典型液压系统.ppt

1,本章以机床液压系统、锻压机械液压系统、冶金机械液压系统及起重运输机械液压系统为例，介绍实际的液压系统及其基本回路，分析它们的工作原理和特点。,第八章典型的液压与气压传动系统,不论复杂或简单，任何机械设备的液压传动系统都是由一些液压基本回路构成的。所谓液压基本回路就是由一些液压元件组成的、用以完成特定功能的油路结构。液压系统中常见的基本回路：如用来调节液压执行元件工作速度的调速回路、用来控制全局或局部压力的调压回路、用来改变执行元件运动方向的换向回路等。,2,公共汽车车门气压系统,梭阀属于方向控制阀，相当于两个单向阀组合的阀，在气动回路中具有“或”的逻辑功能。梭阀有两个输入口，一个输出口。只要其中一个输入口有输入，在输出口上就有输出；两个输入口都没有输入时，输出口才没有输出。若在一个输入口上有输入，则与该输入口相对的阀口就被关闭，在输出口上有输出。当梭阀的两端都进气且气压力相等时，阀芯根据压力加入的先后次序停在左边或右边，输出口有输出；若压力不相等，则那端压力高，输出口与那端相通，另一端则被封闭。当两端都没有输入时，输出口才没有输出。,三角符号表示排气口O。,3,右图所示的气压系统，采用气压控制的公共汽车车门，需要司机和售票员都可以开关门，这样就必须在司机座位和售票员座位处都装有气动开关，并且当车门在关闭的过程中遇到障碍物时，车门能够马上打开，起到安全保护的作用。,当操纵阀1或阀3时,压缩空气经阀1或阀3到梭阀7和梭阀8,把信号送到阀9的左侧,压缩空气经阀9的左位和阀10中的,单向阀到气缸的有杆腔，推动活塞使车门开启。,当操纵阀2或阀4时,压缩空气经阀2或阀4到梭阀6,送到阀9的右侧,压缩空气经阀9的右位和阀11中的单向阀,到气缸的无杆腔，使车门关闭。,把信号,4,车门在关闭过程中若遇到障碍物，便推动机动阀5，使压缩空气经阀5把控制信号由阀8送到阀9的左侧，使车门重新开启。但是，若阀2或阀4仍然保持按下状态，则阀5起不到自动开启车门的安全作用。,5,车削加工表面车削加工是在车床上靠工件的旋转运动（主运动）和刀具的直线运动（进给运动）相组合，形成加工表面轨迹来加工工件的。车削加工的范围很广，归纳起来，其加工的各类零件具有一个共同的特点带有旋转表面。它可以车外圆、车端面、切槽或切断、钻中心孔、钻孔、扩孔、铰孔、车内孔、车螺纹、车圆锥面、车特形面、滚花、车台阶和盘绕弹簧等，如图4-33所示。如果在车床上装上其它附件和夹具，还可进行镗削、磨削、珩磨、抛光以及加工各种复杂形状零件的外圆、内孔等。,补充知识：1.车削加工基础知识,CA6140车床传动系统示意图,1.车削加工基础知识,主轴箱,刀架,车床加工的典型表面,2.钻削运动,1主运动。钻头的旋转运动称为主运动。钻削时通常以钻头外缘转点处的速度作为钻削速度，其计算公式如下：式中：d-钻头直径（mm）n-钻头转速（rev/min）,2进给运动。加工时钻头的轴向移动称为进给运动。通常用进给速度vf或进给量f、每齿进给量fz来表示。其计算公式如下：式中，Z为齿数，对普通麻花钻来说，Z=2。n为钻头转速。3主运动和进给运动的合成。,2.钻削运动,10,8.1组合机床动力滑台液压系统,动力滑台,动力头,床身,主轴箱,刀具,工件,夹具,工作台,底座,11,8.2组合机床动力滑台液压系统,组合机床是一种工序集中、效率较高的专用机床。它一般由通用部件（如动力头、动力滑块等）部分专用部件（如主轴箱、夹具）组合而成。动力滑台有机械滑台和液压滑台（由液压缸驱动）两种。