液壓與氣動技術(shù) 教案 項目八 典型液壓系統(tǒng)

項目八典型液壓系統(tǒng)項目八典型液壓系統(tǒng)課程名稱液壓與氣動技術(shù)項目8項目名稱典型液壓系統(tǒng)課時2項目描述液壓系統(tǒng)是根據(jù)液壓設(shè)備的工作要求，選用各種不同功能的基本回路構(gòu)成的。液壓系統(tǒng)的工作原理一般用液壓系統(tǒng)原理圖來表示。液壓系統(tǒng)原理圖表示了系統(tǒng)內(nèi)所有各類液壓元件的連接情況以及執(zhí)行元件實現(xiàn)各種運動的工作原理。本項目通過對液壓技術(shù)在工業(yè)上的幾種典型應(yīng)用實例的分析，掌握閱讀液壓系統(tǒng)的方法，了解液壓系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理和性能特點，并能結(jié)合工作循環(huán)圖和電磁鐵動作順序表寫出液壓系統(tǒng)進(jìn)、回油的流動路線。同時掌握液壓系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和維護(hù)方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)：①理解液壓系統(tǒng)工作原理和液壓系統(tǒng)的組成。②掌握液壓系統(tǒng)的分析方法。③掌握液壓系統(tǒng)原理圖的讀圖方法。④了解液壓系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與維護(hù)。能力目標(biāo)：①能分析液壓設(shè)備對其液壓系統(tǒng)的動作要求。②能把整個液壓系統(tǒng)原理圖進(jìn)行子系統(tǒng)劃分。③會分析液壓系統(tǒng)各個子系統(tǒng)的組成及動作過程。④能歸納整個液壓系統(tǒng)的組成及特點。素質(zhì)目標(biāo)：①培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度、形成科學(xué)的世界觀。②樹立“科技興國、科技強國、科技報國”的使命感。③弘揚勞動精神、奮斗精神、奉獻(xiàn)精神、創(chuàng)造精神、勤儉節(jié)約的精神。④培養(yǎng)學(xué)生信息化處理工作的意識和能力；⑤培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)量意識、安全意識、環(huán)保意識。職業(yè)能力①會畫典型液壓系統(tǒng)原理圖。②會分析液壓原理圖中各個元件的作用。③會分析液壓原理圖中各個回路的組成及運行。④會分析液壓系統(tǒng)每一運行環(huán)節(jié)的進(jìn)油和回油路線。⑤會畫電磁鐵動作順序表。⑥會對簡單液壓系統(tǒng)進(jìn)行安裝、調(diào)試和維護(hù)。教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容備注任務(wù)一組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)分析20min【任務(wù)概述】組合機(jī)床動力滑臺要求實現(xiàn)“快進(jìn)→第一次工進(jìn)→第二次工進(jìn)→止擋鐵停留→快退→原位停止”的自動工作循環(huán)，通過閱讀液壓系統(tǒng)圖了解和掌握其液壓傳動系統(tǒng)的組成、原理和性能特點?！局R與技能】液壓系統(tǒng)是根據(jù)液壓設(shè)備的工作要求，選用各種不同功能的基本回路構(gòu)成的，應(yīng)用涉及機(jī)械、輕工、紡織、船舶和航空航天等各個領(lǐng)域。為了能正確閱讀、分析各種類型的液壓系統(tǒng)的工作原理和特點，增強綜合應(yīng)用能力，應(yīng)掌握以下方法和步驟。