典型液压系统

.单元七 典型液压系统 学习目标：1. 掌握读懂液压系统图的阅读和分析方法2. 掌握YT4543型液压动力滑台液压系统的组成、工作原理和特点3. 掌握YB32-200型压力机液压系统的组成、工作原理和特点4. 掌握Q28汽车起重机液压系统的组成、工作原理和特点5. 能绘制电磁铁动作循环表重点与难点：典型液压系统是对以前所学的液压件及液压基本回路的结构、工作原理、性能特点、应用，对液压元件基本知识的检验与综合，也是将上述知识在实际设备上的具体应用。本章的重点与难点均是对典型液压系统工作原理图的阅读和各系统特点的分析。对于任何液压系统，能否读懂系统原理图是正确分析系统特点的基础，只有在对系统原理图读懂的前提下，才能对系统在调速、调压、换向等方面的特点给以恰当的分析和评价，才能对系统的控制和调节采取正确的方案。因此，掌握分析液压系统原理图的 步骤和方法是重中之重的内容。1分析液压系统工作原理图的步骤和方法对于典型液压系统的分析，首先要了解设备的组成与功能，了解设备各部件的作用与运动方式，如有条件，应当实地考察所要分析的设备，在此基础上明确设备对液压系统的要求，以此作为液压系统分析的依据；其次要浏览液压系统图，了解所要分析系统的动力装置、执行元件、各种阀件的类型与功能，此后以执行元件为中心，将整个系统划分为若干个子系统油路；然后以执行元件动作要求为依据，逐一分析油路走向，每一油路均应按照先控制油路、后主油路，先进油、后回油的顺序分析；再后就是针对执行元件的动作要求，分析系统的方向控制、速度控制、压力控制的方法，弄清各控制回路的组成及各重要元件的作用；更后就是通过对各执行元件之间的顺序、同步、互锁、防干扰等要求，分析各子系统之间的联系；最后归纳与总结整个液压系统的特点，加深对系统的理解。2在此选用YT4543型组合机床动力滑台的液压系统，作为金属切削专用机床进给部件的典型代表。此系统是对单缸执行元件，以速度与负载的变换为主要特点。要求运动部件实现“快进一一工进一二工进一死挡铁停留一快退原位停止”的工作循环。具有快进运动时速度高负载小与工进运动时速度低负载大的特点。系统采用限压式变量泵供油，调速阀调速的容积节流调速方式，该调速方式具有速度刚性好调速范围大的特点；系统的快速回路是采用三位五通电液换向阀与单向阀、行程阀组成的液压缸差动连接的快速运动回路，具有系统效率较高、回路简单的特点；速度的换接采用行程阀和液控顺序阀联合动作的快进与工进的速度换接回路，具有换接平稳可靠的特点；两种工进采用调速阀串联与电磁滑阀组成的速度变换回路实现两次工进速度的换接，换接平稳；采用中位机能为M型的电液换向阀实现执行元件换向和液压泵的卸荷。该系统油路设计合理，元件使用恰当，调速方式正确，能量利用充分。3YB32200型压力机的液压系统属于锻压机械液压系统的代表，此系统以压力变换为主、功率比大、压力高，属于高压或超高压系统。压力机工作时要求带动上滑块的液压缸活塞能够自动实现“快速下行慢速加压一保压延时一泄压快速回程原位停止”的动作循环，空程时速度大，加压时推力大；下滑块液压缸要求实现“顶出一退回”的动作循环，有时还需要实现“浮动”功能。该系统采用高压大流量恒功率变量泵供油，利用活塞自重充液的快速运动回路实现主缸的快速下行，系统的效率高；采用背压阀与液控单向阀组成的平衡回路控制主缸的回油压力，既满足了主缸上滑块的中位平衡要求，又能满足油缸的加压力与变速的需要；采用单向阀的保压回路和用顺序阀的泄压回路保证了主缸回程时压力变化的平稳过渡；采用辅助泵单独为控制路供油，控制油路的油压不受主油路压力变化的影响，从而提高了系统的可靠性；主油缸油路与顶出缸油路串连的设计，使主油缸的动作与顶出缸运动的顺序得到可靠的控制，提高了设备的安全性。