液壓與氣壓傳動(第5版)第一節(jié)

組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)第二節(jié)萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)第三節(jié)液壓壓力機(jī)液壓系統(tǒng)第四節(jié)裝卸堆碼機(jī)液壓系統(tǒng)第七章

典型液壓傳動系統(tǒng)§7.1

組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)

組合機(jī)床是適用于大批量生產(chǎn)的一種金屬切削機(jī)床，它是由標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的零部件和按零件形狀、尺寸及加工工藝要求設(shè)計的專用部件組合而成的專用、高效、自動化程度較高的機(jī)床，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)線和自動線中。組合機(jī)床的動力滑臺是用來實現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動的通用部件。根據(jù)加工工藝要求，在動力滑臺臺面上裝置動力箱，多軸箱及各種專用切削頭等動力部件，可以完成鉆、擴(kuò)、絞、銑、鏜和攻絲等加工工序，以及完成多種復(fù)雜的進(jìn)給工作循環(huán)。由于液壓動力滑臺的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，可與電器配合實現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動自動工作循環(huán)，又可以很方便地調(diào)節(jié)工進(jìn)速度，因此它的應(yīng)用比較廣泛。一、概述

液壓動力滑臺是利用液壓缸將泵站所提供的液壓能轉(zhuǎn)變成滑臺運(yùn)動所需的機(jī)械能。它對液壓系統(tǒng)性能的主要要求是速度換接平穩(wěn)，進(jìn)給速度穩(wěn)定，功率利用合理，效率高，發(fā)熱少。1--床身2--動力滑臺3--動力頭4--主軸箱5--刀具6--工件7--夾具8--工作臺9--底座組合機(jī)床滑臺技術(shù)參數(shù)：工作壓力

4~5MPa最大進(jìn)給力

4.5×104N進(jìn)給速度

6.6~660mm/min

左圖為YT4543型動力滑臺的液壓系統(tǒng)原理圖，該系統(tǒng)采用限壓式變量泵供油、電液動換向閥換向、快進(jìn)由液壓缸差動連接來實現(xiàn)。用行程閥實現(xiàn)快進(jìn)與工進(jìn)的轉(zhuǎn)換、二位二通電磁換向閥用來進(jìn)行兩個工進(jìn)速度之間的轉(zhuǎn)換，為了保證進(jìn)給的尺寸精度，采用了止擋塊停留來限位。

通常實現(xiàn)的工作循環(huán)為；

快進(jìn)第一次工作進(jìn)給第二次工作進(jìn)給止擋塊停留快退原位停止。二、YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)的工作原理

1、快進(jìn)

按下起動按鈕，電磁鐵1YA得電，電液動換向閥6的先導(dǎo)閥閥芯向右移動從而引起主閥芯向右移，使其左位接入系統(tǒng)，其主油路為：進(jìn)油路：液壓泵1→單向閥2→換向閥6（左位）→行程閥11（下位）→液壓缸左腔。回油路：液壓缸的右腔→換向閥6（左位）→單向閥5→行程閥11（下位）→液壓缸左腔，形成差動連接。2.第一次工作進(jìn)給