(1)首先了解液壓設(shè)備對液壓系統(tǒng)的動作要求；(2)初步瀏覽整個系統(tǒng)，了解系統(tǒng)中包含哪些元件,并以各個執(zhí)行元件為中心,將整個系統(tǒng)分解為多個子系統(tǒng)；(3)對每一個子系統(tǒng)分析含有哪些基本回路，參照動作循環(huán)表看懂這一子系統(tǒng)；(4)根據(jù)液壓設(shè)備中各執(zhí)行元件間的要求，分析各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系；(5)在讀懂整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，歸納整個系統(tǒng)的特點以加深對系統(tǒng)的理解。一、組合機(jī)床動力滑臺的設(shè)備結(jié)構(gòu)組合機(jī)床是由通用部件(如動頭、動力滑臺、床身、立柱等)和部分專用部件(如專用動力箱.專用夾具等)組成的高效、專用、自動化程度較高的機(jī)床。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，而是由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對直線進(jìn)給運動，來實現(xiàn)鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、銑及攻螺紋等各種加工工序。它的生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍，兼有低成本和高效率的優(yōu)點。臥式組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)原理圖如圖8.1所示。組合機(jī)床的主運動由動頭或主軸箱的運動實現(xiàn),進(jìn)給運動由動力滑臺的運動實現(xiàn)。動力滑臺上常安裝各種旋轉(zhuǎn)的刀具,其液壓系統(tǒng)的功用是使這些刀具作軸向進(jìn)給運動,完成“快進(jìn)→一工進(jìn)→二工進(jìn)→止擋鐵停留→快退→原位停止等半自動循環(huán)。圖8.1臥式組合機(jī)床結(jié)構(gòu)原理圖1-床身;2-動力滑臺;3-動頭;4-主軸箱;5-刀具;6-工件;7-夾具;8-工作臺;9-底座二、組合機(jī)床液壓動力滑臺的工作要求組合機(jī)床一般情況下為多刀加工，快慢速差異比較大，切削負(fù)荷變化也大，它要求進(jìn)給速度平穩(wěn)、剛性好，有較大的調(diào)速范圍，進(jìn)給行程終點的重復(fù)位置精度高，有嚴(yán)格的順序動作，系統(tǒng)發(fā)熱少、效率高等。所以組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)是以速度變換為主的液壓系統(tǒng)，且快進(jìn)與工進(jìn)時速度、負(fù)載相差均比較大。三、組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)原理圖下面以YT4543型動力滑臺為例,來分析其液壓系統(tǒng)。該滑臺的工作壓力為4~5MPa,最大進(jìn)給力為4.5X104N,進(jìn)給速度為6.6~660mm/min。動力滑臺液壓系統(tǒng)的工作原理圖如圖8.2所示。該動力滑臺的直線運動是單桿活塞缸活塞桿固定、缸筒移動來實現(xiàn)的，各個動作的循環(huán)主要依靠行程閥的壓下?lián)Q位和行程開關(guān)切換電磁換向閥通、斷電來實現(xiàn)的。動力滑臺液壓系統(tǒng)的動作順序表如表8.1所示,表中“+”號表示電磁鐵通電、行程閥壓下、觸碰行程開關(guān)發(fā)出電信號、壓力繼電器動作發(fā)出電信號；“-”號表示與“+”號相反的意義。