液压传动与控制技术课件：典型液压传动系统的分析

典型液压传动系统的分析任务一组合机床动力滑台液压系统分任务二汽车起重机液压系统分任务三四柱万能液压机液压系统分析

知识目标:

1.YT4543型动力滑台液压系统的组成、工作原理、工作过程及特点。

2.Q28型汽车起重机液压系统的组成、工作原理、工作过程及特点。

3.YA32200型液压机液压系统的组成、工作原理、工作过程及特点。

技能目标:

1.能分析YT4543型动力滑台液压系统各液压元件的作用及工作过程。

2.能分析Q28型汽车起重机液压系统各液压元件的作用及工作过程。

3.能分析YA32200型液压机液压系统各液压元件的作用及工作过程。

4.能对上述回路进行装调与故障分析。

5.在完成上述任务的过程中,能够自觉遵守安全操作规范

任务一组合机床动力滑台液压系统分析

一、YT4543型动力滑台液压系统组合机床是由通用部件和部分专用部件组成的高效、专用、自动化程度较高的机床,它能完成钻、扩、铰、镗、铣、攻丝等加工工序,组合机床整体结构如图9－1所示。组合机床的主轴旋转运动采用机械传动方式,完成进给运动的滑台、工件的定位夹紧、回转工作台的分度或零件的输送转位以及各种辅助装置的移动等,多采用液压传动。

1.YT4543型动力滑台液压系统原理

YT4543型动力滑台采用液压驱动(进给),其台面尺寸为450mm×800mm,进给速度范围为6.6~660mm/min,最大快进速度为7.3m/min,最大进给推力为45kN。图9－2是YT4543型动力滑台液压系统原理图,它能完成多种自动工作循环,其最高工作压力为6.3MPa

2.工作过程分析

图9－2只有一个执行元件,实现工作循环的工作过程如下:

(1)快进。

按下启动按钮,电磁铁1YA得电,电液换向阀5的左位工作,油路情况如下:

进油路:过滤器1→变量泵2→单向阀3→管路4→电液换向阀5的P口到A口→管路10、11→行程阀17→管路18→液压缸19左腔。

回油路:液压缸19右腔→管路20→电液换向阀5的B口到T口→管路8→单向阀9→管路11→行程阀17→管路18→液压缸19左腔。

因为快进时滑台的载荷较小,所以回油可以经单向阀9、行程阀17直通液压缸左腔,形成差动连接回路。此时变量泵2输出最大流量,动力滑台快速前进,实现快进。

(2)Ⅰ工进。

滑台运动到快进结束位置时,滑台上的挡铁压下行程阀17的阀芯,使阀的上位工作,管路11和18断开,而电磁阀14的电磁铁处于失电状态,油液必须经调速阀12进入液压缸左

腔,与此同时,系统压力升高,将顺序阀7打开,并关闭单向阀9,液压缸右腔的油液经顺序阀7和背压阀6回到油箱。

进油路:过滤器1→变量泵2→单向阀3→电液换向阀5的P口到A口→管路10→调速阀12→电磁阀14→管路18→液压缸19左腔。

回油路:液压缸19右腔→管路20→电液换向阀5的B口到T口→管路8→顺序阀7→背压阀6→油箱。

因为工作进给时油压升高,所以变量泵2的流量自动减小,动力滑台向前作第一次工作进给,进给速度的大小可以用调速阀12调节。

(3)Ⅱ工进。

当滑台以Ⅰ工进速度前进到预定位置时,滑台的行程挡铁压下行程开关,使电磁阀14的电磁铁3YA得电,电磁阀14右位工作,切断了该阀所在的油路,经调速阀12的油液必须经

