《液压与气压传动技术》课件第六章

6-1金属切削机床液压系统6-2压力成型机床液压系统6-3工程车辆液压传动系统6-4伺服液压系统【学习目标】(1)掌握识别并分析较复杂的液压回路图基本步骤.(2)掌握复杂液压系统的基本回路的分析方法.(3)掌握复杂液压系统的分析过程.(4)了解不同液压系统的特点及设备的安全操作规范.6-1金属切削机床液压系统一、双轴液压自动成型车床系统1．主机的功能结构金属切削机床是应用液压技术较早、较广的领域之一.采用液压传动与控制的机床,可在较宽范围内进行无级调速,具有良好的换向及速度换接性能,易于实现自动工作循环,对提高生产效率、改进产品质量和改善劳动条件,都起着十分重要的作用.双轴自动成型车床用于批量加工成型零件.图6-1为车床主机结构示意图,车床为双主轴,其主机由床身、料斗、动力箱、夹紧机构(卡盘)(2个)、液压滑台、刀架(2个)、送料机构、定位机构及卸料机构(图中未标出)等组成.该机床采用液压传动和可编程序控制器组成的电控系统控制.该车床有手动调整和自动循环两种工况.手动调整,即用单个按钮接通或切断有关电路,使各工作机构(定位杆、送料杆、滑台等)调整至原位或原始状态为自动加工做准备.图6-2所示为车床的工作循环框图.当车床进行自动循环时,控制系统便自动检测料斗(是否有料),若无料,则控制系统会发出报警信号,提醒操作者加料(待加工工件);若有料,车床便进入自动循环,自动进行送料,定位,夹紧,主轴转动,滑台进给,自动车削;车削完成后,进行滑台退回、卡盘松开、卸下工件等动作,完成零件的加工工艺过程.车床在运行中出现故障时,控制系统会立即发出报警信号(灯光和铃声),中断自动循环程序,并使滑台退回及工件退出加工.2．双轴液压自动成型车床液压系统及工作原理图6-3所示为该车床的液压系统原理图.3．技术特点(1)车床的液压系统采用单定量泵供油的进油节流调速加背压的方式,滑台液压缸采用差动快速动作,有利于能量的合理利用;采用二位二通行程换向阀和远控顺序阀实现快进与工进的换接;两个串联调速阀通过二位二通电磁换向阀实现二次工作进给的速度换接,有利于简化电控系统的电路,而且动作可靠,转换精度较高.(2)通过设置减压阀来满足小载荷执行器对低压的要求.二、数控刀片刃磨机床液压系统1．主机的功能结构

数控刀片刃磨机床是一种按输入程序磨削的机床,可调整多边形刀片的主刃、刀尖圆角及其后角.刀片的分度依靠步进电机实现,刀片的形状依靠凸轮靠模来实现,刀片的后角由工作台的回转来决定,刀片的定位依靠V形块来实现,据不同的刀片更换不同的凸轮、V形块.在机床的运动中,除上料、刀片夹紧、下料为手动外,其余运动按所编程序自动控制.该机床中,刀片的定位、夹紧,工作台回转、锁紧,磨架的快进、工进及快退、工退等动作均由液压传动实现.2．数控刀片刃磨机床液压系统及其工作原理图6-4所示为该机床的液压系统原理图.3．技术特点

(1)液压系统采用定量泵供油的节流调速回路;磨架的快慢速转换通过开有4个油口的快跳液压缸实现.(2)通过减压阀防止磨架快速和上升定位时的冲击.通过蓄能器防止系统突然失压;通过压力继电器保证足够夹紧力,实现动作互锁.

