液压与气压传动 第七章

第七章 典型液压系统分析
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第 二 节 组 合 机 床 动 力 滑 台 液 压 系 统 第一次工进
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在快进行程结束，滑台上的挡铁压下行程阀14，行程阀上位工作。电磁铁1YA继续通电， 液动换向阀4左位仍在工作，电磁换向阀11的电磁铁处于断电状态。压力油只能经调速阀9进 入液压缸，单向阀13关闭，使液压缸实现差动连接的油路切断。液压缸的运动由快速变成慢 速，同时系统压力升高将液控顺序阀打开。回油经顺序阀7和背压阀6回到油箱。这时，系统 中油液流动的情况如下。 进油路：滤油器1→变量泵2→单向阀3→油路a→液动换向阀4左位→油路c，d→调速阀 9→二位二通电磁换向阀11右位→油路f→液压缸15左腔。 回油路：液压缸15右腔→油路e→液动换向阀4左位→油路b→顺序阀7→背压阀6→油箱。
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第 三 节 数 控 车 床 液 压 系 统
MJ-50型数控车床的卡盘夹紧与松开、卡盘夹紧力的高低压转换、回转刀架的松开与夹 紧、刀架刀盘的正转反转、尾座套筒的伸出与退回都是由液压系统驱动的。液压系统中各电 磁阀电磁铁的动作是由数控系统的PLC控制实现的。如图7-3所示为MJ-50型数控车床液压系 统的工作原理。
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一、 概述 第 三 节 数 控 车 床 液 压 系 统
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随着机电技术的不断发展，特别是数控技术的飞速发展，机床设备的自动化 程度和精度越来越高，使适合电控和自控的液压与气动技术，得到了更加充分的应 用。无论是一般数控机床还是加工中心，液压与气动都是极其有效的传动与控制方 式。 下面以数控车床为例说明液压技术在数控机床上的基本应用。MJ-50型数控车 床是两坐标连续控制的卧式车床，主要用来进行轴类零件的内外圆柱面、圆锥面、 螺纹表面、成形回转体表面的加工，盘类零件的钻孔、扩孔、铰孔和镗孔的加工， 以及车端面、切槽、倒角等加工。
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第 二 节 组 合 机 床 动 力 滑 台 液 压 系 统 快退
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时间继电器发出电信号后，2YA得电，1YA失电，3YA断电，液动换向阀4右位 工作。这时，系统中油液流动的情况如下。 进油路：滤油器1→变量泵2→单向阀3→油路a→液动换向阀4的右位→油路e→
液压缸15的右腔。 回油路：液压缸15的左腔→油路f→单向阀13→油路d，c→液动换向阀4的右位
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第 二 节 组 合 机 床 动 力 滑 台 液 压 系 统
如图7-2所示为某组合机床动力 滑台液压系统。它可以实现多种自动 工作循环，其中一种比较典型的工作 循环是“快进→一工进→二工进→固 定挡铁停留→快退→原位停止”。系 统中采用限压式变量叶片泵供油，并
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使液压缸差动连接以实现快速运动。
图7-3 MJ-50型数控车床液压系统的工作原理
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第 三 节 数 控 车 床 液 压 系 统
该机床的液压系统采用单向变量液压泵供油，系统压力调至4 MPa，由压力计14显示。 液压泵出口的压力油经过单向阀进入系统，以防止压力油回流，卡盘油缸和套筒油缸经减压 阀供油，已获得较系统压力低而稳定油液压力，刀架转位速度和套筒退回速度由单向调速阀 进行调节。 表7-2 MJ-50型数控车床电磁铁动作顺序表
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第 二 节 组 合 机 床 动 力 滑 台 液 压 系 统
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因为工作进给时，滑台负载大，系统压力升高，所以变量泵2的流量自动减小，
动力滑台向前作第一次工作进给，进给量的大小可以用调速阀9调节。
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第 二 节 组 合 机 床 动 力 滑 台 液 压 系 统 第二次工作进给
