第6章液壓輔件章節(jié)目錄

6.1 蓄能器6.2 過濾器6.3油箱6.4管件6.5密封裝置6.1蓄能器6.1.1蓄能器的工作原理6.1.2蓄能器的用途6.1.3蓄能器的參數(shù)計算6.1.1蓄能器的工作原理

蓄能器有彈簧式、重錘式和充氣式三類，常用的是充氣式。在蓄能器中氣體和油液被隔離。根據(jù)隔離的方式不同，充氣式常用的有活塞式(如圖6-1a)和氣囊式(如圖6-1b)。

圖6-2為蓄能器工作原理示意圖，蓄能器基本上由四個部分組成：殼體1、隔層3、隔層上的可壓縮氣體2（或重錘、彈簧），以及隔層下部與系統(tǒng)相連的工作液體4。其工作過程可分為充液、排液兩個階段。圖6-1充氣式蓄能器a)活塞式蓄能器b)氣囊式蓄能器

1-活塞2-缸筒3-充氣閥

1-充氣閥2-殼體3-氣囊4-限位閥

圖6-2蓄能器工作原理示意圖

a)排液后的狀態(tài)b)充液階段c)排液階段1-殼體2-可壓縮氣體（重物或彈簧)3-隔層4-工作液體

1.充液階段（儲能階段）圖6-2a為蓄能器排液后的狀態(tài)，這時隔層上下工作的液體和氣體（重力或彈簧力）處于平衡狀態(tài)，此時工作液體體積為V1。當(dāng)系統(tǒng)壓力增高，工作液的壓力也隨之增高，破壞了原來的平衡狀態(tài)，在液壓力的作用下，隔層向上移動，系統(tǒng)中的工作液進入蓄能器（這時的體積增加為V2），直至達到平衡狀態(tài)，如圖6-2b所示。

2.排液階段（釋放階段）當(dāng)系統(tǒng)壓力小于蓄能器的工作液壓力時，在氣體的壓力（或重力、彈簧力）的作用下，隔層下移，工作液向系統(tǒng)排放，直至平衡狀態(tài)，如圖6-2c所示。其工作過程可分為充液(儲能）、排液（釋放）兩個階段。6.1.2

蓄能器的用途

蓄能器是一種用來貯存和釋放液壓能的裝置，合理利用蓄能器是節(jié)約能源的手段，其主要功用如下：

在液壓系統(tǒng)工作循環(huán)中不同階段需要的流量變化很大時，常采用蓄能器和一個流量較小的泵組成油源。當(dāng)系統(tǒng)需要很小流量時，蓄能器將液壓泵多余的流量儲存起來；當(dāng)系統(tǒng)短時期需要較大流量時，蓄能器將儲存的壓力油釋放出來與泵一起向系統(tǒng)供油。在某些特殊的場合：如驅(qū)動泵的原動機發(fā)生故障，蓄能器可作應(yīng)急能源避免事故發(fā)生。

1.作輔助動力源

2.保壓和補充泄漏

3.吸收壓力沖擊與壓力脈動

有的液壓系統(tǒng)需要較長時間保壓而液壓泵卸載，此時可利用蓄能器釋放所儲存的壓力油，補償系統(tǒng)的泄漏，保持系統(tǒng)的壓力。

由于液壓閥的突然關(guān)閉或換向，系統(tǒng)可能產(chǎn)生壓力沖擊，此時可在壓力沖擊處安裝蓄能器起吸收作用，使壓力沖擊峰值降低。如在泵的出口處安裝蓄能器，可吸收泵的壓力脈動，降低噪聲，提高系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性。

6.1.3蓄能器的參數(shù)計算1.蓄能器的容積計算蓄能器的容積計算指的是氣腔中氣體容積。由氣體定律有

＝常數(shù)（6-1）——————(1)蓄能器在等溫條件下工作時

一般用于維持壓力、補償泄露的蓄能器，其釋放能量的速度緩慢，可認(rèn)為氣體在等溫條件下工作（n=1）,可按下式計算（6-2）

(2)蓄能器在絕熱條件下工作時

當(dāng)蓄能器用于大量供油時，其釋放能量迅速，一般可認(rèn)為氣體在絕熱條件下工作，可按下式計算（6-3）(3)蓄能器在多變過程時

實際上蓄能器工作過程大多屬于多變過程，在貯油時氣體壓縮為等溫過程，放油時氣體膨脹為絕熱過程，所以應(yīng)按下式計算（6-4）2.蓄能器的壓力確定（1）蓄能器的最低工作壓力的確定

蓄能器的最低工作壓力應(yīng)能滿足執(zhí)行機構(gòu)最大負(fù)載工作時所需壓力?？砂聪率接嬎悖?-5）

蓄能器的最高壓力的確定，既要考慮到蓄能器壽命，又要考慮到能適當(dāng)增加有效排油量；系統(tǒng)壓力又不至于過高，且相對穩(wěn)定。常用的經(jīng)驗公式為（2）蓄能器最高壓力的確定（6-6）（3）蓄能器的充氣壓力的確定對于氣囊式蓄能器：一般?。?-7）6.2過濾器6.2.1過濾器的功用6.2.2過濾器的類型6.2.1過濾器的功用

據(jù)統(tǒng)計，液壓系統(tǒng)中有70％～80％的故障是和液壓油的污染有關(guān)。油液被污染所混入的顆粒狀雜質(zhì)或油液自身氧化生成的氧化物等，將加速液壓元件的磨損。過濾器的功用就是濾去油液中的雜質(zhì)，維護油液的清潔，防止油液污染，保證系統(tǒng)正常工作。6.2.2過濾器的類型

過濾器按過濾精度可分為粗過濾器和精過濾器兩大類；按濾芯的結(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)式、線隙式、紙芯式和磁性等；按過濾材料的過濾原理可分為表面型、深度型、磁性三種。1.表面型過濾器

這種過濾器的慮芯表面與液壓介質(zhì)接觸，就象篩網(wǎng)一樣把污物阻留在其外表面。最常用的有網(wǎng)式和線隙式過濾器兩種。如圖6-3所示。圖6-3a)網(wǎng)式過濾器b)線隙式過濾器2.深度型過濾器

濾芯由多孔可透性材料制成，材料內(nèi)部具有曲折迂回的通道，大于表面孔徑的粒子直接被攔截在靠油液上游的外表面，而較小污染粒子進入過濾材料內(nèi)部，撞到通道壁上，濾芯的吸附及迂回曲折通道有利污染粒子的沉積和截留。這種濾芯材料有紙芯、燒結(jié)金屬、毛氈和各種纖維類等。圖6-4a所示為紙芯式過濾器，圖6-4b所示為燒結(jié)式過濾器。這種過濾器的優(yōu)點是過濾精度高，可達0.01～0.06mm，但壓力損失也較大，一般為0.03～0.2MPa，常用于過濾精度要求較高的場合。圖6-4a)紙芯式過濾器b)燒結(jié)式過濾器a)1-外殼

2-濾芯b)1-上蓋2-外殼3-濾芯

其原理是利用磁鐵吸附油液中的鐵質(zhì)微粒，但對其他污染顆粒不起作用，常與其他形式濾芯一起制成復(fù)合式過濾器，適用于金屬切削機床液壓系統(tǒng)中。3.磁性過濾器6.3油箱1.油箱的功用和結(jié)構(gòu)

