第8章典型液壓系統,8.1組合機床動力滑臺液壓系統,1,特選課件,圖8-1組合機床1.床身；2.動力滑臺；3.動力頭；4.主軸；5.刀具；6.工件；7.夾具；8.工作臺；9.底座,8.1.1概述組合機床一般由通用部件(如動力頭、動力滑臺等)和部分專用部件(如主軸箱、夾具等)組合而成(見圖8-1)，具有加工能力強、自動化程度高、經濟性好等優點。動力滑臺是組合機床上實現進給運動的一種通用部件，配上動力頭和主軸箱后可以對工件完成鉆、擴、鉸、鏜、銑、攻螺紋孔等和端面的加工工序。YT4543型液壓動力滑臺由液壓缸驅動，它在電氣和機械裝置的配合下可以實現各種自動工作循環。,2,特選課件,8.1.2工作原理YT4543型動力滑臺的液壓系統的動作循環表和系統圖分別如表8-1和圖8-2所示。由圖可見，這個系統能夠實現“快進工進停留快退停止”的半自動工作循環，其工作情況如下：1.快進快速前進時，按下起動按鈕，電磁鐵1YA通電，先導閥11左位工作，在控制油推動下，主閥12亦左位工作。由于快進時滑臺負載較小，系統工作壓力不高，因而變量液壓泵14輸出最大流量順序閥2仍處于關閉狀態，這時液壓缸7以差動方式工作，快速前進，此時，液壓缸7右腔回油通過閥12(左位)及單向閥3,行程閥8(右位)流回液壓缸7左腔，形成差動工作方式。2.第一次工進當滑臺快進到預定的位置，滑臺上的擋塊壓下行程閥8時，第一次工作進給便開始。這時，其余液壓元件所處狀態不變，但由于調速閥4接入系統，使系統壓力升高，順序閥2打開；限壓式變量液壓泵14自動減小其輸出流量，以與調速閥4的流量相適應。此時液壓缸7右腔回油經閥12(左位)、順序閥2及背壓閥1回油箱。,3,特選課件,3.第二次工進當第一次工作進給結束，擋塊壓下行程開關，使電磁鐵3YA通電時，第二次工作進給開始。此時，順序閥2仍打開；由于調速閥10的開口比調速閥4小，系統工作壓力進一步升高，限壓式變量液壓泵14的輸出流量與調速閥10的流量相適應，滑臺的進給速度降低。4.停留當滑臺以第二次工進速度行進到碰上死擋塊時，不再前進，開始停留。此時，油路狀態不變，變量液壓泵14仍在繼續運轉，系統壓力不斷升高，液壓泵的輸出流量減小至與系統(含液壓泵)的泄漏量適應。同時，液壓缸左腔的壓力亦隨之升高，壓力繼電器5動作并發信號給時間繼電器(圖8-2中未畫出)，經過時間繼電器的延時，使滑臺停留一段時間后再返回。,4,特選課件,5.快退電磁鐵1YA斷電、2YA通電，先導閥11右位工作，控制油路換向，使換向閥12亦右位工作，因而主油路換向。由于此時滑臺沒有外負載，系統壓力下降，限壓式變量液壓泵14的流量又自動增至最大，滑臺便快速退回。此時液壓缸7左腔回油經單向閥6、換向閥12（右位）回油箱。6.停止當滑臺快速退回到原位時，擋塊壓下終點開關，電磁鐵2YA和3YA都斷電，此時先導閥11、換向閥12在其對中彈簧作用下回到中位，液壓缸7兩腔封閉，滑臺停止運動，變量液壓泵14卸荷。,5,特選課件,6,特選課件,圖8-2YT4543型動力滑臺液壓系統圖,1.背壓閥；2.順序閥；3.單向閥；4.一次工進調速閥；5.壓力繼電器；6.單向閥；7.液壓缸；8.行程閥；9.電磁閥；10.二次工進調速閥；11.先導閥；12.換向閥；13.單向閥；14.液壓泵；15.壓力表開關；p1、p2、p3.壓力表接點,7,特選課件,表8-1YT4543型動力滑臺液壓系統的動作順序表,注：表中“+”表示電磁鐵通電。