《液压和气压传动》第九章典型液压传动系统

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1、 液压和气压传动 第九章典型液压传动系统 9 1 组合机床动力滑台液压系统 9 4 塑料注射成型机 9 2 汽车起重机液压系统 9 3 压力机液压系统 9 5 TY180推土机液压系统分析 近年来 液压传动技术已广泛应用于 工程机械 起重运输机械 机械制造业 冶金机械 矿山机械 建筑机械 农业机 械 轻工机械 航空航天等领域 由于液 压系统所服务的主机的工作循环 动作特 点等各不相同 相应的各液压系统的组成 作用和特点也不尽相同 本章通过对典型液压系统的分析 进一步熟悉各液压元件在系统中的作用和 各种基本回路的组成 并掌握分析液压系 统的方法和步骤 阅读一个较复杂的液压系统图 大致可按以下步骤

2、 进行 1 了解设备的工艺对液压系统的动作要求 2 初步浏览整个系统 了解系统中包含哪些元件 并 以各个执行元件为中心 将系统分解为若干块 以下称为 子系统 3 对每一子系统进行分析 搞清楚其中含有哪些基本 回路 然后根据执行元件的动作要求 参照动作循环表 读懂这一子系统 4 根据液压设备中各执行元件间互锁 同步 防干扰 等要求 分析各子系统之间的联系 5 在全面读懂系统的基础上 归纳总结整个系统有哪 些特点 以加深对系统的理解 9 1 组合机床动力滑台液压系统 o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 它能完成钻 镗 铣 刮端面 倒角 攻螺纹等加工和工件

3、的转位 定 位 夹紧 输送等动作 o动力滑台是组合机床的一种通用部件 在滑台上可以 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 镗削头 镗孔 车端面等 oYT4543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 一工进 二工进 死挡铁停留 快退 停止 o完成这一动作循环的动力滑台液压系统工作原理如图 9 1所示 动作演示 o系统中采用限压式变量叶片泵 供油 并使液压缸差动联接以 实现快速运动 由电液换向阀 换向 用行程阀 液控顺序阀 实现快进与工进的转换 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 为 保证进给的

4、尺寸精度 采用了 死挡铁停留来限位 实现工作 循环的工作原理如下 图9 1 YT4543型组合机床动力滑台液压系统 原理图 1 滤油器 2 变量泵 3 9 16 单向阀 4 8 10 1l 18 20 管路 15 电液动换向阀 6 背压 阀 7 远控顺序阀 12 13 节流阀 14 电磁阀 15 压力继电器 l7 行程阀 19 液压缸 1 快进 差动连接 o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 这时的主油路是 o进油路 滤油器1 变量 泵2 单向阀3 管路4 电液换向阀5的P口到A 口 管路10 11 行程 阀17 管路18 液

5、压缸 19左腔 o 回油路 缸19右腔 管 路20 电液动换向阀5的B 口到T口 油路8 单向阀9 油路11 行程阀17 管 路18 缸19左腔 这时形成差动连接回路 因为快进时 滑台的载荷较 小 系统中压力较低 所以 变量泵2输出流量大 同时 进油可以经阀17直通油缸左 腔 因此动力滑台实现快速 前进 2 第一次工进 o在快进行程结束时 滑台 上的挡铁压下行程阀17 行 程阀上位工作 使油路11和 18断开 电磁铁1YA继续通电 电液动换向阀5左位仍在工 作 电磁换向阀14的电磁铁 处于断电状态 进油路必须 经调速阀12进入液压缸左腔 与此同时 系统压力升高 将液控顺序阀7打开 并关 闭单向

6、阀9 使液压缸实现差 动连接的油路切断 回油经 顺序阀7和背压阀6回到油箱 这时的主油路是 进油路 滤油器1 变量 泵2 单向阀3 电液动换 向阀5的P口到A口 油路10 调速阀12 二位二通电磁 换向阀14 油路18 液压 缸19左腔 o回油路 缸19右腔 油路 20 电液动换向阀5的B口到 T口 管路8 顺序阀7 背 压阀6 油箱 o因工作进给时油压升高 则 变量泵2的流量自动减小 动 力滑台向前做第一次工作进 给 进给量的大小可以用调 速阀12调节 3 第二次工作进 给 o 在第一次工作进给结束时 滑台上的挡铁压下行程 开关 使电磁阀14的电磁 铁3YA得电 阀14右位接入 工作 切断了