當(dāng)滑臺快速運(yùn)動到預(yù)定位置時，滑臺上的行程擋塊壓下了行程閥11的閥芯，切斷了該通道，使壓力油須經(jīng)調(diào)速閥7進(jìn)入液壓缸的左腔。由于油液流經(jīng)調(diào)速閥，系統(tǒng)壓力上升，打開液控順序閥4，此時單向閥5的上部壓力大于下部壓力，所以單向閥5關(guān)閉，切斷了液壓缸的差動回路，回油經(jīng)液控順序閥4和背壓閥3流回油箱使滑臺轉(zhuǎn)換為第一次工作進(jìn)給。3.第二次工作進(jìn)給第一次工進(jìn)結(jié)束后，行程擋塊壓下行程開關(guān)使3YA通電，二位二通換向閥將通路切斷，進(jìn)油必須經(jīng)調(diào)速閥7、8才能進(jìn)入液壓缸，此時由于調(diào)速閥8的開口量小于閥7，所以進(jìn)給速度再次降低，其他油路情況同一工進(jìn)。4.止擋塊停留當(dāng)滑臺工作進(jìn)給完畢之后，碰上止擋塊的滑臺不再前進(jìn)，停留在止擋塊處，同時系統(tǒng)壓力升高，當(dāng)升高到壓力繼電器9的調(diào)整值時，壓力繼電器動作，經(jīng)過時間繼電器的延時，再發(fā)出信號使滑臺返回，滑臺的停留時間可由時間繼電器在一定范圍內(nèi)調(diào)整。5.快退時間繼電器經(jīng)延時發(fā)出信號，2YA通電，1YA、3YA斷電，主油路為：進(jìn)油路：液壓泵1→單向閥2→換向閥6（右位）→液壓缸右腔?；赜吐罚阂簤焊鬃笄弧鷨蜗蜷y10→換向閥6（右位）→油箱。6.原位停止當(dāng)滑臺退回到原位時，行程擋塊壓下行程開關(guān)，發(fā)出信號，使2YA斷電，換向閥6處于中位，液壓缸失去液壓動力源，滑臺停止運(yùn)動。液壓泵輸出的油液經(jīng)換向閥6直接回油箱，液壓泵卸荷。該系統(tǒng)的各電磁鐵及行程閥動作順序見表7-2。三、YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)的特點１）系統(tǒng)采用了限壓式變量葉片泵?調(diào)速閥?背壓閥式的調(diào)速回路，能保證穩(wěn)定的低速運(yùn)動（進(jìn)給速度最小可達(dá)6.6mm/min）、較好的速度剛性和較大的調(diào)速范圍（R=100）。２）系統(tǒng)采用了限壓式變量泵和差動連接式液壓缸來實現(xiàn)快進(jìn)，能源利用比較合理?；_停止運(yùn)動時，換向閥使液壓泵在低壓下卸荷，減少了能量損耗。３）系統(tǒng)采用行程閥和順序閥實現(xiàn)快進(jìn)與工進(jìn)的換接，不僅簡化了電器回路，而且使動作可靠，換接精度也比電氣控制高，至于兩個工進(jìn)之間的換接則由于兩者速度都較低，采用電磁閥完全能保證換接精度?！?.2

萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)一、概述萬能外圓磨床是一種可以磨削外圓，加上附件又可磨削內(nèi)圓的機(jī)床。這種磨床具有砂輪旋轉(zhuǎn)、工件旋轉(zhuǎn)、工作臺帶動工件的往復(fù)運(yùn)動和砂輪架的周期切入運(yùn)動，此外砂輪架還可快速進(jìn)退，尾架頂尖可以伸縮。在這些運(yùn)動中，除了砂輪與工件的旋轉(zhuǎn)由電動機(jī)驅(qū)動外，其余的運(yùn)動均由液壓傳動來實現(xiàn)。在所有的運(yùn)動中，以工作臺往復(fù)運(yùn)動要求最高，它不僅要保證機(jī)床有盡可能高的生產(chǎn)率，還應(yīng)保證換向過程平穩(wěn)，換向精度高。一般工作臺的往復(fù)運(yùn)動應(yīng)滿足以下要求：（１）較寬的調(diào)速范圍能在0.05~4m/min范圍內(nèi)無級調(diào)速，高精度的外圓磨床在修整砂輪時要達(dá)到10~30mm/

min的最低穩(wěn)定速度。（２）自動換向在以上速度范圍內(nèi)應(yīng)能進(jìn)行頻繁換向，并且過程平穩(wěn)、制動和反向起動迅速。（３）換向精度高在同一速度下，換向點變動量（同速換向精度）應(yīng)小于0.02mm；在不同速度下，換向點的變動量（異速換向精度）應(yīng)小于0.2mm。（４）端點停留外圓磨削時砂輪一般不超越工件，為避免工件兩端由于磨削時間短而出現(xiàn)尺寸偏大的情況，要求工作臺在換向點能做短暫停留，停留時間應(yīng)在0~5s范圍內(nèi)可調(diào)。（５）工作臺抖動切入磨削或砂輪磨削寬度與工件長度相近時，為提高生產(chǎn)率和減小加工面表面粗糙度值，工作臺需做短行程（1~3mm）、頻率為100~150次／min

