《气动与液压系统安装与调试》 课件 职业能力 C-5-2　能设计与装调液压速度换接回路

职业能力C-5-2能设计与装调液压速度换接回路一、核心概念1）调速阀：由节流阀和定差减压阀串联而成。2）速度换接回路：利用调速阀的串联和并联实现执行元件不同速度运行切换。1）能描述调速阀的工作原理、结构，并绘制图形符号。2）能判别三种节流回路，并讲述区别。3）能根据控制回路图分析控制原理及步骤。4）能熟练运用液压仿真软件进行回路设计及仿真。5）能根据元件铭牌对液压元件进行选型，并完成元件安装。6）能正确设置速度、流量等参数，按照控制功能进行调试。7）强化学生探究精神和探究思维。

学习目标二、学习目标

在自动化机械或生产线中，产品需要在不同工位上进行加工或包装。图C5-2-1所示为产品举升装置，需要将产品由一个输送带运送至下一个输送带进行后续加工。在产品举升过程中，因考虑负载，需要液压缸较慢抬升且具有缓冲，产品移出后，液压缸举升台可以在自由状态下快速复位。三、工作情境图C5-2-2所示为产品举升装置速度控制回路图。该控制方案是采用电感应接近开关来控制升降手的快进和工进的切换，从而实现不同的速度要求。请运用仿真软件完成产品举升装置速度控制回路的抄绘与设计，并在实训设备上完成该回路的装调。三、工作情境四、基本知识（一）调速阀1.实物及图形符号普通节流阀的刚性差，在节流开口一定的条件下，通过它的工作流量受工作负载（即出口压力）变化的影响，不能保持执行元件运动速度的稳定。因此，普遍节流阀只适用于工作负载变化不大和对速度稳定性要求不高的场合。由于工作负载的变化很难避免，为了改善调速系统的性能，通常采用调速阀，它能使节流阀前后的压力差在负载变化时始终保持不变。图C5-2-3所示为调速阀实物及图形符号。四、基本知识（一）调速阀2.结构及工作过程普通节流阀结构简单但是流量不能稳定控制，在对速度有较高要求的场合应采用调速阀。如图5-2-4所示，调速阀的基本结构包括节流阀部分和减压阀部分，它实际就是由减压阀与节流阀串接而成的。当压力为p1的油液经减压阀后，压力降为p2，并分成两个分路，一路经节流口流向调速阀的出口，另一路作用在减压阀阀芯的右端面。压力为p2的油液经节流口降低至p3，将压力为p3的油液引到减压阀阀芯有弹簧的左侧。这样节流口前后的压力作用在定差减压阀阀芯的左右两端。节流口前后的压差与减压阀的弹簧力相平衡而保持不变，即通过减压阀的流量不变。旋动调节手柄可控制流量的稳定输出。四、基本知识（一）调速阀2.结构及工作过程如图C5-2-5a所示，当p3降低时，作用在定差减压阀阀芯左端的压力减小，阀芯左移，减压口变小，压降增大，p2也减小，从而使节流阀的压差，也就是（p2-p3）保持不变，使得出口的流量基本保持不变；如图C5-2-5b所示，当p3增大时，作用在定差减压阀阀芯左端的压力增大，阀芯右移，减压口增大，压降减小，使p2也增大，从而使节流阀的压差，也就是（p2-p3）保持不变，使得出口的流量基本保持不变。四、基本知识（二）速度换接回路速度换接回路的功能是使执行元件在一个工作循环中，从一种运动速度转换到另一种运动速度。速度换接回路因换接前后速度相对快慢的不同，常有快速-慢速和慢速-慢速两种工进速度换接回路两大类。四、基本知识（二）速度换接回路1.快速-慢速换接回路图C5-2-6所示为快速-慢速换接回路。当换向阀1V1左位接入回路时，液压缸1A活塞快速向右运动；当活塞杆上的挡块压下行程阀1V3时，液压缸1A右腔油液经调速阀流回油箱，活塞转为慢速工进；当电磁换向阀和行程阀在图示状态时，液压油经单向阀进入液压缸右腔，活塞快速向左返回。四、基本知识（二）速度换接回路2.两种工进速度换接回路图C5-2-7所示为调速阀串联的两种工进速度换接回路。当执行元件需要第一种工进速度时，电磁线圈1YA得电，且二位二通电磁换向阀处于常态位置，液压油经调速阀1V4和二位二通电磁换向阀右位进入液压缸左腔，执行元件运动速度由调速阀1V4的开口大小决定。当执行元件需要第二种工进速度时，电磁线圈1YA、3YA同时得电吸合，液压油先经调速阀1V4，再经调速阀1V3进入液压缸左腔，调速阀1V3的开口要小于调速阀1V4，两个调速阀串联时，进入执行元件的流量由调速阀1V3的开口大小决定，执行元件的工进速度降到更低。四、基本知识（二）速度换接回路2.两种工进速度换接回路图C5-2-8所示为调速阀并联的两种工进速度换接回路。当电磁线圈1YA得电，二位三通电磁换向阀处于常态位置时，液压油经调速阀1V4和二位三通电磁换向阀右位进入液压缸左腔，执行元件运动速度由调速阀1V4的开口大小决定，实现第一种工进速度。当执行元件需要第二种工进速度时，电磁线圈1YA、3YA同时得电吸合，液压油经调速阀1V3和二位三通电磁换向阀左位进入液压缸左腔，此时进入执行元件的流量由调速阀1V3的开口大小决定，获得第二种工进速度。这种回路中两种工进速度不会相互影响，但在一个调速阀（如阀1V3）工作时，另一个调速阀1V4的出口被封闭，因此调速阀1V4内的定差减压阀减压口开度最大。当二位三通电磁换向阀换位时，调速阀1V4出口压力瞬间变大，流量瞬间变大，液压缸的初始速度较快，造成工作部件的前冲，因此较少采用这种并联的换接回路。四、基本知识（二）速度换接回路2.两种工进速度换接回路如图C5-2-9所示，为避免调速阀并联的换接回路出现瞬时前冲现象，可用二位五通换向阀替换图C5-2-8中的二位三通换向阀。当调速阀1V3工作时，调速阀1V4仍有油液通过，这时调速阀1V4前后保持较大的压力差，阀中的定差减压阀减压口开度较小，在二位五通换向阀切换瞬间，不会造成调速阀1V4中节流阀前后压力差的瞬时增大，因此克服了瞬时快速前冲现象。

