液压与气动第八章.doc

授课日期：课程名称课 时专业、层次机械设计基础 4 五年制大专 课 型 单 一 型教学方式讲 授教学资源 多媒体授课题目（章、节） 第八章 典型液压系统实例教学目的及要求：、1、各元件符号识别2、基本回路的分析3、复杂回路的分析4、简单系统的设计及其应用 教学重点和难点：重点：基本回路的分析 难点：基本回路的分析教学内容与时间安排：一、组合机床动力滑台液压系统分析1、概述组合机床是一种由通用部件和部分专用部件组合而成的高效、工序集中的专用机床，具有加工能力强、自动化程度高、经济性好等优点。动力滑台是组合机床上实现进给运动的一种通用部件，配上动力头和主轴箱可以完成钻、扩、铰、镗、铣、攻丝等工序，能加工孔和端面。广泛应用于大批量生产的流水线。卧式组合机床的结构原理图如图80所示。1-床身2-动力滑台3-动力头4-主轴箱5-刀具6-工件7-夹具8-工作台9-底座图80组合机床2、YT4543型组合机床工作过程和原理简介该滑台由液压缸驱动，系统用限压式变量叶片泵供油，三位五通电液换向阀换向，用液压缸差动连接实现快进，用调速阀调节实现工进，由二个调速阀串联、电磁铁控制实现一工进和二工进转换，用死挡铁保证进给的位置精度。可见，系统能够实现快进一工进二工进死挡铁停留快退原位停止。表6为该滑台的动作循环表（表中“+”表示电磁铁得电）。表6YT4543滑台动作循环表1-限压式变量叶片泵2-背压阀3-外控顺序阀4-液动阀（主阀）5-电磁先导阀6、7-调速阀8-电磁阀9-行程阀10、11、12、13、14-单向阀15、16-节流阀17-压力继电器18-压力表开关p1、p2、p3-压力表接点图81YT4543型动力滑台液压系统图(1)快进控制油路进油路：泵1先导阀5（左位）单向阀13主阀4（左边）；回油路：主阀4（右边）节流阀16先导阀5（左位）油箱。主油路进油路：泵1单向阀11主阀4（左位）行程阀9常位液压缸左腔；回油路：液压缸右腔主阀4（左位）单向阀12行程阀9常位液压缸左腔。(2)一工进进油路：泵1单向阀11换向阀4(左位)调速阀6电磁阀8(右位)液压缸左腔；回油路：液压缸右腔换向阀4(左位)顺序阀3背压阀2油箱。(3)二工进进油路：泵1单向阀11换向阀4(左位)调速阀6调速阀7液压缸左腔；回油路：液压缸右腔换向阀4(左位)顺序阀3背压阀2油箱。(4)进给终点停留(5)快退控制油路进油路：泵1先导阀5（右位）单向阀14主阀4（右边）；回油路：主阀4（左边）节流阀15先导阀5（右位）油箱。主油路进油路：泵1单向阀11换向阀4(右位)液压缸右腔；回油路：液压缸左腔单向阀10换向阀4(右位)油箱。(6)原位停止卸荷油路：泵1单向阀11换向阀4(中位)油箱。二、汽车起重机液压系统分析1、概述汽车起重机上采用液压起重技术，具有承载能力大，可在有冲击、振动和环境较差的条件下工作。由于系统执行元件需要完成的动作较为简单，位置精度要求较低，所以系统以手动操纵为主。起重机工作时，汽车的轮胎不受力，依靠四条液压支腿将整个汽车抬起来，并将起重机的各个部分展开，进行起重作业。当需要转移起重作业现场时，只需要将起重机的各个部分收回到汽车上。2、起重机组成介绍图82汽车起重机工作机构图图82所示为汽车起重机的结构原理图。它主要由如下五个部分构成：(1)支腿装置起重作业时使汽车轮胎离开地面，架起整车，不使载荷压在轮胎上，并可调节整车的水平度。(2)吊臂回转机构使吊臂实现360任意回转，并在任何位置能够锁定停止。(3)吊臂伸缩机构使吊臂在一定尺寸范围内可调，并能够定位，用以改变吊臂的工作长度。一般为3节或4节套筒伸缩结构。(4)吊臂变幅机构使吊臂在一定角度范围内任意可调，用以改变吊臂的倾角。(5)吊钩起降机构使重物在起吊范围内任意升降，并在任意位置负重停止，起吊和下降速度在一定范围内无级可调。3、Q2-8型起重机工作原理介绍汽车起重机液压系统工作原理图如图83所示图83汽车起重机液压系统原理图起重机液压系统工作情况如表7所示表7起重机液压系统工作情况表当起重机不工作时，液压系统处于卸荷状态。系统工作的具体情况如下：(1）支腿缸收放回路前支腿进油路：取力箱液压泵多路换向阀1中的阀A（左位或右位）两个前支腿缸进油腔（阀A左位进油，前支腿放下；阀A右位进油，前支腿收回）；回油路：两个前支腿缸回油腔多路换向阀1中的阀A（左位或右位）阀B（中位）中心回转接头9多路换向阀2中阀C、D、E、F的中位中心回转接头9油箱。后支腿进油路：取力箱液压泵多路换向阀1中的阀A（中位）阀B（左位或右位）两个后支腿缸进油腔（阀B左位进油，后支腿放下；阀B右位进油，后支腿收回）；回油路：两个后支腿缸回油腔多路换向阀1中的阀B（左位或右位）阀A（中位）中心回转接头9多路换向阀2中阀C、D、E、F的中位中心回转接头9油箱。