的往復(fù)運(yùn)動（又稱抖動）。從以上分析可知，在外圓磨床液壓系統(tǒng)中，如何合理地選擇換向回路的形式，是液壓系統(tǒng)的核心問題。由于外圓磨床工作臺的換向性能要求較高，一般的手動換向（不能實現(xiàn)自動往復(fù)運(yùn)動）、機(jī)動換向（低速時會出現(xiàn)死點）和電磁鐵換向（換向時間短、沖擊大）均不符合其換向性能的要求，它常采用機(jī)液聯(lián)合換向的方式來滿足換向要求。這種回路可按制動原理分成時間控制式和行程控制式兩種。在時間控制式換向回路中，主換向閥切換油口使工作臺制動的時間為一調(diào)定數(shù)值，因此工作臺速度大時，其制動過程的沖擊量就大，換向點的位置精度較低。因而它只適用于對換向精度要求不高的機(jī)床，如平面磨床等，對于外圓和內(nèi)圓磨床，為使工作臺運(yùn)動獲得較高的換向精度，通常采用行程控制式換向回路。二、外圓磨床工作臺換向回路

圖7-2所示為行程控制制動式換向回路。它主要由起先導(dǎo)作用的機(jī)動閥和主液動閥組成，其特點是先導(dǎo)閥不僅對操縱主閥的控制壓力油起控制作用，還直接參與工作臺換向制動過程的控制，當(dāng)圖示位置的先導(dǎo)閥在換向過程中向左移動時，先導(dǎo)閥閥芯的右制動錐Ｔ將液壓缸右腔的回油通道逐漸關(guān)小，使活塞速度逐漸減慢，這是對活塞進(jìn)行預(yù)制動。當(dāng)回油通道被關(guān)得很小、活塞速度變得很慢時，換向閥的控制油路才開始切換，換向閥閥芯向左移動，切斷主油路通道，使活塞停止運(yùn)動，并隨即使它在相反的方向起動。三、M1432A型萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)工作原理圖7-3所示為M1432A型萬能外圓磨床的液壓系統(tǒng)。由圖可見，這個系統(tǒng)利用工作臺擋塊和先導(dǎo)閥撥桿可以連續(xù)地實現(xiàn)工作臺的往復(fù)運(yùn)動和砂輪架的間隙自動進(jìn)給運(yùn)動，其工作情況如下。1.工作臺往復(fù)運(yùn)動

當(dāng)開停閥處于右位時，先導(dǎo)閥都處于右端位置，工作臺向右運(yùn)動。當(dāng)工作臺向右移動到預(yù)定位置時，工作臺上的左擋板撥動先導(dǎo)閥閥芯，并使它的最終處于左端位置上。2.換向動作

當(dāng)圖7-3中先導(dǎo)閥被撥桿推著向左移動時，它的右制動錐逐漸將通向節(jié)流閥的通道關(guān)小，使工作臺逐漸減速，實現(xiàn)預(yù)制動。3.砂輪架的快進(jìn)快退運(yùn)動

在圖7-3所示狀態(tài)下，快動閥右位接入系統(tǒng)，砂輪架快速前進(jìn)到其最前端位置，快進(jìn)的終點位置是靠活塞與缸蓋的接觸來保證的。4.砂輪架的周期進(jìn)給運(yùn)動

砂輪架的周期進(jìn)給運(yùn)動由進(jìn)給閥操縱，由砂輪架進(jìn)給缸通過其活塞上的撥爪棘輪、齒輪、絲杠螺母等傳動副來實現(xiàn)。5.工作臺液動和手動的互鎖工作臺液動和手動的互鎖由互鎖缸來實現(xiàn)。6.尾架頂尖的退出

尾架頂尖的退出由一個腳踏式的尾架閥操縱，由尾架缸來實現(xiàn)。尾架頂尖只在砂輪架快速退出時才能后退以確保安全，因為這時系統(tǒng)中的壓力油須在快動閥左位接入時才能通向尾架閥處。7.機(jī)床的潤滑

液壓泵輸出的油液有一部分經(jīng)精過濾器到達(dá)潤滑穩(wěn)定器，經(jīng)穩(wěn)定器進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)及分流后，送至導(dǎo)軌、絲杠螺母、軸承等處進(jìn)行潤滑。8.壓力的測量