（一）操作条件五、能力训练1.元件准备在操作前应根据任务要求制定操作计划，并参照表C5-2-1准备相应的设备和工具。

（一）操作条件五、能力训练2.回路运行验证准备参照表C5-2-2，在液压仿真软件中抄绘并设计产品举升装置速度控制回路，仿真运行，熟悉回路运行原理。（说明：鉴于液压实训过程中电感应接近开关应用较少，本仿真以按钮控制换向阀动作，与图C5-2-2中所给回路方案略有区别，可根据实际情况进行仿真）

（一）操作条件五、能力训练2.回路运行验证准备参照表C5-2-2，在液压仿真软件中抄绘并设计产品举升装置速度控制回路，仿真运行，熟悉回路运行原理。（说明：鉴于液压实训过程中电感应接近开关应用较少，本仿真以按钮控制换向阀动作，与图C5-2-2中所给回路方案略有区别，可根据实际情况进行仿真）

（一）操作条件五、能力训练2.回路运行验证准备参照表C5-2-2，在液压仿真软件中抄绘并设计产品举升装置速度控制回路，仿真运行，熟悉回路运行原理。（说明：鉴于液压实训过程中电感应接近开关应用较少，本仿真以按钮控制换向阀动作，与图C5-2-2中所给回路方案略有区别，可根据实际情况进行仿真）

（一）操作条件五、能力训练2.回路运行验证准备参照表C5-2-2，在液压仿真软件中抄绘并设计产品举升装置速度控制回路，仿真运行，熟悉回路运行原理。（说明：鉴于液压实训过程中电感应接近开关应用较少，本仿真以按钮控制换向阀动作，与图C5-2-2中所给回路方案略有区别，可根据实际情况进行仿真）

（一）操作条件五、能力训练2.回路运行验证准备参照表C5-2-2，在液压仿真软件中抄绘并设计产品举升装置速度控制回路，仿真运行，熟悉回路运行原理。（说明：鉴于液压实训过程中电感应接近开关应用较少，本仿真以按钮控制换向阀动作，与图C5-2-2中所给回路方案略有区别，可根据实际情况进行仿真）

（二）安全及注意事项五、能力训练1）液压缸安装牢靠，且活塞杆伸出时保持安全距离。2）元件安装距离合理，油管处于自然放松状态，不紧绷、不扭曲。3）齿轮泵压力设置在合理范围，一般为2～6MPa，同时注意零压起动。4）打开齿轮泵，注意观察，以防管路未连接牢固而崩开。5）观察、记录回路运行情况，对设备使用中出现的问题进行分析和解决。6）完成后卸压、关闭齿轮泵，拆下后元件和管路放回原位，对破损老化元件及时维护或更换。

（三）操作过程五、能力训练操作步骤及要求

（三）操作过程五、能力训练问题情境深孔钻床是金属切削加工装置的一种，其液压部分主要用于驱动工件旋转和钻头往复运动。图C5-2-10所示为深孔钻床示意图，起动驱动钻杆头的液压系统能实现钻头的“快速运动（空载）→工进（负载）→快退（空载）→停止”的工作循环。钻头的这种运动可以由液压缸带动实现的。

（四）学习结果评价五、能力训练

（四）学习结果评价五、能力训练拓展知识某些执行元件在空行程时需要做快速运动，以提高生产率，这就要用到增速回路。根据公式v=q/A可知，增加进入液压缸的流量或减小液压缸有效工作面积，可使执行元件获得快速运动。可以进行速度换接的回路还有以下几种方式。1.差动连接快速运动回路图C5-2-12所示为差动连接快速运动回路。拓展知识某些执行元件在空行程时需要做快速运动，以提高生产率，这就要用到增速回路。根据公式v=q/A可知，增加进入液压缸的流量或减小液压缸有效工作面积，可使执行元件获得快速运动。可以进行速度换接的