机械设备控制技术电子教案第8章课件.ppt

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1、第第8章章 典型液压传动系统典型液压传动系统 为了使液压设备实现特定的运动循环或工作要求，将实现各种不同运动的执行元件及其液压基本回路合理组合起来，用液压泵站集中供油，形成一个网络，就构成了设备的液压传动系统。 液压传动系统图是用规定的图形符号来画出的，这种图表明了组成液压系统的所有元件及它们之间相互连接的情况，还表明了各元件所实现的运动循环及循环的控制方式等，从而表明了整个液压系统的工作原理。 分析和阅读一个较复杂的液压系统图，大致可按以下几个步骤进行： 1）了解机械设备工况对液压系统的要求，了解在工作循环中的各个工步对力、速度和方向这三个参数的质与量的要求。 2）初读液压系统图，了解系统中

2、包含哪些元件，且以执行元件为中心，将系统分解为若干个工作单元。 3）先单独分析每一个子系统，了解其执行元件与相应的阀、泵之间的关系和哪些基本回路。参照电磁铁动作表和执行元件的动作要求，理清其液流路线。 4）根据系统中对各执行元件间的互锁、同步、防干扰等要求，分析各子系统之间的联系以及如何实现这些要求。 5）在全面读懂液压系统的基础上，根据系统所使用的基本回路的性能，对系统作综合分析，归纳总结整个液压系统的特点，以加深对液压系统的理解。n8.1 组合机床动力滑台液压系统组合机床动力滑台液压系统 n8.1.1 概述概述n组合机床是一种高效率的机械加工专用机床，它由通用部件和专用部件组成，加工范围较

3、宽，自动化程度较高，在机械制造业的成批和大量生产中得到了广泛的应用。n动力滑台是组合机床上实现进给运动的一种通用部件，配上动力头和不同的主轴箱可以对工件完成钻、扩、铰、镗、刮端面、倒角、铣削及攻螺纹等加工工序。动力滑台有机械滑台和液压滑台之分。液压动力滑台是利用液压缸驱动，在电气和机械装置的配合下可以实现各种自动工作循环。如图8-1所示组合机床液压动力滑台的组成和工作循环。它对液压系统性能有主要要求是速度换接平稳，进给速度稳定，功率利用合理，效率高，发热少。 现以YT4543型液压动力滑台为例分析组合机床动力滑台液压系统的工作原理和特点。该动力滑台要求进给速度范围 为6.6600mmmin，最

4、大进 给力为4.5104N8.1 组合机床动力滑台液压系统组合机床动力滑台液压系统8.1 组合机床动力滑台液压系统组合机床动力滑台液压系统n 图8-2所示为YT4543型动力滑台的液压系统原理图，该系统用限压式变量泵供油、电液换向阀换向液压缸差动连接来实现快进。用行程阀实现快进与工进的转换、用二位二通电磁换向阀进行两个工进速度之间的转换，为了保证进给的尺寸精度，用止挡块停留来限位。通常实现的工作循环为：快进第一次工作进给止挡块停留快退原位停止。n8.1.2 T4543型动力滑台液压系统的工作原理型动力滑台液压系统的工作原理 T4543型液压动力滑台液压系统 可以实现多种自动工作循环，较典型 的

5、工作循环是：快进第一次工作进给 （一工进）第二次工作进给（二工进） 固定挡铁停留快退一原位停止。 自动循环是由挡铁所控制的电磁铁、行 程阀及液压缸油压控制的压力继电器的 动作来实现的。 表8-1列出了YT4543型液压动力滑台动作循环顺序，可供分析油路时参考。 （1）快进 进油路：变量泵1单向阀2换向阀6（左位）行程阀11（下位）缸14左腔； 回油路：缸14右腔换向阀6（左位）单向阀5行程阀11（下位）缸14左腔。 （2）一工进 进油路：变量泵1单向阀2换向阀6（左位）调速阀8电磁阀12（右位）缸1左腔； 回油路：缸14右腔换向阀6（左位）顺序阀4背压阀3油箱。 （3）二工进 进油路：变量泵1

6、单向阀2换向阀6（左位）调速阀8调速阀9缸14左腔； 回油路：缸14右腔换向阀6（左位）顺序阀4背压阀3油箱。 （4）停留 停留是在滑台以二进速度行进到碰上死挡铁不再前进时开始，并在系统压力进一步升高，压力继 电器13发出信号后终止。 （5）快退 进油路：变量泵1单向阀2 换向阀6（右位）缸14右腔； 回油路：缸14左腔单向阀10 换向阀6（右位）油箱。 （6）停止 变量泵1单向阀2换向阀6（中位） 油箱。 8.1 组合机床动力滑台液压系统组合机床动力滑台液压系统n8.1.3 YT4543型动力滑台液压系统的特点型动力滑台液压系统的特点 1）系统采用了限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速回路

