液压与气动技术 课件 项目二组合机床动力滑台液压系统分析与搭建

项目二

组合机床动力滑台液压系统分析与搭建液压与气动技术项目构思项目构思组合机床是由通用部件和某些专用部件所组成的高效率和自动化程度较高的专用机床，是机械加工车间里常用的机床。其中动力滑台是一种通用部件，可以配置各种工艺用途的切削头，例如安装动力箱和主轴箱、钻削头、铣削头等。YT4543型动力滑台根据加工需要可以实现不同的工作循环，其中比较典型的工作循环是：快进→一工进→二工进→止挡铁停留→快退→原位停止。动力滑台的运动是由液压系统驱动的。无论是组合机床的操作人员还是设备维修人员，都要熟悉动力滑台液压系统的工作过程，熟悉液压系统相关国家标准，能识读动力滑台液压系统原理图，掌握系统中所用液压元件的结构和性能，电气控制元件的工作特性，在使用过程中能正确维护液压系统。项目构思项目构思知识准备

组合机床动力滑台液压系统液压元件2.12.1.1液压系统方向控制阀1.机动换向阀

机动换向阀又称行程阀，主要用来控制机械运动部件的行程。它是借助安装在工作台上的挡铁或凸轮迫使阀芯移动，从而控制油液的流动方向。行程阀通常是二位阀，有二通、三通、四通、五通几种类型。

组合机床动力滑台液压系统液压元件2.12.1.1液压系统方向控制阀2.电磁换向阀

电磁换向阀是利用电磁铁的通电吸合与断电释放直接推动阀芯来控制液流方向的。电磁换向阀的种类繁多，按照电磁铁使用电源的不同，可分为交流和直流两种；按照衔铁工作腔是否有油液，可分为“干式”和“湿式”；按照电磁线圈的个数，可分为单电控和双电控等。换向阀采用电控方式，更有利于提高设备的自动化程度

组合机床动力滑台液压系统液压元件2.12.1.1液压系统方向控制阀3.电液换向阀

电液换向阀是电磁换向阀和液动换向阀的组合，主要用在大流量的液压系统中。电磁换向阀起先导作用，控制液动换向阀的动作液动换向阀作为主阀，用于控制液压系统中的执行元件

组合机床动力滑台液压系统液压元件2.12.1.1液压系统方向控制阀4.单向阀(1)普通单向阀

普通单向阀的作用是控制油液的单向流动。

组合机床动力滑台液压系统液压元件2.12.1.1液压系统方向控制阀4.单向阀(2)液控单向阀

液控单向阀是利用液控活塞控制阀芯的初始位置，液压力与弹簧力对阀芯作用力方向的不同控制阀芯的启闭。特点是有良好的单向密封性，常用于执行元件需要长时间保压、锁紧回路、立式液压缸的平衡回路和速度换接回路等。

组合机床动力滑台液压系统液压元件2.12.1.2液压系统压力控制阀1.顺序阀

顺序阀是利用油路压力的变化作为信号来控制油路的通断。按控制油来源不同分内控式和外控式两种按弹簧腔泄漏油引出方式不同分内泄式和外泄式两种

组合机床动力滑台液压系统液压元件2.12.1.2液压系统压力控制阀2.压力开关

压力开关（旧称压力继电器）是利用压力来启闭电器触点的液压电气转换元件。作用：实现执行元件的顺序控制或安全保护，当压力达到调定值时，发电信号。

组合机床动力滑台液压系统液压元件2.12.1.3液压系统流量控制阀

调速阀是由定差式减压阀与节流阀串联而成的组合阀。由于调速阀中的节流阀可以调节通过的流量，定差式减压阀能够自动补偿负载变化的影响，使节流阀前后的压差为定值，因此调速阀能消除负载变化对流量的影响。

组合机床动力滑台液压系统液压元件2.12.1.4液压系统液压泵

叶片泵的结构较齿轮泵复杂，但其工作压力较高，且流量脉动小，工作平稳，噪声较小，寿命较长，因此被广泛用于机械制造中的专用机床、自动线等中低液压系统中。

根据各密封工作容积在转子旋转一周吸、压油液次数的不同，可将叶片泵分为两类：完成一次吸、压油液的单作用式叶片泵，单作用式叶片泵多为变量泵。完成两次吸、压油液的双作用式叶片泵，双作用式叶片泵为定量泵。

