第八章 典型液壓系統(tǒng)

1、- -第八章 典型液壓系統(tǒng)8.1重點(diǎn)、難點(diǎn)分析典型液壓系統(tǒng)是對以前所學(xué)的液壓件及液壓根本回路的構(gòu)造、工作原理、性能特點(diǎn)、應(yīng)用，對液壓元件根本知識的檢驗(yàn)與綜合，也是將上述知識在實(shí)際設(shè)備上的具體應(yīng)用。因?yàn)橐簤簜鲃討?yīng)用十分廣泛，受篇幅的限制，在此只能選擇金屬切削設(shè)備的動力頭、鍛壓機(jī)械的壓力機(jī)、輕工機(jī)械的注塑機(jī)和工程機(jī)械的挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)為代表，分析這些系統(tǒng)的組成、工作原理、系統(tǒng)特點(diǎn)，從而到達(dá)讀懂中等以上復(fù)雜程度的液壓傳動系統(tǒng)的學(xué)習(xí)目的。本章的重點(diǎn)與難點(diǎn)均是對典型液壓系統(tǒng)工作原理圖的閱讀和各系統(tǒng)特點(diǎn)的分析。對于任何液壓系統(tǒng)，能否讀懂系統(tǒng)原理圖是正確分析系統(tǒng)特點(diǎn)的根底，只有在對系統(tǒng)原理圖讀懂的前提下，才

2、能對系統(tǒng)在調(diào)速、調(diào)壓、換向等方面的特點(diǎn)給以恰當(dāng)?shù)姆治龊驮u價，才能對系統(tǒng)的控制和調(diào)節(jié)采取正確的方案。因此，掌握分析液壓系統(tǒng)原理圖的步驟和方法是重中之重的內(nèi)容。1分析液壓系統(tǒng)工作原理圖的步驟和方法對于典型液壓系統(tǒng)的分析，首先要了解設(shè)備的組成與功能，了解設(shè)備各部件的作用與運(yùn)動方式，如有條件，應(yīng)當(dāng)實(shí)地考察所要分析的設(shè)備，在此根底上明確設(shè)備對液壓系統(tǒng)的要求，以此作為液壓系統(tǒng)分析的依據(jù)；其次要瀏覽液壓系統(tǒng)圖，了解所要分析系統(tǒng)的動力裝置、執(zhí)行元件、各種閥件的類型與功能，此后以執(zhí)行元件為中心，將整個系統(tǒng)劃分為假設(shè)干個子系統(tǒng)油路；然后以執(zhí)行元件動作要求為依據(jù)，逐一分析油路走向，每一油路均應(yīng)按照先控制油路、后主油

3、路，先進(jìn)油、后回油的順序分析；再后就是針對執(zhí)行元件的動作要求，分析系統(tǒng)的方向控制、速度控制、壓力控制的方法，弄清各控制回路的組成及各重要元件的作用；更后就是通過對各執(zhí)行元件之間的順序、同步、互鎖、防干擾等要求，分析各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系；最后歸納與總結(jié)整個液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)，加深對系統(tǒng)的理解。2在此選用YT4543型組合機(jī)床動力滑臺的液壓系統(tǒng)，作為金屬切削專用機(jī)床進(jìn)給部件的典型代表。此系統(tǒng)是對單缸執(zhí)行元件，以速度與負(fù)載的變換為主要特點(diǎn)。要求運(yùn)動部件實(shí)現(xiàn)“快進(jìn)一一工進(jìn)一二工進(jìn)一死擋鐵停留一快退原位停頓的工作循環(huán)。具有快進(jìn)運(yùn)動時速度高負(fù)載小與工進(jìn)運(yùn)動時速度低負(fù)載大的特點(diǎn)。系統(tǒng)采用限壓式變量泵供油，調(diào)速閥調(diào)

4、速的容積節(jié)流調(diào)速方式，該調(diào)速方式具有速度剛性好調(diào)速范圍大的特點(diǎn)；系統(tǒng)的快速回路是采用三位五通電液換向閥與單向閥、行程閥組成的液壓缸差動連接的快速運(yùn)動回路，具有系統(tǒng)效率較高、回路簡單的特點(diǎn)；速度的換接采用行程閥和液控順序閥聯(lián)合動作的快進(jìn)與工進(jìn)的速度換接回路，具有換接平穩(wěn)可靠的特點(diǎn)；兩種工進(jìn)采用調(diào)速閥串聯(lián)與電磁滑閥組成的速度變換回路實(shí)現(xiàn)兩次工進(jìn)速度的換接，換接平穩(wěn)；采用中位機(jī)能為M型的電液換向閥實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件換向和液壓泵的卸荷。該系統(tǒng)油路設(shè)計合理，元件使用恰當(dāng)，調(diào)速方式正確，能量利用充分。3國產(chǎn)MLS3-170型采煤機(jī)作為現(xiàn)代綜合機(jī)械化長臂采煤設(shè)備的代表。其特點(diǎn)是工作負(fù)荷大、傳動功率大、工作環(huán)境差、