动力滑台是组合机床上实现进给运动的的一种通用部件，配上动力头和主轴箱后就可以对工件完成钻、扩、镗、铣、攻螺纹等孔和端面的加工工序，以及工作台转位、定位、夹紧、输送等辅助动作，可以用来组成自动线。,12,8.2组合机床动力滑台液压系统,YT4543型组合机床液压动力滑台可以实现多种不同的工作循环，其中一种比较典型的工作循环是：快进工进工进死挡铁停留快退停止。,YT液压动力滑台；45最大进给力为45kN；44动力滑台缸径；3设计顺序号该动力滑台的液压系统要求进给速度范（0.11-10）10-3m/s,13,系统元件组成：1-滤油器2-限压式变量叶片泵3、9、16-单向阀5-三位五通电液动换向阀6-溢流阀7-液控顺序阀12、13-调速阀14-二位二通电磁换向阀17-二位二通机动换向阀15-压力继电器19-液压缸,液压缸的活塞杆固定，缸体运动。,14,使液压缸差动联接以实现快速运动；,系统中采用限压式变量叶片泵供油；,用行程阀（即机动换向阀）、外控式顺序阀实现快进与工进的转换；,15,16,使液压缸差动联接和变量泵以实现快速运动；,（1）快进,按下启动按钮，三位五通电液动换向阀5的先导电磁换向阀1YA得电，使之阀芯右移，左位进入工作状态。,17,用二位二通电磁换向阀实现工进和工进之间的速度换接。,（2）第一次工进,在快进行程结束，滑台上的挡铁压下行程阀。,用行程阀、液控顺序阀实现快进与工进的转换；,18,用二位二通电磁换向阀实现工进和工进之间的速度换接。,（3）第二次工作进给动力滑台上的挡块压下行程开关，使3YA得电。,19,为保证进给的尺寸精度，采用了死挡铁停留来限位。,（4）死挡铁停留,当动力滑台第二次工作进给终了碰上死挡铁后，液压缸停止不动，系统的压力进一步升高，达到压力继电器15的调定值时，经过时间继电器的延时，再发出电信号，使滑台退回。在时间继电器延时动作前，滑台停留在死挡块限定的位置上。,死挡块,20,（5）快退,时间继电器（图中未画出）发出电信号后，电液换向阀右位工作。,这时系统的压力较低，变量泵2输出流量大，动力滑台快速退回。由于活塞杆的面积大约为活塞的一半，所以动力滑台快进、快退的速度大致相等。,21,（6）原位停止,当动力滑台退回到原始位置时，动力滑台上的挡块压下终点行程开关，使2YA，3YA断电，电液换向阀处于中位，动力滑台停止运动，变量泵卸荷。,22,表8.1液压系统的电磁铁和行程阀的动作表。,23,系统特点：,调速回路：采用了由限压式变量泵和调速阀的调速回路，调速阀放在进油路上，回油经过背压阀。能获得较好的速度刚性和运动平稳性，并可减少系统的发热。,快速运动回路：采用限压式变量泵在低压时输出的流量大的特点，并采用差动连接来实现快速前进，简单可靠，能源利用合理；,换向回路：采用电液动换向阀实现换向，自动化操作且主油路换向平稳、无冲击。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，控制滑台反向退回，方便可靠。止挡铁的采用还能提高滑台工进结束时的位置精度；,容积节流调速回路,24,系统特点：,快速运动与工作进给的换接回路：采用行程换向阀实现速度的换接。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联接转换为使回油直接排回油箱，实现快慢速转换，平稳可靠、位置准确；,两种工作进给的换接回路：采用了两个调速阀串联的回路结构。,容积节流调速回路,两个调速阀串联时，通过第二个调速阀（阀13）的流量调的比第一个调速阀（阀12）的小，所以输入液压缸的流量由第二个调速阀控制。在这种回路中第一个调速阀一直处于工作状态，它在速度换接时限制了进入第二个调速阀的流量，因此它的速度换接平稳性较好。