油箱主要功用：儲存液壓系統(tǒng)所需的足夠油液，散發(fā)油液中的熱量，分離油液中氣體及沉淀污物等。

油箱有整體式和分離式兩種。整體式利用本機的內(nèi)腔作為油箱。其結(jié)構(gòu)緊湊，漏油易于回收。但散熱性差，易使主機產(chǎn)生熱變形，影響精度，再則維修不便，機身復(fù)雜。分離式油箱單獨設(shè)置，與主機分開，它布置靈活，維護方便，可減少油箱發(fā)熱和液壓振動對主機工作精度的影響，便于設(shè)計成通用化、系列化的產(chǎn)品，因而得到廣泛的應(yīng)用，特別是組合機床、自動線和精密設(shè)備等。圖6-5所示為小型分離式油箱典型結(jié)構(gòu)。圖6-5小型分離式油箱1-網(wǎng)過濾器2-吸油管3-空氣過濾器4-加油管

5-頂蓋6-油面指示器7，9-隔板

8-放油塞油箱設(shè)計時應(yīng)注意的問題1）油箱容量的確定，是油箱設(shè)計的關(guān)鍵。

2）油箱一般用2.5~4mm的鋼板焊接而成，對于大容量的油箱還要加焊角鐵，加強肋以增加其剛性。

3）油箱中應(yīng)設(shè)吸油過濾器，要有足夠的通流能力。因需經(jīng)常清洗過濾器，所以在油箱結(jié)構(gòu)上要考慮拆卸方便。4）吸油管和回油管要盡量遠離，它們之間要用隔板隔開，增加油液循環(huán)的距離，以利散熱、沉淀雜質(zhì)和分離氣泡，隔板高度一般為液面高度的3/4。吸油管和回油管管端切成45°，以增大通流面積，斜切口應(yīng)面向箱壁。管端與箱底、箱壁間距離應(yīng)大于管徑的三倍，過濾器距箱底不應(yīng)小于20mm。5）為防止油液污染，油箱蓋板、管口處都要妥善密封。蓋板上還應(yīng)裝置空氣過濾器，它還兼作為加油和防止油箱出現(xiàn)負(fù)壓而設(shè)置的通氣孔。6）油箱側(cè)壁應(yīng)設(shè)置油位計及溫度計。具體尺寸、結(jié)構(gòu)可參看有關(guān)資料及設(shè)計手冊。6.4管件

管件包括油管和管接頭，其功用是連接液壓元件和輸送液壓油。它應(yīng)保證有足夠強度，密封性好，無泄漏，壓力損失小和裝拆方便等。1.油管

液壓系統(tǒng)常用油管有鋼管、純銅管、尼龍管、塑料管和橡膠軟管等。應(yīng)當(dāng)根據(jù)液壓裝置工作條件和壓力大小來選擇油管。各種油管的特點及適用場合如表6-1所示。

油管尺寸的確定：油管尺寸主要指內(nèi)徑d和壁厚δ，它根據(jù)液壓系統(tǒng)的流量和壓力來計算（6-19）（6-20）表6-1各種油管的特點及適用的場合種類特點和適用場合硬管鋼管耐油、耐高壓、強度高、工作可靠，但裝配時不便彎曲，常在裝拆方便處用作壓力管道。中壓以上用無縫鋼管，低壓用焊接鋼管純銅管價高、承壓能力低（6.5～10MPa），抗沖擊和振動能力差，易使油液氧化，但易彎曲成各種形狀，常用在儀表和液壓系統(tǒng)裝配不方便的場合軟管塑料管耐油、價低、裝配方便，長期使用易老化，只適用于壓力低于0.5MPa的回油管或泄油管尼龍管乳白色透明，可觀察流動情況，價低，加熱后可隨意彎曲，擴口、冷卻后定形，安裝方便，承壓能力因材料而異（2.5～8MPa），今后有擴大使用的可能橡膠管用于相對運動部件的連接，分高壓和低壓兩種。高壓軟管由耐油橡膠夾有幾層鋼絲編織網(wǎng)（層數(shù)越多耐壓越高）制成，價高，用于壓力管路。低壓軟管由耐油橡膠夾帆布制成，用于回油管路。2.管接頭

管接頭是油管與液壓元件、油管與油管之間可拆卸的連接件。管接頭必須在強度足夠的前提下，在壓力沖擊和振動下要保持管路的密封性、連接牢固、外形尺寸小、加工工藝性好、壓力損失小等要求。管接頭種類繁多，具體規(guī)格品種可查閱有關(guān)手冊。管接頭的聯(lián)接螺紋采用國家標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M）。在液壓系統(tǒng)中常用的管接頭有擴口式管接頭（圖6-6），焊接式管接頭（圖6-7），卡套式管接頭（圖6-8），橡膠軟管接（圖6-9）和快速管接頭（圖6-10）等。圖6-6擴口式管接頭

1-接管2-導(dǎo)套3-螺母4-接頭體圖6-7焊接式管接頭

1-接管2-螺母

3-O型密封圈4-接頭體5-

組合密封圈圖6-8卡套式管接頭

1-接管2-卡套3-螺母4-接頭體5-組合密封圈

圖6-9橡膠軟管接頭

1-膠管2-外殼3-接頭體4-螺母

圖6-10快速管接頭

1-擋圈2，10-接頭體3，7，12-彈簧4，11-單向閥閥芯5-O型密封圈6-外套8-鋼球9-彈簧圈6.5密封的裝置

密封裝置是用來防止液壓系統(tǒng)油液的內(nèi)外泄漏以及外界灰塵和異物的侵入，保證系統(tǒng)建立所需的工作壓力的裝置。密封裝置的性能直接影響液壓系統(tǒng)的工作性能和效率，是衡量液壓系統(tǒng)性能的一個重要指標(biāo)。密封裝置的類型及特點:

密封裝置的種類很多，按被密封部位運動情況，可分為動密封和靜密封兩大類。常用的密封有以下幾種。1.間隙密封2.O型密封圈如圖6-11所示。如圖6-12所示。圖6-12O型密封圈

圖6-11間隙密封

圖6-13O型密封圈的擋圈安裝

當(dāng)靜密封壓力ｐ＞32MPa或動密封ｐ＞10MPa時，O型密封圈有可能被壓力油擠入間隙而損壞，如圖6-13a所示。為此在O型密封圈低壓側(cè)安置聚四氟乙烯擋圈，如圖6-13b所示。當(dāng)雙向受壓力油作用時，兩側(cè)都要加擋圈，如圖6-13c所示。3.唇型密封圈

唇型密封圈是依靠密封圈的唇口受液壓力作用變形，使唇邊貼緊密封面而進行密封的，液壓力越高，唇邊貼得越緊，并且具有磨損后自動補償?shù)哪芰?。這類密封一般用于往復(fù)運動密封。常見的有Y型(圖6-14,15)、YX型（圖6-16）、V型(圖6-17)等。（1）Y形密封圈（2）YX形密封圈（3）V形密封圈圖6-14Y型密封圈圖6-15Y型密封圈的安裝及支承環(huán)結(jié)構(gòu)

圖6-16YX型密封圈

圖6-17V型密封圈

4.組合密封裝置

隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，對密封裝置提出了耐高壓、高溫、高速、低摩擦系數(shù)、長壽命和可靠性等方面的要求，于是出現(xiàn)了一些新型密封裝置。圖6-18所示為橡膠組合密封裝置。圖6-18橡膠組合密封裝置

a)孔密封b)軸密封

1-O型密封圈2-滑環(huán)

歡迎提出寶貴意見和建議!本章結(jié)束！圖6-1a視頻演示（標(biāo)準(zhǔn)）：活塞式蓄能器圖6-1b視頻演示（標(biāo)準(zhǔn)）：氣囊式蓄能器第7章液壓基本回路章節(jié)目錄

