《液壓與氣壓傳動技術(shù)》課件第六章

6-1金屬切削機床液壓系統(tǒng)6-2壓力成型機床液壓系統(tǒng)6-3工程車輛液壓傳動系統(tǒng)6-4伺服液壓系統(tǒng)【學習目標】(1)掌握識別并分析較復雜的液壓回路圖基本步驟.(2)掌握復雜液壓系統(tǒng)的基本回路的分析方法.(3)掌握復雜液壓系統(tǒng)的分析過程.(4)了解不同液壓系統(tǒng)的特點及設(shè)備的安全操作規(guī)范.6-1金屬切削機床液壓系統(tǒng)一、雙軸液壓自動成型車床系統(tǒng)1．主機的功能結(jié)構(gòu)金屬切削機床是應(yīng)用液壓技術(shù)較早、較廣的領(lǐng)域之一.采用液壓傳動與控制的機床,可在較寬范圍內(nèi)進行無級調(diào)速,具有良好的換向及速度換接性能,易于實現(xiàn)自動工作循環(huán),對提高生產(chǎn)效率、改進產(chǎn)品質(zhì)量和改善勞動條件,都起著十分重要的作用.雙軸自動成型車床用于批量加工成型零件.圖6-1為車床主機結(jié)構(gòu)示意圖,車床為雙主軸,其主機由床身、料斗、動力箱、夾緊機構(gòu)(卡盤)(2個)、液壓滑臺、刀架(2個)、送料機構(gòu)、定位機構(gòu)及卸料機構(gòu)(圖中未標出)等組成.該機床采用液壓傳動和可編程序控制器組成的電控系統(tǒng)控制.該車床有手動調(diào)整和自動循環(huán)兩種工況.手動調(diào)整,即用單個按鈕接通或切斷有關(guān)電路,使各工作機構(gòu)(定位桿、送料桿、滑臺等)調(diào)整至原位或原始狀態(tài)為自動加工做準備.圖6-2所示為車床的工作循環(huán)框圖.當車床進行自動循環(huán)時,控制系統(tǒng)便自動檢測料斗(是否有料),若無料,則控制系統(tǒng)會發(fā)出報警信號,提醒操作者加料(待加工工件);若有料,車床便進入自動循環(huán),自動進行送料,定位,夾緊,主軸轉(zhuǎn)動,滑臺進給,自動車削;車削完成后,進行滑臺退回、卡盤松開、卸下工件等動作,完成零件的加工工藝過程.車床在運行中出現(xiàn)故障時,控制系統(tǒng)會立即發(fā)出報警信號(燈光和鈴聲),中斷自動循環(huán)程序,并使滑臺退回及工件退出加工.2．雙軸液壓自動成型車床液壓系統(tǒng)及工作原理圖6-3所示為該車床的液壓系統(tǒng)原理圖.3．技術(shù)特點(1)車床的液壓系統(tǒng)采用單定量泵供油的進油節(jié)流調(diào)速加背壓的方式,滑臺液壓缸采用差動快速動作,有利于能量的合理利用;采用二位二通行程換向閥和遠控順序閥實現(xiàn)快進與工進的換接;兩個串聯(lián)調(diào)速閥通過二位二通電磁換向閥實現(xiàn)二次工作進給的速度換接,有利于簡化電控系統(tǒng)的電路,而且動作可靠,轉(zhuǎn)換精度較高.(2)通過設(shè)置減壓閥來滿足小載荷執(zhí)行器對低壓的要求.二、數(shù)控刀片刃磨機床液壓系統(tǒng)1．主機的功能結(jié)構(gòu)

數(shù)控刀片刃磨機床是一種按輸入程序磨削的機床,可調(diào)整多邊形刀片的主刃、刀尖圓角及其后角.刀片的分度依靠步進電機實現(xiàn),刀片的形狀依靠凸輪靠模來實現(xiàn),刀片的后角由工作臺的回轉(zhuǎn)來決定,刀片的定位依靠V形塊來實現(xiàn),據(jù)不同的刀片更換不同的凸輪、V形塊.在機床的運動中,除上料、刀片夾緊、下料為手動外,其余運動按所編程序自動控制.該機床中,刀片的定位、夾緊,工作臺回轉(zhuǎn)、鎖緊,磨架的快進、工進及快退、工退等動作均由液壓傳動實現(xiàn).2．數(shù)控刀片刃磨機床液壓系統(tǒng)及其工作原理圖6-4所示為該機床的液壓系統(tǒng)原理圖.3．技術(shù)特點

(1)液壓系統(tǒng)采用定量泵供油的節(jié)流調(diào)速回路;磨架的快慢速轉(zhuǎn)換通過開有4個油口的快跳液壓缸實現(xiàn).(2)通過減壓閥防止磨架快速和上升定位時的沖擊.通過蓄能器防止系統(tǒng)突然失壓;通過壓力繼電器保證足夠夾緊力,實現(xiàn)動作互鎖.

