第8章典型液压传动系统 本章介绍几个不同类型的典型液压系统,分析这些液压系统的工作过程和特点。通过 对这些系统的学习和分析,进一步加深对各个液压元件和基本回路综合应用的认识,并学 会进行液压系统分析的方法,为液压系统的设计、调整、使用、维护打下基础。 分析液压系统要掌握分析方法和分析内容。任何一个液压系统的分析都必须从其主机 的工作特点、动作循环和性能要求出发,才能正确分析、了解系统的组成、元件作用和各 部分之间的相互联系。系统分析的要点是:系统实现的动作循环、各液压元件在系统中的 作用和组成系统的基本回路。分析内容主要有:系统的性能和特点;各工况下系统的油路 情况:压力控制阀调整压力的确定依据及调压关系 般地,分析复杂的液压系统图有以下几个步骤 (1)了解设备的工艺对液压系统的动作要求。 (2)了解系统的组成元件,并以各个执行元件为核心将系统分为若干子系统 (3)分析子系统含有哪些基本回路,根据执行元件动作循环读懂子系统。 (4)分析子系统之间的联系以及执行元件间实现互锁、同步、防干扰等要求的方法。 (5)总结归纳系统的特点,加深理解。 8.1组合机床动力滑台液压系统 动力滑台是组合机床上实现进给运动的一种通用部件,配上动力头和主轴箱后可以对 工件完成各类孔的钻、镗、铰加工和端面铣削加工等工序。液压动力滑台用液压缸驱动, 在电气和机械装置的配合下可以实现一定的工作循环 8.1.1YT4543型动力滑台液压系统 YT4543型动力滑台的工作进给速度范围为66 mm/min~660mm/min,最大快进速度 为7300mm/min,最大推力为45kN。YT4543型动力滑台液压系统原理图如图8.1所示 其电磁铁动作顺序见表8-1。该系统采用限压式变量叶片泵供油,电液换向阀换向,行程 阀实现快慢速度转换,串联调速阀实现两种工作进给速度的转换,其最高工作压力不大于 63MPa。液压滑台上的工作循环是由固定在移动工作台侧面上的挡铁直接压行程阀换位或 压行程开关控制电磁换向阀的通、断电顺序实现的。 由图81和表8-1可知,该系统可实现的的典型工作循环是:快进 进→止挡块停留→快退→原位停止,其工作情况分析如下
第 8 章 典型液压传动系统 本章介绍几个不同类型的典型液压系统，分析这些液压系统的工作过程和特点。通过 对这些系统的学习和分析，进一步加深对各个液压元件和基本回路综合应用的认识，并学 会进行液压系统分析的方法，为液压系统的设计、调整、使用、维护打下基础。 分析液压系统要掌握分析方法和分析内容。任何一个液压系统的分析都必须从其主机 的工作特点、动作循环和性能要求出发，才能正确分析、了解系统的组成、元件作用和各 部分之间的相互联系。系统分析的要点是：系统实现的动作循环、各液压元件在系统中的 作用和组成系统的基本回路。分析内容主要有：系统的性能和特点；各工况下系统的油路 情况；压力控制阀调整压力的确定依据及调压关系。 一般地，分析复杂的液压系统图有以下几个步骤。 (1) 了解设备的工艺对液压系统的动作要求。 (2) 了解系统的组成元件，并以各个执行元件为核心将系统分为若干子系统。 (3) 分析子系统含有哪些基本回路，根据执行元件动作循环读懂子系统。 (4) 分析子系统之间的联系以及执行元件间实现互锁、同步、防干扰等要求的方法。 (5) 总结归纳系统的特点，加深理解。 8.1 组合机床动力滑台液压系统 动力滑台是组合机床上实现进给运动的一种通用部件，配上动力头和主轴箱后可以对 工件完成各类孔的钻、镗、铰加工和端面铣削加工等工序。液压动力滑台用液压缸驱动， 在电气和机械装置的配合下可以实现一定的工作循环。 