7.1壓力控制回路7.2速度控制回路7.3方向控制回路7.4多執(zhí)行元件控制回路

任何液壓系統(tǒng)都是由一些基本回路所組成的。所謂液壓基本回路是指能實現(xiàn)某種規(guī)定功能的液壓元件的組合。按其在液壓系統(tǒng)中的功用可分為：1. 壓力控制回路——控制整個系統(tǒng)或局部油路的工作壓力；2. 速度控制回路——控制和調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度；3. 方向控制回路——控制執(zhí)行元件運動方向的變換和鎖停；4. 多執(zhí)行元件控制回路——控制幾個執(zhí)行元件相互間的工作循環(huán)。7.1壓力控制回路7.1.1調(diào)壓回路7.1.2卸載回路7.1.3減壓回路7.1.4增壓回路7.1.5平衡回路7.1.6保壓回路7.1.1調(diào)壓回路1.遠程調(diào)壓回路圖7-1a)遠程調(diào)壓回路b)多級調(diào)壓回路c)無級調(diào)壓回路2.多級調(diào)壓回路如圖7-1b所示。3.無級調(diào)壓回路如圖7-1c所示。7.1.2卸載回路

卸載回路的作用卸載的方法

是在系統(tǒng)執(zhí)行元件頻繁短時間停止工作，一般都采用使泵卸荷，而不頻繁啟停電機，以節(jié)省功率消耗，減少系統(tǒng)發(fā)熱，延長泵和電機的使用壽命。

一是將泵的出口直接接回油箱，泵在零壓或接近零壓下工作；另一是使泵在零流量或接近零流量下工作。前者稱為壓力卸載；后者稱為流量卸載，只僅適用于變量泵。1.用換向閥中位機能的卸載回路圖7-2a)用換向閥中位機能的卸載回路b)用先導(dǎo)型溢流閥的卸載回路

c)用限壓式變量泵的卸載回路d)用有蓄能器保持系統(tǒng)壓力的卸載回路

a)b)c)d)2.用先導(dǎo)型溢流閥的卸載回路如圖7-2b所示。如圖7-2c所示。3.用限壓式變量泵的卸載回路4.用有蓄能器保持系統(tǒng)壓力的卸載回路如圖7-2d所示。7.1.3減壓回路

減壓回路的功用:在于使系統(tǒng)某一支路具有低于系統(tǒng)壓力調(diào)定值的穩(wěn)定工作壓力。

最常見的減壓回路是在所需低壓的支路上串聯(lián)定值減壓閥，如圖7-3a所示。圖7-3b是二級減壓回路。

要液壓回路工作可靠，減壓閥的最低調(diào)定壓力應(yīng)不小于0.5MPa，最高調(diào)定壓力至少應(yīng)比系統(tǒng)壓力小0.5MPa。另外，若有調(diào)速閥，應(yīng)放在減壓閥的后面，避免減壓閥泄露的影響。1，6-先導(dǎo)型減壓閥2-定值減壓閥3-單向閥4-液壓缸5-二位二通換向閥圖7-3a)

單級減壓回路b)

二級減壓回路7.1.4增壓回路圖7-4a)單作用增壓器的增壓回路b)雙作用增壓器的增壓回路a)b)7.1.5平衡回路

圖7-5a)采用單向順序閥的平衡回路b)采用液控單向閥的平衡回路

c)采用遠控平衡閥的平衡回路a)b)c)7.1.6保壓回路圖7-6a)采用電接觸式壓力表控制的保壓回路

圖7-6b)采用蓄能器的保壓回路

圖7-6c)采用輔助泵的保壓回路7.2速度控制回路7.2.1速度調(diào)節(jié)與控制原理7.2.2定量泵節(jié)流調(diào)速回路7.2.3容積調(diào)速回路7.2.4快速運動回路7.2.5速度換接回路7.2.1速度調(diào)節(jié)與控制原理

在液壓傳動裝置中執(zhí)行元件主要是液壓缸和液壓馬達，其工作速度或轉(zhuǎn)速與輸入流量及其幾何參數(shù)有關(guān)。在不考慮油液壓縮性和泄漏的情況下：液壓缸的速度：液壓馬達的轉(zhuǎn)速：

由上面兩式可知，對于液壓缸來說，只能用改變輸入液壓缸流量的辦法來調(diào)速。對變量液壓馬達，既可用改變輸入流量的辦法來調(diào)速，也可用改變馬達排量的辦法來調(diào)速。1.進油節(jié)流調(diào)速回路圖7-7a)進油節(jié)流調(diào)速回路b)回油節(jié)流調(diào)速回路7.2.2定量泵節(jié)流調(diào)速回路a)b)（1）速度負(fù)載特性液壓缸活塞運動速度

流經(jīng)節(jié)流閥的流量（7-1）（7-2）活塞的受力平衡方程（7-3）當(dāng)回油腔接油箱時，，故有代入式（7-2）得式（7-5）即為進油節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性方程，其曲線方程見圖7-8。（7-4）（7-5）由以上分析可知，調(diào)節(jié)就能實現(xiàn)無級調(diào)速。該回路調(diào)速范圍較大。圖7-8進油節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性

速度隨負(fù)載變化而變化的程度，常用速度剛性來評定（7-6）由式（7-5）和式（7-6）可得（7-7）(2)功率特性液壓泵輸出功率液壓缸輸出的有效功率回路的功率損失溢流損失ΔP1=pSΔq和節(jié)流損失ΔP2=Δp1qL。進油節(jié)流調(diào)速的回路效率（7-9）

（7-8）

2.回油節(jié)流調(diào)速回路

用同樣的分析方法可得到速度負(fù)載特性、速度剛性為（7-10）

（7-11）

3.旁路節(jié)流調(diào)速回路圖7-9a)旁路節(jié)流調(diào)速回路b)旁路節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性（1）速度負(fù)載特性（7-12）

如同式（7-5）的推導(dǎo)過程，可得回路的速度負(fù)載特性方程。由于泵的工作壓力隨負(fù)載而變化，泵的輸出流量qp應(yīng)計入泵的泄漏量隨壓力的變化Δqp。則速度剛性為（7-13）（2）功率特性液壓泵的輸出功率：

液壓缸的輸出功率：功率損失：回路效率：（7-14）（7-15）式中4．進油、回油和旁通三種節(jié)流閥調(diào)速回路性能的比較（1）比較式(7-11)與式(7-7)可以看出，回油節(jié)流閥調(diào)速與進油節(jié)流閥調(diào)速的速度－負(fù)載特性及速度剛度完全相同。

（2）進油節(jié)流與回油節(jié)流調(diào)速回路在使用中主要存在兩點差異：一是回油節(jié)流閥調(diào)速回路能夠承受一定的負(fù)值負(fù)載，缸的平穩(wěn)性高；二是進油節(jié)流閥調(diào)速回路容易實現(xiàn)壓力控制。

（3）三種調(diào)速回路的剛度比較。根據(jù)式（7-12），可得速度負(fù)載特性曲線，如圖7-9b所示。（4）三種調(diào)速回路功率損失的比較。旁路節(jié)流調(diào)速回路只有節(jié)流損失，而無溢流損失，因而功率損失比進油和回油兩種節(jié)流閥調(diào)速回路小，效率高。

（5）停機后的起動性能。長期停機后，當(dāng)液壓泵重新起動時，回油節(jié)流閥調(diào)速回路背壓不能立即建立會引起瞬間工作機構(gòu)的前沖現(xiàn)象。而在進油節(jié)流調(diào)速回路中，因為進油路上有節(jié)流閥控制流量，只要在開車時關(guān)小節(jié)流閥即可避免起動沖擊。

5.改善節(jié)流調(diào)速負(fù)載特性的回路

根據(jù)調(diào)速閥在回路中安放的位置不同，有進油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流等多種方式，見圖7-10a、b、c示，它們的回路構(gòu)成、工作原理同它們各自對應(yīng)的節(jié)流閥調(diào)速回路基本一樣。

需要指出，為了保證調(diào)速閥中定差減壓閥起到壓力補償作用，調(diào)速閥兩端壓差必須大于一定數(shù)值，中低壓調(diào)速閥為0.5MPa，高壓調(diào)速閥為1MPa。