7、，无溢流功率损失，系统效率高，且能保证稳定的低速运动（最小进给速度可达6.6mmmin）、较好的速度刚性和较大的调速范围（达100左右）。 2）用限压式变量泵与差动连接液压缸来实现快进，能量利用比较合理。滑台停止运动时，液压泵在低压下卸荷，减少了能量损耗。 3）用行程阀和顺序阀实现快进与工进的换接，动作可靠，换接精度高。 4）用电液换向阀换向，换向性能好。利用控制油路上的单向节流阀15、16可调节液动换向阀的换向时间，从而减小换向冲击，保证换向的平稳性。8.1 组合机床动力滑台液压系统组合机床动力滑台液压系统n8.2 压力机液压系统压力机液压系统 压力机是一种用静压对各种材料（金属、木材、塑料

8、、橡胶等）进行压力加工的机械。液压传动作为一种传动方式最早就应用在压力机上。由于液压传动具有易于传递很大力的突出优点，因此液压传动已成为压力机的主要传动形式。n8.2.1 液压压力机概述液压压力机概述 液压机类型很多，其中四柱式液压压力机最为典型，应用也最广泛。这种压力机由四个导向立柱、上、下横梁和滑块 组成，在上、下横梁中安置着上、 下两个液压缸，上缸驱动滑块， 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；下缸为顶出缸，实现“顶 出停留退回”的动作循环，如 图8-3所示。液压系统的压力要经 常变换和调节，并能产生较大的 压制力（吨位）。工作平稳性和 安全可靠性要高。在这种

9、压力机 上，可以进行冲剪、弯曲、翻边、 拉伸、装配、冷挤、成形等多种 压力加工工艺。8.2 压力机液压系统压力机液压系统n8.2.2 YB32200型压力机液压系统工作原理型压力机液压系统工作原理 图8-4为YB32200型压力机液压系统图，该系统由一高压泵供油，控制油路的压力油由减压阀15减压后得到，现以一般的定压成型压制工艺为例，说明该压力机液压系统工作原理，其中液压机的上滑块的工作情况为： （1）快速下行 快速下行时，电磁铁1YA通电，先导阀3（电磁换向阀）和上缸换向阀11（液动换向阀）左位接入系统，液控单向阀8被打开，这时系统中油液进入液压缸上腔，因上滑块在自重作用下迅速下降，而液压泵

10、的流量较小，所以液压机顶部充液筒中的油液经液控阀6也流入液压缸上腔，其油液流动的情况为 进油路：液压泵顺序阀14上缸换向阀 11（左位）单向阀9上液压缸5上腔； 充液筒7单向阀6上液压缸5上腔； 回油路：上液压缸5下腔液控单向阀8 上缸换向阀11（左位）下缸换向阀2 （中位）油箱。8.2 压力机液压系统压力机液压系统 （2）慢速加压 上滑块在运行中接触到工件，这时上液压缸5上腔压力升高，液控单向阀6关闭，加压速度便由液压泵的流量来决定，主油路的油液流动情况与快速下行时相同。 （3）保压延时 保压延时是当系统中压力升高到使压力继电器10起作用，电磁铁1YA断电，先导阀3和上液压缸换向阀11都处于

11、中位时出现的。保压时间由时间继电器控制，可在024min内调节。保压时除了液压泵在较低压力下卸荷外，系统中没有油液流动。其卸荷油路为： 液压泵顺序阀14上缸换向阀11（中位）下缸换向阀2（中位）油箱。 （4）泄压快速返回 保压时间结束后，时间继电器10发出信号，使电磁铁2YA通电。但为了防止保压状态向快速返回状态转变过快，在系统中引起压力冲击并使上滑块动作不平稳而设置了预泄换向阀组12，它的功用就是在2YA通电后，其控制压力油必须在上液压缸上腔卸压后，才能进入主换向阀右腔，使主换向阀11换向。预泄换向阀12的工作原理是：在保压阶段，这个阀以上位接入系统，当电磁铁2YA通电，先导阀3右位接入系统