圖8.2YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)工作原理圖1-過濾器;2-變量泵;3、7、12-單向閥;4-電液換向閥;5-液壓缸;6-行程閥;8-壓力繼電器;9-換向閥;10、11-調(diào)速閥;13-液控順序閥;14-背壓閥；15、16-行程開關(guān)；17-止擋鐵表8.1組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)動作順序表動作工況壓力繼電器電磁鐵行程閥1YA2YA3YA快進(jìn)—+一——一工進(jìn)—+——+二工進(jìn)—+一++止擋鐵停留++—++快退——+—+→—原位停止—————該液壓系統(tǒng)采用了限壓式變量泵供油和電液動換向閥換向，快進(jìn)由液壓缸差動連接來實現(xiàn)，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?！炯寄苡?xùn)練】訓(xùn)練1分析組合機(jī)床動力滑臺的液壓系統(tǒng)工作過程。上述組合機(jī)床液壓動力滑臺的工作過程分析如下：（1）快進(jìn)按下啟動按鈕,電磁鐵1YA通電,變量泵2的壓力油經(jīng)單向閥3、電液換向閥4左位、行程閥6進(jìn)入油缸左腔(無桿腔),由于動力滑臺空載,系統(tǒng)壓力低,液控順序閥13關(guān)閉,油缸右腔的回油經(jīng)電液換向閥4的左位也進(jìn)油缸的左腔,使油缸成差動連接。此時變量泵有最大的輸出流量,滑臺向左快進(jìn)(活塞桿固定，滑臺隨缸體向左運動)。其主油路如下。進(jìn)油路:油箱→過濾器1→變量泵2→單向閥3→電液換向閥4(左位)→行程閥6(下位)→缸左腔?；赜吐?缸石腔→電液換向閥4(左位)→單向閥12→行程閥6(下位)→缸左腔。（2）一工進(jìn)快進(jìn)到一定位置時，滑臺上的行程擋塊壓下行程閥6,油路切斷。此時換向閥9電磁鐵3YA處于斷電狀態(tài)，調(diào)速閥11接入系統(tǒng)進(jìn)油路,系統(tǒng)壓力升高。壓力的升高，一方面使液控順序閥13打開，另一方面使限壓式變量泵的流量減小。進(jìn)入液壓缸無桿腔的流量由調(diào)速閥11的開口大小決定。液壓缸有桿腔的油液則通過電液換向閥4后經(jīng)液控順序閥13、背壓閥14回油箱(兩側(cè)的壓力差使單向閥12關(guān)閉)。液壓缸以第一種工進(jìn)速度向左運動，其主油路如下。進(jìn)油路:油箱→過濾器1→變量泵2→單向閥3→換向閥4(左位)→調(diào)速閥11→換向閥9(左位)→缸左腔。回油路:缸右腔→換向閥4(左位)→液控順序閥13→背壓閥14→油箱。（3）二工進(jìn)當(dāng)滑臺以一工進(jìn)速度行進(jìn)到一定位置時，擋塊壓下行程開關(guān)16，使電磁鐵3YA通電。此時油液需經(jīng)調(diào)速閥11、10才能進(jìn)入液壓缸無桿腔。由于閥10的開口比閥11小，滑臺的速度再次減小，速度大小由調(diào)速閥10的開口決定。其主油路如下。進(jìn)油路:油箱→過濾器1→變量泵2→單向閥3→換向閥4(左位)→調(diào)速閥11→調(diào)速閥10→缸左腔?；赜吐?缸右腔→換向閥4(左位)→液控順序閥13→背壓閥14→油箱（4）止擋鐵停留當(dāng)滑臺以二工進(jìn)速度行進(jìn)到碰上止擋鐵17后，滑臺停止運動。缸無桿腔壓力升高，壓力繼電器8發(fā)出信號給時間繼電器(圖中未示)，使滑臺停留一段時間,主要是為了滿足加工端面或臺肩孔的需要，使其軸向尺寸精度和表面粗糙度達(dá)到一定要求。然后泵的供油壓力升高，流量減少，直到限壓式變量泵流量減少到僅能滿足補償泵和系統(tǒng)的泄漏量為止，此時泵的流量近似為零，系統(tǒng)處于保壓狀態(tài)。（5）快退滑臺停留時間結(jié)束后,時間繼電器發(fā)出信號,電磁鐵1YA斷電，2YA通電，電液換向閥4右位接入系統(tǒng)。因滑臺快退時負(fù)載小，系統(tǒng)壓力低，使泵的流量自動恢復(fù)到最大，滑臺快速退回。其主油路如下。進(jìn)油路:油箱→過濾器1→變量泵2→單向閥3→換向閥4(右位)→液壓缸右腔?；赜吐?缸左腔→單向閥7→換向閥4(右位)→油箱。（6）原位停止當(dāng)滑臺快退到原位時，擋塊壓下終點行程開關(guān)15，使電磁鐵1YA、2YA和3YA都斷電，閥4處于中位，滑臺原位停止運動。這時變量泵2輸出的油液經(jīng)單向閥3和閥4的液動閥中位流向油箱，泵實現(xiàn)低壓卸荷。