8.1.1 YT 4543 型动力滑台液压系统 YT 4543 型动力滑台的工作进给速度范围为 6.6mm/min～660mm/min，最大快进速度 为 7 300mm/min，最大推力为 45kN。YT 4543 型动力滑台液压系统原理图如图 8.1 所示， 其电磁铁动作顺序见表 8-1。该系统采用限压式变量叶片泵供油，电液换向阀换向，行程 阀实现快慢速度转换，串联调速阀实现两种工作进给速度的转换，其最高工作压力不大于 6.3MPa。液压滑台上的工作循环是由固定在移动工作台侧面上的挡铁直接压行程阀换位或 压行程开关控制电磁换向阀的通、断电顺序实现的。 由图 8.1 和表 8-1 可知，该系统可实现的的典型工作循环是：快进→一工进→二工 进→止挡块停留→快退→原位停止，其工作情况分析如下
第8章典型液压传动系统 函ν□ 关 郾 2YA six.p 图81YT4543型动力滑台液压系统原理图 l一过滤器:2一变量泵:3,6.8,14,15一单向阀:4一液动阀:5一先导电磁阀;7一行程阀 9,10—调速阀:11—电磁阀:12,13—节流阀:16—顺序阀:17一背压阀:18,19—油路 表8-1电磁铁动作顺序表 元件 IYA 2YA A 行程阀7 快进(差动) 死挡铁停留 / 原位停止
第 8 章 典型液压传动系统 ·227· ·227· 图 8.1 YT 4543 型动力滑台液压系统原理图 1—过滤器；2—变量泵；3,6,8,14,15—单向阀；4—液动阀；5—先导电磁阀；7—行程阀； 9,10—调速阀；11—电磁阀；12,13—节流阀；16—顺序阀；17—背压阀；18,19—油路 表 8-1 电磁铁动作顺序表 元件 动作 1YA 2YA 3YA PS 行程阀 7 快进(差动) ＋ － － － － 一工进 ＋ － － － ＋ 二工进 ＋ － ＋ － ＋ 死挡铁停留 ＋ － － ＋ ＋ 快退 － ＋ － － ＋/－ 原位停止 － － － － －
液压传动 快速进给 按下启动按钮,电磁铁IYA通电,先导电磁阀5的左位接入系统,由泵2输出的压力 油经先导电磁阀5进入液动阀4的左侧,使液动阀4换至左位,液动阀4右侧的控制油经 阀5回油箱。这时系统中油液的流动油路如下。 进油路:变量泵2→单向阀3→液动阀4左位→行程阀7→液压缸左腔(无杆腔 回油路:液压缸右腔→液动阀4左位→单向阀6→行程阀7→液压缸左腔(无杆腔) 这时形成差动回路。因为快进时滑台液压缸负载小,系统压力低,外控顺序阀16关闭, 液压缸为差动连接。又因变量泵2在低压下输出流量大,所以滑台快速进给 2.笫一次工作进给 当快速前进到预定位置时,滑台上的液压挡块压下行程阀7,使油路18、19断开,即 切断快进油路。此时,电磁铁IYA继续通电,其控制油路未变,液动阀4左位仍接入系统; 电磁阀11的电磁铁3YA处于断电状态,这时主油路必须经调速阀10,使阀前主系统压力 升高,外控顺序阀16被打开,单向阀6关闭,液压缸右腔的油液经顺序阀16和背压阀17 流回油箱,这时系统中油液的流动油路是 进油路:变量泵2→单向阀3→液动阀4左位→调速阀10→电磁阀11左位→液压缸 回油路:液压缸右腔→液动阀4左位→外控顺序阀16→背压阀17→油箱。 因工作进给压力升高,变量泵2的流量会自动减少,以便与调速阀10的开口相适应, 动力滑台作第一次工作进给。 3.第二次工作进给 第一次工作进给结束时,电气挡块压下电气行程开关,使电磁铁3YA通电,电磁阀 11处于油路断开位置,这时进油路须经过调速阀10和调速阀9两个调速阀,实现第二次 工作进给,进给量大小由调速阀9调定。