过调速阀13进入液压缸的左腔,其他油路不变。由于调速阀13的开口量小于调速阀12,所以进给速度降低,进给速度的大小可由调速阀13进行调节。

(4)死挡铁停留。

当动力滑台Ⅱ工进碰上死挡铁后,液压缸停止运动,系统的压力升至最大值,液压泵的流量减少到只能补偿泵和系统的泄漏,当压力达到压力继电器15的调定值时,经时间继电器

的延时,滑台停留在死挡铁限定的位置上。

(5)快退。

当时间继电器发出电信号后,2YA得电,1YA、3YA失电,电液换向阀5右位工作,液压缸退回。

进油路:过滤器1→变量泵2→单向阀3→管路4→电液换向阀5的P口到B口→管路20→液压缸19的右腔。

回油路:液压缸19的左腔→管路18→单向阀16→管路11→电液换向阀5的A口到T口→油箱。

这时系统的压力较低,变量泵2输出流量大,油液进入液压缸的有杆腔,滑台快速退回。

(6)原位停止。

当动力滑台退回到原始位置时,挡块压下原位行程开关,这时电磁铁IYA、2YA、3YA均失电,电液换向阀5处于中位,液压缸19两腔封闭,动力滑台停止运动。变量泵2通过电液换向阀5中位实现卸荷。电磁铁和行程阀的动作顺序见表9－1。

二、动力滑台液压系统的特点

通过分析,动力滑台液压系统的特点如下:

(1)调速回路采用了由限压式变量泵和调速阀组成的进油节流调速回路,回油经过背压阀回油箱。

(2)快速运动回路应用限压式变量泵在低压时输出流量大的特点,并采用差动连接来实现快速前进。

(3)换向回路应用电液换向阀实现换向,工作平稳、可靠,并由压力继电器与时间继电器发出的电信号控制换向信号。

(4)快速运动与工作进给的换接回路采用行程阀实现速度的换接,换接性能较好。同时利用换向后系统中的压力升高使液控顺序阀接通,系统由快速运动的差动连接转换为使回油排回油箱。

(5)两种工作进给的换接回路采用了两个调速阀串联的回路。

任务二汽车起重机液压系统分析

汽车起重机属于工程机械,通常情况下执行机构完成的动作较为简单,对位置精度要求不高,因此采用手动控制。由于是起重机械,设计中对其液压系统的安全性十分重视。

一、Q28型汽车起重机液压系统

1.概述

Q28型汽车起重机最大起重量为80kN(幅度3m时),最大起重高度为11.5m,起重装置可连续回转。汽车起重机具有较高的行走速度,可与装运工具的车辆编队行驶,机动性好。当装上附加吊臂后,可用于建筑工地吊装预制件,吊装的最大高度为6m。液压起重机承载能力大,可在有冲击、振动、温度变化大和环境较差的条件下工作。其执行元件要求完成的动作比较简单,位置精度较低,并全部采用手动操纵,其液压系统工作压力较高。

Q28型汽车起重机结构示意图如图9－3所示。图9－3Q28型汽车起重机结构示意图

2.Q28型汽车起重机液压系统工作原理

Q28型汽车起重机的液压系统如图9－4所示。

该系统属于中高压系统,用一个轴向柱塞泵作动力源,由汽车发动机通过传动装置驱动工作。整个系统由支腿收放、转台回转、吊重起升、吊臂伸缩和吊臂变幅五个工作支路所组成。其中,前、后支腿收放支路的换向阀A、B组成一个阀组(双联多路阀),其余四支路的换向阀C、D、E、F组成另一阀组(四联多路阀)。

1)支腿收放支路

由于汽车轮胎支承能力有限,且为弹性变形体,作业时很不安全,故在起重工作前必须放下前、后支腿,使汽车轮胎架空,用支腿承重。在行驶时又必须将支腿收起,轮胎着地。为

此在汽车的前、后端各设置两条支腿,每条支腿均配置有液压缸。前支腿两个液压缸同时用一个手动换向阀A(见图94)控制其收放动作,后支腿两个液压缸用阀B来控制其收放动作。为确保支腿停放在任意位置并能可靠地锁住,在每一个支腿液压缸的油路中设置一个由两个液控单向阀组成的双向液压锁。图9－4Q28型汽车起重机液压系统