(3)在结构上,主机与块式集成的液压站分离,通过管路板式集中连接,排列整齐、拆卸方便、便于运输.减小了油温对主机精度的影响,并便于油箱清理和使用维护.6-2压力成型机床液压系统一、塑胶射出成型机液压系统1．主机的功能结构塑胶射出成型机采用全液压系统,其工作程序和一般塑胶成型机及泵相同.该成型机的主机结构如图6-５所示,主要由合模部件、后模板、动模板、拉杆、前模板、料筒螺杆装置、加料装置、注射油缸及注射座移动油缸构成的组件、预塑油马达、床身、模具等组成.主机特点如下:(1)采用螺杆预塑,适用于各种热塑性塑料制品的成型加工,塑化能力强,注射速度高,料筒采用电阻加热圈加热,加热迅速,温度稳定均匀.(2)采用五支点双联杆锁模机构(液压双曲肘机构),工作可靠.(3)安全门采用电器机械(液压)双保险装置,安全门打开时不会闭模,操作安全.(4)采用电脑控制,电液比例传动,并设有自动报警装置,自动化程度高.2．塑胶射出成型机液压系统及工作原理图6-6所示为HD2５０型塑胶射出成型机液压系统原理图,本机的动作程序控制可以是手动、半自动及全自动三种.3．技术特点1)泵源部分由定量叶片泵4和比例压力流量阀(P/Q阀)V1组成,构成了定量泵节能供油系统,使开、合模、射胶、预塑等一系列动作仅靠一只阀,便可通过数码开关方便地设定和调节各自系统泵的工作压力和不同的流量(速度).这种泵源系统泵的工作压力能跟踪负载压力,仅比负载压力高０．6MPa.2)控制部分控制部分的各控制阀集中安放在两块阀安装板上(如图6-７与图6-８所示),其中锁模、顶出、调模用的电磁阀V1０、V12,电液阀V11,以及控制缓冲用的电磁溢流阀V2安装在一块安装板上;注射、预塑、座进用的电液阀V1５,电磁阀V1７、V14,液控单向阀V16,单向节流阀V1８,以及控制叶片泵压力的(P/Q阀)V1,集中安装在另一安装板上.二、液压机液压系统1．主机功能结构液压机是锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、粉末冶金、成型等工艺中广泛应用的压力加工机械,是最早应用液压传动的机械之一.不同吨位液压机液压系统的工艺要求基本相同.下面以四柱万能液压机为例进行故障判断分析.液压机基本结构由充液筒、上横梁、上液压缸、上滑块、立柱、下滑块、下液压缸、电气操纵箱和动力机等组成,如图6-９所示.液压机要求液压系统完成的主要动作是:主滑块的快速下行、慢速加压、保压、泄压、快速回程及在任意点停止,顶出缸活塞的顶出、退回等.在作薄板拉伸时,有时还需用顶出缸将坯料压紧.液压机液压系统是一种以压力变换为主的中、高压系统,且流量大,为此要特别注意原动机的功率利用和系统的安全可靠.2．YA32—2００型四柱万能液压机液压系统及工作原理图6-1０所示是该机液压系统原理图.3．技术特点(1)系统采用高压、大流量恒功率变量泵,供油可节省能量.(2)采用的快速运动回路结构简单,使用元件少.(3)系统采用单向阀13进行保压.为了减少由保压转换为快速回程时的液压冲击,采用了由卸荷阀11和带卸载小阀芯的液控单向阀14组成的泄压回路.(4)顶出缸1７与主缸16运动互锁.6-3工程车辆液压传动系统一、汽车起重机液压系统1．主机功能结构汽车起重机是最为通用的一种机动行走式起重设备,特别是采用液压技术后,更具有机动灵活、起重量大的特点.现以Q2—８型汽车起重机为例,说明汽车起重机液压系统的工作原理和常见故障的分析.Q2—８型汽车起重机是一种中小型起重机,最大起重量为８０kN,最大起重高度为11．５m,起重机可连续回转.图6-11为Q2—８型汽车起重机的结构示意图.从图可知,该起重机主要由汽车、转台、支腿、吊臂变幅液压缸、基本臂、伸缩臂、起升机构等组成.3．技术特点该系统的液压泵由汽车发动机装在汽车底盘变速箱上的取力箱传动.液压泵工作压力为21MPa,每转排量为4０ml,转速为1５００r/min.系统中除液压泵、滤油器、安全阀、阀组外,油箱和其他液压元件都可装在可回转的上车部分,兼作配重,上车和下车部分油路通过中心回转接头22连通.系统采用了串联油路,在空载或轻载吊重作业时,各机构可以任意组合同时动作.