(3)在結(jié)構(gòu)上,主機與塊式集成的液壓站分離,通過管路板式集中連接,排列整齊、拆卸方便、便于運輸.減小了油溫對主機精度的影響,并便于油箱清理和使用維護.6-2壓力成型機床液壓系統(tǒng)一、塑膠射出成型機液壓系統(tǒng)1．主機的功能結(jié)構(gòu)塑膠射出成型機采用全液壓系統(tǒng),其工作程序和一般塑膠成型機及泵相同.該成型機的主機結(jié)構(gòu)如圖6-５所示,主要由合模部件、后模板、動模板、拉桿、前模板、料筒螺桿裝置、加料裝置、注射油缸及注射座移動油缸構(gòu)成的組件、預塑油馬達、床身、模具等組成.主機特點如下:(1)采用螺桿預塑,適用于各種熱塑性塑料制品的成型加工,塑化能力強,注射速度高,料筒采用電阻加熱圈加熱,加熱迅速,溫度穩(wěn)定均勻.(2)采用五支點雙聯(lián)桿鎖模機構(gòu)(液壓雙曲肘機構(gòu)),工作可靠.(3)安全門采用電器機械(液壓)雙保險裝置,安全門打開時不會閉模,操作安全.(4)采用電腦控制,電液比例傳動,并設(shè)有自動報警裝置,自動化程度高.2．塑膠射出成型機液壓系統(tǒng)及工作原理圖6-6所示為HD2５０型塑膠射出成型機液壓系統(tǒng)原理圖,本機的動作程序控制可以是手動、半自動及全自動三種.3．技術(shù)特點1)泵源部分由定量葉片泵4和比例壓力流量閥(P/Q閥)V1組成,構(gòu)成了定量泵節(jié)能供油系統(tǒng),使開、合模、射膠、預塑等一系列動作僅靠一只閥,便可通過數(shù)碼開關(guān)方便地設(shè)定和調(diào)節(jié)各自系統(tǒng)泵的工作壓力和不同的流量(速度).這種泵源系統(tǒng)泵的工作壓力能跟蹤負載壓力,僅比負載壓力高０．6MPa.2)控制部分控制部分的各控制閥集中安放在兩塊閥安裝板上(如圖6-７與圖6-８所示),其中鎖模、頂出、調(diào)模用的電磁閥V1０、V12,電液閥V11,以及控制緩沖用的電磁溢流閥V2安裝在一塊安裝板上;注射、預塑、座進用的電液閥V1５,電磁閥V1７、V14,液控單向閥V16,單向節(jié)流閥V1８,以及控制葉片泵壓力的(P/Q閥)V1,集中安裝在另一安裝板上.二、液壓機液壓系統(tǒng)1．主機功能結(jié)構(gòu)液壓機是鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、粉末冶金、成型等工藝中廣泛應(yīng)用的壓力加工機械,是最早應(yīng)用液壓傳動的機械之一.不同噸位液壓機液壓系統(tǒng)的工藝要求基本相同.下面以四柱萬能液壓機為例進行故障判斷分析.液壓機基本結(jié)構(gòu)由充液筒、上橫梁、上液壓缸、上滑塊、立柱、下滑塊、下液壓缸、電氣操縱箱和動力機等組成,如圖6-９所示.液壓機要求液壓系統(tǒng)完成的主要動作是:主滑塊的快速下行、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、退回等.在作薄板拉伸時,有時還需用頂出缸將坯料壓緊.液壓機液壓系統(tǒng)是一種以壓力變換為主的中、高壓系統(tǒng),且流量大,為此要特別注意原動機的功率利用和系統(tǒng)的安全可靠.2．YA32—2００型四柱萬能液壓機液壓系統(tǒng)及工作原理圖6-1０所示是該機液壓系統(tǒng)原理圖.3．