第八章 典型液压系统介绍.ppt

第八章典型液压系统介绍 液压系统 将液压动力元件 执行元件 控制元件和其他辅助元件通过管路有机的连接起来 以实现主机各种作业要求的完整系统 了解液压系统的工作特点和性能 对液压设备的设计 研究 使用和维修等都非常重要 液压设备的设计 研究 使用和维修都是借助于液压系统图和必要的分析计算进行的 阅读一个复杂系统图的步骤 1 了解设备工艺对液压系统的动作要求 2 浏览整个系统 了解其中包含元件 以执行元件为中心 将系统分成若干块 子系统 3 分析子系统 搞清楚其所包含那些基本回路 然后根据执行元件的动作要求 参照动作循环表读懂这一系统 4 根据液压设备中各执行元件间互锁 同步和防干扰等要求 分析各系统之间的联系 5 在全面读懂的基础上 归纳和总结整个系统有那些特点 以加深对系统的了解 8 1YT4543型组合机床动力滑台液压系统 一 概述组合机床是适用于大批大量零件加工的一种金属切削机床 在机械制造业的生产线或自动线中 它是不可缺少的设备 它经常是选用事先设计好的标准化 通用化的零部件及按零件加工形状及加工工艺要求而设计的少量专用部件组合而成的高效 专用 自动化程度较高的机床 动力滑台就是组合机床用来实现进给运动的通用部件 根据加工工艺要求 可在滑台台面上装置动力箱 多轴箱及各种专用切削头等动力部件 以完成钻 扩 铰 铣 镗和攻丝等加工序以及完成多种复杂进给工作循环 动力滑台有机械和液压两类 由于液压动力滑台的机械结构简单 配上电器后实现进给运动的自动工作循环容易 又可以很方便地对工进速度进行调节 因此它的应用比较广泛 第八章典型液压系统介绍 二 液压系统的工作原理现以YT4543型动力滑台为例来分析其液压系统 该滑台的工作压力为4 5MPa 最大进给力为4 5 104N 进给工作速度范围为6 6 660mm min 图7 1和表7 1分别给出了YT4543型动力滑台液压系统图及电磁铁 压力继电器和行程阀的动作顺序表 该系统由限压式变量叶片泵 单杆活塞液压缸及液压元件等组成 在机 电 液的联合控制下能实现的工作循环是快进 第一次工进 第二次工进 死挡铁停留 快退 原位停止 该动力滑台对液压系统的主要要求是速度换接平稳 进给速度可调且稳定 功率利用合理 系统效率高 发热少 其工作情况如下 1 快进进油路 过滤器 泵14 单向阀13 液动换向阀12左位 行程阀 机动换向阀 8 接通 液压缸7左腔 回油路 液压缸7右腔 液动换向阀12左位 单向阀3 行程阀8 液压缸7左腔 第八章典型液压系统介绍 图8 1YT4543型动力滑台液压系统统1一背压阀 2一液控顺序阀 3 6 13一单向阀 4 10一调速阀 5一压力继电62 7一液压缸 8一行程阀 9一电磁换向阀 11一先导电磁阀 12一液动换向阀 14一液压泵 15 18一单向阀 16 17一节流器 第八章典型液压系统介绍 2 第一次工作进给进油路 过滤器 泵14 单向阀13 液动换向阀12左位 调速阀4 电磁换向阀9右位 液压缸7左腔 回油路 液压缸7右腔一液动换向阀12左位一液控顺序阀2一背压阀1一油箱 3 第二次工作进给4 死挡铁停留5 快退进油路 过滤器 泵14 单向阀13 液动换向阀12右位 液压缸7右腔 回油路 液压缸7左腔 单向阀6 液动换向阀12右位 油箱 6 原位停止 第八章典型液压系统介绍 第八章典型液压系统介绍 三 液压系统的特点 1 采用了限压式变量叶片泵和调速阀组成的进口容积节流调速回路 并在回路中设置了背压阀 这样 能保证系统调速范围大 低速稳定性好的要求 回路无溢流损失 系统效率较高 2 采用限压式变量叶片泵和油缸差动连接实现快进 工进时断开油缸差动连接 这样既能得到较高的快进速度 又保证了系统的效率不致过低 动力滑台调速范围大 R 100 由于泵的流量能自动变化 在快速行程时输出最大流量 工进时仅输出与液压缸需要相适应的流量 