5、工作空間狹小。要求其傳動部件的單位質(zhì)量所傳遞的功率愈大愈好，由于其移動速度低、負(fù)載大，故其牽引局部必須有很大的傳動比和牽引力,并能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速。為便于平安操作，要求整個具有完善的平安保護(hù)措施和靈活的操作功能。因此，該傳動系統(tǒng)采用恒功率變量泵供油，以軸向柱塞定量馬達(dá)為采掘執(zhí)行元件，其調(diào)速方式屬于變量泵定量馬達(dá)的容積調(diào)速方式。在控制系統(tǒng)中采用了由泵位調(diào)節(jié)器、液壓恒功率調(diào)節(jié)器和電機(jī)恒功率調(diào)節(jié)器三個局部組成的衡功率變量構(gòu)造，是系統(tǒng)的效率更高，穩(wěn)定性更好。在上述裝置中，泵位調(diào)節(jié)器就是在液壓泵上設(shè)置的手動伺服變量機(jī)構(gòu)；液壓恒功率調(diào)節(jié)器就是系統(tǒng)的壓力反響測量裝置；電機(jī)恒功率調(diào)節(jié)器就是電動機(jī)的電流反響測量裝

6、置。這樣，可以利用泵位調(diào)節(jié)器對馬達(dá)進(jìn)展手動調(diào)速及換向；利用液壓恒功率調(diào)節(jié)器和電機(jī)恒功率調(diào)節(jié)器在給定的速度范圍內(nèi)進(jìn)展自動調(diào)速。滾筒式采煤機(jī)的滾筒高度的調(diào)節(jié)、機(jī)身傾斜度的調(diào)整、以及擋煤板的翻轉(zhuǎn)，通常采用液壓傳動系統(tǒng)完成。這些控制與調(diào)節(jié)裝置單獨(dú)設(shè)立，與牽引部的液壓系統(tǒng)無關(guān)。4EX400型挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)是工程機(jī)械液壓設(shè)備的代表，液壓挖掘機(jī)工作過程由動臂升降、斗桿收放、鏟斗轉(zhuǎn)動、平臺回轉(zhuǎn)、整機(jī)行走等動作組成，在一個作業(yè)循環(huán)中還可以形成如動臂升降與斗桿收放合流、平臺回轉(zhuǎn)與整機(jī)行走合流、斗桿收放與整機(jī)行走合流等復(fù)合動作。該系統(tǒng)是典型的壓力控制的多缸配合動作容積節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，在系統(tǒng)中采用兩臺恒功率變量泵供油

7、，系統(tǒng)的效率高；多路換向閥采用減壓式手動控制閥操縱，使換向平穩(wěn)且手感好；多路換向閥采用油路串并聯(lián)的連接方式，系統(tǒng)的操作平安性好，并具有一定的復(fù)合動作操縱性；系統(tǒng)具有多個載荷限定閥，限定了各執(zhí)行元件的工作壓力，提高了系統(tǒng)的平安性；油箱單獨(dú)設(shè)置冷卻器，使系統(tǒng)的溫升小，工作穩(wěn)定性高。5YB32200型壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)屬于鍛壓機(jī)械液壓系統(tǒng)的代表，此系統(tǒng)以壓力變換為主、功率比大、壓力高，屬于高壓或超高壓系統(tǒng)。壓力機(jī)工作時要求帶動上滑塊的液壓缸活塞能夠自動實(shí)現(xiàn)“快速下行慢速加壓一保壓延時一泄壓快速回程原位停頓的動作循環(huán)，空程時速度大，加壓時推力大；下滑塊液壓缸要XX現(xiàn)“頂出一退回的動作循環(huán)，有時還需要實(shí)現(xiàn)

8、“浮動功能。該系統(tǒng)采用高壓大流量恒功率變量泵供油，利用活塞自重充液的快速運(yùn)動回路實(shí)現(xiàn)主缸的快速下行，系統(tǒng)的效率高；采用背壓閥與液控單向閥組成的平衡回路控制主缸的回油壓力，既滿足了主缸上滑塊的中位平衡要求，又能滿足油缸的加壓力與變速的需要；采用單向閥的保壓回路和用順序閥的泄壓回路保證了主缸回程時壓力變化的平穩(wěn)過渡；采用輔助泵單獨(dú)為控制路供油，控制油路的油壓不受主油路壓力變化的影響，從而提高了系統(tǒng)的可靠性；主油缸油路與頂出缸油路串連的設(shè)計，使主油缸的動作與頂出缸運(yùn)動的順序得到可靠的控制，提高了設(shè)備的平安性。6SZ一250/160型注塑機(jī)的液壓系統(tǒng)是輕工機(jī)械的液壓設(shè)備的代表，它具備了多缸順序動作系統(tǒng)