技術(shù)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13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,采用了由卸荷閥11和帶卸載小閥芯的液控單向閥14組成的泄壓回路.(4)頂出缸1７與主缸16運動互鎖.6-3工程車輛液壓傳動系統(tǒng)一、汽車起重機液壓系統(tǒng)1．主機功能結(jié)構(gòu)汽車起重機是最為通用的一種機動行走式起重設(shè)備,特別是采用液壓技術(shù)后,更具有機動靈活、起重量大的特點.現(xiàn)以Q2—８型汽車起重機為例,說明汽車起重機液壓系統(tǒng)的工作原理和常見故障的分析.Q2—８型汽車起重機是一種中小型起重機,最大起重量為８０kN,最大起重高度為11．５m,起重機可連續(xù)回轉(zhuǎn).圖6-11為Q2—８型汽車起重機的結(jié)構(gòu)示意圖.從圖可知,該起重機主要由汽車、轉(zhuǎn)臺、支腿、吊臂變幅液壓缸、基本臂、伸縮臂、起升機構(gòu)等組成.3．技術(shù)特點該系統(tǒng)的液壓泵由汽車發(fā)動機裝在汽車底盤變速箱上的取力箱傳動.液壓泵工作壓力為21MPa,每轉(zhuǎn)排量為4０ml,轉(zhuǎn)速為1５００r/min.系統(tǒng)中除液壓泵、濾油器、安全閥、閥組外,油箱和其他液壓元件都可裝在可回轉(zhuǎn)的上車部分,兼作配重,上車和下車部分油路通過中心回轉(zhuǎn)接頭22連通.系統(tǒng)采用了串聯(lián)油路,在空載或輕載吊重作業(yè)時,各機構(gòu)可以任意組合同時動作.二、挖掘機液壓傳動系統(tǒng)1．主機功能結(jié)構(gòu)挖掘機是目前國內(nèi)外工程建設(shè)施工的主要工程機械機型,據(jù)統(tǒng)計,我國７０％以上的土石方開挖離不開此類設(shè)備,包括有各種類型與功能的挖掘機.一般來說,單斗挖掘機不僅進行土石方的挖掘工作,而且可通過工作裝置的更換,用作起重、裝載、抓取、打樁、破碎鉆孔等多種作業(yè).單斗液壓挖掘機主要由工作裝置、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、行走機構(gòu)和液壓傳動控制系統(tǒng)四大部分組成.工作裝置包括斗桿油缸、動臂、液壓管路、動臂油缸、鏟斗、斗齒、側(cè)齒、連桿、搖桿、鏟斗油缸、斗桿等,如圖6-13所示.3．技術(shù)特點此挖掘機采用定量型雙泵雙回路液壓系統(tǒng).無干擾動作:多路閥Ⅰ、Ⅱ分別由三個手動換向閥組成串聯(lián)回路,泵1、2分別向多路閥Ⅰ、Ⅱ控制的液動機供油,從而供給兩回路中的任意兩機構(gòu),在輕載及重載下都能實現(xiàn)無干擾的同時動作.快速動作:一般挖掘機的動臂、斗桿機構(gòu)常需要快速動作,因此設(shè)置了合流閥13.當閥13左位工作時,兩泵并聯(lián)合流,共同向動臂、斗桿缸16與1５供油.此挖掘機的生產(chǎn)效率比其他挖掘機的功率利用率高.左、右行走馬達５、6也分別屬于兩回路,因此,即使左、右行走機構(gòu)的阻力不等,也易保證挖掘行走的直線性.快慢速轉(zhuǎn)換:左、右行走馬達均為雙排柱塞的內(nèi)曲線馬達,閥７可使兩排柱塞實現(xiàn)串、并聯(lián)的轉(zhuǎn)換,從而達到快、慢兩檔速度的轉(zhuǎn)換.制動:在各換向閥與相應(yīng)液壓動機之間皆裝有緩沖閥23,作為各分支回路的安全、制動閥用.