项目三-任务2-典型液压系统分析.ppt

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1、液压与气动技术1任务2 典型液压系统分析 项目三项目三 液压基本回路及典型应用液压基本回路及典型应用液压与气动技术2子任务1 组合机床动力滑台液压系统分析任务目标l掌握组合机床动力滑台液压系统的工作原理和特点；l分析组合机床动力滑台液压系统所使用的元件及元件在该系统中的功用；l分析组合机床动力滑台液压系统所使用的基本回路；l拆分差动油路，并分析其在系统中的作用；l分析用变量泵与两个调速阀串联的速度控制回路。液压与气动技术3子任务1 组合机床动力滑台液压系统分析l1概述l组合机床是一种由通用部件和部分专用部件组合而成的高效、工序集中的专用机床，具有加工能力强、自动化程度高、经济性好等优点。动力滑

2、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可以完成钻、扩、铰、镗、铣、攻螺纹等工序，能加工孔和端面。广泛应用于大批量生产的流水线。卧式组合机床的结构原理图如图所示。液压与气动技术4子任务1 组合机床动力滑台液压系统分析l2YT4543型动力滑台液压系统工作原理液压与气动技术5子任务1 组合机床动力滑台液压系统分析l YT4543型动力滑台液压系统动作循环表 液压与气动技术6子任务1 组合机床动力滑台液压系统分析l具体工作情况如下：l（1）快进l控制油路、进油路：泵1电磁先导阀5（左位）单向阀13主阀4（左边）；l回油路：主阀4（右边）节流阀16电磁先导阀5（左位）油箱。l主油

3、路、进油路：泵1单向阀11主阀4（左位）行程阀9常位液压缸左腔；l回油路：液压缸右腔主阀4（左位）单向阀12行程阀9常位液压缸左腔。液压与气动技术7子任务1 组合机床动力滑台液压系统分析l（2）一工进l进油路：泵1单向阀11液动换向阀4（左位）调速阀6电磁阀8（右位）液压缸左腔；l回油路：液压缸右腔液动换向阀4（左位）外控针顺序阀3背压阀2油箱。液压与气动技术8子任务1 组合机床动力滑台液压系统分析l（3）二工进l进油路：泵1单向阀11液动换向阀4（左位）调速阀6调速阀7液压缸左腔；l回油路：液压缸右腔液动换向阀4（左位）外控顺序阀3背压阀2油箱。液压与气动技术9子任务1 组合机床动力滑台液压

4、系统分析l（4）进给终点停留l（5）快退l控制油路、进油路：泵1电磁先导阀5（右位）单向阀14主阀4（右边）；l回油路：主阀4（左边）节流阀15电磁先导阀5（右位）油箱。l主油路、进油路：泵1单向阀11液动换向阀4(右位)液压缸右腔；l回油路：液压缸左腔单向阀10换向阀4（右位）油箱。l（6）原位停止l卸荷油路：泵1单向阀11液动换向阀4（中位）油箱。液压与气动技术10子任务1 组合机床动力滑台液压系统分析l3YT4543型动力滑台液压系统特点l（1）采用了限压式变量液压泵和调速阀组成的容积节流调速回路，它能保证液压缸稳定的低速运动、较好的速度刚性和较大的调速范围。回油路上的背压阀除了防止空气

5、渗入系统外，还可使滑台承受一定的负值负载。l（2）系统采用了限压式变量液压泵和液压缸差动连接实现快进，得到较大的快进速度，能量利用也比较合理。滑台工作间歇停止时，系统采用单向阀和M型中位机能换向阀串联使液压泵卸荷，既减少了能量损耗，又使控制油路保持一定的压力，保证下一工作循环的顺利启动。液压与气动技术11子任务1 组合机床动力滑台液压系统分析l（3）系统采用行程阀和外控顺序阀实现快进与工进的转换，不仅简化了油路，而且使动作可靠，换接位置精度较高。两次工进速度的换接采用布局简单、灵活的电磁阀，保证了换接精度，避免换接时滑台前冲，采用死挡块作为限位装置，定位准确、可靠，重复精度高。l（4）系统采用