第一节组合机床动力滑台液压系统液压系统图的阅读和分析方法一、液压系统图的阅读要能正确而又迅速地阅读液压系统图，首先必须掌握液压元件的结构、工作原理、特点和各种基本回路的应用，了解液压系统的控制方式、职能符号及其相关标准。阅读液压系统图一般可按以下步骤进行：1）全面了解设备的功能、工作循环和对液压系统提出的各种要求。例如组合机床液压系统图，它是以速度转换为主的液压系统，除了能实现液压滑台的快进工进快退的基本循环外，还要特别注意速度转换的平稳性等指标。同时，要了解控制信号的转换以及电磁铁动作表等，这有助于我们能够有针对性的进行阅读。2）仔细研究液压系统中所有液压元件及他们之间的联系，弄清各个液压元件的类型、原理、性能和功用。对一些用半结构图表示的专用元件，要特别注意它们的工作原理，要读懂各种控制装置及变量机构。3）仔细分析并写出各执行元件的工作循环和相应的油液所经过的路线。为了便于阅读，最好先将液压系统中的各条油路分别进行编码，然后按执行元件划分读图单元，每个读图单元先看动作循环，再看控制回路、主油路。要特别注意系统从一种工作状态转换到另一种工作状态时，是由哪些元件发出的信号，又是使哪些控制元件动作并实现的。二、液压系统图的分析在读懂液压系统图的基础上，还必须进一步对该系统进行一些分析，这样才能评价液压系统优缺点，使设计的液压系统性能不断完善。液压系统图的分析可考虑以下几个方面：1）液压基本回路的确定是否符合主机的动作要求；2）各主油路之间、主油路与控制油路之间有无矛盾和干涉现象；3）液压元件的代用、变换和合并是否合理、可行；4）液压系统性能的改进方向。YT4543型液压动力滑台液压系统一、 概述组合机床是一种高效率的专用机床，它由通用部件和部分专业部件组成，其工艺范围广，自动化程度高，在成批和大量生产中得到了广泛的应用。液压动力滑台是组合机床上的一种通用部件，根据加工要求，滑台台面上可设置动力箱、多油箱或各种用途的切削头等工作部件，以完成钻、扩、铰、镗、刮端面、倒角、铣削及攻丝等工序。为了缩短加工的辅助时间，满足各种工序的进给速度要求，动力滑台的液压系统必须具有良好的速度换接性能与调速特性。对组合机床动力滑台液压系统的要求如下：1）在电气和机械装在的配合下，可以根据不同的加工要求，实现多种工作循环，如“快进工进快退原位”或者“快进工进二工进快退原位”等工作寻呼机。2)能实现快进和快退，YT4543型的快速运动速度为6.5m/min.3)有较大的工进调速范围，以适应不同工序的工艺要求。YT4543型的进给范围为6.6-600mm/min。在变负载或断续负载下，能保证动力滑台进给速度的稳定。4）进给行程终点的重复位置精度要求较高。根据不同工艺要求，可选择相应的行程终点控制方法。5）合理解决快进和工进速度相差悬殊的问题，提高系统效率，减少发热。6）有足够的承载能力。YT4543型的最大进给力为45kN。二、YT4543型动力滑台液压系统工作原理图7-1为YT4543型动力滑台液压系统图。下面以实现二次工作进给的自动循环为例，说明其工作原理。1.快进按下启动按钮，电磁铁1YA通电，电液换向阀7的先导阀A位工作，液动换向阀B在控制压力油下将左位接入系统。进油路：油箱滤油器1泵2单向阀3阀7阀11液压缸左腔。回油路：液压缸右腔阀7阀6阀11液压缸左腔。液压缸两腔连通，实现差动快进。由于快进阻力小，系统压力低，变量泵输出最大流量。2.第一次工作进给当滑台快进到预定位置时，挡块压下行程阀11，切断快进通道，这时压力油经调速阀8、电磁阀12进入液压缸左腔。