液压与气动应用技术（第3版）课件 项目9 液压系统的分析与组建

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省级精品课程配套教材液压与气动应用技术（第3版）任务9.1数控车床卡盘液压站的组建项目9液压系统的分析与组建一、任务引入

如图所示为数控车床卡盘的外形图，数控车床卡盘就是利用一个液压工作站提供工作动力，连接回转油缸完成伸缩动作，从而控制液压卡盘的夹紧与松开，电路进行系统连接，实现系统控制和人工控制两种方式并用。元件的精选配合同心度的安装，保证卡盘夹持精度。那么液压工作站由哪些部分组成，又是如何进行工作的？数控车床液压卡盘二、任务分析

液压泵站是独立的液压装置，一般由油箱、电机、油泵以及一些液压辅件组成，它按主机要求提供动力，并控制油流的方向、压力和流量，它适用于主机与液压装置可分离的各种液压机械上。分析上述任务，需要选择合适的电机、油泵及相应的液压辅件如油箱、过滤器等以达到稳定的工作动力。三、相关知识

液压站又称液压泵站，是独立的液压装置，它由泵装置、集成块或阀组合、油箱、电气盒组合而成。液压站1．组成及功用（1）泵装置。装有电机和油泵，它是液压站的动力源，将机械能转化为液压油的动力能。（2）集成块。是由液压阀及通道体组合而成。它对液压油实行方向、压力、流量调节。（3）阀组合。是板式阀装在立板上，板后管连接，与集成块功能相同。（4）油箱。是钢板焊的半封闭容器，上还装有滤油网、空气滤清器等，它用来储油、油的冷却及过滤。（5）电气控制箱。分两种形式：一种设置外接引线的端子板；一种是配置了全套控制电器。

液压站的分类2．液压站的分类：

（1）按泵装置的结构形式、安装位置可分为（2）按站的冷却方式可分为：

1）自然冷却：靠油箱本身与空气热交换冷却，一般用于油箱容量小于250升的系统一思想

2）强制冷却：采取冷却器进行强制冷却，一般用于油箱容量大于250升的系统。（3）按油箱材料可分为：

1）普通钢板：箱体采用厚度5～6mm钢板焊接，面板采用厚度10～12mm钢板，若开孔过多可适当加厚或增加加强筋。普通钢板油箱内部防锈处理较难实现，铁锈进入油循环系统会造成很多故障，但其成本低廉，现仍广泛使用。

2）不锈钢板：箱体选用304不锈钢板，厚度2～3mm，面板采用304不锈钢板厚度3～5mm，承重部位增加加强筋。其特点是油箱内部不用处理，无铁锈，但制造成本较高，因此收到一定的限制。3．液压站的主要参数9-1-2液压系统辅助元件

活塞式蓄能器中的气体和油液由活塞隔开。活塞1的上部为压缩空气，活塞1随下部压力油的储存和释放而在缸筒2内来回滑动。这种蓄能器活塞有一定的惯性，和O形密封圈存在较大的摩擦力，所以反应不够灵敏。

活塞式蓄能器

动画（1）活塞式蓄能器1.蓄能器的结构形式9-1-2液压系统辅助元件1）蓄能器的类型与结构辅助元件微课视频

工作压力为3.5～35MPa，容量范围为0.6～200L，温度适用范围为

10～+65℃。皮囊式蓄能器中气体和油液用皮囊隔开。皮囊用耐油橡胶制成，内充入惰性气体，壳体下端的提升阀能防止皮囊膨胀挤出油口。皮囊式蓄能器

动画

壳体

皮囊

充气阀

提升阀

（2）气囊式蓄能器气囊式蓄能器l——充气阀2——气囊；

3——壳体；4——菌形阀；

5——放气螺塞；6——油口

重力式蓄能器主要用冶金等大型液压系统的恒压供油，其缺点是反应慢，结构庞大，现在已很少使用。（3）薄膜式蓄能器（4）弹簧式蓄能器（5）重力式蓄能器9-1-2液压系统辅助元件2）蓄能器的功能（1）作辅助动力源

当液压系统工作循环中所需的流量变化较大时，可采用一个蓄能器与一个较小流量（整个工作循环的平均流量）的泵，在短期大流量时，由蓄能器与泵同时供油；所需流量较小时，泵将多余的油液充入蓄能器，这样可节省能源，降低温升。另一方面，在有些特殊的场合，如停电或驱动液压泵的原动力发生故障时，蓄能器可作为应急能源短期使用。