二、挖掘机液压传动系统1．主机功能结构挖掘机是目前国内外工程建设施工的主要工程机械机型,据统计,我国７０％以上的土石方开挖离不开此类设备,包括有各种类型与功能的挖掘机.一般来说,单斗挖掘机不仅进行土石方的挖掘工作,而且可通过工作装置的更换,用作起重、装载、抓取、打桩、破碎钻孔等多种作业.单斗液压挖掘机主要由工作装置、回转机构、行走机构和液压传动控制系统四大部分组成.工作装置包括斗杆油缸、动臂、液压管路、动臂油缸、铲斗、斗齿、侧齿、连杆、摇杆、铲斗油缸、斗杆等,如图6-13所示.3．技术特点此挖掘机采用定量型双泵双回路液压系统.无干扰动作:多路阀Ⅰ、Ⅱ分别由三个手动换向阀组成串联回路,泵1、2分别向多路阀Ⅰ、Ⅱ控制的液动机供油,从而供给两回路中的任意两机构,在轻载及重载下都能实现无干扰的同时动作.快速动作:一般挖掘机的动臂、斗杆机构常需要快速动作,因此设置了合流阀13.当阀13左位工作时,两泵并联合流,共同向动臂、斗杆缸16与1５供油.此挖掘机的生产效率比其他挖掘机的功率利用率高.左、右行走马达５、6也分别属于两回路,因此,即使左、右行走机构的阻力不等,也易保证挖掘行走的直线性.快慢速转换:左、右行走马达均为双排柱塞的内曲线马达,阀７可使两排柱塞实现串、并联的转换,从而达到快、慢两档速度的转换.制动:在各换向阀与相应液压动机之间皆装有缓冲阀23,作为各分支回路的安全、制动阀用.行走、回转机构的惯性很大,制动时经装在相应液压马达附近的单向阀补油,为保证可靠补油,还装有背压阀1９,调整压力为０．７MPa.动臂、斗杆和铲斗机构中还装有单向节流阀1７,防止这些机构在自重作用下超速下降.限速阀1０用以防止挖掘机下坡时超速溜坡.溢流阀11、1８用以限制泵1、2的最大工作压力.在马达壳体(渗漏腔)上引出两个油口(参见马达3的油路),一油口通过阻尼2０与有背压回油路相通,另一油口直接与油箱相通(无背压)防止马达运转时热冲击的发生.使用了阀2０,使系统的背压回路仍维持一定背压.6-4伺服液压系统一、铝箔轧机电液伺服系统1．主机功能结构铝箔粗、精轧机组是铝箔轧制设备.机组采用了四辊不可逆、恒轧制力及有辊缝和无辊缝两种轧制工艺,最终生产出B＝1．５５m,δ＝2×6μm的铝箔.全机组采用了多种先进的液压控制技术,以实现高精度、高质量的铝箔产品生产,尤其是轧机液压推上系统采用了美国伺服公司(SCA)的液压伺服控制技术,用电液伺服阀来控制轧机轧辊的推上,是在电动液压控制、机械伺服阀控制的基础上发展起来的全液压结构.2．电液伺服控制系统及其工作原理图6-1５所示为轧机电液伺服控制系统的原理图.图6-16所示为SCA系统的控制原理方块图,其功能包括工作辊的位置控制、轧制力控制、两个工作辊辊缝开合调节控制及轧辊倾斜度控制.3．技术特点1)优点(1)该铝箔轧机采用了先进的电液伺服控制技术、传感技术和计算机控制技术.其结构和控制方式与电动液压推上机械伺服阀控制的液压推上系统相比更简单、更稳定、更可靠,精度更高.所以被国际上公认为最理想的轧机推上控制方式.西欧各国在铝箱轧机上基本都采用了这种结构和控制方式.(2)用电液伺服阀来控制轧机轧辊的推上,由高精度的辊缝位移传感器、压力传感器和测厚仪组成闭环反馈控制,响应快,精度高,保证了铝箱产品的轧制质量.(3)液压系统的压力、流量、温度及油液清洁度等采用了程序控制和措施,如轧制过程断带出现时的快速卸载、系统的离线冷却循环过滤等,是系统正常运行的可靠保证.2)缺点(1)油源供油压力高,要选用高压泵.(2)对油液的清洁度要求苛刻,一般为NAS4级以上,油液稍有污染,就会造成阀件堵塞.(3)对环境要求苛刻,工作环境条件的变化会引起电液伺服阀零位漂移,使系统出现误差.(4)电液伺服阀的精度比较高,因而维护、检修等比较困难.二、带钢光液伺服跑偏控制系统1．主机功能结构带钢经过连续轧制或酸洗等一系列加工后须卷成一定尺寸的钢卷.由于辊系的偏差及带材厚度不均和板型不齐等种种原因,使带材在作业线上产生随机偏离现象(称为跑偏).跑偏使卷取机卷成的钢卷边缘不齐,直接影响包装、运输或降低成品率.卷取机采用跑偏控制