由于液压泵供油压力高，顺序阀5已被打开。进油路：油箱滤油器1泵2阀3阀7阀8阀12液压缸左腔。回油路：液压缸右腔阀7阀5阀4油箱。工进时系统压力升高，变量泵自动减小其输出流量，且与一工进调速阀8的开口相适应。3.第二次工作进给一工进终了时，挡块压下行程开关使3YA通电，这时压力油经调速阀8和9进入液压缸的左腔。液压缸右腔的回油路线与一工进时相同。此时，变量泵输出的流量自动与二工进调速阀9的开口相适应。4.死挡铁停留在滑台以二工进速度行进碰到死挡铁时，滑台即停留在死挡铁处，此时液压缸左腔压力升高，使压力继电器13动作，发出电信号给时间继电器。停留时间由时间继电器调定。5.快退停留结束后，时间继电器发出信号，使电磁铁1YA、3YA断电，2YA通电，这时电液方向阀7的先导阀A右位工作，液动换向阀B在控制压力油作用下将右位接入系统。进油路：泵2阀3阀7液压缸右腔。回油路：液压缸左腔阀10阀7油箱。滑台返回时负载小，系统压力下降，变量泵流量自动恢复到最大，且液压缸右腔的有效作用面积较小，故滑台快速退回。6.原位停止当滑台快退到原位时，挡块压下终点行程开关，使电磁铁2YA断电，电磁阀A和液动换向阀B都处于中位，液压缸两腔油路封闭，滑台停止运动。这时泵输出的油液经阀3和阀7排回油箱，泵在低压下卸荷。三、YT4543型动力滑台液压系统的特点1）采用容积节流调速回路，无溢流功率损失，系统效率较高，且能保证稳定的低速运动，较好的速度刚性和较大的调速范围。在回油路上设置背压阀，提高了滑台运动的平稳性。把调速阀设置在进油路上，具有启动冲击小、便于压力继电器发讯控制、容易获得较低速度等优点。2）限压式变量泵加上差动连接的快速回路，既解决了快慢速度相差就悬殊的难题，又使能量利用经济合理。3）采用行程阀实现快慢速换接，其动作的可靠性、转换精度和平稳性都较高。一工进和二工进之间的转换，由于通过调速阀8的流量很小，采用电磁阀式换接已能保证所需的转换精度。4）限压式变量泵本身就能按预先调定的压力限制其最大工作压力，故在采用限压式变量泵的系统中，一般不需要另外设置安全阀。5）采用换向阀式低压卸荷回路，可以减少能量损耗，结构也比较简单。6）采用三位五通电液换向阀，具有换向性能好、滑台可在任意位置停止、快进时构成差动连接等优点。第二节YB32-200型压力机液压系统一、 概述液压机是工业部门广泛使用的压力加工设备，其中那个四柱式液压机最为典型，常用于可塑性材料的压制工艺，如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等，也可进行校正、压装及粉末制品的压制成形工艺。对压力机液压系统的基本要求是：1、为完成一般的压制工艺，要求主缸（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“的工作循环；要求顶出缸（下液压缸）驱动下滑块实现”向上顶出向下退回原位停止“的工作循环图7-2所示。2、液压系统中的压力要经常变换和调节，为了产生较大的压制力以满足工作要求，系统的压力较高，一般工作压力范围为10-40Mpa.3、液压系统功率大，空行程和加压行程的速度差异大，因此要求功率利用合理。4、液压机为高压大流量系统，对工作平稳性和安全性要求较高。二、液压系统的工作原理图7-3所示为YB32-200型万能液压机的液压系统。该系统液压泵为恒功率式变量轴向柱塞泵，用来供给系统以高压油，其压力有远程调压阀调定。1.主缸活塞快速下行按下启动按钮，电磁铁1YA通电，先导阀和主缸换向阀左位接入系统，其主油路为：进油路：液压泵顺序阀主缸换向阀单向阀3主缸上腔；回油路：主缸下腔液控单向阀2主缸换向阀下缸换向阀油箱。