訓(xùn)練2分析該組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)的特點。通過對YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)的分析，可知該系統(tǒng)具有以下特點：(1)調(diào)速回路采用了由限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的進(jìn)油路容積節(jié)流調(diào)速回路，這種回路能夠使動力滑臺擁有穩(wěn)定的低速運動和較好的速度負(fù)載特性，而且由于系統(tǒng)無溢流損失，系統(tǒng)效率較高。另外回路中設(shè)置了背壓閥，可以改善動力滑臺運動的平穩(wěn)性。(2)增速回路采用了由限壓式變量泵和液壓缸的差動連接回路來實現(xiàn)快速運動，使能量的利用比較經(jīng)濟(jì)合理。動力滑臺停止運動時，油泵處于壓力卸荷狀態(tài)，減少了能量損失。(3)快慢速換接回路采用了行程閥和液控順序閥實現(xiàn)快進(jìn)與工進(jìn)的速度轉(zhuǎn)換，動作可靠，速度轉(zhuǎn)換平穩(wěn)。同時，調(diào)速閥可起到加載的作用，可在刀具與工件接觸之前就能可靠轉(zhuǎn)入工作進(jìn)給，因此不會引起刀具和工件的突然碰撞。(4)兩次慢速換接回路采用了調(diào)速閥串聯(lián)二次進(jìn)給調(diào)速方式，可使啟動和速度轉(zhuǎn)換時的前沖量小。(5)換向回路采用了三位五通電液換向閥進(jìn)行換向，工作平穩(wěn)、可靠，用壓力繼電

器和時間繼電器發(fā)出電信號控制換向信號。(6)卸荷回路所有電磁鐵均斷電,利用三位五通電液換向閥4的中位卸荷。(7)在行程終點采用了止擋鐵停留，不僅提高了進(jìn)給時的位置精度，還擴(kuò)大了動力滑臺的工藝范圍，更適合于鋒削階梯孔、刮端面等加工工序。任務(wù)二機(jī)械手液壓系統(tǒng)分析30min【任務(wù)概述】熟悉機(jī)械手的工作性能，分析實現(xiàn)動作“手臂上升→手臂前伸→手指夾緊物料→手臂回轉(zhuǎn)→手臂下降→手指張開卸料手臂縮回→手臂反轉(zhuǎn)→手臂停止待料”工作循環(huán)的液壓傳動系統(tǒng)的原理和特點?！局R與技能】一、 機(jī)械手的性能結(jié)構(gòu)機(jī)械手是能模仿人的手和臂的某些動作功能，用以按給定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置，如圖8.3所示。其最大優(yōu)勢就是在機(jī)械正常運轉(zhuǎn)的情況下，可以重復(fù)的做同一動作永遠(yuǎn)也不會覺得累，通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動機(jī)床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，它的應(yīng)用也將會越來越廣泛。機(jī)械手的主要結(jié)構(gòu)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是用來抓持物料（或工具）的部件；驅(qū)動機(jī)構(gòu)主要有液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動和機(jī)械驅(qū)動，其中以液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動用得最多，液壓驅(qū)動式機(jī)械手通常由各種油缸、馬達(dá)、油泵、油箱、換向閥等組成驅(qū)動系統(tǒng)；控制系統(tǒng)控制的要素包括工作順序、到達(dá)位置、動作時間、運動速度等，以完成特定的動作。二、機(jī)械手的工作要求此種機(jī)械手要求用液壓驅(qū)動，執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成升降、抓取、旋轉(zhuǎn)、松開等動作。