12、时，控制油路中的压力油虽到达预泄换向阀组12阀芯的下端，但由于其上端的高压未曾卸除，阀芯不动。但是，由于液控单向阀I3可以在控制压力低于其主油路压力下打开，所以有 上液压缸5上腔液控单向阀I3预泄换向阀组12（上位）油箱。 于是上液压缸5上腔的油液压力被卸除，预泄换向阀组12的阀芯在控制压力油作用下向上移动，以其下位接入系统，它一方面切断上液压缸5上腔通向油箱的通道，一方面使控制油路中的压力油输到上缸换向阀11阀芯的右端，使该阀右位接入系统。这时，液控单向阀8被打开： 进油路：液压泵顺序阀14上缸换向阀11（右位）液控单向阀8上液压缸5下腔； 回油路：上液压缸5上腔单向阀6充液筒。 所以，上滑

13、块快速返回，从回油路进入充液筒中的油液，若超过预定位置时，可从充液筒中的溢流管流回油箱。由图可见，上缸换向阀11在由左位切换到中位时，阀芯右端由油箱经单向阀补油，在由右位转换到中位时，阀芯右端的油经单向阀流回油箱。8.2 压力机液压系统压力机液压系统 （5）原位停止 原位停止是上滑块上升至预定高度，挡块压下行程开关，电磁铁2YA失电，先导阀和上缸换向阀均处于中位时得到的，这时上缸停止运动，液压泵在较低压力下卸荷，由于阀8和安全阀4的支承作用，上滑块悬空停止。 （6）液压压力机下滑块（顶出缸）的顶出和返回 下滑块向上顶出时，电磁铁3YA通电，这时有 进油路：液压泵顺序阀14上缸换向阀11（中位）

14、下缸换向阀2（右位）下液压缸1下腔； 回油路：下液压缸1上腔下缸换向阀2（右位）油箱。 下滑块向上移动至下液压缸中活塞碰上缸盖时，便停留在这个位置上。向下退回是在电磁铁4YA断电、3YA通电时发生的，这时有 进油路：液压泵液控单向阀8 上缸换向阀11（中位） 下缸换向阀2（左位） 下液压缸1上腔； 回油路：下液压缸1下腔下缸换向 阀2（右位）油箱。 原位停止是在电磁铁3YA、4YA均失 电，下缸换向阀2处于中位时得到， 系统中阀18为下缸安全阀，阀17为下 缸溢流阀，由它可以调整顶出压力。 液压机完成上述动作的电磁铁动作 见表8-2。 8.2 压力机液压系统压力机液压系统n8.2.3 YB32

15、200型液压压力机液压系统的特点型液压压力机液压系统的特点 1）系统中使用一个轴向柱塞式高压变量泵供油，系统工作压力由远程调压阀15调定。2）系统中的顺序阀14调定压力为2.5MPa，从而保证了液压泵的卸荷压力不致太低，也使控制油路具有一定的工作压力（2.0MPa）。 3）系统中采用了专用的预泄换向阀组12来实现上滑块快速返回前的泄压，保证动作平稳，防止换向时的液压冲击和噪声。 4）系统利用管道和油液的弹性变形来保压，方法简单，但对液控单向阀和液压缸等元件密封性能要求较高。 5）系统中上、下两缸的动作协调由两换向阀11和2的互锁来保证，一个缸必须在另一个缸静止时才能动作。但是，在拉深操作中，为

16、了实现“压边”这个工步，上液压缸活塞必须推着下液压缸活塞移动，这时上液压缸下腔的液压油进入下液压缸的上腔，而下液压缸下腔中的液压油则经下缸溢流阀排回油箱，这时虽两缸同时动作，但不存在动作不协调的问题。 6）系统中的两个液压缸各有一个安全阀进行过载保护。8.2 压力机液压系统压力机液压系统n*8.3 数控机床液压系统数控机床液压系统n8.3.1 数控车床概述数控车床概述 图8-5所示为MJ50数控车床的液压系统原理图。 8.3.2 MJ50数控车床液压系统的工作原理数控车床液压系统的工作原理 （1）卡盘的夹紧与松开 当卡盘处于正卡（也称外卡）且高压夹紧状态下，夹紧力的大小由减压阀6来调整，由压力