圖7-10采用調(diào)速閥、旁通型調(diào)速閥的調(diào)速回路

b）a）c）7.2.3容積調(diào)速回路1.變量泵—定量馬達調(diào)速回路圖7-11a)變量泵—定量馬達調(diào)速回路b)回路特性曲線

圖7-12a)變量泵－變量馬達調(diào)速回路b)回路特性曲線2.變量泵—變量馬達調(diào)速回路3.容積節(jié)流調(diào)速回路

容積節(jié)流調(diào)速回路采用壓力補償型變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)進入或流出液壓缸的流量來調(diào)節(jié)其運動速度，并使變量泵的輸油量自動地與液壓缸所需流量相適應(yīng)。（1）限壓式變量泵和調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速回路回路如圖7-13a所示，回路的調(diào)速特性，如圖7-13b所示。圖7-13a)

限壓式變量泵和節(jié)流閥的調(diào)速回路b)

調(diào)速特性曲線

當(dāng)進入液壓缸的工作流量為、泵的供油流量應(yīng)為，供油壓力為，此時液壓缸工作腔壓力的正常工作范圍是（7-16）回路的效率為（7-17）（2）差壓式變量泵和節(jié)流閥的調(diào)速回路圖7-14差壓式變量泵和節(jié)流閥的容積節(jié)流調(diào)速回路

回路效率：這種調(diào)速回路不但沒有溢流損失，而且泵的供油壓力隨負(fù)載變化，回路中的功率損失也只有節(jié)流閥處壓降所造成的節(jié)流損失一項，因此回路效率高，如下：（7-18）7.2.4快速運動回路

快速運動回路的功用：圖7-15液壓缸差動連接快速運動回路

1.液壓缸差動連接快速回路2.雙泵供油快速運動回路圖7-16雙泵供油快速運動回路3.用增速缸的快速運動回路圖7-17增速缸的增速運動回路

1-增壓缸2-小腔3-單向閥4-順序閥5-大腔4.采用蓄能器的快速運動回路圖7-18采用蓄能器的快速運動回路

1-泵2-單向閥3-換向閥4-蓄能器5-順序閥6-液壓缸7.2.5速度換接回路1.快、慢速換接回路（1）用行程閥（電磁閥）的速度換接回路

圖7-19a)用行程閥的速度換接回路b)

液壓馬達并聯(lián)雙速換接回路

a)b)（2）液壓馬達速度換接回路

如圖7-19b所示。采用兩個液壓馬達或串聯(lián)、或并聯(lián)，以達到換接目的。2.兩種慢速的換接回路

圖7-20a)調(diào)速閥串聯(lián)速度換接回路b)調(diào)速閥并聯(lián)速度換接回路a)b)7.3方向控制回路7.3.1換向回路7.3.2鎖緊回路7.3.1換向回路

通過控制進入執(zhí)行元件液流的通、斷或變向來實現(xiàn)液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的啟動、停止或改變運動方向的回路稱為方向控制回路。

對于普通的換向回路，只需在泵與執(zhí)行元件之間采用標(biāo)準(zhǔn)的換向閥即可。對換向精度平穩(wěn)性要求較高時，則需要采用復(fù)雜的換向回路。本節(jié)主要介紹兩種復(fù)雜的換向回路：時間控制制動式換向回路和行程控制制動式換向回路。1.時間控制制動式換向回路如圖7-21所示。

圖7-21時間控制制動式換向回路1-液壓缸2-換向閥3-先導(dǎo)閥4-溢流閥5-節(jié)流閥

這種回路中的主油路只受主換向閥2控制。當(dāng)先導(dǎo)閥3處于左位時，壓力控制油經(jīng)過單向閥流進主換向閥2的右端，推動主換向閥的閥芯向左移動，同時主換向閥左端的控制油經(jīng)過節(jié)流閥流回油箱。在主換向閥閥芯向左移動的同時，其閥芯上的制動錐面T逐漸將回油的通道關(guān)小，從而使液壓缸活塞速度逐漸減慢，并在主換向閥2的閥芯移過距離后將通道封閉，使液壓缸活塞停止運動。主換向閥閥芯上的制動錐的半錐角度一般取，制動錐長度取。當(dāng)節(jié)流閥的開口大小調(diào)定后，主換向閥閥芯移過距離所需的時間就確定不變。2.行程控制制動式換向回路圖7-22行程控制制動式換向回路1-液壓缸2-主換向閥3-先導(dǎo)閥4-節(jié)流閥5-溢流閥

7.3.2鎖緊回路鎖緊回路的功用：是使液壓缸能在任意位置停留，且不會因外力作用而移動位置。圖7-23用液控單向閥的鎖緊回路

7.4多執(zhí)行元件控制回路7.4.1順序動作回路7.4.2同步回路7.4.3互不干擾回路7.4.1順序動作回路

順序動作回路的功用在于使幾個執(zhí)行元件嚴(yán)格按照預(yù)定順序依次動作。按控制方式不同，分為壓力控制和行程控制兩種。

圖7-24是用順序閥控制的順序回路。鉆床液壓系統(tǒng)的動作順序為①夾緊工件—②鉆頭進給—③鉆頭退出—④松開工件。

1.壓力控制順序動作回路圖7-24用順序閥控制的順序動作回路2.行程控制順序動作回路圖7-25a)行程閥控制順序回路b)行程開關(guān)控制順序回路

7.4.2同步回路同步回路的功用圖7-26用調(diào)速閥的同步回路

1.用調(diào)速閥的同步回路2.用串聯(lián)液壓缸的同步回路圖7-27帶補償裝置的串聯(lián)缸同步回路

3.用同步缸或同步馬達的同步回路

圖7-28a)同步缸同步回路b)同步馬達同步回路a)b)4.采用比例閥或伺服閥的同步回路圖7-29采用伺服閥的同步回路

當(dāng)液壓系統(tǒng)有很高的同步精度要求時，必須采用比例閥或伺服閥的同步回路。7.4.3互不干擾回路

這種回路的功用是使系統(tǒng)中幾個執(zhí)行元件在完成各自工作循環(huán)時彼此互不影響。

圖7-30是通過雙泵供油來實現(xiàn)多缸快慢速互不干擾的回路。液壓缸1和2各自要完成“快進—工進—快退”的自動工作循環(huán)。圖7-30多缸快慢速互不干擾回路

歡迎提出寶貴意見和建議!本章結(jié)束！圖7-1a視頻演示:遠程調(diào)壓回路

圖7-1b視頻演示:多級調(diào)壓回路圖7-1c視頻演示:無級調(diào)壓回路圖7-2a視頻演示:用換向閥中位機能的卸載回路

圖7-2b視頻演示:用先導(dǎo)型溢流閥的卸載回路圖7-2c視頻演示:限壓式變量泵的卸載回路

圖7-2d視頻演示：有蓄能器的卸載回路

圖7-3a視頻演示:單級減壓回路

圖7-3b視頻演示:二級減壓回路圖7-4a視頻演示:單作用增壓器的增壓回路圖7-4b視頻演示:雙作用增壓器的增壓回路圖7-5a視頻演示:采用單向順序閥的平衡回路圖7-5b視頻演示:采用液控單向閥的平衡回路圖7-5c視頻演示:采用遠控平衡閥的平衡口路圖7-6a視頻演示:采用電接觸式壓力表控制的保壓回路

圖7-6b視頻演示:采用蓄能器的保壓回路

圖7-6c視頻演示:采用輔助泵的保壓回路圖7-7a視頻演示:進油調(diào)速回路圖7-7b視頻演示:回油調(diào)速回路圖7-9a視頻演示:旁路節(jié)流調(diào)速回路圖7-10a視頻演示:采用調(diào)速閥的調(diào)速回路（進油節(jié)流）圖7-10b視頻演示:采用調(diào)速閥的調(diào)速回路（回油節(jié)流）圖7-10c視頻演示:采用調(diào)速閥的調(diào)速回路（旁路節(jié)流）圖7-11a視頻演示:變量泵-定量馬達調(diào)速回路