组合机床动力滑台液压系统液压元件2.12.1.4液压系统液压泵（1）单作用叶片泵结构单作用式叶片泵由转子1、定子2、叶片3、配油盘4和端盖活塞等部件组成。定子的内表面是圆柱孔，转子中心和定子中心之间存在初始偏心距泵在转子转一转的过程中，吸油、压油各一次1.单作用式叶片泵

组合机床动力滑台液压系统液压元件2.12.1.4液压系统液压泵（2）单作用叶片泵的实际流量1.单作用式叶片泵

单作用式叶片泵的瞬时流量是脉动的，泵内叶片数越多，流量脉动率越小。奇数叶片泵的脉动率比偶数叶片泵的脉动率小，因此单作用式叶片泵的叶片数一般为13或15片。

组合机床动力滑台液压系统液压元件2.12.1.4液压系统液压泵（1）双作用叶片泵结构双作用式叶片泵由定子1、转子2、叶片3、配油盘4和传动轴5等部件组成。定子表面是由两段长半径圆弧、两段短半径圆弧和四段过渡曲线组成，且定子和转子是同心配置的泵在转子转一转的过程中，吸油、压油各两次2.双作用式叶片泵

组合机床动力滑台液压系统液压元件2.12.1.4液压系统液压泵（2）双作用叶片泵的实际流量2.双作用式叶片泵

双作用式叶片泵的瞬时流量是脉动的，当叶片数为4的倍数时脉动率小。为此双作用式叶片泵的叶片数一般都取12或16。双作用式叶片泵只能用作定量泵。

组合机床动力滑台液压系统液压元件2.12.1.4液压系统液压泵

限压式变量叶片泵是利用出油口压力的反馈作用实现变量的。转子的中心是固定的，定子可以左右移动。初始偏心距决定了泵的最大流量，定子左侧装有反馈液压缸，其左腔与泵出口相通。3.限压式叶片泵

组合机床动力滑台液压系统电气控制2.22.2.1液压系统电气元件

按钮开关是一种结构简单、应用极为广泛的主令电器。在电气控制回路中用来发布指令和执行电气联锁。1.按钮开关1-按钮；2-复位弹簧；3-动触头；4-常闭静触头；5-常开静触头

组合机床动力滑台液压系统电气控制2.22.2.1液压系统电气元件2.行程开关

行程开关是用来反映工作机械行程位置，以控制运动方向和行程大小的主令电器，一般安装在气缸行程的终点，用来限制其行程。由操作头、触头系统和外壳三部分组成，按结构可分位直动式、滚轮式和微动式三种。

组合机床动力滑台液压系统电气控制2.22.2.1液压系统电气元件3.控制继电器

控制继电器是一种当输入量变化到一定值时，电磁线圈通电励磁，吸合或断开触点，以接通或断开交流或直流小容量控制电路中的自动化电器。它被广泛应用于电力拖动、程序控制和自动检测系统中。控制继电器的种类繁多，常用的有中间继电器、时间继电器、电压继电器、电流继电器、热继电器等。在电气液压控制系统中常使用中间继电器和时间继电器。

组合机床动力滑台液压系统电气控制2.22.2.1液压系统电气元件3.控制继电器（1）中间继电器

组合机床动力滑台液压系统电气控制2.22.2.1液压系统电气元件3.控制继电器（2）时间继电器

组合机床动力滑台液压系统电气控制2.22.2.2系统电气基本回路1.电气回路图的绘制原则上、下两平行线代表控制回路的电源线，称为母线按动作顺序由左到右进行，为便于读图，在连接线上要加上线号在连接线上，所有的开关、继电器等触点位置由电源上母线开始连接，经输出线圈到下母线结束连接线上所有连接的元件均用电气符号表示，且绘制其未操作时的状态连接线上各种负载的位置通常是输出元素，要放在水平型电气回路的下侧各元件的电气符号旁需注上文字符号水平型电气回路图