7、该阀所在的 油路 经调速阀12的油液 必须经过调速阀13进入液 压缸的右腔 其它油路不 变 o 由于调速阀13的开口量小 于阀12 进给速度降低 进给量的大小可由调速阀 13来调节 4 死挡铁停留 o 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 使动力滑台退回 o 在时间继电器延时动作 前 滑台停留在死挡铁 限定的位置上 5 快退 o时间继电器发出电信 号后 2YA得电 1YA失 电 3YA断电 电液动 换向阀5右位工作 这 时的主油路是 o进油路 滤油器1 变 量泵2 单向阀3 油

8、路 4 换向阀5的P口到B 口 油路20 缸19的右 腔 o回油路 缸19的左腔 油路18 单向阀16 油路11 电液动换向 阀5的A口到T口 油箱 o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 o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 6 原位停止 o当动力滑台退回到原始 位置时 挡块压下行程开 关 这时电磁铁1YA 2YA 3YA都失电 电液动换 向阀 5处于中位 动力滑 台停止运动 变量泵2输 出油液的压力升高 使泵 的流量自动减至最小 o表9 1是这个液压系统的 电磁铁和行程阀的动作表 表9 1 YT4543型组合机 床 动力滑台液压

9、系统电 磁铁和行程阀动作表 1YA 2YA 3YA 17 快进 一工进 二工进 死挡铁 停留 快退 抬起 原位停止 o通过以上分析可以看出 为 了实现自动工作循环 该液 压系统应用了下列一些基本 回路 o 1 调速回路 采用由限压式 变量泵和调速阀组成的容积 节流调速回路 它既满足系 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 增加一个背压阀 这样做一 是改善了速度稳定性 避免空 气渗入 提高传动刚度 二 是使滑台能承受一定的与运 动方向一致的切削力 2 快速运动回路 o采用限压式变量泵和差动 连接两个措施实现快进 这 样既能得到较高的快进速度 又不致使系统效

10、率过低 o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 速行程时输出最大流量 工 进时只输出与液压缸需要相 适应的流量 死挡铁停留时 只输出补偿系统泄漏所需的 流量 o系统无溢流损失 效率高 o 3 换向回路 o应用电液动换向阀实 现换向 工作平稳 可靠 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 4 快速运动与工作进 给的换接回路 o采用行程换向阀实现速 度的换接 换接的性能 较好 o同时利用换向后 系统 中的压力升高使远控顺 序阀接通 系统由快速 运动的差动联接转换为 使回油排回油箱 5 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

11、 动 力 滑 台 工 作 演 示 9 2 汽车起重机液压系统 o汽车起重机是将起重机安装在汽车底盘上的一 种起重运输设备 它主要由起升 回转 变幅 伸缩和支腿等工作机构组成 这些动作的完成由 液压系统来实现 o对于汽车起重机的液压系统 一般要求输出力 大 动作要平稳 耐冲击 操作要灵活 方便 可靠 安全 o图9 4是Q2 8型汽车起重机外形简图 这种起重机采用液压传 动 最大起重量为80kN 最大起重高度为11 5m o但其执行元件要求完成的动作比较简单 位置精度较低 因此液 压起重机一般采用中 高压手动控制系统 系统对保证安全性较 为重视 图9 4 Q2 8型汽车起重机外形简图 1 载重汽车

12、 2 回转机构 3 支腿 4 吊臂变幅缸 5 吊臂伸缩缸 6 起升机构 7 吊臂 O O 5 1 7 23 4 6 原理演示 o下图为Q2 8型汽车起重机液压系统图 该系统的液压泵由汽车发动机通过装 在汽车底盘变速箱上的取力箱传动 液压泵通过中心回转接头从油箱吸油 输 出的压力油经手动阀组A和手动阀组B输送到各个执行元件 阀12是安全阀 用 以防止系统过载 这是一个单泵 开式 串联 串联式多路阀 液压系统 回路原理演示 起重机液压系统包含支腿收放 回转机构 起升机构 吊 臂变幅 吊臂伸缩五部分 各部分都有相对独立性 1 支腿收放回路 汽车行驶时则必须收起支腿 每一 条支腿配有一个杆固定的液压缸