6、换向时间可调的三位五通电液换向阀来切换主油路，使滑台的换向平稳，冲击和噪声小。同时电液换向阀的五通结构使滑台进和退时分别从两条油路回油，这样滑台快退时系统没有背压，减少了压力损失。l（5）系统回路中的三个单向阀10、11和12的用途完全不同。阀11使系统在卸荷情况下能够得到一定的控制压力，实现系统在卸荷状态下平稳换向。阀12实现快进时差动连接，工进时压力油与回油隔离。阀10实现快进与两次工进时的反向截止与快退时的正向导通，使滑台快退时的回油通过管路和液动换向阀4直接回油箱，以尽量减少系统快退时的能量损失。液压与气动技术12子任务2 汽车起重机液压系统分析l任务目标：l掌握汽车起重机液压系统的工

7、作原理和特点；l分析汽车起重机液压系统所使用的元件及元件在该系统中的功用；l分析汽车起重机液压系统所使用的基本回路。液压与气动技术13子任务2 汽车起重机液压系统分析l1概述l汽车起重机是用相配套的载重汽车为基本部分，在其上添加相应的起重功能部件，组成完整汽车起重机，并且利用汽车自备的动力作为起重机的液压系统动力。起重机工作时，汽车的轮胎不受力，依靠四条液压支腿将整个汽车抬起来，并将起重机的各个部分展开，进行起重作业。当需要转移起重作业现场时，只需要将起重机的各个部分收回到汽车上，使汽车恢复到车辆运输功能状态，进行转移。液压与气动技术14子任务2 汽车起重机液压系统分析汽车起重机的组成：（1）

8、支腿装置：起重作业时使汽车轮胎离开地面，架起整车，不使载荷压在轮胎上，并可调节整车的水平度。（2）吊臂回转机构：使吊臂实现360任意回转，并在任何位置能够锁定停止。（3）吊臂伸缩机构：使吊臂在一定尺寸范围内可调，并能够定位，用以改变吊臂的工作长度。一般为3节或4节套筒伸缩结构。（4）吊臂变幅机构：使吊臂在一定角度范围内任意可调，用以改变吊臂的倾角。（5）吊钩起降机构：使重物在起吊范围内任意升降，并在任意位置负重停止，起吊和下降速度在一定范围内无级可调。液压与气动技术15子任务2 汽车起重机液压系统分析l2Q2-8型汽车起重机工作原理lQ2-8型汽车起重机是一种中小型起重机（最大起重能力8t），

9、其液压系统如图所示，表列出了该汽车起重机液压系统的工作情况。它都是通过手动操纵来实现多缸各自动作的。起重作业时一般为单个动作，少数情况下有两个缸的复合动作。为简化结构，系统采用一个液压泵给各执行元件串联供油。在轻载情况下，各串联的执行元件可任意组合，使几个执行元件同时动作，如伸缩和回转，或伸缩和变幅同时进行等。液压与气动技术16子任务2 汽车起重机液压系统分析液压与气动技术17子任务2 汽车起重机液压系统分析液压与气动技术18子任务2 汽车起重机液压系统分析l（1）支腿缸收放回路l前支腿 进油路：取力箱液压泵多路换向阀1中的阀A（左位或右位）两个前支腿缸进油腔（阀A左位进油，前支腿放下；阀A右

10、位进油，前支腿收回）；l回油路：两个前支腿缸回油腔多路换向阀1中的阀A（左位或右位）阀B（中位）中心回转接头9多路换向阀2中阀C、D、E、F的中位中心回转接头9油箱。l后支腿 进油路：取力箱液压泵多路换向阀1中的阀A（中位）阀B（左位或右位）两个后支腿缸进油腔（阀B左位进油，后支腿放下；阀B右位进油，后支腿收回）；l回油路：两个后支腿缸回油腔多路换向阀1中的阀B（左位或右位）阀A（中位）中心回转接头9多路换向阀2中阀C、D、E、F的中位中心回转接头9油箱。液压与气动技术19子任务2 汽车起重机液压系统分析l（2）吊臂回转回路l进油路：取力箱液压泵多路换向阀1中的阀A、阀B中位中心回转接头9多路