圖7-12a視頻演示:變量泵-變量馬達調(diào)速回路圖7-13a視頻演示:限壓式變量泵和節(jié)流閥的調(diào)速回路圖7-14視頻演示:差壓式變量泵和節(jié)流閥的調(diào)速回路圖7-15視頻演示:液壓缸差動連接快速回路圖7-16視頻演示:雙泵供油快速運動回路圖7-17視頻演示:增速缸的增速運動回路

圖7-18視頻演示:采用蓄能器的快速運動回路圖7-19a視頻演示:用行程閥的速度換接回路圖7-19b視頻演示:液壓馬達并聯(lián)雙速換接回路圖7-20a視頻演示:調(diào)速閥串聯(lián)速度換接回路圖7-20b視頻演示:調(diào)速閥并聯(lián)速度換接回路圖7-23視頻演示:用液控單向閥的鎖緊回路圖7-24視頻演示:用順序閥控制的順序回路圖7-25a視頻演示:行程閥控制的順序回路圖7-25b視頻演示:行程開關(guān)控制的順序回路圖7-26視頻演示:用調(diào)速閥的同步回路圖7-27視頻演示:帶補償裝置的串聯(lián)缸同步回路圖7-28a視頻演示:同步缸的同步回路圖7-28b視頻演示:同步馬達的同步回路圖7-29視頻演示:采用伺服閥的同步回路圖7-30視頻演示:多缸快慢速互不干擾回路第8章液壓系統(tǒng)實例章節(jié)目錄

8.1組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)8.2塑料注射成型機液壓系統(tǒng)8.3YA32—200型四柱萬能液壓機液壓系統(tǒng)8.4機械手液壓系統(tǒng)

閱讀一個較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)圖，可分為以下幾個步驟。1.了解機械設(shè)備的工作原理，從而了解在工作循環(huán)中的各種工況對力、速度和方向這三個參數(shù)的質(zhì)與量的要求。2.初讀液壓系統(tǒng)圖，并且以執(zhí)行元件為中心，可將系統(tǒng)分解為若干個工作單元。3.先單獨分析每一個子系統(tǒng)，參照電磁鐵動作表和執(zhí)行元件的動作要求，理清其液流路線。4.工作系統(tǒng)的安全性。5.工作效率。6.對系統(tǒng)作綜合分析，歸納總結(jié)整個液壓系統(tǒng)的特點。8.1組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)8.1.1概述8.1.2YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)工作原理8.1.3YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)特點8.1.1概述8.1.2YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)工作原理圖8-1和表8-1分別表示YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)原理圖和系統(tǒng)的動作循環(huán)表。這個系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的工作循環(huán)是：“快進→一工進→二工進→死擋鐵停留→快退→原位停止”。

圖8-1YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)圖

1-液壓泵2,7,12-單向閥3-液動換向閥4-先導(dǎo)電磁閥5-背壓閥6-順序閥8,9-調(diào)速閥10-電磁閥11-壓力繼電器13-行程閥14-液壓缸a-快進b-一工進c-二工進d-返回停止

元件動作1YA2YA3YA壓力繼電器11行程閥13快進（差動）+－－－導(dǎo)通一工進+－－－切斷二工進+－+－切斷死擋鐵停留+－++切斷快退－+±－切斷→導(dǎo)通原位停止－－－－導(dǎo)通表8-1YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)的動作循環(huán)表8.1.3YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)特點(1)采用了由限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路;(2)采用限壓式變量泵和差動連接兩個措施實現(xiàn)快進，這樣既能得到較高的快進速度，又不致使系統(tǒng)效率過低;(3)采用行程閥和液控順序閥使快進轉(zhuǎn)換為工進，動作平穩(wěn)可靠，轉(zhuǎn)換的位置精度比較高。

8.2塑料注射成型機液壓系統(tǒng)8.2.1概述8.2.2SZ-250A型注塑機液壓系統(tǒng)工作原理8.2.3液壓系統(tǒng)特點8.2.1概述塑料注射成型機簡稱注塑機。注塑機的工作循環(huán)如下：合模→注射座前移→注射→保壓

→

注射座后退→開?！敵鲋破贰敵龈缀笸恕夏！Ｒ陨蟿幼鞣謩e由合模缸、注射座移動缸、預(yù)塑液壓馬達、注射缸和頂出缸完成。8.2.2SZ-250A型注塑機液壓系統(tǒng)工作原理

SZ-250A型注塑機屬中小型注塑機，每次最大注射容量為250cm3。圖8-2為其組件外形及液壓系統(tǒng)圖。各執(zhí)行元件的動作循環(huán)主要依靠行程開關(guān)切換電磁換向閥來實現(xiàn)。電磁鐵動作順序如表8-2所示。圖8-2SZ-250A型注塑機組件外形及液壓系統(tǒng)圖

放大

表8-2SZ-250A型注塑機電磁鐵動作順序表1.關(guān)安全門2.合模合模過程經(jīng)過四個階段：（1）慢速合模（2Y＋、3Y＋）（2）快速合模（1Y＋、2Y＋、3Y＋）（3）低壓合模（2Y＋、3Y＋、13Y＋）（4）高壓合模（2Y＋、3Y＋）3.注射座前移（2Y＋、7Y＋）4.注射注射螺桿以一定的壓力和速度將料筒前端的熔料經(jīng)噴嘴注入模腔。分慢速注射和快速注射兩種。（1）慢速注射（2Y＋、7Y＋、10Y＋、12Y＋）（2）快速注射（1Y＋、2Y＋、7Y＋、8Y＋、10Y＋、12Y＋）5.保壓（2Y＋、7Y＋、10Y＋、14Y＋）6.預(yù)塑（1Y＋、2Y＋、7Y＋、11Y＋）

7.防流涎（2Y＋、7Y＋、9Y＋）8.注射座后退（2Y＋、6Y＋）9.開模開模速度一般為慢—快。10.頂出11.螺桿后退和前進8.2.3液壓系統(tǒng)特點因注射缸液壓力直接作用在螺桿上，因此注射壓力pz與注射缸的油壓p的比值為D2/d2（D為注射缸活塞直徑，d為螺桿直徑）。為滿足加工不同塑料對注射壓力的要求，一般注塑機都配備三種不同直徑的螺桿。2.采用了液壓—機械增力合模機構(gòu)，保證足夠的合模力，還可采用增壓缸合模裝置。3.根據(jù)塑料注射成型工藝，模具的啟閉過程和塑料注射的各階段速度不一樣，而且快慢速之比可達50～100，為此該注塑機采用了雙泵供油系統(tǒng)。4.通過多個并聯(lián)的遠程調(diào)壓閥來實現(xiàn)系統(tǒng)所需多級壓力控制5.注塑機的多執(zhí)行元件的循環(huán)動作主要依靠行程開關(guān)按事先編程的順序完成。8.3YA32—200型四柱萬能液壓機液壓系統(tǒng)8.3.1概述8.3.2YA32—200型四柱萬能液壓機液壓系統(tǒng)原理8.3.3YA32—200型四柱萬能液壓機液壓系統(tǒng)特點8.3.1概述8.3.2YA32-200型四柱萬能液壓機液壓系統(tǒng)原理

圖8-3是該機液壓系統(tǒng)原理圖。系統(tǒng)中有兩個泵：主泵1是一個高壓大流量恒功率(壓力補償)變量泵；輔助泵2是一個低壓小流量的定量泵，主要用以供給電液閥的控制油液。