这时主缸活塞连同上滑块在自重作用下快速下行，尽管泵已输入最大流量，但主缸上腔仍油液不足而形成负压，吸开充液阀1，充液筒内的油便补入主缸上腔。2.主缸活塞慢速加压上滑块快速下行接触工件后，主缸上腔压力升高，充液阀1关闭，变量泵通过压力反馈，输出流量自动减小，此时上滑块转入慢速加压。3.主缸保压延时当系统压力升高到压力继电器的调定值时，压力继电器发出信号使1YA断电，先导阀和主缸换向阀回复到中位。此时液压泵通过换向阀中位卸荷，主缸上腔的高压油被活塞密封环和单向阀所封闭，处于保压状态。接受电信号后的时间继电器开始延时，保压延时的时间可在0-24min内调整。4.主缸泄压后快速返回由于主缸上腔油压高、直径大、行程长，缸内油液在加压过程中储存了很多能量，为此，主缸必须先泄压后再回程。保压结束后，时间继电器使电磁铁2YA通电，先导阀右位接入系统，控制油路中的压力油打开液控单向阀6内的卸荷小阀芯，使主缸上腔的油液开始泄压。压力降低后预泄换向阀芯向上移动，以其下位接入系统，控制油路即可使主缸换向阀处于右位工作，从而实现上滑块的快速返回。其主油路为：进油路：液压泵顺序阀主缸换向阀液控单向阀2主缸下腔；回油路：主缸上腔充液阀1充液筒。充液筒内液面超过预定位置时，多余油液由溢流管流回油箱。单向阀4用于主缸换向阀由左位到中位时补油；单向阀5用于主缸换向阀由右位回到中位时排油至油箱。5.主缸活塞原位停止上滑块回程至挡块下行程开关，电磁铁2YA断电，先导阀和主缸换向阀都处于中位，这时上滑块停止不动，液压泵在较低压力下卸荷。6.顶出缸活塞向上顶出电磁铁4YA通电时，顶出缸换向阀右位接入系统。其油路为：进油路：液压泵顺序阀主缸换向阀顶出缸换向阀顶出缸；回油路：顶出缸上腔顶出缸换向阀油箱。7.顶出缸活塞向下退回和原位停止4YA断电、3YA通电时，油路换向，顶出缸活塞向下退回。当挡块压下原位开关时，电磁铁3YA断电，顶出缸换向阀处于中位，顶出缸活塞原位停止。8.顶出缸活塞浮动压边作薄板拉伸压边时，要求顶出缸既保持一定压力，又能随着主缸上滑块一起下降。这时4YA先通电、再断电，顶出缸下腔的油液被顶出缸换向阀封住。当主缸上滑块下压时，顶出缸活塞被迫随之下行，顶出缸下腔回油经下缸溢流阀流回油箱，从而建立起所需的压边力。三、液压系统的主要特点1）采用高压大流量恒功率式变量泵供油，既符合工艺要求又节省能量，这是压力机液压系统的一个特点。2）液压机是典型的以压力控制为主的液压系统。本机具有远程调压阀控制的调压回路、使控制油路获得的稳定低压2Mpa的减压回路、高压泵的低压（约2.5Mpa）卸荷回路、利用管道和油液的弹性变形及靠阀、缸密封的保压回路、采用液控单向阀的平衡回路，此外，系统中还此案用了专用的泄压回路。3）本液压机利用上滑块的自重作用实现快速下行，并用充液阀对主缸上腔充液。这一系统结构简单，液压元件少，在中、小型就液压机中常被采用。4）采用电液换向阀，适合高压大流量液压系统的要求。5）系统中的两个液压缸各有一个安全阀进行过载保护。两缸换向阀采用串联接法，这也是一种安全措施。第三节 汽车起重机液压系统概述Q28汽车起重机由汽车1、回转机构2、前后支腿3、吊臂变幅缸4、吊臂伸缩缸5、起升机构6和基本臂7组成。能较高速度行走，机动性好；又能用于起重。起重时，动作顺序为：放下后支腿放下前支腿调整吊臂长度调整吊臂起重角度起吊回转落下载重收前支腿收后支腿起吊作业结束。Q28汽车起重机液压系统特点1、这是多路换向阀控制系统，油路为串联油路，各执行元件可以单动，也可以同时动作2、支腿回路采用了双向液压锁，可防止发生“软腿”和支腿自行下落的现象。