11、换向阀2中的阀C（左位或右位）回转液压马达进油腔；l回油路：回转液压马达回油腔多路换向阀2中的阀C（左位或右位）多路换向阀2中的阀D、E、F的中位中心回转接头9油箱。液压与气动技术20子任务2 汽车起重机液压系统分析l（3）伸缩回路l进油路：取力箱液压泵多路换向阀1中的阀A、阀B中位中心回转接头9多路换向阀2中的阀C中位换向阀D（左位或右位）伸缩缸进油腔；l回油路：伸缩缸回油腔多路换向阀2中的阀D（左位或右位）多路换向阀2中的阀E、F的中位中心回转接头9油箱。液压与气动技术21子任务2 汽车起重机液压系统分析l（4）变幅回路l进油路：取力箱液压泵多路换向阀1中的阀A、阀B中位中心回转接头9阀C

12、中位阀D中位阀E（左位或右位）变幅缸进油腔；l回油路：变幅缸回油腔阀E（左位或右位）阀F中位中心回转接头9油箱。液压与气动技术22子任务2 汽车起重机液压系统分析l（5）起降回路l进油路：取力箱液压泵多路换向阀1中的阀A、阀B中位中心回转接头9阀C中位阀D中位阀E中位阀F（左位或右位）卷扬机液压马达进油腔；l回油路：卷扬机液压马达回油腔阀F（左位或右位）中心回转接头9油箱。液压与气动技术23子任务2 汽车起重机液压系统分析l3Q2-8型汽车起重机性能分析l（1）在调速回路中，用手动调节换向阀的开度大小来调整工件机构（起降机构除外）的速度，方便灵活，但工人的劳动强度较大。l（2）在调压回路中，用

13、安全阀来限制系统最高工作压力，防止系统过载，对起重机起到超重起吊安全保护作用。l（3）在锁紧回路中，采用由液控单向阀构成的双向液压锁将前后支腿锁定在一定位置上，工作可靠、安全，确保整个起吊过程中每条支腿都不会出现软腿的现象，有效时间长。液压与气动技术24子任务2 汽车起重机液压系统分析l（4）在平衡回路中，采用经过改进的单向液控顺序阀作平衡阀，以防止在起升、吊臂伸缩和变幅作业过程中因重物自重而下降，且工作稳定、可靠。但在一个方向有背压，会对系统造成一定的功率损耗。l（5）在多缸卸荷回路中，采用多路换向阀结构，其中的每一个三位四通手动换向阀的中位机能都为M型，并且将阀在油路中串联起来使用，这样可

14、以使任何一个工作机构单独动作，也可在轻载下任意组合地同时动作。但采用6个换向阀串联连接，会使液压泵的卸荷压力加大，系统效率降低。l（6）在制动回路中，采用由单向节流阀和单作用闸缸构成的制动器，制动可靠，动作快，由于要用液压油输入液压缸压缩弹簧来松开制动，因此制动松开的动作慢，可防止负重起重时的溜车现象发生，确保起吊安全。液压与气动技术25子任务3 数控加工中心液压系统分析l任务目标：l掌握数控加工中心液压系统的工作原理和特点；l分析数控加工中心液压系统所使用的元件及元件在该系统中的功用；看看液压系统能干哪些活？l分析数控加工中心液压系统所使用的基本回路。液压与气动技术26子任务3 数控加工中心

15、液压系统分析l1概述l数控加工中心是在数控机床基础上发展起来的多功能数控机床。数控机床和数控加工中心都采用计算机数控技术（简称CNC），在数控加工中心机床上配备有刀库和换刀机械手，可在一次装夹中完成对工件的钻、扩、铰、镗、铣、锪、螺纹加工、复杂曲面加工和测量等多道加工工序，是集机、电、液、气、计算机、自动控制等技术于一体的高效柔性自动化机床。数控加工中心机床各部分的动作均由计算机的指令控制，具有加工精度高、尺寸稳定性好、生产周期短、自动化程度高等优点，特别适合于加工形状复杂、精度要求高的多品种成批、中小批量及单件生产的工件，因此数控加工中心目前已在国内相关企业中普遍使用。数控加工中心一般由主轴