当阀门突然关闭或换向时，系统中产生的冲击压力可由安装在产生冲击处的蓄能器来吸收，使液压冲击的峰值降低。若将蓄能器安装在液压泵的出口处，可降低液压泵压力脉动的峰值。（2）保压和补充泄漏

对于执行元件长时间不动作，而要保持恒定压力的系统，可用蓄能器来补偿泄漏，从而使压力恒定。（3）吸收系统脉动，缓和液压冲击蓄能器的使用2.过滤器对过滤器的要求

液压油中往往含有杂质，会造成液压元件相对运动表面的磨损、滑阀卡滞、节流孔口堵塞。在系统中安装一定精度的滤油器，是保证液压系统正常工作的必要手段。

过滤器的过滤精度是指滤芯能够滤除的最小杂质颗粒的大小，以直径d作为公称尺寸表示。按精度可分为粗过滤器（d＜100）、普通过滤器(d＜10）、精过滤器（d＜5）、特精过滤器（d＜1）。

一般对过滤器的基本要求是：（1）能满足液压系统对过滤精度要求，即能阻挡一定尺寸的杂质进入系统。（2）滤芯应有足够强度，不会因压力而损坏。（3）通流能力大，压力损失小。（4）滤芯抗腐蚀性能好，能在规定的温度下持久地工作。（5）易于清洗或更换滤芯。系统类别润滑传动系统伺服工作压力(MPa)0~2.5

1414~32

32

21精度d(

m)

10025~50

25

10

5各种液压系统的过滤精度要求

滤油器按其滤芯材料的过滤机制来分，有表面型滤油器、深度型滤油器和吸附型滤油器三种。按滤油器安放的位置不同，还可以分为吸滤器、压滤器和回油过滤器，考虑到泵的自吸性能，吸油滤油器多为粗滤器。

1)过滤器的功能和类型

VR视频（1）表面型滤油器整个过滤作用是由一个几何面来实现的。滤下的污染杂质被截留在滤芯元件靠油液上游的一面。在这里，滤芯材料具有均匀的标定小孔，可以滤除比小孔尺寸大的杂质。由于污染杂质积聚在滤芯表面上，因此它很容易被阻塞住。编网式滤芯、线隙式滤芯属于这种类型。（2）深度型滤油器这种滤芯材料为多孔可透性材料，内部具有曲折迂回的通道。大于表面孔径的杂质直接被截留在外表面，较小的污染杂质进入滤材内部，撞到通道壁上，由于吸附作用而被滤除。滤材内部曲折的通道也有利于污染杂质的沉积。纸芯、毛毡、烧结金属、陶瓷和各种纤维制品等属于这种类型。（3）吸附型滤油器这种滤芯材料把油液中的有关杂质吸附在其表面上，磁芯即属于此类。2）滤油器安装（1）安装在泵的吸油口处在泵的吸油路上一般都安装有表面型滤油器，目的是滤去较大的杂质微粒以保护液压泵，此外滤油器的过滤能力应为泵流量的两倍以上，压力损失小于0.02MPa。（2）安装在泵的出口油路上此处安装滤油器的目的是用来滤除可能侵入阀类等元件的污染物。其过滤精度应为10～15

m，且能承受油路上的工作压力和冲击压力，压力降应小于0.35MPa。同时应安装安全阀以防滤油器堵塞。一般滤油器只能单向使用，即进、出口不可互换。（3）安装在系统的回油路上这种安装起间接过滤作用。一般与过滤器并联安装一个背压阀，当过滤器堵塞达到一定压力值时，背压阀打开。（4）安装在系统分支油路上根据液压系统的工作特性和要求，可将过滤器安装在系统的某些分支油路上。（5）单独过滤系统大型液压系统可专设一台液压泵和滤油器组成独立过滤回路。安装滤油器时应注意①储存油液

②散掉系统累计的热量

③促进油液中空气的分离

④沉淀油液中的污垢3.油箱

按油面是否与大气相通，可分为开式油箱与闭式油箱。开式油箱广泛用于一般的液压系统；闭式油箱则用于水下和高空无稳定气压的场合，这里仅介绍开式油箱。

1）油箱的基本功能

油箱的典型结构如图所示。由图可见，油箱内部用隔板7、9将吸油管1与回油管4隔开。顶部、侧部和底部分别装有滤油网2、液位计6和排放污油的放油阀8。安装液压泵及其驱动电机的安装板（上盖）5则固定在油箱顶面上。1—吸油管；2—滤油网；3—注油器盖；4—回油管；5—上盖；6—液位计；7、9—隔板；8—放油阀油箱2）设计油箱注意事项（1）油箱的有效容积（油面高度为油箱高度80%时的容积）应根据液压系统发热、散热平衡的原则来计算，这项计算在系统负载较大、长期连续工作时是必不可少的。（2）吸油管和回油管应尽量相距远些，两管之间要用隔板隔开，以增加油液循环距离，使油液有足够的时间分离气泡，沉淀杂质，消散热量。（3）为了防止油液污染，油箱上各盖板、管口处都要妥善密封。。（4）为了易于散热和便于对油箱进行搬移及维护保养，按GB3766—83规定，箱底离地至少应在150