系統(tǒng)中的壓力可通過壓力表開關(guān)由壓力表測定，如：在壓力表開關(guān)處于左位時測出的是系統(tǒng)的工作壓力，而在右位時則可測出潤滑系統(tǒng)的壓力。四、M1432A型萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)的特點１）該液壓系統(tǒng)采用了活塞桿固定式雙桿液壓缸，保證了左、右兩個方向運(yùn)動速度一致，又減少了機(jī)床的占地面積。２）系統(tǒng)采用了結(jié)構(gòu)簡單的節(jié)流閥式調(diào)速回路，功率損失小，這對調(diào)速范圍不大、負(fù)載較小且基本恒定的磨床來說是合適的。此外，由于采用了回油節(jié)流調(diào)速回路，液壓缸回油中有背壓力，可以防止空氣滲入液壓系統(tǒng)，且有助于工作穩(wěn)定和加速工作臺的制動。３）系統(tǒng)采用了HYY21/3P-25T型快跳操縱箱，結(jié)構(gòu)緊湊，操縱方便，換向精度和換向平穩(wěn)性都較高。此外，這種操縱箱使工作臺能做很短距離的高頻抖動，有利于提高切入式磨削和階梯軸（孔）磨削的加工質(zhì)量。一﹑概述§7.3液壓壓力機(jī)液壓系統(tǒng)

液壓機(jī)是一種利用液體靜壓力來加工金屬、塑料、橡膠、木材、粉末等制品的機(jī)械。它常用于壓制工藝和壓制成形工藝，如：鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、翻邊、薄板拉伸、粉末冶金、壓裝等等。

液壓機(jī)多為立式，其中以四柱式液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)布局最為典型，應(yīng)用也最廣泛。這種液壓機(jī)有4個立柱，在4個立柱之間安置上、下兩個液壓缸。液壓壓力機(jī)對其液壓系統(tǒng)的基本要求是：１）為完成一般的壓制工藝，要求主缸（上液壓缸）驅(qū)動上滑塊能實現(xiàn)“快速下行→慢速加壓→保壓延時→快速返回→原位停止”的工作循環(huán)；要求頂出缸（下液壓缸）驅(qū)動下滑塊實現(xiàn)“向上頂出→停留→向下退回→原位停止”的動作循環(huán)。２）液壓系統(tǒng)中的壓力要能經(jīng)常變換和調(diào)節(jié)，并能產(chǎn)生較大的壓制力（公稱壓力），以滿足工作要求。３）由于流量大、功率大、空行程和加壓行程的速度差異大，因此要求功率利用合理，工作平穩(wěn)性和安全可靠性要高。二、YB32-200型液壓壓力機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理圖7-5所示為YB32-200型液壓壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一高壓泵供油，控制油路的壓力油是經(jīng)主油路由減壓閥4減壓后所得到的，現(xiàn)以一般的定壓成形壓制工藝為例，說明該液壓壓力機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理。其中液壓機(jī)的上滑塊的工作情況為：

電磁鐵1YA通電，作先導(dǎo)閥用的換向閥5和上缸主換向閥（液控）6左位接入系統(tǒng)，液控單向閥11被打開，這時系統(tǒng)中油液進(jìn)入液壓缸上腔，因上滑塊在自重作用下迅速下降，而液壓泵的流量較小，所以液壓機(jī)頂部充液筒中的油液經(jīng)液控單向閥12也流入液壓缸上腔。1.快速下行2.慢速加壓

當(dāng)上滑塊下行到接觸工件后，因受阻力而減速，液控單向閥12關(guān)閉，液壓缸上腔壓力升高實現(xiàn)慢速加壓，這時的油路走向與快速下行時相同。3.保壓延時

保壓延時是當(dāng)系統(tǒng)中壓力升高到使壓力繼電器9起作用，電磁鐵1YA斷電，先導(dǎo)閥5和上液壓缸換向閥6都處于中位時出現(xiàn)的，保壓時間由時間繼電器控制，可在0~24min內(nèi)調(diào)節(jié)。保壓時除了液壓泵在較低壓力下卸荷外，系統(tǒng)中沒有油液流動。4.泄壓快速返回

保壓時間結(jié)束后，時間繼電器發(fā)出信號，使電磁鐵2YA通電。由于液控單向閥13可以在控制壓力低于其主油路壓力下打開，所以有：上液壓缸上腔→液控單向閥13→預(yù)泄換向閥組8（上位）→油箱。液控單向閥11被打開，油液流動情況為：進(jìn)油路：液壓泵1→閥7→上缸換向閥6（右位）→閥11→上液壓缸下腔?；赜吐罚荷弦簤焊咨锨弧y12→充液筒。5.原位停止