而调速阀9调节的进给速度应小于调速阀10的工 作进给速度。这时系统中油液的流动油路如下 进油路:变量泵2→单向阀3→液动阀4左位→调速阀10→调速阀9→液压缸左腔; 回油路:与第一次工作进给的回油路相同 4.止挡块停留 动力滑台第二次工作进给终了碰到止挡块时,不再前进,其系统压力进一步升高 方面变量泵保压卸荷,另一方面使压力继电器PS动作而发出信号接通控制电路中延时继 电器,调整延时继电器可调整希望停留的时间。 5.快速退回 延时继电器停留时间到时后,给出动力滑台快速退回的信号,电磁铁1YA、3YA断电, 2YA通电,先导电磁阀5的右位接入控制油路,使液动阀4右位接入主油路。这时主油路 油液的情况如下。 进油路:变量泵2→单向阀3→液动阀4右位→液压缸右腔 油路:液压缸左腔→单向阀8→液动阀4→油箱。 228
·228· 液压传动 ·228· 1. 快速进给 按下启动按钮，电磁铁 1YA 通电，先导电磁阀 5 的左位接入系统，由泵 2 输出的压力 油经先导电磁阀 5 进入液动阀 4 的左侧，使液动阀 4 换至左位，液动阀 4 右侧的控制油经 阀 5 回油箱。这时系统中油液的流动油路如下。 进油路：变量泵 2→单向阀 3→液动阀 4 左位→行程阀 7→液压缸左腔(无杆腔)； 回油路：液压缸右腔→液动阀 4 左位→单向阀 6→行程阀 7→液压缸左腔(无杆腔)。 这时形成差动回路。因为快进时滑台液压缸负载小，系统压力低，外控顺序阀 16 关闭， 液压缸为差动连接。又因变量泵 2 在低压下输出流量大，所以滑台快速进给。 2. 第一次工作进给 当快速前进到预定位置时，滑台上的液压挡块压下行程阀 7，使油路 18、19 断开，即 切断快进油路。此时，电磁铁 1YA 继续通电，其控制油路未变，液动阀 4 左位仍接入系统； 电磁阀 11 的电磁铁 3YA 处于断电状态，这时主油路必须经调速阀 10，使阀前主系统压力 升高，外控顺序阀 16 被打开，单向阀 6 关闭，液压缸右腔的油液经顺序阀 16 和背压阀 17 流回油箱，这时系统中油液的流动油路是： 进油路：变量泵 2→单向阀 3→液动阀 4 左位→调速阀 10→电磁阀 11 左位→液压缸 左腔； 回油路：液压缸右腔→液动阀 4 左位→外控顺序阀 16→背压阀 17→油箱。 因工作进给压力升高，变量泵 2 的流量会自动减少，以便与调速阀 10 的开口相适应， 动力滑台作第一次工作进给。 3. 第二次工作进给 第一次工作进给结束时，电气挡块压下电气行程开关，使电磁铁 3YA 通电，电磁阀 11 处于油路断开位置，这时进油路须经过调速阀 10 和调速阀 9 两个调速阀，实现第二次 工作进给，进给量大小由调速阀 9 调定。而调速阀 9 调节的进给速度应小于调速阀 10 的工 作进给速度。这时系统中油液的流动油路如下。 进油路：变量泵 2→单向阀 3→液动阀 4 左位→调速阀 10→调速阀 9→液压缸左腔； 回油路：与第一次工作进给的回油路相同。 4. 止挡块停留 动力滑台第二次工作进给终了碰到止挡块时，不再前进，其系统压力进一步升高，一 方面变量泵保压卸荷，另一方面使压力继电器 PS 动作而发出信号接通控制电路中延时继 电器，调整延时继电器可调整希望停留的时间。 5. 快速退回 延时继电器停留时间到时后，给出动力滑台快速退回的信号，电磁铁 1YA、3YA 断电， 2YA 通电，先导电磁阀 5 的右位接入控制油路，使液动阀 4 右位接入主油路。这时主油路 油液的情况如下。 进油路：变量泵 2→单向阀 3→液动阀 4 右位→液压缸右腔； 回油路：液压缸左腔→单向阀 8→液动阀 4→油箱