要求動作平穩(wěn)、耐沖擊和震動，為防泄漏，液壓元件要求有較高的制造精度和密封性能。具體應(yīng)能實現(xiàn)“手臂上升（1）→手臂前伸（2）→手指夾緊物料（3）→手臂回轉(zhuǎn)（4）→手臂下降（1）→手指張開卸料（3）→手臂縮回（2）→手臂反轉(zhuǎn)（4）→手臂停止待料”的工作循環(huán)。(a)工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手外觀圖 (b)動作示意圖圖8.3機(jī)械手三、機(jī)械手的液壓系統(tǒng)原理圖圖8.4所示為一種機(jī)械手的液壓系統(tǒng)原理圖。該機(jī)械手的手臂升降運動、伸縮運動、手指的夾緊和張開的運動均是用缸體固定、活塞桿移動單桿活塞缸實現(xiàn)，手臂的回轉(zhuǎn)運動是用單葉片擺動缸完成的。圖8.4機(jī)械手液壓系統(tǒng)原理圖1-過濾器；2-定量泵；3-單向閥；4-電磁溢流閥；5、6、8-三位四通電磁換向閥；7-二位四通電磁換向閥；9-壓力表；10、12~15-單向調(diào)速閥；11-平衡閥；16-手臂升降缸；17-手臂伸縮缸；18-手指夾緊放松缸；19-手臂回轉(zhuǎn)缸各個動作的循環(huán)主要依靠切換電磁換向閥通、斷電來實現(xiàn)的，其信號來源由行程開關(guān)發(fā)出。為了實現(xiàn)以上的自動工作循環(huán)，其電磁鐵等的動作順序如表8.2所示，表中“+”“-”號的表示與前相同。表8.2機(jī)械手液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序表工況動作電磁鐵1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA手臂上升+手臂前伸--+-+手指夾緊手臂回轉(zhuǎn)+--手臂下降-+手指張開+手臂縮回+手臂反轉(zhuǎn)+-手臂停止待料+【技能訓(xùn)練】訓(xùn)練3分析機(jī)械手的液壓系統(tǒng)工作原理過程。機(jī)械手的液壓系統(tǒng)工作過程如下：（1）手臂上升當(dāng)按下啟動按鈕時，電磁鐵1YA通電，三位四通電磁換向閥5由中位換到左位工作。因采用了回油節(jié)流回路，上升運動平穩(wěn)。其液壓油路如下。①進(jìn)油路：過濾器1→定量泵2→單向閥3→三位四通電磁換向閥5的左位→單向調(diào)速閥12的單向閥→平衡閥11的單向閥→單桿液壓缸16的下腔（活塞向上運動）。②回油路：液壓缸16的上腔→單向調(diào)速閥10的調(diào)速閥→三位四通電磁換向閥5的左位回油箱。（2）手臂前伸電磁鐵3YA通電，三位四通電磁換向閥6由中位換到左位工作。采用了回油節(jié)流調(diào)速回路，前伸運動平穩(wěn)。其液壓油路如下。①進(jìn)油路：過濾器1→定量泵2→單向閥3→三位四通電磁換向閥6的左位→單桿液壓缸17的右腔（活塞向右運動）。②回油路：液壓缸17的左腔→單向調(diào)速閥13的調(diào)速閥→三位四通電磁換向閥6的左位回油箱。同時，要求5YA通電，二位四通電磁換向閥7換到左位工作，手指松開。其液壓油路如下。①進(jìn)油路：過濾器1→定量泵2→單向閥3→二位四通電磁換向閥7的左位→單桿液壓缸18的上腔（活塞向下運動）。②回油路：液壓缸18的下腔→二位四通電磁換向閥7的左位回油箱。（3）手指夾緊物料二位四通電磁換向閥7右位工作。其液壓油路如下。① 進(jìn)油路：過濾器1→定量泵2→單向閥3→二位四通電磁換向閥7的右位→單桿液壓缸18的下腔(活塞上移)。②回油路：液壓缸18的上腔→二位四通電磁換向閥7的右位回油箱。（4）手臂回轉(zhuǎn)電磁鐵6YA通電，三位四通電磁換向閥8由中位換到左位工作。其液壓油路如下。①進(jìn)油路：過濾器1→定量泵2→單向閥3→三位四通電磁換向閥8的左位→單向調(diào)速閥15的單向閥→單葉片擺動缸19右腔(葉片逆時針轉(zhuǎn)動)。②回油路：液壓缸19的左腔→單向調(diào)速閥14的調(diào)速閥→三位四通電磁換向閥8的左位回油箱。