16、组件、刀库、换刀机械手、X、Y、Z三个进给坐标轴、床身、CNC系统、伺服驱动、液压系统、电气系统等部件组成。立式加工中心结构原理图如图所示。液压与气动技术27子任务3 数控加工中心液压系统分析l2数控加工中心液压系统工作原理l加工中心机床中普遍采用了液压技术，主要完成机床的各种辅助动作，如主轴变速、主轴刀具夹紧与松开、刀库的回转与定位、换刀机械手的换刀、数控回转工作台的定位与夹紧等。如图所示为一卧式镗铣加工中心液压系统原理图，其组成部分及工作原理如下：液压与气动技术28子任务3 数控加工中心液压系统分析液压与气动技术29子任务3 数控加工中心液压系统分析l（1）液压油源l该液压系统采用变量叶片

17、泵和蓄能器联合供油方式，液压泵为限压式变量叶片泵，最高工作压力为7MPa。溢流阀4作为溢流阀用，其调整压力为8MPa，只有系统过载时才起作用。手动换向阀5用于系统卸荷，过滤器6用于对系统回油进行过滤。液压与气动技术30子任务3 数控加工中心液压系统分析l（2）液压平衡装置l由溢流减压阀7、溢流阀8、手动换向阀9、液压缸10组成平衡装置，蓄能器11用于吸收液压冲击。液压缸10为支撑加工中心立柱丝杠的液压缸。为减小丝杠与螺母间的摩擦，并保持摩擦力均衡，保证主轴精度，用溢流减压阀7维持液压缸10下腔的压力，使丝杠在正、反向工作状态下处于稳定的受力状态。当液压缸上行时，压力油和蓄能器向液压缸下腔供油，

18、当液压缸在滚珠丝杠带动而下行时，缸下腔的油又被挤回蓄能器或经过溢流减压阀7回油箱，因而起到平衡作用。调节溢流减压阀7可使液压缸10处于最佳受力工作状态，其受力的大小可通过测量Y轴伺服电动机的负载电流来判断。手动换向阀9用于使液压缸卸载。液压与气动技术31子任务3 数控加工中心液压系统分析l（3）主轴变速回路l主轴通过交流变频电动机实现无级调速。为了得到最佳的转矩性能，将主轴的无级调速分成高速和低速两个区域，并通过一对双联齿轮变速来实现。主轴的这种换档变速由液压缸40完成。在图示位置时，压力油直接经电磁阀13右位、电磁阀14右位进入缸40左腔，完成由低速向高速的换档。当电磁阀13切换至左位时，压

19、力油经减压阀12、电磁阀13、14进入缸40右腔，完成由高速向低速的换档。换档过程中缸40的速度由双单向节流阀15来调节。液压与气动技术32子任务3 数控加工中心液压系统分析l（4）换刀回路及动作l加工中心在加工零件过程中，当前道工序完成后就需换刀，此时机床主轴退至换刀点，且处在准停状态，所需置换的刀具已处在刀库预定换刀位置。换刀动作由机械手完成，其换刀过程为：机械手抓刀刀具松开和定位拔刀换刀插刀刀具夹紧和松开机械手复位。液压与气动技术33子任务3 数控加工中心液压系统分析l 机械手抓刀：当系统收到换刀信号时，电磁阀17切换至左位，压力油进入齿条缸38下腔，推动活塞上移，使机械手同时抓住主轴锥