3、在起升、吊臂伸缩和变幅回路中都设有平衡阀，可有效地防止重物因自重自行下落。4、起升马达上设有制动缸，可防止马达因泄漏严重而产生“溜车”现象。第四节 液压系统常见故障及其排除方法故障现象 产生原因 排除方法 系统无压力或压力不足 1溢流阀开启，由于阀芯被卡住，不能关闭，阻尼孔堵塞，阀芯与阀座配合不好或弹簧失效2其它控制阀阀芯由于故障卡住，引起卸荷3液压元件磨损严重，或密封损坏，造成内、外泄漏 4液位过低，吸油堵塞或油温过高5泵转向错误，转速过低或动力不足1修研阀芯与壳体，清洗阻尼孔，更换弹簧2找出故障部位，清洗或修研，使阀芯在阀体内运动灵活3检查泵、阀及管路各连接处的密封性，修理或更换零件和密封 4加油，清洗吸油管或冷却系统5检查动力源流量不足1油箱液位过低，油液粘度大，过滤器堵塞引起吸油阻力大2液压泵转向错误，转速过低或空转磨损严重，性能下降 3回油管在液位以上，空气进入4蓄能器漏气，压力及流量供应不足5其它液压元件及密封件损坏引起泄漏 6控制阀动作不灵活1检查液位，补油，更换粘度适宜的液压油，保 证吸油管直径2检查原动机、液压泵及液压泵变量机构，必要 时换泵3检查管路连接及密封是否正确可靠4检查蓄能器性能与压力5修理或更换6调整或更换泄漏1接头松动，密封损坏2板式连接或法兰连接接合面螺钉预紧力不够或密封损坏3系统压力长时间大于液压元件或辅件额定工作压力4油箱内安装水冷式冷却器，如油位高，则水漏入油中，如油位低，则油漏入水中1拧紧接头更换密封2预紧力应大于液压力，更换密封3元件壳体内压力不应大于油封许用压力，更换密封 4拆修 过热1冷却器通过能力小或出现故障2液位过低或粘度不适合3油箱容量小或散热性差4压力调整不当，长期在高压下工作5油管过细过长，弯曲太多造成压力损失增大，引起发热6系统中由于泄漏、机械摩擦造成功率损失过 大7环境温度高I排除故障或更换冷却器2加油或换粘度合适的油液3增大油箱容量，增设冷却装置4调整溢流阀压力至规定值，必要时改进回路 5改变油管规格及油管路6检查泄漏，改善密封，提高运动部件加工精度、装配精度和润滑条件 7尽量减少环境温度对系统的影响振动1液压泵：吸入空气，安装位置过高，吸油阻力大，齿轮齿形精度不够，叶片卡死断裂，柱塞卡死移动不灵活，零件磨损使间隙过大2液压油：液位太低，吸油管插入液面深度不够，油液粘度太大，过滤堵塞 3溢流阀：阻尼孔堵塞，阀芯与阀座配合间隙过大，弹簧失效 4其它阀芯移动不灵活5管道：管道细长，没有固定装置，互相碰击，吸油管与回油管太近6电磁铁：电磁铁焊接不良，弹簧过硬或损坏，阀芯在阀体内卡住 7机械：液压泵与电机联轴器不同心或松动，运动部件停止时有冲击，换向缺少阻尼，电动机振动1更换进油口密封，吸油口管口至泵吸油口高 度要小于500mm,保证吸油管直径，修复或更换损坏零件 2加油，吸油管加长浸到规定深度，更换合适粘度液压油，清洗过滤器3清洗阻尼孔，修配阀芯与阀座间隙，更换弹簧 4清洗，去毛刺5增设固定装置，扩大管道间距离及吸油管和 回油管距离6重新焊接，更换弹簧，清洗及研配阀芯和阀体 7保持泵与电机轴同心度不大于0.1 mm，采用 弹性联轴器，紧固螺钉，设阻尼或缓冲装置，电动机作平衡处理 冲击1蓄髓器充气压力不够2工作压力过高3先导阀、换向阀制动不灵及节流缓冲慢 4液压缸端部没有缓冲装置5溢流阀故障使压力突然升高6系统中有大量空气1给蓄能器充气2调整压力至规定值3减少制动锥斜角或增加制动锥长度，修复节流缓冲装置 4增设缓冲装置或背压阀5修理或更换6排除空气典型例题解析例7-1下图所示的液压系统，已知、两个回路各自进行独立的动作循环，互不干扰，并且当4YA、6YA中的任意一个通电时1YA便通电，当4YA、6YA均断电时1YA才断电，试说明：(1)该系统的工作原理；(2)各标号元件的名称和作用；(3)列出系统的电磁铁动作顺序表。