行走、回轉(zhuǎn)機構(gòu)的慣性很大,制動時經(jīng)裝在相應(yīng)液壓馬達附近的單向閥補油,為保證可靠補油,還裝有背壓閥1９,調(diào)整壓力為０．７MPa.動臂、斗桿和鏟斗機構(gòu)中還裝有單向節(jié)流閥1７,防止這些機構(gòu)在自重作用下超速下降.限速閥1０用以防止挖掘機下坡時超速溜坡.溢流閥11、1８用以限制泵1、2的最大工作壓力.在馬達殼體(滲漏腔)上引出兩個油口(參見馬達3的油路),一油口通過阻尼2０與有背壓回油路相通,另一油口直接與油箱相通(無背壓)防止馬達運轉(zhuǎn)時熱沖擊的發(fā)生.使用了閥2０,使系統(tǒng)的背壓回路仍維持一定背壓.6-4伺服液壓系統(tǒng)一、鋁箔軋機電液伺服系統(tǒng)1．主機功能結(jié)構(gòu)鋁箔粗、精軋機組是鋁箔軋制設(shè)備.機組采用了四輥不可逆、恒軋制力及有輥縫和無輥縫兩種軋制工藝,最終生產(chǎn)出B＝1．５５m,δ＝2×6μm的鋁箔.全機組采用了多種先進的液壓控制技術(shù),以實現(xiàn)高精度、高質(zhì)量的鋁箔產(chǎn)品生產(chǎn),尤其是軋機液壓推上系統(tǒng)采用了美國伺服公司(SCA)的液壓伺服控制技術(shù),用電液伺服閥來控制軋機軋輥的推上,是在電動液壓控制、機械伺服閥控制的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的全液壓結(jié)構(gòu).2．電液伺服控制系統(tǒng)及其工作原理圖6-1５所示為軋機電液伺服控制系統(tǒng)的原理圖.圖6-16所示為SCA系統(tǒng)的控制原理方塊圖,其功能包括工作輥的位置控制、軋制力控制、兩個工作輥輥縫開合調(diào)節(jié)控制及軋輥傾斜度控制.3．技術(shù)特點1)優(yōu)點(1)該鋁箔軋機采用了先進的電液伺服控制技術(shù)、傳感技術(shù)和計算機控制技術(shù).其結(jié)構(gòu)和控制方式與電動液壓推上機械伺服閥控制的液壓推上系統(tǒng)相比更簡單、更穩(wěn)定、更可靠,精度更高.所以被國際上公認為最理想的軋機推上控制方式.西歐各國在鋁箱軋機上基本都采用了這種結(jié)構(gòu)和控制方式.(2)用電液伺服閥來控制軋機軋輥的推上,由高精度的輥縫位移傳感器、壓力傳感器和測厚儀組成閉環(huán)反饋控制,響應(yīng)快,精度高,保證了鋁箱產(chǎn)品的軋制質(zhì)量.(3)液壓系統(tǒng)的壓力、流量、溫度及油液清潔度等采用了程序控制和措施,如軋制過程斷帶出現(xiàn)時的快速卸載、系統(tǒng)的離線冷卻循環(huán)過濾等,是系統(tǒng)正常運行的可靠保證.2)缺點(1)油源供油壓力高,要選用高壓泵.(2)對油液的清潔度要求苛刻,一般為NAS4級以上,油液稍有污染,就會造成閥件堵塞.(3)對環(huán)境要求苛刻,工作環(huán)境條件的變化會引起電液伺服閥零位漂移,使系統(tǒng)出現(xiàn)誤差.(4)電液伺服閥的精度比較高,因而維護、檢修等比較困難.二、帶鋼光液伺服跑偏控制系統(tǒng)1．主機功能結(jié)構(gòu)帶鋼經(jīng)過連續(xù)軋制或酸洗等一系列加工后須卷成一定尺寸的鋼卷.由于輥系的偏差及帶材厚度不均和板型不齊等種種原因,使帶材在作業(yè)線上產(chǎn)生隨機偏離現(xiàn)象(稱為跑偏).跑偏使卷取機卷成的鋼卷邊緣不齊,直接影響包裝、運輸或降低成品率.卷取機采用跑偏控制