,8,特選課件,8.1.3技術特點YT4543型動力滑臺液壓系統具有以下一些性能特點：1.系統采用了“限壓式變量液壓泵-調速閥-背壓閥”式調速回路。2.系統采用了限壓式變量液壓泵和液壓缸差動連接兩項措施來實現快進，可獲得較大的快進速度，且能量利用也比較合理。3.系統采用了行程閥和順序閥實現快進與工進的換接。4.系統采用了換向時間可調的電液換向閥來切換主油路，使滑臺的換向更加平穩，沖擊和噪聲小。,9,特選課件,8.2液壓機液壓系統,10,特選課件,8.2.1概述液壓機是一種可用于加工金屬、塑料、木材、皮革、橡膠等各種材料的壓力加工機床，能完成鍛壓、沖壓、折邊、冷擠、校直、彎曲、成形、打包等多種工藝，具有壓力和速度可大范圍無級調整、可在任意位置輸出全部功率和保持所需壓力等許多優點，因而用途十分廣泛。,液壓機的結構形式很多，最常見為三梁四柱式液壓機，通常由橫梁、立柱、工作臺、滑塊和頂出機構等部件組成。液壓機的主運動為滑塊和頂出機構的運動?；瑝K由主液壓缸(上缸)驅動頂出機構由輔助液壓缸(下缸)驅動，其典型工作循環如圖8-3所示。液壓機液壓系統的特點是壓力高，流量大，功率大，以壓力的變換和控制為主。,圖8-3液壓機的典型工作循環,11,特選課件,8.2.2工作原理3150kN插裝閥式液壓機的電磁鐵動作順序表和液壓系統圖分別如表8-2和圖8-4所示。由圖可見，這臺液壓機的主液壓缸(上缸)能實現“快速下行慢速下行、加壓保壓釋壓快速返回原位停止”的動作循環；輔助液壓缸(下缸)能實現“向上頂出向下退回原位停止”的動作循環。該液壓機液壓控制系統采用二通插裝閥構成。液壓機的液壓系統實現空載啟動：按下啟動按鈕后，液壓泵啟動，此時所有電磁閥的電磁鐵都處于斷電狀態，于是，三位四通電磁閥4處在中位。插裝閥F2的控制腔經閥3、閥4與油箱相通，閥F2在很低的壓力下被打開，液壓泵輸出的油液經閥F2直接回油箱。,12,特選課件,1、2、6、10、11、15、18.調壓閥；3、7.緩沖閥；5、8、9、13、16、17、19、20.二位四通電磁閥；4、12.三位四通電磁閥；14.單向閥；21.液控單向閥；22.電接點壓力表；23.充液油箱；24.主液壓缸；25.輔助液壓缸,圖8-43150kN插裝閥式液壓機系統圖,13,特選課件,14,特選課件,液壓機的液壓系統實現空載啟動：按下啟動按鈕后，液壓泵啟動，此時所有電磁閥的電磁鐵都處于斷電狀態，于是，三位四通電磁閥4處在中位。插裝閥F2的控制腔經閥3、閥4與油箱相通，閥F2在很低的壓力下被打開，液壓泵輸出的油液經閥F2直接回油箱。1.主液壓缸工作狀況：(1)快速下行液壓泵啟動后，按下工作按鈕，電磁鐵1YA、3YA、6YA通電，使閥4和閥5下位工作，閥12上位工作。因而閥F2控制腔與調壓閥2相連，閥F3和閥F6的控制腔則與油箱相通，所以閥F2關閉，閥F3和F6打開，液壓泵向系統輸油。油液經閥Fl、閥F3到主液壓缸上腔。主液壓缸下腔回油經閥F6回油箱。液壓機上滑塊在自重作用下會迅速下降，液壓泵的流量較小，主液壓缸上腔產生負壓，這時液壓機頂部的充液油箱23通過充液閥21向主液壓缸上腔補油。,15,特選課件,(2)慢速下行當滑塊以快速下行至一定位置，滑塊上的擋塊壓下行程開關2SA時，電磁鐵6YA斷電，7YA通電，使閥12下位工作，插裝閥F6的控制腔與調壓閥11相連，主液壓缸下腔的油液經過閥F6在閥11的調定壓力下溢流，因而下腔產生一定背壓，上腔壓力隨之增高，使充液閥21關閉。