9、的特點(diǎn)，注塑機(jī)的動作循環(huán)為“合模缸合模注射座缸前進(jìn)注射缸注射系統(tǒng)保壓注塑件冷卻注射座缸后退合模缸開模頂出缸頂出塑料制品頂出缸后退，當(dāng)塑料制品冷卻時，液壓馬達(dá)帶動螺桿旋轉(zhuǎn)對顆粒狀塑料母料進(jìn)展預(yù)塑。注塑機(jī)將熔化的塑料以高壓注入模腔，為獲得足夠大的模力，設(shè)備采用液壓機(jī)械聯(lián)合增力的合模機(jī)構(gòu)，使得合模平穩(wěn)可靠；為提高生產(chǎn)率，合模過程平穩(wěn)性，合模機(jī)構(gòu)在合模與開模的過程中，有慢速快速慢速的速度變化，系統(tǒng)中各運(yùn)動件的快速是靠變量泵通過低壓大流量供油實(shí)現(xiàn)；因?yàn)樗芰现破返钠贩N形狀和模具澆注系統(tǒng)的不同，系統(tǒng)中采用了節(jié)流調(diào)速回路和多級調(diào)壓回路，使注射成型過程中的壓力和速度成為可調(diào)的；系統(tǒng)采用了雙聯(lián)泵供油系統(tǒng)，速度高時

10、采用雙泵供油，速度低時采用單泵供油，另一泵卸載的工作方式；不同工作階段的工作壓力是由先導(dǎo)型溢流閥與電磁滑閥所控制的，多個遠(yuǎn)程調(diào)壓閥組成多級調(diào)壓回路控制；注射、頂出、預(yù)塑工作循環(huán)的速度微調(diào)，由節(jié)流閥或旁通型調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)；多個執(zhí)行元件的動作順序由行程開關(guān)控制，這種控制方式機(jī)動靈活，系統(tǒng)簡單。8.2典型例題解析例8-1以下圖所示的液壓系統(tǒng)，、兩個回路各自進(jìn)展獨(dú)立的動作循環(huán)，互不干擾，并且當(dāng)4YA、6YA中的任意一個通電時1YA便通電，當(dāng)4YA、6YA均斷電時1YA才斷電，試說明：(1)該系統(tǒng)的工作原理；(2)各標(biāo)號元件的名稱和作用；(3)列出系統(tǒng)的電磁鐵動作順序表。圖8-1 例8-1圖解：(1)系統(tǒng)的

11、工作原理是：1定位夾緊：液壓泵啟動后，高壓泵經(jīng)過減壓閥、單向閥和二位四通閥向定位缸無桿腔供油，有桿腔回油經(jīng)二位四通閥、節(jié)流閥流入油箱，實(shí)現(xiàn)定位動作。定位動作完成以后，進(jìn)油路油壓升高，使單向順序閥翻開，壓力油進(jìn)入夾緊缸無桿腔，有桿腔回油流入油箱，實(shí)現(xiàn)夾緊動作。在定位夾緊階段，進(jìn)油路的壓力油將外腔順序閥翻開，使低壓泵卸荷。2快進(jìn)：夾緊動作完成以后，其進(jìn)油路壓力升高，引起壓力繼電器KP動作發(fā)訊，使1YA、2YA、3YA、4YA、5YA、6YA通電，低壓泵不再卸荷，它所輸出的低壓油一路流入缸的無桿腔，另一路流入缸的無桿腔。由于此時缸、的油路皆成差動連接，故實(shí)現(xiàn)快進(jìn)。3工進(jìn)：缸、快進(jìn)完成后，擋鐵分別壓下

12、行程開關(guān)，使4YA、6YA斷電，同時1YA也斷電，因而低壓泵卸荷，高壓泵來油進(jìn)入缸、的無桿腔，其有桿腔回油流入油箱。此時，缸回油及缸進(jìn)油分別通過所在油路的調(diào)速閥，油量受到控制。因而液壓缸實(shí)現(xiàn)慢速工進(jìn)。4快退：缸、工進(jìn)完成后，擋鐵分別壓下行程開關(guān)，使3YA、5YA斷電，并使4YA、6YA通電，同時1YA也通電，低壓泵不再卸荷，其輸出的低壓油流入缸、的有桿腔，無桿腔回油流入油箱，實(shí)現(xiàn)快退。5松開、拔銷，原位卸荷：當(dāng)缸、退回原位后，擋鐵分別壓下行程開關(guān)，使2YA通電，1YA斷電。這時，高壓泵輸出的壓力油流入定位缸和加緊缸的有桿腔，無桿腔回油流入油箱，實(shí)現(xiàn)拔銷與松開動作。與此同時，低壓泵卸荷。(2)各