13、 两条前支腿用手动换向阀6控制 其收放 而两条后支腿则用手动 换向阀5控制 换向阀都采用M型 中位机能 油路上是串联的 每 一个油缸上都配有一个双向液压 锁 以保证支腿可靠地锁住 防 止在起重作业过程中发生 软腿 现 象或行车过程中液压支腿自行下 落 油路泄漏引起 支腿放支腿收 由于汽车轮胎的支承能力有限 在起重作 业时必须放下支腿 使汽车轮胎架空 支腿锁紧 回路演示 2 起升回路o起升机构要求所吊重物可升降或在空中停留 速 度要平稳 变速要方便 冲击要小 启动转矩和制 动力要大 本回路中采用柱塞式液压马达带动重物 升 降 变速和换向是通过改变手动换向阀18 的开口大小来实现的 用液控单向顺序

14、阀 19来限制重物超速下降 单作用液压缸20 是制动缸 单向节流阀21是保证液压油先 进入马达 使马达产生一定的转矩 再解 除制动 以防止重物带动马达旋转而向下 滑 二是保证吊物升降停止时 制动缸中 的油马上与油箱相通 使马达迅速制动 o 起升重物时 手动阀18切换至左位工作 泵1排出的油经滤油器2 阀3右位 阀13 16 17中位 阀18左位 阀19中的单向阀进 入马达左腔 同时压力油经单向节流阀到制动 缸20 从而解除制动 使马达旋转 o重物下降时 手动换向阀18切换至右位工作 液压马达反转 回油经阀19的液控顺序阀 阀18右位回油箱 o当停止作业时 阀18处于中位 泵卸荷 制 动缸20上

15、的制动瓦在弹簧作用下使液压马达 制动 马达起升马达下放 马达制动 回路演示 3 大臂伸缩回路 工作中 改变阀13的开口大小和方向 即可调节大臂运动速度和 使大臂伸缩 行走时 应将大臂缩回 大臂缩回时 因液压力与 负载力方向一致 为防止吊臂在重力作用下自行收缩 在收缩缸 的下腔回油腔安置了平衡阀14 提高了收缩运动的可靠性 大臂伸出大臂缩回大臂锁住 本机大臂伸缩采用单级长液压缸驱动 回路演示 4 变幅回路 带载变幅 动作要平稳 本机采用两个液压缸并联 提高了变幅 机构承载能力 其要求以及油路与大臂伸缩油路相同 变幅缸伸出 变幅缸缩回变幅缸锁住 大臂变幅机构是用于改变作业高度 要求能 回路演示 5

16、 回转油 路o回转机构要求大臂能在任意方位起吊 马达正传 马达反传 马达自锁 本机采用柱塞式液压马达 回转速度1 3r min 由于惯性小 一 般不设缓冲装置 操作换向阀17 便可使马达正 反转或停止 回路演示 o 该液压系统的特点 o 1 因重物在下降时以及大臂收缩和变幅时 负载与液压力方向相同 执行元件会失控 为此 在其回油路上必须设置平衡阀 o 2 因工况作业的随机性较大 且动作频繁 所以大多采用手动弹簧复位的多路换向阀 来控制各执行元件动作 o换向阀常用M型中位机能 当换向阀处于中 位时 各执行元件的进油路均被切断 液压 泵出口通油箱使泵卸荷 减少了功率损失 9 3 压力机液压系统 压力机动画演示 压力机液压系统概述 o 压力机是锻压 冲压 冷挤 校直 弯曲 粉末冶金 成型 打包等工艺中广泛应用的压力加工机械 o 上液压缸驱动上滑块完成快速下行 慢速加压 保压 泄压 快速回程 原位停止的动作循环 下液压缸驱动下滑块完成向上顶出 向下退回 停止 的动作循环 在作薄板拉伸时 下液压缸驱动下滑块 完成浮动压边下行 停止 顶出的动作循环 o 压力机液压系统以压力控制为主 压力高 流量大