（5）手臂下降電磁鐵2YA通電，三位四通電磁換向閥5在右位工作。采用了平衡閥及回油節(jié)流調(diào)回路，下降運動平穩(wěn)。其液壓油路如下。①進(jìn)油路：過濾器1→定量泵2→單向閥3→三位四通電磁換向閥5的右位→單桿液壓缸16的上腔。②回油路：液壓缸16的下腔→平衡閥11的順序閥→單向調(diào)速閥12的調(diào)速閥→三位四通電磁換向閥5的右位回油箱。（6）手指松開卸料電磁鐵5YA通電，二位四通電磁換向閥7左位工作，活塞下降。其液壓油路如下。①進(jìn)油路：過濾器1→定量泵2→單向閥3→二位四通電磁換向閥7的左位→單桿液壓缸18的上腔。②回油路：液壓缸18的下腔→二位四通電磁換向閥7的左位回油箱。（7）手臂縮回電磁鐵4YA通電，三位四通電磁換向閥6右位工作。其液壓油路如下。①進(jìn)油路：過濾器1→定量泵2→單向閥3→三位四通電磁換向閥6的右位→單向調(diào)速閥13→單桿液壓缸17的左腔。②回油路；液壓缸17的右腔→三位四通電磁換向閥6的右位回油箱。（8）手臂反轉(zhuǎn)電磁鐵7YA通電，其液壓油路如下。1.進(jìn)油路：過濾器1→定量泵2→單向閥3→三位四通電磁換向閥8的右位→單向調(diào)速閥14→單葉片擺動缸19左腔(葉片順時針轉(zhuǎn)動)。2.回油路：液壓缸19的右腔→單向調(diào)速閥15→三位四通電磁換向閥8的右位回油箱。（9）手臂停止待料電磁鐵8YA通電，其余均斷電，二位二通電磁換向閥由下位換到上位工作，開通了卸荷回路。其液壓油路如下。過濾器1→定量泵2→單向閥3→電磁溢流閥8→油箱。訓(xùn)練4分析該機(jī)械手的液壓系統(tǒng)的特點。從上面的工作過程可以看出，機(jī)械手的液壓系統(tǒng)主要特點如下：①換向回路采用了三位四通電磁換向閥進(jìn)行換向，用行程開關(guān)發(fā)出電信號控制換向閥的得、失電，換向方便、靈活。②調(diào)速回路手臂升降和伸縮運動均采用了回油節(jié)流調(diào)速回路，運動的平穩(wěn)性好。③平衡回路因升降缸為立式液壓缸，為支承手臂運動部件的重量，防止手臂自行下滑或超速而失控，采用了平衡閥(單向順序閥)的平衡回路。④卸荷回路為了在手臂停止待料時節(jié)省功率，在先導(dǎo)式溢流閥的外控口接入了二位二通電磁換向閥，使之通電時液壓泵卸荷，提高工作效率。⑤采用失電夾緊，避免了停電時的安全隱患。任務(wù)三液壓壓力機(jī)液壓系統(tǒng)分析40min【任務(wù)概述】通過閱讀液壓系統(tǒng)圖，了解和掌握主缸（工作缸）實現(xiàn)“快速下行→慢速加壓→保壓延時→泄壓快速回程→原位停止”的自動工作循環(huán)、頂出缸實現(xiàn)“向上頂出→停留→向下退回→原位停止”的原理和特點?！局R與技能】一、液壓機(jī)的設(shè)備結(jié)構(gòu)液壓壓力機(jī)(簡稱液壓機(jī))是最早應(yīng)用液壓傳動的機(jī)械,可分為油壓機(jī)和水壓機(jī)兩種。液壓機(jī)是模具成型、粉末冶金、鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、打包等工藝中廣泛應(yīng)用的壓力加工械。液壓機(jī)按機(jī)身的結(jié)構(gòu)形式不同，分單臂式、柱式和框架式三種類型，常用的是柱式液壓機(jī)。最常見的為如圖8.5(a)所示的一種四柱萬能液壓機(jī)，它是一種具有廣泛用途的通用液壓機(jī)。它由4個立柱、兩個橫梁、兩個滑塊和兩個液壓缸組成。二、液壓機(jī)的工作要求該液壓機(jī)有上、下兩個液壓缸，工作缸和頂出缸，安裝于四個立柱之間。液壓機(jī)上部的工作缸帶動上滑塊完成加壓運動以使毛坯產(chǎn)生塑性變形，得到所要的形狀的工件，下部的頂出缸帶動下滑塊以使成型好的工件從型腔中頂出，工作循環(huán)如圖8.5(b)所示。上滑塊實現(xiàn)“快速下行→慢速加壓→保壓延時→泄壓快速回程→原位停止”的動作循環(huán)，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)。