死挡铁停留时只输出补偿系统泄漏所需的流量 使系统无溢流功率损失 系统效率较高 第八章典型液压系统介绍 第八章典型液压系统介绍 3 采用行程阀和液控顺序阀使系统由快进转换为工进 不仅简化了机床电路 而且转换动作平稳可靠 转换的位置精度比较高 由于滑台的运动速度比较低 又采用安装方便的电磁换向阀 完全能保证两种工进速度的转换精度要求 4 采用三位五通 中位为M型机能的电液换向阀 提高了滑台换向平稳性 并且滑台在原位停止时 能使液压泵处于卸荷状态 功率消耗小 另外由于采用五通换向阀 使回路容易形成差动连接 简化了回路 第八章典型液压系统介绍 8 2YB32 200型四柱万能油压机液压系统及系统特点 系统介绍 此机适用于可塑性材料的压制工艺 如冲裁 弯曲 翻边 薄板拉伸或用于校正 压装 粉末制品的压制成型等 液压系统是由一个轴向柱塞变量泵供油 通过各阀来实现主缸的升降 压制 保压以及下缸的顶出和回程各动作 主缸的工作压力由溢流阀调节 顺序阀的压力调到大于2 5MPa时才打开 其目的在于当液压泵卸荷时仍能保持控制油路有足够的压力 第八章典型液压系统介绍 上部主缸的回油经控制下缸的阀4KF1才能流回油箱 因此只能在下缸处于停止时 上缸才能运动 避免两缸动作不协调液压缸的外形图 它主要由充液筒1 上横梁2 上液压缸3 上滑块4 立柱5 下滑块6 下液压缸7等零部件组成 这种液压机有4个立柱 在4个立柱之间安置上 下两个液压缸3和7 上液压缸驱动上滑块4 下液压缸驱动下滑块6 为了满足大多数压制工艺的要求 上滑块应能实现 快速下行慢速加压 保压延时一快速返回 原位停止的自动工作循环 下滑块应能实现向上顶出 停留斗向下退回 原位停止的工作循环 图8 6 上 下滑块的运动依次进行 不能同时出现 第八章典型液压系统介绍 第八章典型液压系统介绍 8 4 2液压系统的工作原理四柱式YB32 200型液压机液压系统如图8 5所示 在液压系统中 系统由高压轴向柱塞变量泵供抽 上 下两个滑块分别由上 下液压缸带动 实现 上述各种循环 其原理如下 1 上滑块工作循环 1 快速下行当电磁铁1YA通电后 先导阀3和上缸换向阀7左位接入系统 液控单向闽I2被打开 系统主油路走向为 进油路 液压泵一顺序阀10 上缸换向阀7左位 单向阀I3一上液压缸5上腔 回油路 上液压缸5下腔一液控单向阀I2 上缸换向阀7左位 下缸换向阀2中位 油箱 第八章典型液压系统介绍 上滑块在自重作用下快速下行 这时 上液压缸上腔所需流量较大 而液压泵的流量又较小 其不足部分由充液筒6 副油箱 经液控单向阀I1向液压缸上腔补油 2 慢速加压当上滑块下行到接触工件后 因受阻力而减速 液控单向阀I1关闭 液压缸上腔压力升高实现慢速加压 这时的油路走向与快速下行时相同 第八章典型液压系统介绍 3 保压延时当上液压缸上腔压力升高到使压力继电器8动作时 压力继电器发出信号 使电磁铁1YA断电 则先导阀和上缸换向阀处于中位 保压开始 保压时间由时间继电器 图中末画出 控制 可在0 24min内调节 4 快速返回在保压延时结束时 时间继电器使电磁铁2YA通电 先导阀右位接入系统 使控制压力油推动预卸换向阀9 并将上缸换向阀右位接入系统 这时 液控单向阀I1被打开 第八章典型液压系统介绍 其主油路走向为 进油路 液压泵一顺序阀10一上缸换向阀7右位一液控单向阀I2一上液压缸5下腔 回油路 上液压缸5上腔一液控单向阀I1一充液筒 副油箱 这时上滑块快速返回 返回速度由液压泵流量决定 当充液筒内液面超过预定位置时 多余的油液由溢流管流回油箱 第八章典型液压系统介绍 5 原位停止当上滑块返回上升到挡块压下行程开关时 行程开关发出信号 使电磁铁2YA断电 先导阀和上 下缸换向阀都处于中位 则上滑块在原位停止不动 这时 液压泵处于低压卸荷状态 油路走向为 液压泵 顺序阀10一上缸换向阀7中位一下缸换向阀2中位一油箱 2 下滑块工作循环 