当阀A在左位工作时,前支腿放下,其进油路和回油路线如下。

进油路:液压泵→换向阀A→液控单向阀→前支腿液压缸无杆腔。

回油路:前支腿液压缸有杆腔→液控单向阀→阀A→阀B→阀C→阀D→阀E→阀F→油箱。

后支腿液压缸用阀B控制,其油流路线与前支腿支路相同。

2)转台回转支路

该机构中采用液压马达作为执行元件。液压马达通过蜗杆、蜗轮减速箱和开式小齿轮(与转盘上的内齿轮啮合)来驱动转盘。转盘转速较低,一般每分钟为1~3转。驱动转盘的液压马达转速也不高,故不必设置马达制动回路。马达由手动换向阀C控制正、反转,其油路为:

进油路:液压泵→阀A→阀B→阀C→回转液压马达。

回油路:回转液压马达→阀C→阀D→阀E→阀F→油箱。

3)吊重起升支路

起升机构是起重机的主要执行机构,它是一个由大转矩液压马达带动的卷扬机。马达的正、反转由一个手动三位四通阀F控制。马达的转速即起吊速度可通过改变发动机的转速来调节。在马达下降的回油路上有平衡阀6,用以防止重物自由下落。平衡阀6由经过改进的液控顺序阀和单向阀组成。

4)吊臂伸缩支路

吊臂由基本吊臂和伸缩吊臂组成,伸缩吊臂套在基本吊臂中。吊臂的伸缩是由一伸缩液压缸控制的。为防止吊臂在自重作用下下落,伸缩回路中装有平衡阀3。吊臂的伸缩由换向阀D控制,使伸缩臂具有伸出、缩回和停止三种工况。例如,当换向阀D在右位工作时,吊臂伸出,其油流路线为:

进油路:液压泵→阀A→阀B→阀C→阀D→阀3中的单向阀→伸缩液压缸无杆腔。

回油路:伸缩液压缸有杆腔→阀D→阀E→阀F→油箱。

5)吊臂变幅支路

吊臂变幅是用液压缸来改变吊臂的起落角度。变幅要求工作平稳可靠,故在油路中也设置了平衡阀4。增幅或减幅运动由换向阀E控制,其油流路线与吊臂伸缩支路的相似。

二、Q2－8型汽车起重机液压系统的特点

(1)液压系统中各部分相互独立,可根据需要使任一部分单独动作,也可在执行元件不满载时,各串联的执行元件任意组合、同时动作。

(2)支腿回路中采用双向液压锁,将前后支腿锁定在一定位置,防止出现“软腿”现象或支腿自由下落的现象。

(3)吊重起升支路、吊臂伸缩支路、吊臂变幅支路均设置平衡阀,以防止重物在自重作用下下滑。

(4)为了防止由于马达泄漏而产生的“溜车”现象,起升液压马达上设有制动阀,并且松阀用液压力,紧阀用弹簧力,以保持在突然失去动力时液压马达仍能锁住,确保安全。

任务三四柱万能液压机液压系统分析

一、YA32200型四柱万能液压机1.概述液压机是一种用静压来工作的机械设备,在锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、粉末冶金、成型等压力加工工艺中广泛应用。液压机按机体的结构不同分为单臂式、柱式和框架式等,其中以柱式液压机应用最为广泛。

YA32200液压压力机是一种典型的三梁四柱式压力加工设备,如图9－5所示,由横梁(上梁)、滑块(中梁)、工作台(下梁)及四根立柱构成。它的执行元件是安置在四个立柱之

间的上、下两个液压缸。上液压缸(又称主缸)用于加压驱动滑块运动,实现“快速下行→慢速加压→保压→卸压→快速返回→原位停止”的工作循环;下液压缸(又称顶出缸)用于成型件的顶出,实现“向上顶出→停留→向下退回→原位停止”的工作循环;上下液压缸联合工作,用于薄板的拉伸和拉伸过程中的压边。图9－5三梁四柱式液压机结构