组合机床动力滑台液压系统电气控制2.22.2.2系统电气基本回路2.常用电气基本回路（1）“是”门电路（2）“或”门电路（3）“与”门电路

组合机床动力滑台液压系统电气控制2.22.2.2系统电气基本回路2.常用电气基本回路（4）自保持电路停止优先启动优先（5）互锁电路

组合机床动力滑台液压系统电气控制2.22.2.2系统电气基本回路2.常用电气基本回路（6）延时电路通电延时电路

断电延时电路组合机床动力滑台液压系统速度控制回路2.32.3.1调速回路1.调速的方法液压缸的运动速度液压马达的转速

所以要想调节液压马达的转速n或液压缸的运动速度v，可通过改变输入流量q、改变液压马达的排量VM

和改变缸的有效作用面积A方法来实现。调速方法：节流调速——用定量泵供油，采用流量控制阀改变执行元件的流量q容积调速——改变泵和马达的VM容积节流调速——既可改变q，又可改变VM组合机床动力滑台液压系统速度控制回路2.32.3.1调速回路2.容积节流调速回路

采用压力补偿型变量泵供油，用节流阀或调速阀调定流入或流出液压缸的流量来调节液压缸的运动速度，并使变量泵的输油量自动地与液压缸所需油量相适应。特点：没有溢流损失，效率较高，速度稳定性好适用：负载变化不大的中、小功率场合组合机床动力滑台液压系统速度控制回路2.32.3.2快速运动回路1.液压缸差动连接回路

差动连接回路是在不增加液压泵输出流量的情况下，来提高工作部件运动速度的一种快速回路，其实质是改变了液压缸的有效作用面积。组合机床动力滑台液压系统速度控制回路2.32.3.2快速运动回路2.双泵供油快速运动回路

泵1为低压大流量泵，泵2为高压小流量泵；溢流阀5根据最大负载调定压力，卸荷阀3的调定压力比溢流阀5低，但又高于快进时的工作压力。工作特征：

回路简单合理，功率损耗小，系统效率高，适用于执行元件快进、工进速度差别大的场合。组合机床动力滑台液压系统速度控制回路2.32.3.3速度换接回路1.快速与慢速的换接回路

液压缸快进，当活塞所连接的挡块压下行程阀6时，行程阀关闭，液压缸右腔的油液必须通过节流阀5才能流回油箱，活塞运动速度转变为慢速工进；当换向阀左位接入回路时，液压油经单向阀4进入液压缸右腔，活塞快速向左返回。工作特征：优点：

快慢速换接过程比较平稳，换接点的位置比较准确。缺点：行程阀的安装位置不能任意布置，管路连接较为复杂。组合机床动力滑台液压系统速度控制回路2.32.3.3速度换接回路2.两种慢速的换接回路工作特征：调速阀并联：v1、v2互不影响，但因A、B任意一个工作时，另一个减压阀阀口最大，一旦换接易产生突然前冲现象。调速阀串联：速度换接平稳性较好，但压力损失∆p增大。项目分析与仿真

组合机床动力滑台液压系统原理图的分析2.42.4.1液压系统工作原理

YT4543型动力滑台液压系统用限压式变量叶片泵供油，用电液换向阀换向，快进由液压缸的差动连接来实现，用行程阀实现快进速度和工进速度的切换，用电磁阀实现两种工进速度的切换，用调速阀稳定进给速度。为保证进给的尺寸精度，采用止挡铁停留限位。该系统能够实现“快进→一工进→二工进→止挡铁停留→快退→原位停止”的半自动循环。

组合机床动力滑台液压系统原理图的分析2.42.4.1液压系统工作原理电液换向阀

组合机床动力滑台液压系统原理图的分析2.42.4.1液压系统工作原理电磁铁和行程阀的动作顺序表

组合机床动力滑台液压系统原理图的分析2.42.4.1液压系统工作原理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。

液压缸差动联接和变量泵实现快速运动

组合机床动力滑台液压系统原理图的分析2.42.4.1液压系统工作原理2.一工进

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。

组合机床动力滑台液压系统原理图的分析2.42.4.1液压系统工作原理3.二工进

用二位二通电磁换向阀实现一工进和二工进之间的速度换接。

组合机床动力滑台液压系统原理图的分析2.42.4.1液压系统工作原理4.止挡铁停留

当动力滑台第二次工作进给终了碰上止挡铁后，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，滑台停留在止挡块限定的位置上。

组合机床动力滑台液压系统原理图的分析2.42.4.1液压系统工作原理5.快退

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。

时间继电器发出电信号后，电液换向阀右位工作。

组合机床动力滑台液压系统原理图的分析2.42.4.1液压系统工作原理6.原位停止

当动力滑台退回到原始位置时，挡块压下行程开关，电液换向阀处于中位，动力滑台停止运动，变量泵卸荷。

组合机床动力滑台液压系统原理图的分析2.42.4.2动力滑台系统特点采用由限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速回路。