但由于经过两个调速阀，所以能量损失较大。,25,8.3M1432A型万能外圆磨床液压系统,磨床是精加工金属切削机床，广泛地应用在工业生产中。外圆磨床主要用于磨削圆柱、圆锥或阶梯轴的外圆表面以及阶梯轴的端面等。使用内圆磨头附件还可以磨削内圆和内锥孔表面。,26,尾架顶尖顶紧工件,头架驱动工件转动,砂轮电机驱动砂轮转动，磨削工件,工件磨削完成时，砂轮架快退，工作台往复运动停止，松开顶尖取下工件。,8.2M1432A型万能外圆磨床液压系统,、磨床构造的示意图,1、工作台带动工件纵向往复运动是外圆磨床的纵向进给运动。它对磨削零件的表面粗糙度、圆柱度以及阶梯轴的纵向尺寸精度等都有重要影响。2、砂轮架的快速进退是辅助运动，在开始磨削时，先使砂轮架快速移近工件，磨削完毕或进行中间检测时，快速退离工件，其快速进退多用液压缸实现。砂轮架的切入运动是磨床径向间歇进给运动。,27,、磨床的主要运动有:,由电动机驱动驱动砂轮主轴实现,由液压传动系统来实现,M1432A型万能外圆磨床液压系统,电动机经头架齿轮变速箱驱动,28,、M1432A型万能外圆磨床液压系统图,M1432A型万能外圆磨床液压系统,29,(1)工作台往复运动（a）往复运动时的油路走向及调速。当开停阀处于“开”位（右位）及先导阀和换向阀的阀芯均处右端位置时，液压缸向右运行。其油路走向为：进油路：液压泵油路9换向阀油路13液压缸右腔。回油路：液压缸左腔油路12换向阀油路10先导阀油路2开停阀右位节流阀油箱。,、M1432A型万能外圆磨床液压系统的工作过程,M1432A型万能外圆磨床液压系统,30,当工作台向右运行到预定位置时，其上的左挡块拨动先导阀操纵杆，使先导阀阀芯移到左端位置。这样，换向阀右端腔接通控制压力油，而左端腔与油箱连通，使阀芯处于左端位置。其控制油路走向为：进油路：液压泵精密滤油器油路1油路4先导阀油路6单向阀I2换向阀右端腔。回油路：换向阀左端腔油路8油路5先导阀油箱。当换向阀阀芯处于左端位置后，主油路走向为：进油路：液压泵油路9换向阀油路12液压缸左腔。回油路：液压缸右腔油路13换向阀油路7先导阀油路2开停阀右位节流阀油箱。这时，液压缸带动工作台向左运行。当运行到预定位置时，工作台上右挡块拨动先导阀操纵杆，使先导阀阀芯又移到右端位置，则控制油路使换向阀切换，工作台又向右运行。,(1)工作台往复运动（a）往复运动时的油路走向及调速。,31,(b)换向过程液压缸换向前，先导阀阀芯先受到挡块操纵而向左移动，先导阀阀芯移动过程中，其右制动锥关小主回油路，使工作台预制动。当先导阀阀芯移动了一个固定行程（l）后，操纵液动换向阀的控制油路变换，其进油路走向如前述，而其回油路先后变换三次，使换向阀阀芯依次产生第一次快跳慢速移动第二次快跳。这样，就使液压缸的换向在预制动后又经历了迅速制动、停留和迅速反向启动的三个阶段。具体过程如下：换向阀左端腔至油箱的回油，视阀芯的位置不同，先后有三条线路。第一条线路是在阀芯开始移动阶段的回油线路：换向阀左端腔油路8油路5先导阀油箱。,32,在此回油线路中无节流元件，管路通畅无阻，所以，阀芯移动速度快，产生第一次快跳。第一次快跳使换向阀阀芯中部台肩移到阀套的沉割槽处，导致液压缸两腔的油路连通（沉割槽宽度大于阀芯台肩宽度），工作台停止运动。当换向阀芯左端圆柱部分将油路8覆盖后，第一次快跳结束。其后，左端腔的回油只能经节流阀J1至油路5，这样，阀芯按节流阀J1调定的速度慢速移动。由于阀套沉割槽宽度大于阀芯中部台肩宽度，使得阀芯在慢速移动期间液压缸两腔油路继续互通，工作台停止状态持续一段时间。这就是工作台反向前的端点停留，停留时间由节流阀调定，调节范围为05s。