2.YA32200型万能液压机液压系统工作原理

YA32200型液压机液压系统工作原理如图9－6所示。该系统中有两个液压泵4和5,液压泵5为大流量恒功率变量泵,最高工作压力为32MPa,压力由先导型溢流阀10和远程调压阀3调定。远程调压阀3的作用是根据不同的工作要求改变系统的调定压力。辅助泵4为低压、小流量的定量泵,它为控制油路提供压力油,由溢流阀9调定控制压力。

1)主缸的运动

(1)快速下行。

按下启动按钮,电磁铁3YA、4YA得电,电磁换向阀14和电液换向阀15切换至左位,这时油液进入主液压缸17上腔,同时控制压力油经换向阀14使液控单向阀16导通,主液压缸17下腔回油到油箱。此时上滑块在自重作用下迅速下降,液压泵的供油不足以补充主液压缸17上腔空出的容积,上腔的油液存在一定的真空度。在大气压力的作用下,液压缸顶部的充液箱20中的油液经充液阀21流入液压缸17上腔。

主油路油液流动线路如下:

进油路:油箱1→过滤器2→液压泵5→电液换向阀15(左位)→单向阀22→主液压缸17上腔→充液箱20→充液阀21→主液压缸17上腔。

回油路:主液压缸17下腔→液控单向阀16→电液换向阀15(左位)→电液换向阀13(中位)→油箱1。

(2)慢速接近工件、加压。

当上滑块上的挡块压下行程开关2SQ时,电磁铁3YA失电,电磁换向阀14切换至右位,液控单向阀16因控制压力油卸压而关闭,主液压缸下腔的回油须打开背压阀18流回油

箱,使下降速度减慢。此时液压泵的供油能够满足主液压缸运动的需要,因此压力升高,充液阀21关闭。来自液压泵的压力油推动活塞使滑块慢速接近工件,当滑块抵住工件后,阻力

急剧增加,主液压缸上腔内油压进一步提高,变量液压泵的排量自动减小,主液压缸活塞以极慢的速度对工件加压。

此时的油液流动线路如下:

进油路:油箱1→过滤器2→液压泵5→电液换向阀15(左位)→单向阀22→主液压缸17上腔。

回油路:主液压缸17下腔→背压阀18→电液换向阀15(左位)→电液换向阀13(中位)→油箱1。

(3)保压。

当主液压缸上腔压力升高到预定值时,压力继电器23发出信号,使电磁铁4YA失电,电液换向阀15回中位,液压泵5卸荷。充液阀21、单向阀22具有良好的锥面密封性,使主

液压缸上腔保持压力,保压时间可通过调节时间继电器进行设定。

(4)缷压、快速返回。

保压过程结束时,时间继电器发出信号,使电磁铁5YA得电,电液换向阀15右位接通。由于主液压缸17上腔保持着高压,且主液压缸直径大、行程长,因此液压缸内油液在加压过程中受到压缩,存储的能量相当大。如果此时上腔立即接回油,液压缸内液体积蓄的能量突然释放就会产生液压冲击,造成振动和发出很大的噪声,所以必须先卸压,然后再让活塞返回。

在快速返回过程中,油液流动线路如下:

进油路:油箱1→过滤器2→液压泵5→电液换向阀15(右位)→液控单向阀16→主液压缸17下腔。

回油路:主液压缸17上腔→充液阀21→充液箱20。

(5)原位停止。

当主液压缸活塞返回到预定高度时,上滑块上的挡块压下行程开关1SQ,电磁铁5YA失电,电液换向阀15回中位,主液压缸活塞被锁紧而停止运动。此时,液压泵5通过电液换向阀13和15的中位卸荷机能实现卸荷。

2)顶出缸的运动

(1)顶出缸的顶出。

按下顶出缸启动按钮,电磁铁1YA得电,电液换向阀13左位接通。油液流动线路如下:

进油路:油箱1→过滤器2→液压泵5→电液换向阀15(中位)→电液换向阀13(左位)→顶出液压缸6下腔。

回油路:顶出液压缸6上腔→电液换向阀13(左位)→油箱1。

(2)顶出缸退回。

电磁铁2YA得电、1YA失电,电液换向阀13的右位接通,实现油路换向,顶出液压缸