原位停止是上滑塊上升至預(yù)定高度，擋塊壓下行程開關(guān)，電磁鐵2YA失電，先導(dǎo)閥和上缸換向閥均處于中位時得到的，這時上缸停止運(yùn)動，液壓泵在較低壓力下卸荷，由于閥11和安全閥13的支承作用，上滑塊懸空停止。6.液壓壓力機(jī)下滑塊（頂出缸）的頂出和返回

下滑塊向上頂出時，電磁鐵4YA通電，這時有：進(jìn)油路：液壓泵1→閥7→閥6（中位）→下缸換向閥14（右位）→下液壓缸下腔?；赜吐罚合乱簤焊咨锨弧赂讚Q向閥14（右位）→油箱。

下滑塊向上移動至下液壓缸中活塞碰上缸蓋時，便停留在這個位置上。向下退回是在電磁鐵4YA斷電、3YA通電時發(fā)生的，這時有：進(jìn)油路：液壓泵1→閥7→閥6（中位）→下缸換向閥14（左位）→下液壓缸上腔?；赜吐罚合乱簤焊紫虑弧赂讚Q向閥14（右位）→油箱。該液壓機(jī)完成上述動作的電磁鐵及預(yù)泄閥動作順序見表7-3。三、YB32-200型液壓壓力機(jī)液壓系統(tǒng)的特點１）系統(tǒng)中使用一個軸向柱塞式高壓變量泵供油，系統(tǒng)工作壓力由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥3調(diào)定。２）系統(tǒng)中的順序閥7調(diào)定壓力為2.5Mpa，從而保證了液壓泵的卸荷壓力不致太低，也使控制油路具有一定的工作壓力（大于2.0Mpa）。３）系統(tǒng)中采用了專用的預(yù)泄換向閥組8來實現(xiàn)上滑塊快速返回前的泄壓，保證動作平穩(wěn)，防止換向時的液壓沖擊和噪聲。４）系統(tǒng)利用管道和油液的彈性變形來保壓，方法簡單，但對液控單向閥和液壓缸等元件密封性能要求較高。５）系統(tǒng)中上、下兩缸的動作協(xié)調(diào)由兩換向閥6和14的互鎖來保證，一個缸必須在另一個缸靜止時才能動作。但是，在拉深操作中，為了實現(xiàn)“壓邊”這個工步，上液壓缸活塞必須推著下液壓缸活塞移動，這時上液壓缸下腔的液壓油進(jìn)入下液壓缸的上腔，而下液壓缸下腔中的液壓油則經(jīng)下缸溢流閥排回油箱，這時雖兩缸同時動作，但不存在動作不協(xié)調(diào)的問題。６）系統(tǒng)中的兩個液壓缸各有一個安全閥進(jìn)行過載保護(hù)。一﹑概述§7.4裝卸堆碼機(jī)液壓系統(tǒng)

裝卸堆碼機(jī)是一種倉儲機(jī)械，現(xiàn)代化的倉庫里利用它可以實現(xiàn)紡織品包﹑油桶﹑木箱等貨物的裝卸﹑堆碼的機(jī)械化作業(yè)，把裝卸工人從傳統(tǒng)的人背肩扛的繁重勞動中解放出來。堆碼機(jī)主要有兩大部分組成：液壓馬達(dá)驅(qū)動的行走地盤與六自由度的圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手。機(jī)械手可以完成升降﹑俯仰臂伸縮﹑回轉(zhuǎn)﹑手腕偏轉(zhuǎn)和手指夾緊等動作。圖7-6為裝卸堆碼機(jī)液壓系統(tǒng)圖。該系統(tǒng)由一臺定量泵供油，構(gòu)成一個單泵供油的并聯(lián)開式系統(tǒng)。此外該系統(tǒng)采用蓄電池供電，直流電動機(jī)驅(qū)動的工作方式，在倉庫中沒有污染。由于該機(jī)采用了液壓驅(qū)動的機(jī)械手，所以比常用的叉車更為方便﹑靈活，堆碼的高度及深度都大大高于叉車。二﹑工作原理1.底盤行走

直流電動機(jī)帶動液壓