当换向阀阀芯移到左部环槽将通道11与8连通时，阀芯左端腔的回油管道又变为通畅无阻，阀芯产生第二次快跳。这样，主油路被切换，工作台迅速反向启动向左运行，至此换向过程结束。,说明：控制工作台直线往复运动和抖动的液压系统是普通节流阀出口节流调速回路。,33,(2)砂轮架的快速进退运动砂轮架上丝杠螺母机构的丝杠与液压缸（快动缸）活塞杆连接在一起，它的快进和快退由该快动缸驱动，通过手动换向阀（快动阀）操纵。当快动阀右位接入系统时，快动缸右腔进压力油，左腔接油箱，砂轮架快进。反之，快动阀左位接入系统时，砂轮架快退。砂轮架快进和快退的终点位置，靠快动缸活塞与缸盖的机械接触来保证。为了防止砂轮架快速进退到终点处引起冲击，在快动缸两端设有缓冲装置。并设有柱塞缸（闸缸）抵住砂轮架，用以消除丝杠螺母间的间隙，保证其重复位置误差不大于0.005mm。,34,(3)砂轮架的周期进给运动砂轮架的周期进给是在工作台往复运动到终点停留时自动进行的。它由进给阀操纵，经进给缸柱塞上的棘爪拨动棘轮，再通过齿轮、螺母丝杠等传动副带动砂轮架实现的。当进给缸右腔进压力油时为进给一次，通油箱时为空程复位。这个间歇式周期性进给运动可在工件左端停留（工作台向右运行到终点）时进行，也可在工件右端停留时进行，又可在两端停留时进行，也可以不进行。图9.11中选择阀的位置是“双向进给”。当工作台向右运行到终点时，由于先导阀已将控制油路切换，其油路走向为：进油路：液压泵精密滤油器油路1油路4先导阀油路6选择阀进给阀C1口油路d进给缸右腔。,35,这样，进给缸柱塞向左移动，砂轮架产生一次进给。与此同时，控制压力油经节流阀进入进给阀左端腔，而进给阀右端腔液压油经单向阀I4、油路3、先导阀左部环槽与油箱连通。于是进给阀阀芯移到右端，将C1口关闭、C2口打开。这样，进给缸右端腔经油路d、进给阀C2口、选择阀、油路3、先导阀左端环槽与油箱连通，结果进给缸柱塞在其左端弹簧作用下移到右端，为下一次进给作好准备。进给量的大小由棘轮棘爪机构调整，进给快慢通过调整节流阀决定。当工作台向右运行、砂轮架在工件右端进给时的过程与上述相同。,36,(4)工作台液动与手动的互锁为了调整工作台的需要，工作台往复运动设有手动机构。手动是由手轮经齿轮、齿条等传动副实现的。如果液动与手动驱动没有互锁机构，当工作台在液压驱动下往复运动时，手动用的手轮也会被带动旋转，容易伤人。因此，要采取措施保证这两种运动的互锁。这个互锁动作是由互锁缸实现的。当开停阀处于开位（右位接入系统）时，互锁缸通入压力油，推动活塞使齿轮Z1和Z2脱开，工作台的运动不会带动手轮转动。当开停阀处于停位（左端接入系统）时，互锁缸接通油箱，活塞在弹簧作用下移动，使齿轮Z1与Z2啮合，手动传动链被接通。另外，当开停阀处于停位时，液压缸两腔通过开停阀互通而处于浮动状态。这样，转动手轮可以使工作台移动。,37,(5)尾座顶尖的退回工作台上尾座内的顶尖起夹持工件的作用。顶尖伸出由弹簧实现，退回由尾架缸实现，通过脚踏式尾架阀操纵。顶尖只在砂轮架快速退离工件后才能退回，以确保安全，故系统中的压力油从进入快动缸小腔的油路上引向尾架阀。,(6)导轨、轴承的润滑由泵经滤油器1和润滑稳定器供油。,38,4.M1432A型万能外圆磨床液压传动系统分析,该磨床工作台往复运动系统采用了HYY21/3P25T型快跳式液压操纵箱，结构紧凑，操纵方便，换向精度高，换向平稳性好，其主要原因是：（1）该操纵箱将换向过程分为由先导阀进行的预制动、由换向阀和先导阀同时进行的终制动、端点停留、反向启动四个阶段进行。预制动的主要作用是将工作台的速度降低，为工作台停止准确创造条件。