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一、 概述 第 二 节 组 合 机 床 动 力 滑 台 液 压 系 统
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组合机床是由通用部件和某些专用部件组成的高效率和自动化程度较高的专用 机床。它能完成钻、镗、铣、刮端面、倒角、攻螺纹等加工和工件的转位、定位、 夹紧、输送等动作。 动力滑台是组合机床的一种通用部件。在滑台上可以配置各种工艺用途的切削 头，如安装动力箱和主轴箱、钻削头、铣削头、镗削头、镗孔、车端面等。
由电液换向阀换向，用行程阀、液控 顺序阀实现快进与工进的转换，用二 位二通电磁换向阀实现一工进和二工 进之间的速度换接。为保证进给源自文库尺 寸精度，采用了挡铁停留来限位。
1—滤油器；2—变量泵；3，8，13—单向阀；a，b，c，d，e，f—管路； 4，5—电液动换向阀；6—背压阀；7—顺序阀；9，10—调速阀； 11—换向阀；12—压力继电器；14—行程阀；15—液压缸
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第 二 节 组 合 机 床 动 力 滑 台 液 压 系 统 固定挡铁停留
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当动力滑台第二次工作进给终了碰上固定挡铁后，液压缸停止不动，系统的压
力进一步升高，达到压力继电器12的调定值时，经过时间继电器的延时，再发出电
信号，使滑台退回。在时间继电器延时动作前，滑台停留在固定挡铁限定的位置上。
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第七章 典型液压系统分析
主要内容
阅读和分析液压系统图的步骤是怎样的？ 组合机床动力滑台液压系统的工作过程是怎样的？它由哪 基本回路组成？ 数控车床液压系统的工作过程是怎样的？它有哪些特点？ 液压机液压系统的工作过程是怎样的？它有哪些特点？
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关键词
液压系统；工作过程；动力滑台；数控车床；液压
表7-1 组合机床动力滑台液压系统电磁铁、压力继电器和行程阀的动作表
动作名称 快进 一工进 二工进 电磁铁、压力继电器、行程阀 1YA + + 2YA 3YA + 继电器12 － － － 行程阀14 下位 上位 上位
固定挡铁停留
快退 原位停止



+


+
+ －
上位
图7-2 组合机床动力滑台液压系统
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二、 液压系统的工作过程 第 二 节 组 合 机 床 动 力 滑 台 液 压 系 统
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快进
按下启动按钮，三位五通电磁换向阀5的电磁铁1YA通电，电磁换向阀5的左位 接入系统，这时，系统中油液流动的情况如下。 进油路：滤油器1→变量泵2→单向阀3→油路a→液动换向阀4左位→油路c，
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具体分析和阅读液压系统图时，可按以下步骤进行。 第 一 节 液压 系 统 的 读 识 和 分 析 ① 了解设备的动作循环对液压系统的动作要求。
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② 了解系统的组成元件，并以各个执行元件为中心将系统分为若干子系统。 ③ 根据执行元件的动作要求对每个子系统进行分析，搞清楚子系统由哪些基 本回路组成，然后根据执行元件动作循环读懂子系统。 ④ 分析子系统之间的联系及执行元件间实现互锁、同步、防干扰等要求的方 法。 ⑤ 总结归纳系统的特点，加深理解。
压力机。
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实例应用
如图7-1所示的组合机床是高效率和自动化程度较高的专用机床。机床上的动力滑台是组合机床用 以实现进给运动的通用部件，其运动由液压缸驱动。在滑台上可根据加工工艺要求安装各类动力箱和切 削头，以完成车、铣、镗、钻、扩、铰、攻螺纹等加工工序，并能按多种进给方式实现自动工作循环。 液压动力滑台应满足进给速度稳定、速度换接平稳、系统效率高、发热小等要求。
上位→下位 下位
注：“+”表示电磁铁通电；“”表示电磁铁断电。
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三、 动力滑台液压系统的特点 第 二 节 组 合 机 床 动 力 滑 台 液 压 系 统