20、孔中的刀具和刀库上预选的刀具。双单向节流阀18控制抓刀和回位的速度，双液控制单向阀19保证系统失压时机械手位置不变。l 刀具松开和定位：当抓刀动作完成后，发出信号使电磁阀20切换至左位，电磁阀21处于右位，从而使增压器22的高压油进人液压缸39左腔，活塞杆将主轴锥孔中的刀具松开；同时，液压缸24的活塞杆上移，松开刀库中预选的刀具；此时，液压缸36的活塞杆在弹簧力作用下将机械手上两个定位销伸出，卡住机械手上的刀具。松开主轴锥孔中刀具的压力可由减压阀23调节。液压与气动技术34子任务3 数控加工中心液压系统分析l 机械手拔刀：当主轴、刀库上的刀具松开后，无触点开关发出信号，电磁阀25处于右位，由缸

21、26带动机械手伸出，使刀具从主轴锥孔和刀库链节中拔出。缸26带有缓冲装置，以防止行程终点发生撞击和噪声。l 机械手换刀：机械手伸出后发出信号，使电磁阀27换向至左位。齿条缸37的活塞向上移动，使机械手旋转180，转位速度由双单向节流阀调节，并可根据刀具的质量，由电磁阀28确定两种换刀速度。液压与气动技术35子任务3 数控加工中心液压系统分析l 机械手插刀：机械手旋转180后发出信号，使电磁阀25换向，缸26使机械手缩回，刀具分别插入主轴锥孔和刀库链节中。l 刀具夹紧和松销：机械手插刀后，电磁阀20、21换向。缸39使主轴中的刀具夹紧；缸24使刀库链节中的刀具夹紧；缸36使机械手上定位销缩回，以

22、便机械手复位。l 机械手复位：刀具夹紧后发出信号，电磁阀17换向，液压缸38使机械手旋转90回到起始位置。l到此，整个换刀动作结束，主轴起动进入零件加工状态。液压与气动技术36子任务3 数控加工中心液压系统分析l（5）数控旋转工作台回路l 数控工作台夹紧：数控旋转工作台可使工件在加工过程中连续旋转，当进入固定位置加工时，电磁阀29切换至左位，使工作台夹紧，并由压力继电器30发出信号。l 托盘交换：交换工件时，电磁阀31处于右位，缸41使定位销缩回，同时缸42松开托盘，由交换工作台交换工件，交换结束后电磁阀31换向，定位销伸出，托盘夹紧，即可进入加工状态。液压与气动技术37子任务3 数控加工中心

23、液压系统分析l（6）刀库选刀、装刀回路l在零件加工过程中，刀库需把下道工序所需的刀具预选列位。首先判断所需的刀具在刀库中的位置，确定液压马达32的旋转方向，使电磁阀33换向，控制单元34控制液压马达起动、中间状态、到位、旋转速度，刀具到位后由旋转编码器组成的闭环系统发出信号。双向溢流阀起安全作用。液压缸35用于刀库装卸刀具。液压与气动技术38子任务3 数控加工中心液压系统分析l3系统特点l（1）在加工中心中，液压系统所承担的辅助动作的负载力较小，主要负载是运动部件的摩擦力和起动时的惯性力，因此一般采用压力在10MPa以下的中低压系统，且液压系统流量一般在30L/min以下。l（2）加工中心在自

24、动循环过程中，各个阶段流量需求的变化很大，并要求压力基本恒定。采用限压式变量泵与蓄能器组成的液压源，可以减小流量脉动、能量损失和系统发热，提高机床加工精度。液压与气动技术39子任务3 数控加工中心液压系统分析l（3）加工中心的主轴刀具需要的夹紧力较大，而液压系统其他部分需要的压力为中低，且受主轴结构的限制，不宜选用缸径较大的液压缸。采用增压器可以满足主轴刀具对夹紧力的要求。l（4）在齿轮变速箱中，采用液压缸驱动滑移齿轮来实现两级变速，可以扩大伺服电动机驱动的主轴的调速范围。l（5）加工中心的主轴、垂直拖板、变速箱、主电动机等联成一体，由伺服电动机通过r轴滚珠丝杠带动其上下移动。采用平衡阀平衡缸的平衡回路，可以保证加工精度，减小滚珠丝杠的轴向受力，且结构简单、体积小、质量轻。