進入主液壓缸上腔的油液僅為液壓泵的流量，滑塊慢速下行，其速度由泵流量決定。(3)加壓當滑塊慢速下行碰上工件時，主液壓缸上腔壓力升高，恒功率變量液壓泵輸出的流量自動減小，對工件進行加壓。當壓力升至調壓閥2調定壓力時，液壓泵輸出的流量全部經閥F2溢流回油箱，沒有油液進入主液壓缸上腔，滑塊便停止運動。,16,特選課件,(4)保壓當主液壓缸上腔壓力達到所要求的工作壓力時，電接點壓力表22發出信號，使電磁鐵1YA、3YA、7YA全部斷電，因而閥4和閥12處于中位，閥5上位工作；閥F3控制腔通壓力油，閥F6控制腔被封閉，閥F2控制腔通油箱。所以，閥F3、F6關閉，閥F2打開，這樣，主液壓缸上腔閉鎖對工件實施保壓，液壓泵輸出的油液經閥F2直接回油箱，液壓泵卸荷。(5)釋壓主液壓缸上腔保壓一段所需時間后，時間繼電器發出信號，使電磁鐵4YA通電，閥8下位工作，于是，插裝閥F4的控制腔通過緩沖閥7及閥8與油箱聯通。由于緩沖閥7節流口的作用，閥F4緩慢打開，從而使主液壓缸上腔的壓力慢慢釋放，系統實現無沖擊釋壓。,17,特選課件,(6)快速返回主液壓缸上腔壓力降低到一定值后，電接點壓力表22發出信號，使電磁鐵2YA、4YA、5YA、12YA都通電，于是，閥4上位工作，閥8和閥9下位工作，閥20左位工作；閥F2的控制腔被封閉，閥F4和閥F5的控制腔都通油箱，充液閥21的控制腔通壓力油。因而閥F2關閉，閥F4、F5和閥21打開。液壓泵輸出的油液全部進人主液壓缸下腔，由于下腔有效面積較小，主液壓缸快速返回。此時主液壓缸上腔油液經閥F4回油箱，也經閥21回充液油箱。(7)原位停止當主液壓缸快速返回到達終點時，滑塊上的擋塊壓下行程開關1SA讓其發出信號，使所有電磁鐵都斷電，于是全部電磁閥都處于原位；閥F2的控制腔依靠閥4的d型中位機能與油箱相通，閥F5的控制腔與壓力油相通。因而，閥F2打開，液壓泵輸出的油液全部經閥F2回油箱，液壓泵處于卸荷狀態；閥F5關閉，封住壓力油流向主液壓缸下腔的通道，主液壓缸停止運動。,18,特選課件,2.輔助液壓缸工作狀況：(1)頂出工件壓制完畢后，按下頂出按鈕，使電磁鐵2YA、9YA和10YA都通電，于是閥4上位工作，閥16、17下位工作；閥F2的控制腔被封死，閥F8和閥F9的控制腔通油箱。因而閥F2關閉，閥F8、F9打開，液壓泵輸出的油液進入輔助液壓缸下腔，實現向上頂出。(2)退回按下退回按鈕，使9YA、10YA斷電，8YA、11YA通電，于是閥13、19下位工作，閥16、17上位工作；閥F7、F10的控制腔與油箱相通，閥F8的控制腔被封死，閥F9的控制腔通壓力油。因而，閥F7、F10打開，閥F8、F9關閉。液壓泵輸出的油液進入輔助液壓缸上腔，其下腔油液回油箱，實現向下退回。(3)原位停止輔助液壓缸到達下終點后，使所有電磁鐵都斷電，各電磁閥均處于原位；閥F8、F9關閉，閥F2打開。因而輔助液壓缸上、下腔油路被閉鎖，實現原位停止，液壓泵經閥F2卸荷。,19,特選課件,8.2.3技術特點該液壓機液壓系統主要由壓力控制回路、換向回路、快慢速轉換回路和釋壓回路等組成，并采用二通插裝閥集成化結構。這臺液壓機液壓系統的一些性能特點如下：1.系統采用高壓大流量恒功率(壓力補償)變量液壓泵供油，并配以由調壓閥和電磁閥構成的電磁溢流閥，使液壓泵空載啟動，主、輔液壓缸原位停止時液壓泵均卸荷，這樣既符合液壓機的工藝要求，又節省能量。