液壓機要求液壓系統(tǒng)完成的主要動作是：主缸滑塊的快速下行、慢速加壓、保壓，泄壓、快速回程及在任意點停止；頂出缸活塞的頂出和退回等。

圖8-3YA32-200型四柱萬能液壓機液壓系統(tǒng)原理圖

1-恒功率變量泵2-輔助泵3,5-溢流閥4-遠程調(diào)壓閥6,15-電液換向閥7-壓力繼電器8-單向閥9-帶卸載閥芯充液閥10-主缸11-帶阻尼孔卸荷閥12,17-背壓閥13-液控單向閥14-電磁閥16-頂出缸18-節(jié)流器19-安全閥

放大放大1.主缸運動(1)快速下行(2)慢速接近工件、加壓(3)保壓(4)泄壓、快速回程(5)停止2．頂出缸運動頂出缸16只是在主缸停止運動時才能動作。（1）頂出（2）退回

（3）浮動壓邊

8.3.3YA32—200型四柱萬能液壓機液壓系統(tǒng)特點(1)系統(tǒng)采用高壓大流量恒功率變量泵供油可節(jié)省能量。(2)采用的快速運動回路結(jié)構(gòu)簡單，使用元件少。(3)系統(tǒng)采用單向閥8進行保壓。為了減少由保壓轉(zhuǎn)換為快速回程時的液壓沖擊，采用了卸荷閥11和帶卸載小閥芯的液控單向閥9組成的泄壓回路。(4)頂出缸16與主缸10運動互鎖。8.4機械手液壓系統(tǒng)8.4.1概述8.4.2JS01工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)原理及特點8.4.1概述機械手是模仿人的手部動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運和操作的自動裝置。一般由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及檢測裝置三大部分組成，驅(qū)動系統(tǒng)多數(shù)采用電液（氣）機聯(lián)合傳動。本節(jié)介紹的JS01工業(yè)機械手屬于圓柱坐標(biāo)式、全液壓驅(qū)動機械手，具有手臂升降、伸縮、回轉(zhuǎn)和手腕回轉(zhuǎn)四個自由度。每一部分均由液壓缸驅(qū)動與控制。詳見圖8-4。機械手動畫8.4.2JS01工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)原理及特點JS01工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)圖如圖8-4。電磁鐵動作順序見表8-3。各元件動作、油路自行分析。該液壓系統(tǒng)的特點歸納如下：系統(tǒng)采用了雙聯(lián)泵供油。手臂的伸縮和升降采用單桿雙作用液壓缸驅(qū)動。執(zhí)行機構(gòu)的定位和緩沖是機械手工作平穩(wěn)可靠的關(guān)鍵。為使手指夾緊缸夾緊工件后不受系統(tǒng)壓力波動的影響，保證牢固地夾緊工件，系統(tǒng)采用了液控單向閥21實現(xiàn)鎖緊回路。手臂升降缸為立式液壓缸，為支承平衡手臂運動部件的自重，采用了單向順序閥12實現(xiàn)平衡回路。圖8-4JS01工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)圖

放大放大表8-3JS01工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)電磁鐵、壓力繼電器動作順序表

歡迎提出寶貴意見和建議!本章結(jié)束！圖8-2SZ-250A型注塑機液壓系統(tǒng)圖圖8-4JS01工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)圖

第9章液壓系統(tǒng)的設(shè)計章節(jié)目錄9.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟9.2液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算舉例9.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟9.1.1明確系統(tǒng)的設(shè)計要求9.1.2分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù)9.1.3擬定液壓系統(tǒng)圖9.1.4液壓元件計算與選擇9.1.5液壓系統(tǒng)的性能驗算9.1.6繪制工作圖、編制技術(shù)文件

設(shè)計液壓系統(tǒng)時應(yīng)首先明確主機對液壓系統(tǒng)在動作、性能、工作環(huán)境等方面的要求，液壓系統(tǒng)設(shè)計步驟大體上可按圖9-1所示的內(nèi)容和流程進行。

圖9-1液壓傳動系統(tǒng)的一般設(shè)計流程

9.1.1

明確系統(tǒng)的設(shè)計要求

設(shè)計液壓系統(tǒng)時，首先要對液壓主機的工況進行分析，具體包括：1．主機的用途、總體布局、對液壓裝置的位置和空間尺寸的限制。2．主機的工作循環(huán)，液壓系統(tǒng)應(yīng)完成的動作，動作順序或互鎖要求，以及自動化程度的要求。3．液壓執(zhí)行元件的負(fù)載和運動速度的大小及其變化范圍，運動平穩(wěn)性、定位精度及轉(zhuǎn)換精度等的要求。4．液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件。5．工作效率、安全性、可靠性以及經(jīng)濟性等的要求。9.1.2分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù)工況分析包括動力參數(shù)分析和運動參數(shù)分析兩個部分。（1）動力參數(shù)分析將各執(zhí)行元件在各階段所需克服的負(fù)載用圖9-2a所示的負(fù)載-位移（F-l）曲線表示，稱為負(fù)載圖。

a)負(fù)載圖b)速度圖圖9-2液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的負(fù)載圖和速度圖

1-啟動加速2-快進3-工進4-制動5-摩擦力

6-切削力7-密封及背壓阻力8-慣性力

（2）運動參數(shù)分析其在各階段的速度用9-2b所示的速度-位移（v-l）曲線表示，稱為速度圖。

液壓缸驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)進行直線往復(fù)運動時，所受到的外負(fù)載為(9-1)1）工作負(fù)載2）摩擦阻力負(fù)載

（9-2）

3）慣性負(fù)載

除以上的負(fù)載力外，液壓缸的受力還有粘性阻力、密封阻力和背壓阻力等。液壓馬達的負(fù)載力矩的計算方法與液壓缸相似。(9-3)2.確定主要參數(shù)

執(zhí)行元件的工作壓力，可以根據(jù)負(fù)載圖中的最大負(fù)載來選擇（見表9-1），也可以根據(jù)主機類型來選擇（見表9-2）；而最大流量則由執(zhí)行元件速度圖中的最大速度計算出來。一般的做法是，先選定工作壓力p，再按最大負(fù)載和預(yù)估的機械效率求出A或，并進行驗算、修正和圓整最后再算出最大流量。

在本步驟的驗算中，必須使執(zhí)行元件的最低工作速度符合下述要求：液壓缸液壓馬達表9-1

按負(fù)載選擇執(zhí)行元件工作壓力負(fù)載F（N）<50005000~1000010000~2000020000~3000030000~50000>50000工作壓力p（MPa）<0.8~11.5~22.5~33~44~55~7表9-2

按主機類型選擇執(zhí)行元件工作壓力主機類型機床農(nóng)業(yè)機械、小型工程機械、工程機械輔助機構(gòu)液壓機、大型挖掘機、重型機械、起重運輸機械磨床組合機床龍門刨床拉床工作壓力p（MPa）≤23~5≤88~1010~1620~32這些執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)最后還必須圓整成標(biāo)準(zhǔn)值（見國標(biāo)GB/T2347－1997和GB/T2348－1993）。

3.繪制液壓執(zhí)行元件工況圖

在執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)確定之后，根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，算出工作循環(huán)各階段中的實際工作壓力、流量和功率。這時就可繪制出工況圖，如圖9-3所示。圖9-3

執(zhí)行元件的工況圖

1-啟動加速2-快進3-工進4-制動

9.1.3擬定液壓系統(tǒng)圖1.液壓系統(tǒng)類型的分析與選擇

2.液壓回路的分析與選擇

3.液壓系統(tǒng)圖的擬定

9.1.4液壓元件計算與選擇1.液壓泵的選擇

根據(jù)液壓泵最大工作壓力和最大供油流量，從產(chǎn)品樣本中選取合適的型號和規(guī)格。為了工作安全可靠，通常泵的額定壓力應(yīng)選得比上述最大工作壓力高20%~60%，額定流量則只須選得能滿足以上需要即可。其驅(qū)動電機的功率一般可以直接從產(chǎn)品樣本上查到。2.閥類元件的選擇表9-3進油路壓力損失經(jīng)驗值系統(tǒng)結(jié)構(gòu)情況總壓力損失(MPa）一般節(jié)流調(diào)速及管路簡單的系統(tǒng)0.2~0.5進油路有調(diào)速閥及管路復(fù)雜的系統(tǒng)0.5~1.53.液壓閥配置形式的選擇閥類元件在液壓站上的配置形式主要有三種：（1）疊加閥式