mm以上。（5）油箱中如要安装热交换器，必须考虑好它的安装位置，以及测温、控制等措施。（6）分离式油箱一般用2.5～4

mm钢板焊成。（7）油箱内壁应涂上耐油防锈的涂料。4.管路和管接头1）油管

种类：钢管、紫铜管、橡胶管等（1）钢管能承受高压，油液不易氧化，价格低廉，但装配时弯曲较困难。（2）紫铜管装配时弯曲方便，且内壁光滑，摩擦阻力小，但易使油液氧化，耐压力较低，抗震动能力差。一般适用于中、低压系统中。（3）尼龙管弯曲方便，价格低廉，但寿命较短，可在中、低压系统中部分替代紫铜管。（4）橡胶软管特点是装配方便，能减轻液压系统的冲击，吸收震动，但制造困难，价格较贵，寿命短。一般用于有相对运动部件间的连接。（5）耐油塑料管价格便宜，装配方便，但耐压力低。一般用于泄漏油管。（2）管接头

按管接头和管道的连接方式分，有扩口式管接头，卡套式管接头和焊接式管接头等。

被扩口的管子只能是薄壁且塑性良好的管子如铜管。此种接头的工作压力不高于8MPa。

(a)扩口式管接头

1—管子；2一套管；3一螺帽；4一接头本体扩口式管接头（b)卡套式管接头1一被连接管；2一螺帽；3一卡套；4一接头本体卡套式管接头：拧紧接头螺母2后，卡套3发生弹性变形便将管子1夹紧。它对轴向尺寸要求不严，装拆方便，但对连接用管道的尺寸精度要求较高。

钢管和基体通过焊接管接头连接。把接管2焊在被连接的钢管端部。接头体1用螺纹拧入某元件的基体。用组合密封垫防止从元件中外漏。将O型密封圈放在接头体1的端面处，将螺帽3拧在接头体1上即完成连接。焊接式管接头（c)焊接式管接头

1一接头体；2一接管；3←螺帽；

4一密封圃；5一组合密封圈

图中的接管端部做成球面、螺帽拧紧在接头体上后，球面和接头体的内锥面压紧而防止漏油。接头体的锥螺纹将拧入某元件的基体。焊接式管接头制作简单、工作可靠，对被连接的管件尺寸精度要求不高，工作压力可达32MPa或更高。缺点是对焊接质量要求较高。它是目前应用最多的一种管接头。扣压式胶管接头

软管接头任务9-2组合机床动力滑台液压系统分析【任务引入】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--底座组合机床广泛应用于成批大量的生产中。组合机床上的主要通用部件动力滑台是用来实现进给运动的，它要求液压传动系统完成的进给动作是：快进一第一次工作进给一第二次工作进给一止挡块停留一快退一原位停止，同时还要求系统工作稳定，效率高。那么液压动力滑台的液压系统是如何工作的呢?

液压传动系统设计是液压主机设计的重要组成部分，也是对前面项目内容的概括总结的综合应用。因此在满足整机要求的前提下，应尽量做到结构简单、安全可靠、经济性好并且操作维护方便。本项目主要通过学习液压传动系统识读、液压传动系统设计和液压传动系统的安装、使用以及维护三大块内容，掌握液压传动系统分析、设计和安装维护方法，再进行卧式钻、镗组合机床的动力滑台液压系统的设计。【任务分析】任务9-2组合机床动力滑台液压系统分析一、概述由若干液压元件组成（包括：能源装置、控制元件、执行元件等）与管路组合起来，并能完成一定动作的整体（元件的综合、回路的组合）或能完成一定动作的各个液压基本回路的组合。2、液压系统分析目的

进一步理解元件和回路的功用和原理，增强对各种元件和基本回路综合应用的理性认识，了解和掌握分析液压系统的方法、工作原理。3、液压系统表示方法

1)标准元件用图形符号表示2)专用元件或不易用图形符号表示清楚的结构，一般用半结构式或结构式符号表示。4、液压系统阅读方法

1)若有说明书，则按说明书逐一看，较易。2)若无说明书，只有一张图，就须依靠我们所具有的液压知识元件、回路的符号、功用、工作原理、特点等逐一分析，搞清液压系统工作原理。任务9-2组合机床动力滑台液压系统分析5、液压系统阅读步骤1)了解主机的功用、对液压系统的要求，以及液压系统应实现的运动和工作循环。如：