(2）吊臂回转回路进油路：取力箱液压泵多路换向阀1中的阀A、阀B中位中心回转接头9多路换向阀2中的阀C（左位或右位）回转液压马达进油腔；回油路：回转液压马达回油腔多路换向阀2中的阀C（左位或右位）多路换向阀2中的阀D、E、F的中位中心回转接头9油箱(3）伸缩回路进油路：取力箱液压泵多路换向阀1中的阀A、阀B中位中心回转接头9多路换向阀2中的阀C中位换向阀D（左位或右位）伸缩缸进油腔；回油路：伸缩缸回油腔多路换向阀2中的阀D（左位或右位）多路换向阀2中的阀E、F的中位中心回转接头9油箱。(4)变幅回路进油路：取力箱液压泵多路换向阀1中的阀A、阀B中位中心回转接头9阀C中位阀D中位阀E（左位或右位）变幅缸进油腔；回油路：变幅缸回油腔阀E（左位或右位）阀F中位中心回转接头9油箱。(5)起降回路进油路：取力箱液压泵多路换向阀1中的阀A、阀B中位中心回转接头9阀C中位阀D中位阀E中位阀F（左位或右位）卷扬机液压马达进油腔；回油路：卷扬机液压马达回油腔阀F（左位或右位）中心回转接头9油箱。三、数控加工中心液压系统分析1、概述数控机床和数控加工中心都采用计算机数控技术(简称CNC)，在数控加工中心机床上配备有刀库和换刀机械手，可在一次装夹中完成对工件的钻、扩、铰、镗、铣、锪、螺纹加工、复杂曲面加工和测量等多道加工工序，是集机、电、液、气、计算机、自动控制等技术于一体的高效柔性自动化机床。数控加工中心一般由主轴组件、刀库、换刀机械手、X、Y、Z三个进给坐标轴、床身、CNC系统、伺服驱动、液压系统、电气系统等部件组成。1-床身2-工作台3-台虎钳4-工件5-换刀机械手6-刀库7-立柱8-拉刀装置9-主轴箱10-刀具图84立式加工中心结构原理图2、数控加工中心工作原理介绍图85卧式镗铣加工中心液压系统原理图(1)液压油源该液压系统采用变量叶片泵和蓄能器联合供油方式，液压泵为限压式变量叶片泵，最高工作压力为7MPa。溢流阀4作安全阀用，其调整压力为8MPa，只有系统过载时才起作用。手动换向阀5用于系统卸荷，过滤器6用于对系统回油进行过滤。(2)液压平衡装置由溢流减压阀7、溢流阀8、手动换向阀9、液压缸10组成平衡装置，蓄能器11用于吸收液压冲击。液压缸10为支撑加工中心立柱丝杠的液压缸。当液压缸上行时，压力油和蓄能器向液压缸下腔供油，当液压缸在滚珠丝杠带动而下行时，缸下腔的油又被挤回蓄能器或经过溢流减压阀7回油箱，因而起到平衡作用。手动换向阀9用于使液压缸卸载。(3)主轴变速回路主轴通过交流变频电动机实现无级调速。为了得到最佳的转矩性能，将主轴的无级调速分成高速和低速两个区域，并通过一对双联齿轮变速来实现。主轴的这种换档变速由液压缸40完成。(4)换刀回路及动作加工中心在加工零件过程中，当前道工序完成后就需换刀，此时机床主轴退至换刀点，且处在准停状态，所需置换的刀具已处在刀库预定换刀位置。换刀动作由机械手完成，其换刀过程为：机械手抓刀刀具松开和定位拔刀换刀插刀刀具夹紧和松开机械手复位。机械手抓刀当系统收到换刀信号时，电磁阀17切换至左位，压力油进入齿条缸38下腔，推动活塞上移，使机械手同时抓住主轴锥孔中的刀具和刀库上预选的刀具。双单向节流阀18控制抓刀和回位的速度，双液控制单向阀19保证系统失压时机械手位置不变。刀具松开和定位当抓刀动作完成后，发出信号使电磁阀20切换至左位，电磁阀21处于右位，从而使增压器22的高压油进人液压缸39左腔，活塞杆将主轴锥孔中的刀具松开；同时，液压缸24的活塞杆上移，松开刀库中预选的刀具；此时，液压缸36的活塞杆在弹簧力作用下将机械手上两个定位销伸出，卡住机械手上的刀具。松开主轴锥孔中刀具的压力可由减压阀23调节。机械手拔刀当主轴、刀库上的刀具松开后，无触点开关发出信号，电磁阀25处于右位，由缸26带动机械手伸出，使刀具从主轴锥孔和刀库链节中拔出。缸26带有缓冲装置，以防止行程终点发生撞击和噪声。机械手换刀机械手伸出后发出信号，使电磁阀27换向至左位。齿条缸37的活塞向上移动，使机械手旋转180，转位速度由双单向节流阀调节，并可根据刀具的质量，由电磁阀28确定两种换刀速度。机械手插刀机械手旋转180后发出信号，使电磁阀25换向，缸26使机械手缩回，刀具分别插入主轴锥孔和刀库链节中。刀具夹紧和松销机械手插刀后，电磁阀20、21换向。缸39使主轴中的刀具夹紧；缸24使刀库链节中的刀具夹紧；缸36使机械手上定位销缩回，以便机械手复位。机械手复位刀具夹紧后发出信号，电磁阀17换向，液压缸38使机械手旋转90回到起始位置。到此，整个换刀动作结束，主轴起动进入零件加