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通过以上分析可以看出，为了实现自动工作循环，该液压系统应用了下列一些基本回路。 ① 调速回路。采用了由限压式变量泵和调速阀的调速回路，调速阀放在进油路上，回油 经过背压阀。 ② 快速运动回路。根据限压式变量泵在低压时输出的流量大的特点，并采用差动连接来 实现快速前进。 ③ 换向回路。应用电液动换向阀实现换向，工作平稳、可靠，并由压力继电器与时间继 电器发出的电信号控制换向信号。 ④ 快速运动与工作进给的换接回路。采用行程换向阀实现速度的换接，换接的性能较好。 同时利用换向后，系统中的压力升高使液控顺序阀接通，系统由快速运动的差动连接转换为 使回油排回油箱。 ⑤ 两种工作进给的换接回路。采用了两个调速阀串联的回路结构。
6YA
7YA
8YA
回转 刀架 尾座
+ +
+
+
动作顺序 卡盘 正卡 夹紧 松开 夹紧 低压 松开 夹紧 高压 松开 夹紧 低压 松开 刀架正转 刀架反转 刀盘松开 刀盘夹紧 套筒伸出 套筒退回 高压 电磁铁 4YA 5YA
卡盘 反卡
1YA + + + +
2YA + + + +
3YA + + － + +
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这些基本回路就决定了系统的主要性能，该系统具有以下特点。 ① 采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流进油路调速回路，并在回油路上设置了背 压阀，使动力滑台能获得稳定的低速运动，较好的速度刚性和较大的工作速度调节范围。 ② 采用限压式变量泵和差动连接回路，快进时能量利用比较合理，工进时只输出与调速 阀相适应的流量；止挡块停留时，变量泵只输出补偿系统内泄漏所需要的流量，处于流量卸 荷状态，系统无溢流损失，效率高。 ③ 采用行程阀和顺序阀实现快进与工进的速度切换，动作平稳可靠、无冲击，速度换接 的位置精度高。 ④ 在第二次工作进给结束时，采用止挡块停留，动力滑台的停留位置精度高，适用于镗 端面，镗阶梯孔、锪孔和锪端面等工序。 ⑤ 采用调速阀串联的二次进给速度换接方式，速度转换时的前冲量较小，并有利于利用 压力继电器发出信号来控制停留时间或快速退回。
→油箱。 这时系统的压力较低，变量泵2输出流量大，动力滑台快速退回。由于活塞杆的 面积大约为活塞的一半，所以动力滑台快进、快退的速度大致相等。
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第 二 节 组 合 机 床 动 力 滑 台 液 压 系 统 原位停止
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当动力滑台退回到原始位置时，挡块压下行程开关，这时电磁铁1YA，2YA，3YA都失电， 液动换向阀4中位接入系统，动力滑台停止运动，工作循环结束。如表7-1所示为该液压系统 的电磁铁和行程阀的动作表。
（a）整体外观 （b）动力滑台 图7-1 组合机床
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一个完整的液压系统往往是由多个不同功能的基本回路组成的，以去完成各 第 一 节 液压 系 统 的 读 识 和 分 析 执行机构的动作顺序和工作要求。分析液压系统必须从其主机的工作特点、动作 循环和性能要求出发，才能正确分析和了解系统的组成、元件的作用及各部分之 间的相互联系。 分析液压系统要掌握分析要点和分析内容。系统分析的要点有系统实现的动 作循环、各液压元件在系统中的作用和组成系统的基本回路，分析内容主要有系 统的性能和特点、各工况下系统的油路情况、压力控制阀调整压力的确定依据及 调压关系。
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在第一次工作进给结束时，滑台上的挡铁压下行程开关，使电磁阀11的电磁铁3YA通电， 阀11右位接入系统，切断了该阀所在的油路，经调速阀9的油液必须经过调速阀10进入液压缸 的左腔，其他油路不变。由于调速阀10的开口量小于阀9，进给速度降低，进给量的大小由调 速阀10来调节。这时，系统中油液流动的情况如下。 进油路：滤油器1→变量泵2→单向阀3→油路a→液动换向阀4左位→油路c，d→调速阀 9→调速阀10→油路f→液压缸15左腔。 回油路：液压缸15右腔→油路e→液动换向阀4左位→油路b→顺序阀7→背压阀6→油箱。
d→行程阀14→油路f→液压缸15左腔。
回油路：缸15右腔→油路e→液动换向阀4左位→油路b→单向阀8→油路d→行 程阀14→油路f→液压缸15左腔。
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这时形成差动连接回路。因为快进时，滑台的载荷较小，同时进油可以经阀17 直通油缸左腔，系统中压力较低，所以变量泵2输出流量大，动力滑台可以快速前进。 因系统压力较低，液控顺序阀没有打开。