第七章典型液压系统分析 本章重点:1.学会阅读液压系统原理图和分析液压系统方法 2掌握典型液压系统的特点 本章难点:M1432A型外圆磨床液压系统 液压系统图表示了系统内所有液压元件及其连接、控制情况,表示了执行元件所实现动作的工作 原理。图中,各液压元件及它们之间的连接或控制方式,均按规定的职能符号或结构式符号画出 阅读和分析液压系统图的方法步骤 根据系统图的名称及说明,了解液压系统的用途。 2.从动力元件和执行元件着手,了解液压泵和执行元件,并通过执行元件动作循环图和电磁铁动 作表,了解动作顺序。 阅读和分析油路上的液压元件型号和功能,了解系统的基本回路和所能完成的动作及其性能 4.进一步分析系统的工作原理及性能特点。根据动作循环,从泵源到执行元件,写出进、出油路 的路线。编写路线时,应从电磁铁全部断电的原始位置着手,并进一步分析路线上各元件的功能。。 第一节以速度变换为主的液压系统 系统的特点和要求 在液压系统中的速度调节,是指系统能在规定的调速范围内调节执行元件的工作速度,以满足各 工序进给速度的要求,如节流调速、容积调速和容积、节流调速。 速度变换是指在一个工作循环中,执行元件需要实现从一种速度换接到另一种速度 这种系统通常具有如下要求: 1.一般能实现工作部件的自动工作循环,且生产率较高 2.快速进给与工作进给时,其速度与负载相差甚大。 要求进给速度平稳、刚性好,有一定的调速范围。 4.进给行程终点的重复位置精度要求高 5.应能实现严格的顺序动作。 YT4543型动力滑台液压系统的工作原理 动力滑台是组合机床上实现进给运动的通用部件,配上动力头和主轴箱后可以对工件完成钻、扩、 铰、镗、铣、攻丝等孔和端面的加工工序。 YT4543型液压动力滑台由液压缸驱动,它在电气和机械装置的配合下实现各种自动工作循环。进 给速度范围为0.006~0.66m/min,最大快进速度为7.3m/min,最大进给推力为45KN,液压系统最高 工作压力为6.3MPa 滑台的液压系统图和系统的动作循环表分别如图7-3和表7-1所示。由图可见,该系统能够实现 快进亠一工进→二工进→停留→快退→停止”的半自动工作循环。这个系统采用限压式变 量泵供油,用电液换向阀换向,用行程阀实现快进和工进变换,用电磁阀实现两种工作速度的转换
第七章 典型液压系统分析 本章重点：1.学会阅读液压系统原理图和分析液压系统方法 2.掌握典型液压系统的特点 本章难点：M1432A 型外圆磨床液压系统 液压系统图表示了系统内所有液压元件及其连接、控制情况，表示了执行元件所实现动作的工作 原理。图中，各液压元件及它们之间的连接或控制方式，均按规定的职能符号或结构式符号画出。 阅读和分析液压系统图的方法步骤： 1.根据系统图的名称及说明，了解液压系统的用途。 2.从动力元件和执行元件着手，了解液压泵和执行元件，并通过执行元件动作循环图和电磁铁动 作表，了解动作顺序。 3.阅读和分析油路上的液压元件型号和功能，了解系统的基本回路和所能完成的动作及其性能。 4.进一步分析系统的工作原理及性能特点。根据动作循环，从泵源到执行元件，写出进、出油路 的路线。编写路线时，应从电磁铁全部断电的原始位置着手，并进一步分析路线上各元件的功能。。 第一节 以速度变换为主的液压系统 一、 系统的特点和要求 在液压系统中的速度调节，是指系统能在规定的调速范围内调节执行元件的工作速度，以满足各 工序进给速度的要求，如节流调速、容积调速和容积、节流调速。 速度变换是指在一个工作循环中，执行元件需要实现从一种速度换接到另一种速度。 这种系统通常具有如下要求： 1.一般能实现工作部件的自动工作循环，且生产率较高。 2.快速进给与工作进给时，其速度与负载相差甚大。 3.要求进给速度平稳、刚性好，有一定的调速范围。 4.进给行程终点的重复位置精度要求高。 5.应能实现严格的顺序动作。 