组合机床——以速度控制为主

磨床——以方向控制为主

液压机——以压力控制为主

注塑机——综合控制

2）分析各元件的功用与原理，弄清它们之间的相互连

接关系（若有几个执行元件，应先分为子系统逐一分析）。一般：“先看两头，后看中间”。

3）分析各工况工作原理及油流路线，一般“先看图示

位置，后看其它位置”，“先看主油路，后看辅助

油路”。

4）找出液压基本回路，纳液压系统特点。任务9-2组合机床动力滑台液压系统分析二、YT4543型动力滑台的液压系统分析（一）YT4543型动力滑台的液压系统1、进给速度范围

v=6.6~660mm/min2、最大进给力

Fmax=4.5×104N3、实现运动

①快进→工进→死挡停→快退→原停②快进→一工进→二工进→死挡停→快退→原停③快进→工进→快进→工进¨¨快退→原停4、液压系统的组成

（1）液压泵——限压式变量叶片泵①低压大qv1~2Mpa2~5s16~50l/min②中压小qv3~5Mpa0.5~2分0.05~3l/minYT4543型动力滑台液压系统图任务9-2组合机床动力滑台液压系统分析（2）液压缸杆固定，缸体运动的差动液压缸（3）方向阀

①单向阀

3—保护泵，防止空气进入系

6—实现快退回油

8—实现快慢速高低压油路隔开

②换向阀4

、5—实现缸换向和差连快进7—

实现快慢速换接11—实现二次进给换接任务9-2组合机床动力滑台液压系统分析（4）压力阀

PS—实现进退变换

16—实现快慢速变换溢流阀—作背压阀用，使工进速度较平稳。（5）流量阀—调速阀

10—一工进调速

9—

二工进调速（6）其它

①滤油器—滤去油中杂质，保证油液清洁。②油箱—储存油液，逸出空气，沉淀杂质，散发热量。③油管—传送工作液体。④管接头—连接油管与油管或元件的连接件。任务9-2组合机床动力滑台液压系统分析动力滑台液压系统原理1—变量泵；2、5、10—单向阀；3—背压泵；4—液控顺序阀；6—电液动换向阀；7、8—调速阀；9—压力继电器；11—行程阀；12—电磁换向阀

组合机床动力滑台液压系统电磁铁和行程阀动作顺序表

组合机床动力滑台液压系统电磁铁和行程阀动作顺序表电磁铁、行程阀动作电磁铁行程阀动作/转换信号1YA2YA3YA快进+---起动按钮一次工进+--+行程阀11发信号二次工进+-++行程开关1止挡块停留+-++时间继电器延时快退-+-+（切断至导通）压力继电器原位停止----行程开关2（二）YT4543型动力滑台液压系统的工作原理及特点1、YT4543型动力滑台液压系统的工作原理

1）限压式变量叶片泵和调速阀组成的容积节流调速回路

2）差动连接增速回路

3）单向行程调速阀的快慢快换速回路

4）串联调速阀的二次进给回路

5）电液换向阀的换向回路2、YT4543型动力滑台液压系统的特点

1）∵采用YBP——

又∵容积节流调速∴无△P溢，效率高。

∴速度稳定性及刚性好还∵回油路上有背压阀∴滑台运动平稳，且能承受一定的超越负载

任务9-2组合机床动力滑台液压系统分析2）∵采用行程阀、调速阀换速∴动作可靠，换接平稳，位置准确3）∵采用串联调速阀的二次进给回路，且调速阀装在进油路上∴启动和换速冲击小，刀具和工件不会碰撞，且利于YJ发讯。4）∵采用差动增速∴能量利用经济合理又

∵采用死挡铁停留

∴不仅提高了位置精度，还适用于镗阶梯孔、忽（孔、端面）、使用范围增大。

任务9-2组合机床动力滑台液压系统分析1．液压系统的组建步骤（1）按照实验回路图的要求，取出所要用的液压元件，检查型号是否正确。（2）将性能完好的液压元件安装在实验台面板合理位置，通过快换接头和液压软管按回路要求连接。（3）进行电气线路连接，并把选择开关拨至所要求的位置。（4）安装完毕，放松溢流阀，启动液压泵，调节溢流阀压力，按动“启动”按钮，按照顺序动作表中的顺序要求操作阀即可实现动作。（5）对系统