2.系統采用密封性能好、通流能力大、壓力損失小的插裝閥組成液壓系統，具有油路簡單、結構緊湊、動作靈敏等優點。3.系統利用滑塊的自重實現主液壓缸快速下行，并用充液閥補油，使快動回路結構簡單，使用元件少。,20,特選課件,4.系統采用由可調緩沖閥7和電磁閥4組成的釋壓回路，來減少由“保壓”轉為“快退”時的液壓沖擊，使液壓機工作平穩。5.系統在液壓泵的出口設置了單向閥和安全閥，在主液壓缸和輔助液壓缸的上、下腔的進出油路上均設有安全閥；另外，在通過壓力油的插裝閥F3、F5、F7、F9的控制油路上都裝有梭閥。這些多重保護措施保證了液壓機的工作安全可靠。,21,特選課件,8.3地空導彈發射裝置液壓控制系統8.3.1概述該地對空導彈發射裝置為四聯裝置，左右配置在雙聯載彈發射梁上。發射梁的俯仰運動由液壓控制系統驅動。其功能為：根據火控計算機的指令，使發射梁在俯仰方向精確地自動跟蹤瞄準飛行目標；根據載彈情況的不同，自動平衡負載的不平衡力矩；在俯仰方向進行手動操縱。發射裝置的液壓控制系統，由左右雙聯載彈發射梁的俯仰電液伺服系統、變載液壓自動平衡系統及手搖泵操縱系統等組成。圖8-5所示為雙聯載彈發射梁的結構及其受力關系示意圖。,22,特選課件,圖8-5雙聯載彈發射梁的結構及其受力關系示意圖1.平衡缸;2.伺服油缸;3.彈簧平衡機,23,特選課件,圖8-6液壓自動平衡系統原理圖1.變量液壓泵;2、7.溢流閥;3.壓力表及其開關;4.蓄能器;5.二位四通液動旁通換向閥;6.二位二通電磁換向閥;8、10.三位四通電磁換向閥;9、l1.二位四通電磁換向閥;12、13.左、右平衡液壓缸,8.3.2工作原理1.液壓自動平衡系統圖8-6所示為液壓自動平衡系統原理圖。,24,特選課件,2.電液伺服系統左右雙聯載彈發射粱的電液伺服系統完全相同，其原理方框圖如圖8-7所示。旋變接收機的轉子軸與梁的耳軸相連，轉角為，火控計算機給出的俯仰方向指令角為，其與耳軸轉角差為誤差角，旋變接收機的輸出電壓與誤差角成正比，即為誤差電壓。經放大器進行放大變換后輸出直流電流ic來控制電液伺服閥工作，驅動伺服缸的活塞帶動耳軸向減少誤差角的方向轉動，最終使誤差角為零，伺服系統達到協調。為保證系統的動態精度，改善系統的動態性能，控制系統采用復合控制、速度加速度反饋及伺服缸壓力反饋等校正措施。,圖8-7電液伺服系統原理方框圖,25,特選課件,圖8-8所示為電液伺服裝置的液壓回路原理圖。左右電液伺服裝置合用液壓泵l供油，兩個液壓缸10和11分別采用電液伺服閥6和7控制。系統壓力由溢流閥5設定。系統工作時，旁通閥4與換向閥3保證電動機空載啟動，之后電磁鐵1YA通電使二位二通電磁換向閥3切換至右位，使油路升壓到要求值。電磁鐵2YA通電，換向閥16切換至右位，反向導通液控單向閥17，使液壓泵的壓力油通向左、右伺服閥7和6；同時電磁鐵3YA、4YA通電使換向閥8和9切換至右位，伺服閥即可根據要求驅動伺服缸12和13工作。系統中備有手動液壓泵14和15及三位四通手動換向閥12和13。在斷電時，兩位四通電磁換向閥8和9使伺服閥6、7與伺服缸10、11間的油路切斷。用手控三位四通換向閥接通手動泵到伺服缸的供油和排油回路，即可驅動伺服缸活塞按要求的方向帶動耳軸轉動，實現對載彈發射梁的手動操縱。,26,特選課件,1.