17、计12显示卡盘压力。3YA断电、2YA通电、1YA断电时，系统压力油经阀6阀2（左位）阀1（右位）液压 缸左腔；液压缸的右腔油液经阀1 （右位）直接回油箱。活塞杆右移， 卡盘松开。 当卡盘处于正卡且在低压夹紧状 态下，夹紧力的大小由减压阀7来 调整。当1YA、3YA通电时，系统 压力油经阀7阀2（右位）阀1 （左位）液压缸右腔，卡盘夹紧； 反之，当1YA断电、3YA通电时， 系统压力油经阀7阀2（右位） 阀1（右位）液压缸左腔，卡盘 松开。*8.3 数控机床液压系统数控机床液压系统n（2）回转刀架动作 回转刀架换刀时的动作过程是：刀盘松开刀盘转到指定的刀位刀盘复位夹紧。 二位四通电磁阀4控制刀

18、盘的夹紧与松开。三位四通电磁阀3控制刀盘的正转和反转，单向调速阀9和10控制刀盘旋转速度。 当4YA通电时，阀4右位工作，刀盘松开；4YA断电时，阀4左位工作，刀盘夹紧。当8YA通电时，系统压力油经阀3（左位）个调速阀9液压马达，刀架正转；若7YA通电时，系统压力油经阀3（右位）调速阀10液压马达，刀架反转。 （3）尾座套筒伸缩动作 尾座套筒的伸出与缩回由一个三位四通电磁阀5控制。当电磁铁6YA通电、5YA断电时，系统压力油经减压阀8阀5（左位）液压缸左腔；液压缸右腔油液经单向调速阀11阀5（左位）回油箱，套筒伸出。当电磁铁6YA断电和5YA通电时，系统压力油经减压阀8电磁阀5（右位）阀11液

19、压缸右腔；液压缸左腔的油液经电磁阀5右）直接回油箱，套筒缩回。 套筒伸出时的工作预紧力大小通过减速阀8来调整，并由压力计13显示；伸出速度由调速阀11控制。*8.3 数控机床液压系统数控机床液压系统 各电磁阀电磁铁的动作如表8-3所示。n8.3.2 MJ50数控车床液压系统的特点数控车床液压系统的特点 1）系统采用了单向变量泵向系统供油。 2）卡盘夹紧可在高压、低压二种状态下控制。 3）液压系统各电磁阀电磁铁的动作由数控系统的PLC控制，保证了控制的 表8-3 电磁阀电磁铁的动作*8.3 数控机床液压系统数控机床液压系统电磁铁线圈动作1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA卡盘正卡高压

20、夹紧+松开+低压夹紧+松开+卡盘反卡高压夹紧+松开+低压夹紧+松开+回转刀架刀架正转+刀架反转+刀盘松开刀盘夹紧尾座套筒伸出+套筒缩回+n8.4 液压设备的使用与维护液压设备的使用与维护 据统计表明，液压系统发生的故障有90是由于使用管理不善所致。因此在生产中合理使用和正确维护液压设备，可以防止元件与系统遭受不应有的损坏，从而减少故障的发生，并能有效地延长使用寿命；进行主动保养和预防性维护，做到有计划地检修，可以使液压设备经常处于良好的技术状态，发挥其应有的效能。n8.4.1 液压设备的使用要求液压设备的使用要求 按设计规定和工作要求，合理调节系统的工作压力和工作速度。压力阀和流量阀调节到所要

21、求的数值后，应将调节机构锁紧，防止松动，不得随意调节，严防调节失误造成事故。不准使用有缺陷的压力表，不允许在无压力表的情况下调压或工作；系统运行过程中，要注意油质的变化状况，要定期进行取样化验，当油液的物理化学性能指标超出使用范围，不符合使用要求时，要进行净化处理或更换新油液。新更换的油液必须经过过滤后才能注入油箱。为保证油液的清洁度。过滤器的滤芯应定期更换；随时注意油液的温度。正常工作时，油液温度不应超过60。一般控制在3555之间。冬季由于温度低，油液黏度较大，应升温后再启动。当系统某部位出现异常现象时，要及时分析原因进行处理，不要勉强运行，造成事故；不准任意调整电控系统的互锁装置，不准任

22、意移动各行程开关和限位挡铁的位置；液压设备若长期不用，应将各调节手轮全部放松，防止弹簧产生永久变形而影响元件的性能。8.4 液压设备的使用与维护液压设备的使用与维护n8.4.2 液压设备的维护和保养液压设备的维护和保养 液压设备的维护保养分日常维护、定期检查及综合检查三个阶段进行。日常维护通常用目视、耳听及手触感觉等较简单的方法。在泵起动前、后和停止运转前，检查油量、油温、压力、漏油、噪声及振动等情况，并随之进行维护和保养，对重要的设备应填写“日常维护卡”；定期检查包括调查日常维护中发现异常现象的原因并进行排除。对需要维修的部位，必要时进行分解检修。一般与过滤器的检修期相同，通常为23个月。通