二、 YT4543 型动力滑台液压系统的工作原理[1] 动力滑台是组合机床上实现进给运动的通用部件，配上动力头和主轴箱后可以对工件完成钻、扩、 铰、镗、铣、攻丝等孔和端面的加工工序。 YT4543 型液压动力滑台由液压缸驱动，它在电气和机械装置的配合下实现各种自动工作循环。进 给速度范围为 0.006～0.66m/min，最大快进速度为 7.3m/min，最大进给推力为 45KN，液压系统最高 工作压力为 6.3MPa。 滑台的液压系统图和系统的动作循环表分别如图 7-3 和表 7-1 所示。由图可见，该系统能够实现 “快进 → 一工进 → 二工进 → 停留 → 快退 → 停止”的半自动工作循环。这个系统采用限压式变 量泵供油，用电液换向阀换向，用行程阀实现快进和工进变换，用电磁阀实现两种工作速度的转换。 1
动力滑台快进 电磁铁1YA通电,电液换向阀的先导阀11及换向阀12均处于左方位置,行程阀8未被压下,调 速阀10被短路,处于图示位置,液压缸7两腔油路为差动连接。因为这时滑台的负载较小,系统压力 较低,所以限压式变量泵14输出最大流量,动力滑台快速前进。 停留快 10 图7-1组合机床 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 线 M D 动力头 图7-3YT4543型动力滑台液压系统图 1-背压阀2-顺序阀3-单向阀4-一工进调速阀 动力滑台 5-压力继电器6-单向阀7-液压缸8-行程阀 9-电磁阀10-二工进调速阀11-先导阀12-换向阀 图7-2组合机床的动力滑台及动力头 13-单向阀14-液压泵15-压力表开关 P、P2、P-压力表接点 表7-1YT4543型动力滑台液压系统的动作循环表 电磁铁工作状态 液压元件工作状态 信号来源 YA2YA|3YA顺序阀 阀11换向阀12电磁阀9行程阀8 快进启动按钮 关闭 右位 工进挡块压下行程阀8 左位左位 二工进挡块压下行程开关 打开 停留滑台靠压在死挡块处 左位 快退压力继电器5发出信号 关闭 右位 停止挡块压下终点开关 中位 中位 右位
动力滑台快进 电磁铁 1YA 通电，电液换向阀的先导阀 11 及换向阀 12 均处于左方位置，行程阀 8 未被压下，调 速阀 10 被短路，处于图示位置，液压缸 7 两腔油路为差动连接。因为这时滑台的负载较小，系统压力 较低，所以限压式变量泵 14 输出最大流量，动力滑台快速前进。 图 7-1 组合机床 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 图 7-2 组合机床的动力滑台及动力头 图 7-3 YT4543 型动力滑台液压系统图 1-背压阀 2-顺序阀 3-单向阀 4-一工进调速阀 5-压力继电器 6-单向阀 7-液压缸 8-行程阀 9-电磁阀 10-二工进调速阀 11-先导阀 12-换向阀 13-单向阀 14-液压泵 15-压力表开关 π1、π2、π3压力表接点 表 7-1 YT4543 型动力滑台液压系统的动作循环表 动作 电磁铁工作状态 液压元件工作状态 名称 信号来源 1YA 2YA 3YA 顺序阀 2 先导阀 11 换向阀 12 电磁阀 9 行程阀 8 快进 启动按钮 ＋ — — 关闭 右位 一工进 挡块压下行程阀 8 ＋ — — 右位 二工进 挡块压下行程开关 ＋ — ＋ 停留 滑台靠压在死挡块处 ＋ — ＋ 打开 左位 左位 左位 快退 压力继电器 5 发出信号 — ＋ ＋ 右位 右位 左位 左或右位 停止 挡块压下终点开关 — — — 关闭 中位 中位 右位 右位 2