由于预制动是行程控制方式，每次预制动结束时，工作台的位置和速度基本相同，因此提高了终制动的同速和异速时的位置精度。当预制动结束时，抖动缸使先导阀阀芯快跳。这样先导阀阀芯的快跳与换向阀阀芯的快跳几乎同时完成，由于先导阀阀芯移动不落后于换向阀的阀芯，可使换向过程顺利完成。,39,（2）工作台往复运动采用结构简单的节流阀调速，功率损失较小。这对于负载力不大且基本恒定（以摩擦力为主）的磨床来说是适宜的。节流阀位于液压缸出口油路中，不仅为液压缸建立了背压，有助于运动平稳，而且经节流发热的液压油流回油箱冷却，减少了热量对机床变形的影响。抖动缸能使工作台在很短行程范围内换向，这样可以提高切入磨削质量。,40,、M1432A型万能外圆磨床液压系统所要完成的任务,说明：控制工作台直线往复运动和抖动的液压系统,是普通节流阀出口节流调速回路。,M1432A型万能外圆磨床液压系统,41,、磨床工作台直线往复运动和砂轮架的周期进给,工作台换向经历了预制动、终制动、端点停留和反向启动的四个阶段。,运动的工作过程与特点,M1432A型万能外圆磨床液压系统,42,、砂轮架快速进、退运动和尾座顶尖的自动松,开的工作过程与特点：,砂轮架快速进、退运动和尾座顶尖的自动松开之间采取了互锁措施。,特点：,工作过程：,M1432A型万能外圆磨床液压系统,43,8.4液压机液压系统,液压机是用于调直、压装、冷冲压、冷挤压和弯曲等工艺的压力加工机械，它是最早应用液压传动的机械之一。,液压机工作循环中，主缸要求有“快进减速接近工件及加压保压延时泄压快速回程及保持活塞停留在行程的任意位置”等基本动作。,图9.2液压机的典型工艺循环图,44,本机最大工作压力为450KN，用于薄板的拉伸成形等冲压工艺。,双动薄板冲压机液压机液压系统,45,1-滤油器;2-变量泵;3、42-远程调压阀;4-电磁溢流阀；9-节流阀；10-电磁换向阀；11-电液动换向阀；17-压力继电器；18、44-二位三通电液换向阀；20-高位油箱；28-安全阀；34-压边缸；35-拉伸缸；36-拉伸滑块；37-压边滑块；38-顶出块；39-顶出缸；41-先导溢流阀；43-手动换向阀,46,(1)启动,按启动按钮，电磁铁全部处于失电状态，恒功率变量泵输出的油以很低的压力经电磁溢流阀的溢流回油箱，泵空载启动。,47,(2)拉伸滑块和压边滑块快速下行,48,电液动换向阀11的左位工作，主缸35上腔进油，下腔回油箱，拉伸滑块快速下行，同时带动压边缸34快速下行。,电磁铁1YA和3YA、6YA得电，电磁溢流阀4通电，切断泵的卸荷通路。,压边缸从高位油箱20补油,主缸上腔充液,49,(3)减速、加压,滑块与板料接触之前,首先碰到一个行程开关发出电信号,使电磁铁6YA失电,主缸回油须经节流阀9回油箱,实现慢进.,50,(4)拉伸、压紧,51,(5)保压,当主缸压力达到预定值时，压力继电器17发出信号，使电磁铁1YA、3YA、5YA均失电，阀11回到中位，主缸及压边缸封闭，主缸上腔短时保压。,52,(6)快速回程,53,(7)原位停止,当主缸滑块上升到触动行程开关时，电磁铁4YA失电，阀11中位工作，使主缸35下腔封闭，主缸停止不动。,54,(8)顶出缸上升,在行程开关1S发出信号使4YA失电的同时也使2YA得电，压力油阀44、手动换向阀43进入顶出缸39，顶出缸上行完成顶出工作。,55,(9)顶出缸下降,顶出缸顶出工件后，行程开关4S发出信号，使1YA、2YA均失电、泵2卸荷，阀44左位工作。阀43右位工作，顶出缸在自重作用下下降。,该系统采用高压大流量恒功率变量泵供油和利用拉延滑块自动充