液压元件的布置均采用集成化，安装及维修保养方便。

4)由于系统采用了轻便、耐振的油液冷却装置和排油回路，可保证系统在工作环境恶劣、温度变化大、连续作业条件下，油温不超过80℃，从而保证了系统工作性能的稳定。第四节液压起货机液压系统分析一、概述

二、液压起货机液压系统

三、液压起货机液压系统特点一、概述图17-5双吊杆式起货机液压系统

1—油箱2—单向阀3—电磁换向阀4—旁通阀5—单向节流阀6—阀组7—失压保护阀

8—制动缸9、13、14—溢流阀10—背压阀11—冷却器12—液动换向阀二、液压起货机液压系统1.起重作业

2.重物在空中任意位置停留

3.放下重物

4.收放绳索

5.安全及过载保护1.起重作业在图17-5所示位置，制动缸8的有杆腔经阀3的右位与油箱1相通，制动器在制动缸内弹簧的作用下抱闸，使液压马达b制动。此时液压泵a的斜盘处于零位(即斜盘倾角为零)。2.重物在空中任意位置停留操纵变量泵a的变量机构,使泵a的斜盘回零位(即斜盘倾角为零),阀3的电磁铁即断电，制动缸8的有杆腔随即经阀3的右位与油箱相通，制动器抱闸,使液压马达b制动,重物悬吊在空中。3.放下重物放下重物时，A边仍为高压。操纵变量泵a的变量机构，泵a的斜盘向另一方向偏转。这时阀3、泵c、阀7、阀4及制动缸8的工作状态与起重作业时相同。于是泵a自A边吸油，向B边排油，液压马达b按图示相反的方向转动，放下重物。4.收放绳索液压马达b输出轴与起升卷筒相连。卷筒轴端有绳索绞盘。在船舶靠岸的作业中，由于液压马达的正反转都能使绳索绞盘收绳，所以系统A、B边都有可能成为高压边。5.安全及过载保护在系统工作过程中，若泵a突然失压或压力管路(如高压管路A)突然破裂时，重物将拖动绞盘迅速下降。这时，失压保护阀7被弹簧推回左位，制动缸8有杆腔立即经阀3左位、阀7左位与油箱相通，制动缸8抱闸、制动，以防止重物坠落。三、液压起货机液压系统特点1)系统采用双向变量泵和双向定量马达组成闭式回路，通过调节变量泵斜盘倾角的大小和方向，实现上述起重作业。

2)系统不仅能通过制动缸等元件可靠地使机构锁紧(将重物悬吊在空中)，还能方便地控制重物的下降速度，使电动机发电，再生能量。

3)系统在起重或下放作业时，若变量泵突然失压或高压管路突然破裂，系统中的失压保护阀起作用，制动缸抱闸、制动，可防止重物坠落；当重物在空中停留，变量泵的变量机构在零位时，若制动缸失灵，液压马达右腔的排油只能经单向节流阀中的节流阀再回到左腔，故右边中的油液呈高压状态，从而可防止重物的过快坠落。第五节机械手液压系统分析一、概述

二、JS01工业机械手液压系统工作原理

三、JS01工业机械手液压系统特点一、概述机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置，属于典型的机电一体化产品。特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境，以及笨重、单调、频繁的操作中，机械手能代替人作业，因此获得了日益广泛的应用。二、JS01工业机械手液压系统工作原理图17-6JS01工业机械手液压系统原理图