例7-1图解：(1)系统的工作原理是：1）定位夹紧：液压泵启动后，高压泵经过减压阀、单向阀和二位四通阀向定位缸无杆腔供油，有杆腔回油经二位四通阀、节流阀流入油箱，实现定位动作。定位动作完成以后，进油路油压升高，使单向顺序阀打开，压力油进入夹紧缸无杆腔，有杆腔回油流入油箱，实现夹紧动作。在定位夹紧阶段，进油路的压力油将外腔顺序阀打开，使低压泵卸荷。2）快进：夹紧动作完成以后，其进油路压力升高，引起压力继电器KP动作发讯，使1YA、2YA、3YA、4YA、5YA、6YA通电，低压泵不再卸荷，它所输出的低压油一路流入缸的无杆腔，另一路流入缸的无杆腔。由于此时缸、的油路皆成差动连接，故实现快进。3）工进：缸、快进完成后，挡铁分别压下行程开关，使4YA、6YA断电，同时1YA也断电，因而低压泵卸荷，高压泵来油进入缸、的无杆腔，其有杆腔回油流入油箱。此时，缸回油及缸进油分别通过所在油路的调速阀，油量受到控制。因而液压缸实现慢速工进。4）快退：缸、工进完成后，挡铁分别压下行程开关，使3YA、5YA断电，并使4YA、6YA通电，同时1YA也通电，低压泵不再卸荷，其输出的低压油流入缸、的有杆腔，无杆腔回油流入油箱，实现快退。5）松开、拔销，原位卸荷：当缸、退回原位后，挡铁分别压下行程开关，使2YA通电，1YA断电。这时，高压泵输出的压力油流入定位缸和加紧缸的有杆腔，无杆腔回油流入油箱，实现拔销与松开动作。与此同时，低压泵卸荷。（2)各标号元件的名称和作用：阀1为减压阀，为定位、拔销和夹紧、松开油路（辅助）提供比主油路低的稳定压力；阀2为单向顺序阀，其作用是控制两个缸的先定位，后夹紧的顺序动作和夹紧缸松开时的回油；阀3是压力继电器，其作用是夹紧压力达到预定值后，发出信号，使主油路(快进、工进、快退)动作；阀4为二位三通电磁阀，其作用是与阀5配合控制缸I的快进、工进、快退；阀5为二位三通电磁阀，与阀4配合控制缸I的快进、工进、快退；阀6为调速阀，其作用是以进口节流调速的形式控制缸的工进速度；阀7是单向阀，其作用是使缸工进时，回油建立一定的背压，以使缸运动中平稳性增加，减小缸的前冲现象；阀8是二位五通电磁换向阀，其作用一方面与阀9相配合实现缸的差动连接，另一方面实现缸工进时的回油和快退时的进油；阀9是二位三通电磁阀，其作用一方面与阀8配合实现缸的差动连接，另一方面实现缸工进时的进油和快退时的回油。(3)系统的电磁铁动作顺序表： 电磁铁动作1YA2YA3YA4YA5YA6YAKP定位夹紧快进+工进卸荷（低）+快退+松开拔销+原位卸荷+单元七 小结本章介绍了几种典型液压设备的液压系统，是前面各章知识的概括总结和灵活运用，具有理论联系实际的特点。重点掌握动力滑阀和液压机液压系统的工作原理，搞清楚各液压元件在各基本回路中的功能以及各子系统和子系统中各基本回路之间的关系。在阅读复杂液压系统时，首先应了解设备的工艺对液压系统的动作要求，以执行元件为中心，将系统分成若干子系统。根据工况即工作循环图，对每个子系统的每个工况时油路进行分析，注意各元件的作用以及所含基本回路的功能。根据各执行元件间的顺序动作、同步和防干扰要求，分析各系统之间的联系。在YT4543型组合机床动力滑台的液压系统分析时重点注意各工况下的速度切换，以及系统是如何保证速度的稳定性和扩大调速范围。而在阅读压力机液压系统时，则应考虑各工况下压力变换，并注意此系统功率比大、压力高的特点。.