在進(jìn)行薄板件拉伸壓邊時,要求頂出缸實現(xiàn)“上位停留→浮動壓邊下行(即下滑塊隨上滑塊短距離下降)→停留→頂出”的動作循環(huán)。設(shè)備要求液壓系統(tǒng)的壓力高、流量大、功率大，以壓力的變換和控制為主，空行程和加壓行程的壓力、速度差別很大。三、液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖四柱萬能液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理如圖8.6所示。液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)由兩個油泵供油，主泵2是高壓、大流量變量柱塞泵，其工作壓力由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥6控制先導(dǎo)式溢流閥5調(diào)定，最高壓力可達(dá)到40MPa。輔助泵3為低壓、小流量定量泵，用于供應(yīng)兩電液換向閥7、22和液控單向閥16的控制液壓油，控制油壓力由溢流閥4調(diào)定。為了實現(xiàn)以上的自動工作循環(huán)，其電磁鐵等的動作順序如表8.3所示。(a)液壓機(jī)的組成(b)工作循環(huán)圖圖8.5四柱式萬能液壓機(jī)的組成和工作循環(huán)圖圖8.6四柱萬能液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖1—過濾器；2—變量泵；3—輔助泵；4—溢流閥；5—先導(dǎo)式溢流閥；6—遠(yuǎn)程調(diào)壓閥；7、22—三位四通電液換向閥；8、24、25—壓力表；9—壓力繼電器；10—單向閥;11—卸荷閥；12、16—液控單向閥；13—工作缸；14—行程開關(guān)；15、21—背壓閥；17—二位四通電磁閥；18—頂出缸；19、23—安全閥；20—節(jié)流閥表8.3四柱萬能液壓機(jī)液壓系統(tǒng)電磁鐵和行程開關(guān)動作順序表工況動作信號來源電磁鐵行程開關(guān)壓力繼電器1XK2XK3XK1YA2YA3YA4YA5YA壓制主缸快速下行按下啟動按鈕+———+慢速加壓—+——+一———保壓延時———+—一———泄壓回程——+——+———原位停止+————————頂出輔缸頂出按下啟動按鈕—一—+一退回按下退回按鈕——+——浮動壓邊———————+—【技能訓(xùn)練】訓(xùn)練5分析液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的工作過程。液壓機(jī)上部主缸（工作缸）帶動的模具在未接觸壓制工件之前，系統(tǒng)作低壓空載的快速運動；當(dāng)模具接觸工件后，系統(tǒng)壓力快速升高，缸的運動速度迅速降低而進(jìn)入壓制階段；主缸不再下行，但工件要徹底變形還需對它進(jìn)行保壓一定的時間，之后再快速上行回程。下面的頂出缸為了使模具中的零件出模，接著要快速上行把零件頂出；之后快速下行退回原位。要完成以上步驟，液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)工作過程如下。主缸運動過程如下。（1）快速下行按下啟動下行按鈕，使1YA、5YA電磁鐵通電，三位四通電液換向閥7由輔泵3供油換到右位工作。二位四通電磁換向閥17換至左位，輔助泵3輸出的控制油經(jīng)此閥將液控單向閥16打開回油。由于主缸活塞在自重作用下快速下降，雖然變量泵2的流量此時最大，但仍不能滿足主缸快下時因容積增大而對流量的需求，形成局部真空，主缸上部的液控單向閥12在上部油箱大氣壓的作用下一并向上腔補充油液。其液壓油路如下。① 進(jìn)油路：過濾器1→變量泵2→電液換向閥7的右位→單向閥10→液壓缸13的上腔；上部油箱→液控單向閥12→液壓缸13的上腔。②回油路；液壓缸13的下腔→液控單向閥16→三位四通電液換向閥7的右位→三位四通電液換向閥22的中位→油箱。