1 向上顶出当电磁铁4YA通电使下缸换向阀右位接人系统时 下液压缸带动下滑块向上顶出 其主油路走向为 进油路 液压泵一顺序阀10一上缸换向阀7中位一下缸换向阀2右位一下液压缸1下腔 回油路 下液压缸1上腔一下缸换向阀2右位一抽箱 第八章典型液压系统介绍 第八章典型液压系统介绍 3 系统特点 一 油压机的工作循环和负载类型上述油压机提供了最基本的工艺动作 具有最典型的工作循环 如上滑块的快速下行 减速接近工件 加压行程 保压延时 泄压快速回程以及保持滑块停留在任意高度 如顶料活塞的顶出 停止 退回或压力回程等 二 油压机快速行程方式油压机实现快速的基本方式是增加低压流量和减小活塞的面积 增加低压流量的方式除上述充液箱外尚有高 低泵组联合供油 差动连接等 减小活塞面积的方式例如专设小面积侧缸完成快速行程 主缸则由充液阀充液 第八章典型液压系统介绍 三 减速方式在油压机上由快速下行变为慢速压制的减速方式基本有两种 一种为上滑块接触工件后 系统压力上升到一定值 借此压力值实现自动切换 此法能充分利用快速行程 不需另设发讯装置 但有冲击 另一种是在不允许对压制件有冲击的工作中 上滑块接触工件前就要减速 此时则利用行程开关和行程节流阀来使系统完成切换 第八章典型液压系统介绍 四 压制压力的调整前例油压机的压制压力是用溢流阀进行调整的 用溢流阀控制的压力较为稳定 在一个油源而多个执行机构时常用减压阀分别控制各缸的压力值 在要求工作压力为主机行程的函数时可采用靠模控制 按靠模曲线改变溢流阀弹簧的压缩量 使控制压力按要求规律变化 五 保压延时在要求压力稳定而保压时间长的情况下可采用专设的辅助小流量泵供油以补偿泄漏量 这时压力的稳定性决定于辅助泵溢流阀的质量 此外 也可采用蓄能器保压 其保压效果时间达24h 压力降不超过0 1 0 2MPa 经验证明 参与保压的液体总容积越大 机架弹性变形越大 液压工作压力低 密封元件少者 保压性能就越好 第八章典型液压系统介绍 六 泄压方式压制时由于主机弹性变形 油的压缩和管道膨胀而储存了相当高的泄量 因此必须逐渐泄压然后回程 不能由保压工况急速转变为快速回程 以防止冲击和振动 常用的泄压回路可用节流阀 液控单向阀及顺序阀等组成 也可用专制的预泄换向阀QF1组成 七 平衡方式立式油压机滑快回程停止后 往往由于漏油而造成滑块下移 为防其下移需采用平衡回路 为防其下移需采用平衡回路 为防止因液控单向阀失灵而使下腔产生超压事故设置了安全阀 此外也可采用单向顺序阀作平衡阀 不同结构的平衡阀其支承效果也不相同 锥形阀不易漏油支承效果好 但对流量变化较敏感 滑阀型的对流量变化适应型较强 但易漏损影响支承效果 第八章典型液压系统介绍 8 5Q2 8型汽车起重机液压系统8 5 1概述这种类型的起重机采用液压传动 最大起重量为80kN 幅度为3m时 最大起重高度为11 5m 起重装置可连续回转 由于该汽车起重机有较高的行走速度 可以和运输车队编队行驶 机动性好 用途广泛 当装上附加臂后 图中未表示 可用于建筑工地吊装预制件 吊装的最大高度为6m 该起重机亦可在有冲击 振动 温差变化大和环境较差的条件下工作 作为起重用的汽车起重机属于工程机械 它所要求的动作比较简单 对于位置精度要求也不太高 因此可采用手动控制 但要求液压系统具有很高的安全可靠性 第八章典型液压系统介绍 第八章典型液压系统介绍 8 5 2液压系统的工作原理图8 9为Q2 8型汽车起重机液压系统原理图 该系统属于中高压系统 采用一个额定压力为21MPa的轴向柱塞泵作动力源 由汽车发动机通过装在汽车底盘变速箱上的取力箱传动 液压泵通过中心回转接头9 截止阀10和过滤器11 从油箱吸油 输出的压力油经手动阀组1和2串联地输送到各个执行元件 安全阀3用于防止系统过载 调整压力为19MPa 实际系统工作压力由压力表12读取 这是一个单泵 开式 串联 串联式多路阀 液压系统 