（2）油路板式

（3）集成塊式

9.1.5液壓系統(tǒng)的性能驗算1.液壓系統(tǒng)壓力損失的驗算

壓力損失包括管道內(nèi)的沿程損失和局部損失以及閥類元件的局部損失三項。管道內(nèi)的壓力損失可通過公式計算，閥類的壓力損失可從產(chǎn)品樣本中查。

當(dāng)通過閥類元件的實際流量q不是其公稱流量時，（9-4）2.液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升驗算

利用熱平衡原理，例如，當(dāng)油箱三個邊的尺寸比例在1:1:1到1:2:3之間、油面高度是油箱高度的80%且油箱通風(fēng)情況良好時，有（9-5）

當(dāng)驗算出來的油液溫升值超過允許數(shù)值時，系統(tǒng)中必須考慮設(shè)置適當(dāng)?shù)睦鋮s器。油箱中油液的允許溫升隨主機而異。9.1.6繪制工作圖、編制技術(shù)文件

工作圖一般包括液壓系統(tǒng)圖、液壓系統(tǒng)裝配圖，液壓缸等非標(biāo)準(zhǔn)元件裝配圖及零件圖。液壓系統(tǒng)圖應(yīng)附有液壓元件明細(xì)表。液壓系統(tǒng)裝配圖是液壓系統(tǒng)的安裝施工圖。編制技術(shù)文件一般包括設(shè)計計算說明書、液壓系統(tǒng)使用及維修技術(shù)說明書，零部件目錄表、標(biāo)準(zhǔn)件、通用件及外購件匯總表等。9.2液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算實例9.2.1工況分析9.2.2確定執(zhí)行元件主要參數(shù)9.2.3液壓系統(tǒng)圖的擬定9.2.4液壓元件的選擇9.2.5液壓系統(tǒng)的性能驗算

本節(jié)以一臺臥式單面多軸鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)設(shè)計實例來說明組合機床液壓系統(tǒng)的設(shè)計過程。已知機床各參數(shù)如下：軸向切削力移動部件總重力G（N）快進行程長工進行程長快進、快退速度工進速度加速、減速時間靜摩擦系數(shù)動摩擦系數(shù)液壓缸的機械效率3000095001005050.050.20.20.10.9設(shè)計要求滑臺實現(xiàn)“快進→工進→死擋鐵停留→快退→原位停止”的工作循環(huán)。9.2.1工況分析因為工作部件是臥式裝置，則慣性力，導(dǎo)軌的靜摩擦力和動摩擦力轉(zhuǎn)化到水平方向分別為表9-4

液壓缸在各工作階段的負(fù)載值工況負(fù)載組成負(fù)載值F（N）

推力起動19002111加速13541504快進9501056工進3095034389快退9501056這里暫不考慮回油腔的背壓力。因此液壓缸在各個工作階段的負(fù)載如表9-4所示。負(fù)載圖、速度圖分別見圖9-4a、9-4b。

a)負(fù)載圖

b)速度圖

圖9-4組合機床液壓缸負(fù)載圖和速度圖

9.2.2確定執(zhí)行元件主要參數(shù)1）系統(tǒng)壓力3）液壓缸面積2）背壓由工進時的推力計算液壓缸面積故有將這些直徑按GB/T2348－1997圓整成就近標(biāo)準(zhǔn)值得

由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積為

則液壓缸在各個工作階段中的壓力、流量和功率值，如表9-5所示，工況圖如圖9-5所示。表9-5液壓缸在不同階段的壓力、流量和功率值

圖9-5液壓缸工況圖

9.2.3液壓系統(tǒng)圖的擬定1.液壓回路的選擇2.擬定液壓系統(tǒng)圖3.液壓閥配置形式的選擇

圖9-6液壓系統(tǒng)原理圖

圖9-7疊加閥式液壓系統(tǒng)原理圖

9.2.4液壓元件的選擇1.液壓泵1）壓力2）流量

兩個液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為25.13L/min,若回路中的泄漏按液壓缸輸入流量的10%估計，則兩個泵的總流量為:

根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品目錄，最后確定選取PV2R12-6/26型雙聯(lián)葉片泵，其小液壓泵和大液壓泵的排量分別為6mL/r和26mL/r。3）驅(qū)動電動機根據(jù)計算得來的數(shù)值查閱電動機產(chǎn)品目錄，選取Y100L-6型電動機。

2.閥類元件及輔助元件各元件見表9-6與表9-7所示3.油管

液壓缸無桿腔與有桿腔相連的油管都按YB231－1970選用內(nèi)徑15mm、外徑18.2mm的15號冷拔無縫鋼管。序號元件名稱估計通過流量（L.min-1）型號及規(guī)格1過濾器30XU-J63X802雙聯(lián)葉片泵5.1+22PV2R-6/263壓力表開關(guān)-KF3-E3B4單向閥25AF3-Ea10B5溢流閥5YF3-E10B6三位五通電磁閥6035DY-E10B7單向閥60AF3-Ea10B8壓力繼電器-PF-B8L9行程閥50AXQ-E10B10調(diào)速閥0.511單向閥6012單向閥25AF3-Ea10B13背壓閥0.5YF3-E10B14液控順序閥25XF3-E10B表9-6元件的型號及規(guī)格

序號元件名稱估計通過流量（L.min-1）型號及規(guī)格1過濾器30XU-J63X802雙聯(lián)葉片泵5.1+22PV2R-6/263底板塊27.1EDKA-104壓力表Y-100T5壓力表開關(guān)-4K-F10D36壓力繼電器-PD-F10D3-A7液控順序閥25X-F10D3-P/T(P1)8溢流閥5Y1-F10D3-P/T9電磁單向調(diào)速閥-Q1AD-F6/10D3-B10單向閥25A-F10D3-T11背壓閥0.5PA-Fa6/10D3-B(A)12單向閥25A-F10D3-T13單向閥60A-F10D3-T14三位五通電磁閥6035DY-E10B表9-7元件的型號及規(guī)格（疊加閥系列）

表9-8液壓缸的進、出流量

4.油箱油箱容積按估算，取經(jīng)驗數(shù)據(jù)，故其容積為按GB2876－1981規(guī)定，取最靠近的標(biāo)準(zhǔn)值。9.2.5液壓系統(tǒng)的性能驗算1.系統(tǒng)壓力損失驗算2.油液溫升驗算經(jīng)驗算，溫升沒有超出允許范圍，故液壓系統(tǒng)不必設(shè)置冷卻器。

歡迎提出寶貴意見和建議!本章結(jié)束！第10章氣源裝置與氣動元件章節(jié)目錄

10.1氣源裝置10.2氣動輔件10.3氣動執(zhí)行元件10.4氣動控制閥10.1氣源裝置10.1.1氣壓發(fā)生裝置10.1.2壓縮空氣凈化和貯存的裝置和設(shè)備10.1.3氣動三大件