第8章典型液压传动系统 229 这时系统压力较低,变量泵2输出流量大,动力滑台快速退回。 6.原位停止 当动力滑台快速退回到原始位置时,原位电气挡块压下原位行程开关,使电磁铁2YA 断电,先导电磁阀5和液动阀4都处于中间位置,液压缸失去动力来源,液压滑台停止运 动。这时,变量泵输出油液经单向阀3和液控换向阀4流回油箱,液压泵卸荷。 由上述分析可知,外控顺序阀16在动力滑台快进时必须关闭,工进时必须打开,因此, 外控顺序阀16的调定压力应低于工进时的系统压力而高于快进时的系统压力 系统中有三个单向阀,其中,单向阀6的作用是在工进时隔离进油路和回油路 单向阀3除有保护液压泵免受液压冲击的作用外,主要是在系统卸荷时使电液换向阀 的先导控制油路有一定的控制压力,确保实现换向动作。单向阀8的作用则是确保实现 快退。 8.1.2YT4543型动力滑台液压的特点 由上述分析可以可知,YT4543型动力滑台的液压系统主要由下列基本回路组成 (1)限压式变量泵、调速阀、背压阀组成的容积节流调速回路 (2)差动连接的快速运动回路 (3)电液换向阀(由先导电磁阀5、液动阀4组成)的换向回路 (4)行程阀和电磁阀的速度换接回路。 (5)串联调速阀的二次进给回路。 (6)采用M形中位机能三位换向阀的卸荷回路 这些基本回路就决定了系统的主要性能,该系统具有以下特点。 (1)采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流进油路调速回路,并在回油路上设置了 背压阀,使动力滑台能获得稳定的低速运动,较好的调速刚性和较大的工作速度调节范围。 (2)采用限压式变量泵和差动连接回路,快进时能量利用比较合理;工进时只输出与 液压缸相适应的流量:止挡块停留时,变量泵只输出补偿泵及系统内泄漏所需要的流量。 系统无溢流损失,效率高 (3)采用行程阀和顺序阀实现快进与工进的速度切换,动作平稳可靠、无冲击,转换 位置精度高。 (4)在第二次工作进给结束时,采用止挡块停留,这样动力滑台的停留位置精度高, 适用于镗端面,镗阶梯孔、锪孔和锪端面等工序使用。 (5)由于采用调速阀串联的二次进给进油路节流调速方式,可使启动和进给速度转换 时的前冲量较小,并有利于利用压力继电器发出信号进行自动控制。 82压力机液压系统 液压压力机是一种用静压来加工金属、塑料、橡胶、粉末制品的机械,在许多工业部 门都得到广泛的应用。压力机的类型很多,其中四柱式液压机最为典型,应用也最广泛
第 8 章 典型液压传动系统 ·229· ·229· 这时系统压力较低，变量泵 2 输出流量大，动力滑台快速退回。 6. 原位停止 当动力滑台快速退回到原始位置时，原位电气挡块压下原位行程开关，使电磁铁 2YA 断电，先导电磁阀 5 和液动阀 4 都处于中间位置，液压缸失去动力来源，液压滑台停止运 动。这时，变量泵输出油液经单向阀 3 和液控换向阀 4 流回油箱，液压泵卸荷。 由上述分析可知，外控顺序阀 16 在动力滑台快进时必须关闭，工进时必须打开，因此， 外控顺序阀 16 的调定压力应低于工进时的系统压力而高于快进时的系统压力。 系统中有三个单向阀，其中，单向阀 6 的作用是在工进时隔离进油路和回油路。 单向阀 3 除有保护液压泵免受液压冲击的作用外，主要是在系统卸荷时使电液换向阀 的先导控制油路有一定的控制压力，确保实现换向动作。单向阀 8 的作用则是确保实现 快退。 8.1.2 YT 4543 型动力滑台液压的特点 由上述分析可以可知，YT 4543 型动力滑台的液压系统主要由下列基本回路组成。 (1) 限压式变量泵、调速阀、背压阀组成的容积节流调速回路。 (2) 差动连接的快速运动回路。 (3) 电液换向阀(由先导电磁阀 5、液动阀 4 组成)的换向回路。 (4) 行程阀和电磁阀的速度换接回路。 (5) 串联调速阀的二次进给回路。 (6) 采用 M 形中位机能三位换向阀的卸荷回路。 这些基本回路就决定了系统的主要性能，该系统具有以下特点。 (1) 采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流进油路调速回路，并在回油路上设置了 背压阀，使动力滑台能获得稳定的低速运动，较好的调速刚性和较大的工作速度调节范围。 (2) 采用限压式变量泵和差动连接回路，快进时能量利用比较合理；工进时只输出与 液压缸相适应的流量；止挡块停留时，变量泵只输出补偿泵及系统内泄漏所需要的流量。 系统无溢流损失，效率高。 (3) 采用行程阀和顺序阀实现快进与工进的速度切换，动作平稳可靠、无冲击，转换 位置精度高。 (4) 在第二次工作进给结束时，采用止挡块停留，这样动力滑台的停留位置精度高， 适用于镗端面，镗阶梯孔、锪孔和锪端面等工序使用。 (5) 由于采用调速阀串联的二次进给进油路节流调速方式，可使启动和进给速度转换 时的前冲量较小，并有利于利用压力继电器发出信号进行自动控制。 8.2 压力机液压系统 液压压力机是一种用静压来加工金属、塑料、橡胶、粉末制品的机械，在许多工业部 门都得到广泛的应用。压力机的类型很多，其中四柱式液压机最为典型，应用也最广泛
液压传动 这里简略介绍YB32-200型液压机液压系统的工作情况。 这种液压机在它的四个圆柱导柱之间安置着上、下两个液压缸,上液压缸驱动上滑块, 实现“快速下行→慢速加压→保压延时→快速返回→原位停止”的动作循环:下液压缸驱 动下滑块,实现“向上顶出→向下退回→原位停止”的动作循环。图82所示为该液压机 的动作循环图。 r照位快連 行慢速加压保压延时快速返回原位停止 顶出缸 程 图82YB32-200型液压机动作循环图 82.1YB32-200型液压机的液压系统 在YB32-200型液压机上,可以进行冲剪、弯曲、翻边、拉深、装配、冷挤、成型等 多种加工工艺。图8.3所示为这种液压机的液压系统图,表8-2为YB32-200型液压机的 动作循环表 y 图83YB32-200型液压机液压系统图 1—液压泵:2—先导式减压阀:3,13,15,16—背压阀:4,7一顺序阀:5—先导阀:6-上缸换向阀 8一释压阀:9—压力继电器;10—单向阀:1112一液控单向阀;14下缸换向阀 230
·230· 液压传动 ·230· 这里简略介绍 YB 32―200 型液压机液压系统的工作情况。 这种液压机在它的四个圆柱导柱之间安置着上、下两个液压缸，上液压缸驱动上滑块， 实现“快速下行→慢速加压→保压延时→快速返回→原位停止”的动作循环；下液压缸驱 动下滑块，实现“向上顶出→向下退回→原位停止”的动作循环。图 8.2 所示为该液压机 的动作循环图。 图 8.2 YB 32―200 型液压机动作循环图 8.2.1 YB 32―200 型液压机的液压系统 在 YB 32―200 型液压机上，可以进行冲剪、弯曲、翻边、拉深、装配、冷挤、成型等 多种加工工艺。图 8.3 所示为这种液压机的液压系统图，表 8-2 为 YB 32―200 型液压机的 动作循环表。 图 8.3 YB 32―200 型液压机液压系统图 1—液压泵；2—先导式减压阀；3,13,15,16—背压阀；4,7—顺序阀；5—先导阀；6—上缸换向阀； 8—释压阀；9—压力继电器；10—单向阀；11,12—液控单向阀；14—下缸换向阀