23、过日常维护、定期检查可以把液压系统中存在的问题排除在萌芽状态，还可以为设备维修提供第一手资料，从中确定修理项目，编制检修计划、并可以从中找出液压系统出现故障的规律，以及液压油、密封件和液压元件的更换周期。综合检查主要内容是检查液压装置的各元件和部件，判断其性能和寿命，并对产生故障的部位进行检修，对经常发生故障的部位提出改进意见，大约一年一次。由于液压设备类别繁多，各有其特定用途和使用要求，具体维护保养的内容应根据实际情况来确定。8.4 液压设备的使用与维护液压设备的使用与维护n8.5 液压系统常见故障的分析和排除方法液压系统常见故障的分析和排除方法n8.5.1 液压系统发生故障的规律液压系统发

24、生故障的规律 建立严格的维护和保养制度虽然可以减少故障的发生，但不能完全杜绝故障。液压设备发生出现故障的概率随使用时间而变化，大致可分为三个阶段，即初期故障阶段、正常工作阶段和寿命故障阶段。初期故障阶段故障频率高，但持续时间不长。此阶段发生故障的主要原因，一是新系统设计可能存在一定问题，这时要按对系统的性能要求进行改进设计；二是系统安装工艺不合理及系统调试不当。对于此类故障，一般由泵站到执行元件依次进行诊断。保证安装精度并进行合理调试后，故障会逐渐减少，从而转入正常工作阶段。在正常工作阶段中，系统故障只有偶然发生。对于此类故障，可根据发生故障的现象寻找造成故障的元件，给予修复或更换，不一定非得

25、从液压泵开始依次查找。由于液压元件的磨损和疲劳等原因，使系统进入一个新的故障阶段，即寿命故障阶段。本来在安全使用期处于隐发状态的故障此时也就显露出来，以致系统的效率和精度都将随时间的推移而下降。这就要对液压元件和系统进行全面检查和彻底维修，已严重磨损的元件必须更换。随着时间的延长，发生故障的机率越来越高。8.5 液压系统常见故障的分析和排除方法液压系统常见故障的分析和排除方法n8.5.2 液压系统常见故障的分析和排除方法液压系统常见故障的分析和排除方法 掌握故障发生的规律，有助于针对性地做好各个时期的使用维护工作。一个液压系统产生故障的原因是多方面的，而且液压传动是在封闭情况下进行的，不能从外

26、部直接观察，不象机械传动那样看得清楚；在测量和管路连接方面也不如电路那样来得方便。因此，当系统出现故障时，要寻找故障产生的原因往往是有一定难度的。能否分析故障产生的原因和排除故障，一方面取决于对液压传动基本知识的理解程度，另一方面有赖于实践经验的不断积累。n1.液压系统故障的分析方法液压系统故障的分析方法 当液压系统发生故障时，应进行认真仔细的分析，列出可能产生故障的一切原因，再逐个分析，排除次要因素，最后找出产生故障的主要原因。有时一种故障可能是由某一件的毛病所引起的，也可能是几个问题的综合。这不仅要了解液压系统的工作原理，而且还要了解每个元件的结构原理及其作用。熟悉液压系统原理图，搞清各回

27、路和液压元件的功能是分析故障的基础；深入实际，了解液压设备的使用及维修状况，是找出故障产生原因的关键。诊断方法有耳听、目测、手感等方式，必要时可用专用仪器和试验设备进行检测。一般应在作出正确结论之后，才考虑排除故障的具体方法。总之，通过理论知识的学习和不断积累实践经验，便可逐渐学会液压系统故障的分析和排除方法。n2.液压系统常见故障的排除方法液压系统常见故障的排除方法 液压设备在运行中常见出现的液压系统故障大致有五类，即漏油、发热、振动和噪声、压力、速度不稳定。液压系统的故障发生有相当一部分是由液压元件的故障所致，因此，应首先熟悉和掌握各种液压元件的常见故障及排除方法。 8.5 液压系统常见故障的分析和排除方法液压系统常见故障的分析和排除方法n复习思考题复习思考题n 8-1 说明在图8-2所示的动力滑台液压系统是由哪些基本回路组成的？单向阀5在系统中起什么作用的作用？n 8-2 说明在图8-4所示的压力机液压系统中，使上液压缸5快速下降的措施，并指出压力阀4、6、9的作用有哪些？第第8章章 典型液压传动系统典型液压传动系统