1、2—双联叶片泵3、4—电磁溢流阀5、6、7、9—单向阀8—减压阀10、14—电液换向阀

11、13、15、17、18、23、24—单向调速阀12—单向顺序阀16、20、22、25—电磁换向阀

19—行程节流阀21—液控单向阀26—压力继电器27—多点压力表开关二、JS01工业机械手液压系统工作原理1.插销定位

2.手臂前伸

3.手指张开

4.手指夹紧抓料

5.手臂上升

6.手臂缩回

7.手腕回转180°

8.拔定位销

9.手臂回转95°

10.插定位销

11.手臂前伸

12.手臂中停

13.手指张开二、JS01工业机械手液压系统工作原理14.手指闭合

15.手臂缩回

16.手臂下降

17.手腕回转复位

18.拔定位销

19.手臂回转复位

20.待料卸荷1.插销定位首先使电磁铁1YA、2YA通电，再起动双联叶片泵。双联叶片泵1、2输出的液压油经电磁溢流阀3和4回油箱，系统卸荷，机械手处于待料状态。2.手臂前伸插销定位后，此支路油压升高，使压力继电器26发出信号，电磁铁1YA断电、6YA通电，泵1、2输出的压力油经单向阀5、6和7汇流到电液换向阀14(右位)，再进入手臂伸缩缸右腔。3.手指张开手臂前伸至适当位置后，行程开关发出信号，使电磁铁1YA、9YA通电，泵1卸荷；泵2输出的压力油经单向阀6、电磁换向阀20(左位)进入手指夹紧缸，使机械手指张开。4.手指夹紧抓料手指张开后，时间继电器延时。待棒料由送料机构送到手指区域时，继电器发出信号使电磁铁9YA断电，泵2的压力油通过阀20的右位进入手指夹紧缸的左腔，使手指夹紧棒料。5.手臂上升手臂上升至预定位置，触及行程开关，使电磁铁4YA断电、5YA通电，泵1、2输出的压力油经电液换向阀14(左位)、单向调速阀15进入手臂伸缩缸左腔，右腔的回油经电液换向阀14(左位)回油箱，手臂快速缩回。6.手臂缩回手臂上升至预定位置，触及行程开关，使电磁铁4YA断电、5YA通电，泵1、2输出的压力油经电液换向阀14(左位)、单向调速阀15进入手臂伸缩缸左腔，右腔的回油经电液换向阀14(左位)回油箱，手臂快速缩回。7.手腕回转180°当手臂上的挡块碰到行程开关后，电磁铁5YA断电，电液换向阀14复位，同时电磁铁1YA、11YA通电。8.拔定位销当手腕上的挡块碰到行程开关后，电磁铁11YA断电，电磁换向阀22复位，同时电磁铁12YA断电，定位缸在复位弹簧的作用下，其左腔油液经电磁换向阀25(左位)回油箱，同时活塞杆缩回拔出定位销。9.手臂回转95°定位缸支路无油压后，压力继电器26发出信号，使电磁铁8YA通电，泵2的压力油经电磁换向阀16(右位)、单向调速阀18进入手臂回转缸，使手臂回转95°。10.插定位销当手臂回转碰到行程开关时，电磁铁8YA断电，12YA重新通电，插定位销动作同过程1。11.手臂前伸此动作顺序及各电磁铁通、断电状态同过程2。12.手臂中停当手臂前伸碰到行程开关后，电磁铁6YA断电，手臂伸缩缸停止动作，确保手臂将棒料送到准确位置处，“手臂中停”等待主机夹头夹紧棒料。13.手指张开夹头夹紧棒料后，时间继电器发出信号，使电磁铁1YA、9YA通电，手指夹紧缸右腔进油，张开手指。进、回油路同过程3。14.手指闭合夹头移走棒料后，继电器发出信号，电磁铁9YA断电，手指闭合。进、回油路同过程4。15.手臂缩回当手指闭合后，电磁铁1YA断电、5YA通电，使泵1和泵2一起向手臂伸缩缸左腔供油，手臂缩回。油路同过程6。16.手臂下降手臂缩回碰到行程开关，电磁铁5YA断电、3YA通电，电液换向阀10(左位)接入油路，手臂升降缸下降。17.手腕回转复位当升降导套上的挡铁碰到行程开关时，电磁铁3YA断电，电磁铁1YA、10YA通电。泵2供油经电磁换向阀22(左位)、单向调速阀23进入手腕回转缸的左腔，使手腕反转180°。18.拔定位销手腕反转碰到行程开关后，电磁铁10YA、12YA断电。拔定位销动作顺序同过程8。19.手臂回转复位拔出定位销后，压力继电器26发出信号，电磁铁7YA通电，泵2压力油经电磁换向阀16(左位)、单向调速阀17进入手臂回转缸的左腔，手臂反转95°，机械手复位。20.待料卸荷手臂反转到位后，启动行程开关，使电磁铁7YA断电，2YA通电。此时，两液压泵同时卸荷。机械手的动作循环结束，等待下一次循环。三、JS01工业机械手液压系统特点1)系统采用双联泵供油的方式，手臂升降及伸缩时由两台泵同时供油，手臂及手腕回转、手指松紧及定位缸工作时，仅由小流量泵2供油，大流量泵1自动卸荷，系统功率利用比较合理。

2)手臂的伸出和升降、手臂和手腕的回转分别采用单向调速阀实现回油节流调速，各执行机构速度可调，运动平稳。

3)手臂伸出、手腕回转到达端点前由行程开关切断油路，滑行缓冲，由固定挡铁定位保证精度。

4)为使手指夹紧工件后不受系统压力波动的影响，保证牢固地夹紧工件，采用了液控单向阀21的锁紧回路。

5)手臂升降缸为立式液压缸，为支承平衡手臂运动部件的自重，采用了单向顺序阀12的平衡回路。第六节导弹发射勤务塔架液压系统分析一、概述

二、平台液压系统工作原理

三、平台液压系统特点一、概述导弹发射勤务塔架完成导弹的起竖、对接、检测、加注和发射等任务。它由塔体和塔架吊车两部分组成。塔体中的回转平台、水平工作台和电缆摆杆均为液压驱动。二、平台液压系统工作原理1.回转平台分析

2.水平工作台分析二、平台液压系统工作原理图17-7导弹发射勤务塔架平台液压系统

1—液压泵2—油箱3—电动机4、13、15—单向阀5—多路换向阀6—单向节流阀7—回转台液压缸8—铰轴

9—水平工作台液压缸10—液控单向阀11—开闭锁液压缸12—分流集流阀14—溢流阀1.回转平台分析(1)回转平台开锁

(2)回转平台合拢