變量液壓泵;2.蓄能器;3.二位二通電磁換向閥;4.二位四通液動旁通換向閥;5.溢流閥;6、7.電液伺服閥;8、9.二位四通電磁換向閥(O型機能);10、11.伺服液壓缸;12、13.三位四通手動換向閥;14、15.手動液壓泵;16.二位四通電磁換向閥;17.液控單向閥,圖8-8電液伺服裝置的液壓回路原理圖,27,特選課件,8.3.3技術特點1.變載液壓自動平衡系統有效解決了不同載彈情況下不平衡力矩的平衡問題，改善了伺服系統的負載條件，同時也為系統提供了有利的外液壓阻尼作用。2.伺服系統的多項反饋校正措施中，壓力反饋作用最為重要。3.伺服系統還采用了I型、型變結構方案。即小誤差范圍系統為型，以提高動態精度；大誤差范圍系統為I型，以提高運動平穩性。4.伺服系統設有備用手動泵，便于斷電或故障時實現對載彈發射梁的手動操縱。,28,特選課件,8.4大型劇院三塊雙層升降舞臺的電液比例同步控制系統,8.4.1概述三塊雙層升降舞臺是大型劇院的現代化機械設備，它利用各塊、各層之間的單動、聯動和同步運動構成各種不同高度的臺階，以組成大型的立體道具，為舞臺藝術提供更加完備的表現空間。圖8-9所示為舞臺的結構示意圖。,圖8-9三塊雙層升降舞臺的結構示意圖1.上層臺；2.下層臺；3.液壓缸,29,特選課件,8.4.2工作原理圖8-10所示為該舞臺的液壓系統原理圖。,圖8-10電液伺服裝置的液壓回路原理圖,30,特選課件,液壓系統的電磁鐵動作順序表如表8-3所示，由該表容易了解系統在各工況的油液流動路線。,下層臺液壓缸活塞的運動速度由電液比例調速閥來控制。將設定的電流值輸入給比例調速閥，可使液壓缸的活塞得到相應的運動速度。而改變輸入電流的大小，可按比例改變活塞的運動速度。計算機實時控制的同步過程和原理概括起來是：位置誤差檢測速度控制糾正位置偏差。這是一個閉環的間接位置控制同步系統。此同步控制原理可擴展到若干個液壓缸的同步，控制系統的原理方塊圖如圖8-11所示。為提高靜態定位精度，當臺面運動至接近設定位置時，可由計算機控制，將比例閥輸入電流逐漸減小，從而使臺面減速后到位停止，既避免了沖擊和振動，又提高了定位精度。,表8-3電磁鐵動作順序,31,特選課件,圖8-11計算機控制的原理框圖,本系統還設有一套完全獨立的手動操縱控制線路，一旦計算機部分出現故障，手動操作可單獨實現各臺面的運動，且運動速度可由操作人員任意調節。,32,特選課件,8.4.3技術特點1)該雙層舞臺的液壓系統采用定量泵供油，通過恰當選擇液壓缸的工作面積，實現上、下層臺的平均速度一致；采用電液比例和計算機控制技術，同步運動平穩，同步誤差小。2)采用單向閥與電液比例調速閥組成的液橋控制下層臺液壓缸的升降速度，用以消除正負負載變化對傾斜液壓缸運動速度的影響，并保證缸的升降速度相同。采用分流集流閥控制下層臺雙缸的同步運動。3)利用雙液控單向閥和液壓控制機械鎖緊機構實現各臺面的嚴格定位。4)由于采用定量泵供油和調速閥節流調速方式，所以系統效率較低。但若改為變量泵油源，則可改善此種情況。,33,特選課件,8.5SZ-250160注塑機液壓系統,34,特選課件,8.5.1概述注塑機是塑料注射成型機的簡稱，是熱塑性塑料制品的成型加工設備。它將顆粒塑料加熱熔化后，高壓快速注人模腔，經一定時間的保壓，冷卻后成型為塑料制品。由于注塑機具有復雜制品一次成型的能力，因此在塑料機械中，它的應用最廣。