先导阀11(左位)→换向阀12(左位) 变量泵14 顺序阀2液控口(因快进时系统压力较低,阀未被打开) 单向阀13 换向阀12(左 液压缸7左腔 行程阀8(右位)→ 液压缸7右腔→换向阀12(左位)→单向阀3 压力继电器5 第一次工作进给 当滑台快速前进到预定位置时,挡块压下行程阀8,第一次工作进给便开始。第一次工作进给的 进给速度,可用调速阀4调节 进油路: 先导阀11(左位)→换向阀12(左位) 变量泵14 顶序阀2液控口(因进给时系统压力较高,阀被打开) 行程阀8(左位) 单向阀13 换向阀12(左位)一单向阀3(切断差动回路) 液压缸7左腔 调速阀4→电磁阀9(右位)→ 压力继电器5 单向阀3(已封闭,不通) 夜压缸7右腔→换向阀12(左位) 顺序阀2→背压阀1→油箱 第二次工作进给 在第一次工作进给结束时,挡块压下行程开关,使电磁铁3YA通电,电磁阀9左位接入系统,第 二次工作进给开始。第二次工作进给的进给速度,可用调速阀10调节 进油路: 先导阀11(左位)→换向阀12(左位) 变量泵14 顺序阀2液控口(因进给时系统压力较高,阀被打开) 单向阀13 行程阀8(左位) 向阀12(左位)→单向阀3(切断差动回路) 电磁阀9(左位) 调速阀4 电磁阀9(左位) 调速阀10 液压缸7左腔 压力继电器5 回油路: 单向阀3(己封闭,不通) 液压缸7右腔→换向阀12(左位) 序阀2→背压阀1→油箱
先导阀 11（左位）→换向阀 12（左位） 变量泵 14 → 顺序阀 2 液控口（因快进时系统压力较低，阀未被打开） 单向阀 13 → 换向阀 12（左位） 液压缸 7 左腔 → 行程阀 8（右位）→ 液压缸 7 右腔→换向阀 12（左位）→单向阀 3 压力继电器 5 第一次工作进给 当滑台快速前进到预定位置时，挡块压下行程阀 8，第一次工作进给便开始。第一次工作进给的 进给速度，可用调速阀 4 调节。 进油路： 先导阀 11（左位）→换向阀 12（左位） 变量泵 14→ 顺序阀 2 液控口（因进给时系统压力较高，阀被打开） 行程阀 8（左位） 单向阀 13 → 换向阀 12（左位）→ 单向阀 3（切断差动回路） 液压缸 7 左腔 调速阀 4 → 电磁阀 9（右位）→ 压力继电器 5 回油路： 单向阀 3（已封闭，不通） 液压缸 7 右腔→换向阀 12（左位）→ 顺序阀 2→背压阀 1→油箱 第二次工作进给 在第一次工作进给结束时，挡块压下行程开关，使电磁铁 3YA 通电，电磁阀 9 左位接入系统，第 二次工作进给开始。第二次工作进给的进给速度，可用调速阀 10 调节。 进油路： 先导阀 11（左位）→换向阀 12（左位） 变量泵 14 → 顺序阀 2 液控口（因进给时系统压力较高，阀被打开） 单向阀 13 → 行程阀 8（左位） 换向阀 12（左位）→ 单向阀 3（切断差动回路） 电磁阀 9（左位） 调速阀 4→ 电磁阀 9（左位） 调速阀 10 → 液压缸 7 左腔 压力继电器 5 回油路： 单向阀 3（已封闭，不通） 液压缸 7 右腔→换向阀 12（左位）→ 顺序阀 2 → 背压阀 1→ 油箱 3
死挡块停留 当滑台第二次工作进给碰到死挡块后停止前进,开始停留。经过时间继电器的延时,使滑台停留 段时间后再返回。滑台在死挡块处的停留时间由时间继电器调节。 动力滑台快退 当滑台按调定时间在死挡块处停留后,时间继电器发岀信号,使电磁铁IYA断电、2YA通电,先 导阀11右位接入系统,控制油路换向,使换向阀12亦右位接入系统,因而主油路换向。由于此时滑 台没有外负载,系统压力下降,限压式变量泵14的流量又自动增至最大,滑台便快速退回。 进油路: 先导阀11(右位)→换向阀12(右位) 变量泵14→ 顺序阀2液控口(因快退时系统压力较低,阀又关闭) 单向阀13→ 换向阀12(右位)→液压缸7右腔 回油路: 液压缸7左腔→单向阀6→换向阀12(右位)→油箱 动力滑台原位停止 当滑台快速退回到原位时,挡块压下终点开关,电磁铁2YA和3YA都断电,此时先导阀11在对中 弹簧作用下处于中位,换向阀12左右两边的控制油路都通油箱,因而换向阀12也在其对中弹簧作用 下回到中位,液压缸7两腔封闭,滑台停止运动,变量泵14卸荷 卸荷油路 先导阀11(封闭) 变量泵14→ 换向阀12(中位)→油箱 单向阀13→ 顺序阀2液控口(因此时系统压力低,阀关闭) 三、YT4543型动力滑台液压系统的特点 YT4543型动力滑台的液压系统由下列一些基本回路所组成:限压式变量叶片泵、调速阀、背压阀 组成的容积节流加背压的调速回路;液压缸差动连接式快速运动回路;电液换向阀式换向回路:行程 阀、电磁阀和顺序阀等组成的速度换接回路;调速阀串联的两次工进回路:电液换向阀M型中位机能 的卸荷回路。 