氣動系統(tǒng)由以下元件及裝置組成：（1）氣源裝置（2）氣動執(zhí)行元件（3）氣動控制元件（4）氣動輔件

向氣壓傳動系統(tǒng)提供壓縮空氣(具有—定壓力和流量，并具有一定的凈化程度)的裝置稱為氣源裝置。氣源裝置一般由四個部分組成：

1)氣壓發(fā)生裝置。

2)凈化、貯存壓縮空氣的裝置和設(shè)備。

3)傳輸壓縮空氣的管道系統(tǒng)。

4)氣動三大件。

往往將1）、2）部分設(shè)備布置在壓縮空氣站內(nèi)，作為工廠或車間統(tǒng)一的氣源，如圖10-1所示。圖10-1氣源系統(tǒng)組成示意圖

1用以產(chǎn)生壓縮空氣。2用以降溫冷卻壓縮空氣。3用以分離并排出降溫冷卻凝結(jié)的水滴、油滴、雜質(zhì)等。4和7用以貯存壓縮空氣，穩(wěn)定壓縮空氣的壓力，并除去部分油分和水分。5用以進一步吸收或排除壓縮空氣中的水分及油分。6用以進一步過濾壓縮空氣中的灰塵、雜質(zhì)顆粒。1-空氣壓縮機2-后冷卻器3-油水分離器4、7-貯氣罐5-干燥劑6-過濾器10.1.1氣壓發(fā)生裝置1.空壓機的類型按工作原理：分為容積型空壓機和速度型空壓機。按結(jié)構(gòu)形式分類，見圖10-2所示。按輸出壓力大小可分為低壓空壓機（0.2～1.0MPa）；中壓空壓機（1.0～10MPa）；高壓空壓機（10～100MPa）；超高壓空壓機（>100MPa）。按輸出流量（排量）可分為微型（<1m3/min）；小型（1～10m3/min）；中型（10～100m3/min）；大型（>100m3/min）。圖10-2空氣壓縮機基本類型

2.空壓機的工作原理以活塞式壓縮機為例介紹空壓機的工作原理。圖10-3活塞式空壓機的工作原理圖1-排氣閥

2-氣缸3-活塞4-活塞桿5-滑塊6-連桿7-曲柄8-吸氣閥9-彈簧10.1.2壓縮空氣凈化和貯存的裝置和設(shè)備

1.氣動系統(tǒng)對壓縮空氣質(zhì)量的要求2.壓縮空氣凈化貯存設(shè)備（1）冷卻器

冷卻器的結(jié)構(gòu)形式有：蛇形管式（見圖10-4a）、列管式（見圖10-4b）、散熱片式、套管式等。冷卻方式有水冷和風(fēng)冷式兩種；a)蛇管式b)列管式

圖10-4冷卻器圖10-5撞擊折回式油水分離器（2）油水分離器

圖10-6貯氣罐

（3）貯氣罐圖10-7不加熱再生式干燥器

（4）空氣干燥器

10.1.3氣動三大件

空氣過濾器、減壓閥、油霧器一起稱為氣動三大件，其安裝次序根據(jù)進氣方向為空氣過濾器（二次過濾器）、減壓閥和油霧器，如圖10-8所示。

圖10-8氣動三聯(lián)件1-空氣濾氣器2-減壓閥3-壓力表4-油霧器1.空氣過濾器（1）工作原理圖10-9空氣過濾器1-旋風(fēng)葉子

2-濾芯3-水杯

4-擋水板5-排水閥（2）性能指標(biāo)

1）過濾度（10-1）2)水分離率是指分離水分的能力，用符號η表示。3）濾灰效率

4）流量特性：額定流量下，輸入壓力與輸出壓力之差不超過

輸入壓力的5％。2.油霧器(1)工作原理及結(jié)構(gòu)

油霧器的分類如下：圖10-10

油霧器1-彈簧2-導(dǎo)氣霧化管3,7-鋼球4-閥座5-存油杯6-吸油管8-節(jié)流閥9-蓋10-密封墊11-油塞a,b-小孔

a)不工作時b)工作時c)加油時圖10-11特殊單向閥的三種工作狀態(tài)1-彈簧

2-導(dǎo)氣霧化管3-鋼球4-閥座（2）主要性能、指標(biāo)1)流量持性

2)起霧流量油霧器的其他性能指標(biāo)還有滴油量調(diào)節(jié)、油霧粒度、脈沖特性、最低不停氣加油壓力等。3.減壓閥（1）工作原理及結(jié)構(gòu)圖10-12

減壓閥1-調(diào)整手柄2,3-調(diào)壓彈簧4-彈簧座5-膜片6-反饋管7-閥桿8-閥芯9-復(fù)位彈簧

（2）主要性能1）壓力特性壓力特性是指輸出流量q一定時，輸入壓力p1的波動而引起輸出壓力P2波動的特性，用特性曲線表示如圖10-13a所示。2）流量特性流量特性是指輸入壓力p1一定時，輸出流量q的變化而引起輸出壓力P2變化的特性，用特性曲線表示如圖10-13b所示。a）壓力特征曲線b)流量特征曲線

圖10-13

氣動減壓閥性能曲線

10.2氣動輔件10.2.1消聲器10.2.2管道連接件

10.2.1消聲器

氣動元件上使用的消聲器的類型一般有三種：吸收型消聲器，膨脹干涉型消聲器，膨脹干涉吸收型消聲器。圖10-14

吸收型消聲器1-連接螺紋2-消聲套

10.2.2管道連接件

管道連接件包括管子和各種管接頭。管子可分為硬管及軟管兩種。氣動系統(tǒng)中使用的管接頭分為卡套式、擴口螺紋式、卡箍式、插入快換式等。10.3氣動執(zhí)行元件10.3.1氣缸10.3.2氣動馬達

10.3.1氣缸1.氣缸工作原理及功用（1）薄膜式氣缸

薄膜式氣缸是以膜片取代活塞帶動活塞桿運動。其結(jié)構(gòu)常為盤狀。有單作用與雙作用式之分。如圖10-15a、圖10-15b所示。（2）氣—液阻尼缸

氣—液阻尼缸是由氣缸和液壓缸組合而成，它以壓縮空氣為動力源，利用油液的可壓縮性小和流量容易控制的特點，可達到運動平穩(wěn)和速度可調(diào)的目的。如圖10-16

示。

a)單作用b)雙作用

圖10-15薄膜式氣缸1-膜盤

2-膜片3-活塞桿4-缸體a,b-進、出氣口

圖10-16

氣－液阻尼缸1-氣缸2-液壓缸3-單向節(jié)流閥4-節(jié)流閥5-補油箱

（3）無桿氣缸

圖10-17

無桿氣缸a)無桿氣缸結(jié)構(gòu)圖b)缸筒槽密封布置1,4-防塵密封帶2-導(dǎo)架3-傳動舌片5-無桿活塞6-缸筒

放大（4）沖擊氣缸

沖擊氣缸是將壓縮空氣的壓力能瞬間轉(zhuǎn)化為活塞高速運動能量的一種氣缸，活塞速度可達每秒十幾米，以適應(yīng)沖擊性工作場合。沖擊氣缸的結(jié)構(gòu)示意圖及工作過程如圖10-18所示，它是在普通氣缸中間增加一個帶有噴嘴D和排氣小孔E的中蓋3，中蓋與缸體固接在一起，中蓋和活塞把氣缸分成三個腔室，即：活塞桿腔A，無桿腔B和蓄能腔C。其工作過程可簡單地分為三個階段。1）復(fù)位段2）儲能段3）沖擊段，如圖10-18所示

圖10-18a)沖擊氣缸之一——復(fù)位段b)沖擊氣缸之二——儲能段

c)沖擊氣缸之三——沖擊段A-活塞軒腔B-無桿腔C-蓄能腔D-噴嘴口E-泄氣口

1-缸筒2-活塞3-中蓋4-控制閥5-活塞桿a)b)c)10.3.2氣動馬達1.氣動馬達工作原理及特性（1）葉片式氣動馬達

葉片式氣動馬達的工作原理圖及特性曲線分別見圖10-19a和圖10-20a。（2）徑向活塞式氣動馬達

徑向活塞式氣動馬達的