注塑機一般由合模部件、注射部件、液壓傳動與控制系統及電氣控制部分等組成。注塑機的一般工藝過程如圖8-12所示。,圖8-12注塑機的工作循環圖,注塑機演示動畫,35,特選課件,8.5.2工作原理圖8-13為SZ-250160型塑料注射成型機液壓系統原理圖。其工作情況如下：1.關閉安全門2.合模(1)快速合模(2)慢速、低壓合模(3)高壓合模3.注射座前進4.注射注射過程按慢、快、慢三種速度注射。(1)慢速注射(2)快速注射5.保壓6.預塑7.防流涎8.注射座后退,36,特選課件,9.開模(1)慢速開模(2)快速開模10.頂出(1)頂出缸前進(2)頂出缸后退11.裝模安裝、調整模具時，采用的是低壓、慢速開、合動作。(1)開模(2)合模12.調模(1)調開(2)調閉,37,特選課件,圖8-13注塑機液壓系統原理圖,38,特選課件,表8-4注塑機動作循環及電磁鐵動作順序表,39,特選課件,8.5.3技術特點1.系統采用了液壓-機械式合模機構，合模液壓缸通過增力和具有自鎖作用的五連桿機構進行合模和開模，這樣可使合模缸壓力相應減小，且合模平穩、可靠。最后合模是依靠合模液壓缸的高壓，使連桿機構產生彈性變形來保證所需的合模力，并把模具牢固地鎖緊。2.合模機構在合模、開模過程中需要有慢速、快速、慢速的順序變化，系統中的快速是用變量泵通過低壓、大流量供油來實現的。3.考慮到塑料品種、制品的幾何形狀和模具澆注系統不同，因而注射成型過程中的壓力和速度是可調的。系統中采用了節流調速回路和多級調壓回路。4.系統中采用液壓馬達作為驅動部件，使調速方便、范圍廣、運行平穩。5.安全性好，安全門不關閉，所有動作都無法進行。,40,特選課件,8.6挖掘機液壓系統,41,特選課件,8.6.1概述單斗液壓挖掘機由工作裝置、回轉機構及行走機構三部分組成。工作裝置包括動臂、斗桿及鏟斗。上述所有機構的動作均由液壓驅動。圖8-14所示為履帶式單斗液壓挖掘機。,圖8-14履帶式單斗液壓挖掘機簡圖1.動臂缸；2.斗桿缸；3.鏟斗缸；4.回轉平臺；5.行走履帶,42,特選課件,履帶式單斗液壓挖掘機工作循環主要包括：1.挖掘在堅硬土壤中挖掘時，一般以斗桿缸2動作為主，用鏟斗缸3調整切削角度，配合挖掘。在松散土壤中挖掘時，則以鏟斗缸3動作為主，必要時(如鏟平基坑底面或修整斜坡等有特殊要求的挖掘動作)，鏟斗、斗桿、動臂三個液壓缸須根據作業要求復合動作，以保證鏟斗按特定軌跡運動。2.滿斗提升及回轉挖掘結束時，鏟斗缸推出，動臂缸頂起，滿斗提升。同時，回轉液壓馬達轉動，驅動回轉平臺4向卸載方向旋轉。3.卸載當轉臺回轉到卸載處時，回轉停止。通過動臂缸和鏟斗缸配合動作，使鏟斗對準卸載位置。然后，鏟斗缸內縮，鏟斗向上翻轉卸載。4.返回卸載結束后，轉臺反轉，配以動臂缸、斗桿缸及鏟斗缸的復合動作，將空斗返回到新的挖掘位置，開始第二個工作循環。為了調整挖掘點，還要借助行走機構驅動整機行走。,43,特選課件,8.6.2工作原理國產1m3(即反鏟斗容量)履帶式單斗液壓挖掘機液壓系統工作原理如圖8-15所示。,圖8-15履帶式單斗液壓挖掘機液壓系統圖1、2.液壓泵；3.回轉馬達；4.緩沖補油閥組；5、6.左、右履帶行走馬達；7.行走馬達中的雙速閥；8.補油單向閥；9.中心回轉接頭；10.限速閥；11、18.溢流閥；12.梭閥；13.合流閥；14.鏟斗缸；15.斗桿缸；16.動臂缸；17.單向