系统的性能主要由这些基本回路所决定,其特点分析如下: 1.“限压式变量泵一调速阀一背压阀”式进口调速回路能使得: 1)有稳定的低速运动、较好的速度刚性和较大的调速范围,且效率较高, 2)增加背压阀改善了运动平稳性,并能承受一定的负方向载荷(即超越负载)。 3)在液压缸中不致出现过大的压力 4)因起动时是进口调速,前冲量都较小。 2.限压式变量泵加上差动连接式快速回路,可获得较大的快进速度,能量利用比较合理。既减少 了能量损耗,又使控制油路保持一定的压力,以保证下一工作循环的顺利起动 3.采用行程阀和顺序阀实现快进转工进的换接,不仅简化油路和电路,而且使动作可靠,转换的 位置精度也较高。采用死档块作限位装置,定位准确,重复精度高
死挡块停留 当滑台第二次工作进给碰到死挡块后停止前进，开始停留。经过时间继电器的延时，使滑台停留 一段时间后再返回。滑台在死挡块处的停留时间由时间继电器调节。 动力滑台快退 当滑台按调定时间在死挡块处停留后，时间继电器发出信号，使电磁铁 1YA 断电、2YA 通电，先 导阀 11 右位接入系统，控制油路换向，使换向阀 12 亦右位接入系统，因而主油路换向。由于此时滑 台没有外负载，系统压力下降，限压式变量泵 14 的流量又自动增至最大，滑台便快速退回。 进油路： 先导阀 11（右位）→换向阀 12（右位） 变量泵 14 → 顺序阀 2 液控口（因快退时系统压力较低，阀又关闭） 单向阀 13 → 换向阀 12（右位）→ 液压缸 7 右腔 回油路： 液压缸 7 左腔 → 单向阀 6 → 换向阀 12（右位）→ 油箱 动力滑台原位停止 当滑台快速退回到原位时，挡块压下终点开关，电磁铁 2YA 和 3YA 都断电，此时先导阀 11 在对中 弹簧作用下处于中位，换向阀 12 左右两边的控制油路都通油箱，因而换向阀 12 也在其对中弹簧作用 下回到中位，液压缸 7 两腔封闭，滑台停止运动，变量泵 14 卸荷。 卸荷油路： 先导阀 11（封闭） 变量泵 14 → 换向阀 12（中位）→ 油箱 单向阀 13 → 顺序阀 2 液控口（因此时系统压力低，阀关闭） 三、 YT4543 型动力滑台液压系统的特点 YT4543 型动力滑台的液压系统由下列一些基本回路所组成：限压式变量叶片泵、调速阀、背压阀 组成的容积节流加背压的调速回路；液压缸差动连接式快速运动回路；电液换向阀式换向回路；行程 阀、电磁阀和顺序阀等组成的速度换接回路；调速阀串联的两次工进回路；电液换向阀 M 型中位机能 的卸荷回路。 系统的性能主要由这些基本回路所决定，其特点分析如下： 1.“限压式变量泵－调速阀－背压阀”式进口调速回路能使得： 1)有稳定的低速运动、较好的速度刚性和较大的调速范围，且效率较高。 2)增加背压阀改善了运动平稳性，并能承受一定的负方向载荷（即超越负载）。 3)在液压缸中不致出现过大的压力。 4)因起动时是进口调速，前冲量都较小。 2.限压式变量泵加上差动连接式快速回路，可获得较大的快进速度，能量利用比较合理。既减少 了能量损耗，又使控制油路保持一定的压力，以保证下一工作循环的顺利起动。 3.采用行程阀和顺序阀实现快进转工进的换接，不仅简化油路和电路，而且使动作可靠，转换的 位置精度也较高。采用死档块作限位装置，定位准确，重复精度高。 4