该系统分上车和下车两部分布置 液压泵 安全阀 阀组1及支腿部分装在下车部分 其余液压元件都装在可回转的上车部分 其中油箱也在上车部分 兼作配重 上车和下车部分的油路通过中心回转接头连通 第八章典型液压系统介绍 起重机液压系统包括支腿收放 转台回转 吊臂伸缩 吊臂变幅和吊重起升等五个部分 其中 前 后支腿收放回路的换向阀A B组成一个阀组1 其余四条支回路的换向阀C D E F组成一个阀组2 各换向阀均为M型中位机能三位四通手动阀 相互串联组合 可实现多缸卸荷 根据起重工作的具体要求 操纵各阀不仅可以分别控制各执行元件的运动方向 还可以通过控制阀心的位移量来实现节流调速 第八章典型液压系统介绍 图8 9Q2 8型汽车起重机液压系统原理图1一手动阀组l 2一手动阀组2 3一溢流 安全 阀 4一液控单向阀组 5 6 8一平衡阀 7一单向节流阀 9一中心回转接头 10一截止阀 11一过滤器 12一压力表 第八章典型液压系统介绍 1 支腿收放回路 由于汽车轮胎支承能力有限 且为弹性体变形 作业时很不安全 故在起重作业前必须放下前 后支腿 使汽车轮胎架空 用支腿承重 在行驶时又必须将前 后支腿收起 轮胎着地支承 为此汽车的前 后端各设置两条支腿 每条支腿均配有液压缸 两条前支腿用一个三位四通手动换向阀组A控制收 放 而两条后支腿用另一个三位四通换向阀组B控制 每个支腿液压缸的自路都装一个由两个液控单向阀组成的双向液压锁 以保证支腿可靠地锁住 防止在起重作业过程中发生 软腿 现象 由液压缸上腔油路泄漏引起 或行车过程中液压支腿自行下落现象 由液压缸下腔油路泄漏引起 当阀组A在左位工作时 前支腿放下 其油路为 第八章典型液压系统介绍 进油路 液压泵换向阀A左位液控单向阀4前支腿液压缸无杆腔 回油路 前支腿有杆腔液控单向阀4换向阀A左位换向阀B中位换向阀C中位换向阀D中位换向阀E中位换向阀F中位油箱 当阀A在右位工作时 前支腿收回 油路基本上同前支腿放下 只不过压力油进入前支腿液压缸有杆腔 后支腿收 放液压缸用换向阀B控制 其油路路线与前支腿回路相同 第八章典型液压系统介绍 2 回转机构回路回转机构采用一个液压马达 它通过齿轮 蜗轮蜗杆减速箱和开式小齿轮 与转盘上的内齿轮啮合 来驱动转盘回转 转盘可获得1 3r min的低速 手动换向阀C控制马达的正转 反转 停转三种不同工况 其油路为 进油路 液压泵换向阀A中位换向阀B中位左位液压马达反转换向阀C中位液压马达停转右位液压马达正转左位回油路 回转液压马达换向阀C中位阀D中位阀E中位阀F中位油箱 右位 3 吊臂伸缩回路吊臂由基本臂和伸缩臂组成 伸缩臂套装在基本臂中 吊臂的伸缩运动是由伸缩液压缸来驱动的 为防止吊臂在停止阶段因自重作用而下滑 在吊臂伸缩回路中设置平衡阀5 属于外控式单向顺序阀 吊臂的伸缩由换向阀D来控制伸缩臂的伸出 缩回和停止三种工况 例如 当换向阀D在左位工作时 吊臂缩回 其油路为 进油路 液压泵换向阀A中位换向阀B中位换向阀C中位换向阀D左位伸缩液压缸有杆腔 回油路 伸缩液压缸无杆腔阀5中顺序阀换向阀D左位换向阀E中位换向阀F中位油箱 第八章典型液压系统介绍 第八章典型液压系统介绍 4 吊臂变幅回路吊臂变幅就是由液压缸来改变吊臂的起落角度 变幅工作也要防止因自重而下降造成的工作不安全 故在油路中也设置了平衡阀6 换向阀E控制吊臂的增幅 减幅和停止三种工况 其油路路线类同于吊臂伸缩回路 5 吊重起升回路吊重起升回路是起重机系统中的主要工作回路 吊重的提升和落下是由一个大扭矩液压马达带动卷扬机来完成的 换向阀F控制液压马达的正 反转 液压马达的转速可通过改变发动机的转速来进行调节 油路设置平衡阀8 用以防止重物因自重而下落 由于液压马达的内泄漏比较大 当重物吊在空中时 尽管油路中设有平衡阀 重物仍会向下缓慢下移 为此 在液压马达的驱动轴上设置制动缸 当液压马达停转时 用制动缸的弹簧使闸块将驱动轴锁住 当起升机