既满足系统调速范围大，低速稳定性好的要求，又提高了系统的效率。进给时，在回油路上增加了一个背压阀，一方面改善了速度稳定性(避免空气渗入系统，提高传动刚度),另一方面使滑台能承受一定的与运动方向一致的切削力。采用限压式变量泵和差动连接两个措施实现快进。

既能得到较高的快进速度，又不会使系统效率过低。动力滑台快进和快退速度均为最大进给速度的10倍，泵的流量自动变化，即在快进时输出最大流量，工进时只输出与液压缸需要相适应的流量，止挡铁停留时只输出补偿系统泄漏所需的流量。系统无溢流损失，效率高。采用行程阀和液控顺序阀使快进转换为工进。

动作平稳可靠，转换的位置精度比较高。由于两个工进的速度都比较慢，换接时采用电磁阀完全能保证换接精度。

组合机床动力滑台液压回路的FluidSIM-H的仿真2.52.5.1利用FluidSIM-H软件绘制原理图（1）新建文件

组合机床动力滑台液压回路的FluidSIM-H的仿真2.52.5.1利用FluidSIM-H软件绘制原理图（2）选取元件

组合机床动力滑台液压回路的FluidSIM-H的仿真2.52.5.1利用FluidSIM-H软件绘制原理图（3）设置元件属性

组合机床动力滑台液压回路的FluidSIM-H的仿真2.52.5.1利用FluidSIM-H软件绘制原理图（3）设置元件属性

组合机床动力滑台液压回路的FluidSIM-H的仿真2.52.5.2利用FluidSIM-H软件仿真

组合机床动力滑台液压回路的FluidSIM-H的仿真2.52.5.2利用FluidSIM-H软件仿真

组合机床动力滑台液压回路的FluidSIM-H的仿真2.52.5.2利用FluidSIM-H软件仿真项目实施与运行组合机床动力滑台液压系统元件的选择及系统搭建与运行2.62.6.1动力滑台液压元件的选择组合机床动力滑台液压系统元件的选择及系统搭建与运行2.62.6.1动力滑台液压元件的选择组合机床动力滑台液压系统元件的选择及系统搭建与运行2.62.6.1动力滑台液压元件的选择组合机床动力滑台液压系统元件的选择及系统搭建与运行2.62.6.1动力滑台液压元件的选择组合机床动力滑台液压系统元件的选择及系统搭建与运行2.62.6.1动力滑台液压元件的选择组合机床动力滑台液压系统元件的选择及系统搭建与运行2.62.6.2动力滑台液压系统的搭建确定所有元件的名称及数量，将其合理布置在液压试训台上根据液压回路图，在关闭液压泵及稳压电源的情况下，用液压软管连接相应的液压元件，连接时注意查看每个元件各油口的标号。

注意：连接回路时，须用带小型测量接口的油管与压力表的测量接头连接起来，手动旋紧液压软管上相应的测量接头。

警告：务必确保液压油管已经与所有管接口相连，防止油液泄漏造成人员滑倒。

注意：在开始操作之前，务必确保液压泵的电气总开关处于按下状态即系统处于关闭状态，检查系统压力表，以确保系统处于失压状态。组合机床动力滑台液压系统元件的选择及系统搭建与运行2.62.6.2动力滑台液压系统的搭建组合机床动力滑台液压系统元件的选择及系统搭建与运行2.62.6.3动力滑台液压系统的运行与调试

确保液压回路及电气控制回路已经正确连接完毕后，可以开始液压系统的运行与调试。

注意：在运行之前，应检查并确保已将所有的压力阀都调至最低压力，所有的节流阀口都处于开启状态。先起动电源，然后起动液压泵，检查所有装置有无泄漏通过溢流阀调节液压系统压力按下起动按钮，液压缸活塞杆向外伸出，依次完成快进→一工进→二工进组合机床动力滑台液压系统元件的选择及系统搭建与运行2.62.6.3动力滑台液压系统的运行与调试通过调节两个调速阀的旋钮，可以改变一工进和二工进的速度，注意调速阀17的阀口开度要大于调速阀