4.采用两边节流阀可以根据换向时间要求调节电液换向阀,可使换向平稳,冲击和噪声小。同时, 滑台快退时,系统没有背压,也减少了压力损失。 为避免使用软管连接时产生“前冲”及“后坐”现象。进出液压缸的油液都从固定不动的活塞 杆内通过。 第二节以换向精度为主的液压系统 系统的特点和要求 有些液压设备,如万能外圆磨床,要求工作部件必须具有良好的换向性能(平稳性和灵敏度)和必 要的换向精度,如换向冲击要小,换向精度要高,超程量小,换向停留时间可调以及换向时间短等。 对这样的液压系统,主要根据对工作部件换向精度控制的要求来设计,一般具有如下要求 1)运动平稳性高,爬行起始速度低。 (2)起动与制动迅速平稳,无冲击,换向精度高。 (3)换向前停留时间可调 对上述换向要求,采用一般的换向阀是不能满足的。 、M1432A型万能外圆磨床液压系统的工作原理 该机床的液压系统能够完成的主要任务是:工作台的往复运动和抖动,砂轮架的横向快速进退运 动和周期进给运动,尾架顶尖的退回运动,工作台液动与手动的互锁,砂轮架丝杠螺母间隙的消除及 机床的润滑等。 对工作台往复运动的要求 (1)运动速度能在0.1~0.5m/min之间进行无级调速,并能作10~30mm/min的低速、无爬行运动 (2)能够自动换向,换向过程要平稳,冲击要小,起动、停止要迅速 (3)换向精度要高。同一速度下,换向点变动量应小于0.03mm,不同速度下,换向点变动量应小 于0.3mm。 (4)工作台换向时在两端有一短暂停留,停留时间为0~5s可以进行调节 (5)工作台能实现高频率(1~3次/s)、短行程(1~3mm)往复运动(微量抖动)。 工作台的往复运动是由行程控制式制动的HY21/3P-25T型专用液压操纵箱进行控制的。 工作台的运动 (1)工作台的往复运动 工作液压缸为活塞杆固定、缸体移动的双杆活塞液压缸。如图7-4所示状态下 (2)工作台换向过程 (3)抖动缸的作用 (4)工作台液动与手动的互锁 砂轮架的快速进退运动 砂轮架的周期进给运动 、M1432A型万能外圆磨床液压系统的特点
4.采用两边节流阀可以根据换向时间要求调节电液换向阀，可使换向平稳，冲击和噪声小。同时， 滑台快退时，系统没有背压，也减少了压力损失。 5.为避免使用软管连接时产生“前冲”及“后坐”现象。进出液压缸的油液都从固定不动的活塞 杆内通过。 第二节 以换向精度为主的液压系统 一、 系统的特点和要求 有些液压设备，如万能外圆磨床，要求工作部件必须具有良好的换向性能(平稳性和灵敏度)和必 要的换向精度，如换向冲击要小，换向精度要高，超程量小，换向停留时间可调以及换向时间短等。 对这样的液压系统，主要根据对工作部件换向精度控制的要求来设计，一般具有如下要求： (1)运动平稳性高，爬行起始速度低。 (2)起动与制动迅速平稳，无冲击，换向精度高。 (3)换向前停留时间可调。 对上述换向要求，采用一般的换向阀是不能满足的。 二、 M1432A 型万能外圆磨床液压系统的工作原理 该机床的液压系统能够完成的主要任务是：工作台的往复运动和抖动，砂轮架的横向快速进退运 动和周期进给运动，尾架顶尖的退回运动，工作台液动与手动的互锁，砂轮架丝杠螺母间隙的消除及 机床的润滑等。 对工作台往复运动的要求 (1)运动速度能在 0.1～0.5m/min 之间进行无级调速，并能作 10～30mm/min 的低速、无爬行运动。 (2)能够自动换向，换向过程要平稳，冲击要小，起动、停止要迅速。 (3)换向精度要高。同一速度下，换向点变动量应小于 0.03mm，不同速度下，换向点变动量应小 于 0.3mm。 (4)工作台换向时在两端有一短暂停留，停留时间为 0～5s 可以进行调节。 (5)工作台能实现高频率（1～3 次/s）、短行程(1～3mm)往复运动(微量抖动)。 工作台的往复运动是由行程控制式制动的 HYY21/3P-25T 型专用液压操纵箱进行控制的。 工作台的运动 (1)工作台的往复运动 工作液压缸为活塞杆固定、缸体移动的双杆活塞液压缸。如图 7-4 所示状态下。 (2)工作台换向过程 (3)抖动缸的作用 (4)工作台液动与手动的互锁 砂轮架的快速进退运动 砂轮架的周期进给运动 三、 M1432A 型万能外圆磨床液压系统的特点 5