13、標(biāo)號元件的名稱和作用：閥1為減壓閥，為定位、拔銷和夾緊、松開油路輔助提供比主油路低的穩(wěn)定壓力；閥2為單向順序閥，其作用是控制兩個缸的先定位，后夾緊的順序動作和夾緊缸松開時的回油；閥3是壓力繼電器，其作用是夾緊壓力到達(dá)預(yù)定值后，發(fā)出信號，使主油路(快進(jìn)、工進(jìn)、快退)動作；閥4為二位三通電磁閥，其作用是與閥5配合控制缸I的快進(jìn)、工進(jìn)、快退；閥5為二位三通電磁閥，與閥4配合控制缸I的快進(jìn)、工進(jìn)、快退；閥6為調(diào)速閥，其作用是以進(jìn)口節(jié)流調(diào)速的形式控制缸的工進(jìn)速度；閥7是單向閥，其作用是使缸工進(jìn)時，回油建立一定的背壓，以使缸運(yùn)動中平穩(wěn)性增加，減小缸的前沖現(xiàn)象；閥8是二位五通電磁換向閥，其作用一方面與閥9相

14、配合實(shí)現(xiàn)缸的差動連接，另一方面實(shí)現(xiàn)缸工進(jìn)時的回油和快退時的進(jìn)油；閥9是二位三通電磁閥，其作用一方面與閥8配合實(shí)現(xiàn)缸的差動連接，另一方面實(shí)現(xiàn)缸工進(jìn)時的進(jìn)油和快退時的回油。(3)系統(tǒng)的電磁鐵動作順序表： 電磁鐵動作1YA2YA3YA4YA5YA6YAKP定位夾緊快進(jìn)+工進(jìn)卸荷低+快退+松開拔銷+原位卸荷+例8-2 圖示液壓系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)定位夾緊一動力頭快進(jìn)一工作進(jìn)給一快退一松開、拔銷一原位停頓、卸荷的工作循環(huán)，泵的壓力流量特性如圖a，動力缸兩腔面積A1=2A2，且Al=80cm2，調(diào)速閥6前后的壓力差p=4×105Pa，通過的流量為1Lmin，問：1電磁鐵的動作順序；2假設(shè)加工情況發(fā)生變化，

15、要求快進(jìn)速度增加一倍，工作進(jìn)給運(yùn)動速度保持不變，加工負(fù)載在3036kN的范圍內(nèi)變動，要使系統(tǒng)在較合理的狀況下工作，應(yīng)怎樣調(diào)整液壓泵"3作出調(diào)整后泵的壓力流量特性圖，簡述具體的調(diào)整方法；4計算調(diào)整以后的動力頭快進(jìn)、快退及工作進(jìn)給速度。 圖8-2 例8-2圖解：1電磁鐵動作順序如下表： 電磁鐵動作1DT2 DT3 DT4 DT5 DT6 DT定位夾緊+快進(jìn)+工進(jìn)卸荷低+快退+松開拔銷+原位卸荷(2)系統(tǒng)工進(jìn)時的供油壓力式中，加工負(fù)載F取最大值，即36kN，Pa，所以，工作進(jìn)給運(yùn)動速度保持不變，所以泵的供油流量q1不變，快進(jìn)速度增加一倍，那么泵的最大供油量增加一倍，(3) 泵的最大供油量增

16、加一倍，所以泵的壓力流量特性曲線中AB段上移，因?yàn)楸玫恼{(diào)壓彈簧剛度不變，所以BC段的斜率不變，那么根據(jù)計算出來的A和C點(diǎn)作AB和BC的平行線，其交點(diǎn)就是B點(diǎn)，新的曲線ABC如以下圖c就是泵調(diào)整后的壓力流量特性曲線。泵的調(diào)整方法：完全擰松調(diào)節(jié)螺釘M，使定子轉(zhuǎn)子偏心最大，便可得到泵的最大輸出流量。啟動帶動液壓泵的電機(jī)，給6DT通電，使閥7上位工作，然后將螺釘K擰緊，直到壓力表讀數(shù)為45×105Pa為止。 (4) 工進(jìn)速度快退速度快進(jìn)速度8.3練習(xí)題8-1 怎樣閱讀和分析一個液壓系統(tǒng)。8-2 圖中所示為一定位夾緊系統(tǒng)，問A、B、C、D各是什么閥？起什么作用？說明系統(tǒng)的工作原理。圖8-3 題8-2圖8-3 讀懂以下圖的液壓系統(tǒng)后，列出電磁鐵動作循環(huán)表，并分析該油路由哪些根本回路組成，這些回路的選擇是否合