（2）慢速加壓在主缸下行到設(shè)定的位置時，其上安裝的活動擋塊壓下行程開關(guān)2XK時，使5YA電磁鐵斷電，電磁換向閥17回復(fù)換右位，液控單向閥16的回油路被切斷，下腔回油需流經(jīng)背壓閥(順序閥)15，阻力增大，液壓缸13的上腔壓力升高，液控單向閥12補液通道被關(guān)閉，只有液壓泵供油，速度自動減慢。當(dāng)模具接觸工件后，負(fù)載增大，壓力繼續(xù)升高，變量泵2的打出流量隨著壓力增大而自動減小，主缸更為慢速地對工件進(jìn)行加壓。其液壓油路如下。①進(jìn)油路：過濾器1→變量泵2→電液換向閥7的右位→單向閥10→液壓缸13的上腔；②回油路：液壓缸13的下腔→背壓閥15→電液換向閥7的右位→電液換向閥22的中位→油箱。（3）保壓延時主缸上腔的壓力達(dá)到壓力繼電器的預(yù)定調(diào)定值時，壓力繼電器9發(fā)出電信號使1YA斷電，電液換向閥7回復(fù)中位，使上、下油腔油路斷開進(jìn)行封閉，缸的上腔保壓。保壓時間可由壓力繼電器控制的時間繼電器進(jìn)行調(diào)定，這時液壓泵2處于卸荷狀態(tài)。在保壓期間，若壓力有所下降，當(dāng)降到電接觸壓力表8的調(diào)定壓力，它便發(fā)出電信號讓1YA得電，重新向上供油，以提高上腔壓力，當(dāng)壓力重新達(dá)到電接觸壓力表調(diào)定壓力時，其又發(fā)出電信號使1YA斷電，直到時間繼電器發(fā)出信號回程。其液壓油路如下。卸荷回路：過濾器1→變量泵2→主缸電液換向閥7的中位→輔缸電液換向閥22的中位→油箱。（4）泄壓、快速回程保壓結(jié)束后，時間繼電器發(fā)出電信號(用于定程壓制成型時，可由行程開關(guān)3XK發(fā)出信號)使2YA電磁鐵通電，電液換向閥7換至左位。若此時立即讓其回程，保壓時上缸內(nèi)儲存的高壓油突然釋放會產(chǎn)生很大的液壓沖擊，引起振動和噪聲，所以回程之前必須先使上腔卸壓。當(dāng)換向閥7換到左位后，主缸上腔壓力很高，足以打開帶有阻尼孔卸荷閥11，主泵2打出的液壓液經(jīng)該閥阻尼孔回油箱。此時主缸下腔的壓力很低，不足以使主缸回程，但可使上腔的液控單向閥12開啟，使主缸上腔油液通過此閥卸壓回上油箱。當(dāng)上腔壓力降到一定值時，使卸荷閥11關(guān)閉，主泵2向主缸下腔供油，使它快速回程。其液壓油路如下。①卸荷：過濾器1→變量泵2→電液換向閥7的左位→卸荷閥11→油箱；②泄壓：主缸13上腔→液控單向閥12→油箱。泄壓結(jié)束后，主缸驅(qū)動滑塊快速回程。①進(jìn)油路：過濾器1→變量泵2→電液換向閥7的左位→液控單向閥16→液壓缸13的下腔；②回油路：液壓缸13的上腔→液控單向閥12→油箱。（5）上位停止當(dāng)主缸退到行程末端時，其上擋塊壓下行程開關(guān)1XK，2YA電磁鐵斷電使電液換向閥7回復(fù)到中位，主缸被換向閥7的中位鎖緊而停止運動。主泵2經(jīng)換向閥7和22的中位處于卸荷狀態(tài)。在主缸運動過程中，可隨時按“停止”按鈕，使主缸停止在運行中的任意位置上。其液壓油路如下。卸荷回路：過濾器1→變量泵2→主缸電液換向閥7的中位→輔缸電液換向閥22的中位→油箱。頂出缸運動過程如下。（1）向上頂出按下頂出按鈕，4YA電磁鐵通電，換向閥22換至左位。為保證安全，通過電氣連鎖，使頂出缸和主缸的運動應(yīng)能實現(xiàn)互鎖。其液壓油路如下。①進(jìn)油路：過濾器1→變量泵2→電液換向閥7的中位→電液換向閥22的左位→頂出缸18的下腔；②回油路：液壓缸18的上腔→電液換向閥22的左位→油箱。（2）退回按下退回按鈕，4YA電磁鐵斷電，3YA電磁鐵通電，頂出缸下降。其液壓油路如下。

①進(jìn)油路：過濾器1→變量泵2→電液換向閥7的中位→電液換向閥22的右位→頂出缸18的上腔；②回油路：液壓缸18的下腔→電液換向閥22的右位→油箱。③浮動壓邊：進(jìn)行薄板拉深工藝時，需要對板料施壓以防皺，這就要求頂出缸既要保持一定壓力，又能隨主缸滑塊的下壓而下降。這時4YA通電，換向閥22換至左位，其流動路線與頂出時相同，而頂出缸上升到頂住被拉伸的工件。主缸滑塊下壓時，頂出缸活塞被迫隨之下行，從而有如下的過程：頂出缸18下腔→節(jié)流閥20→背壓閥21→油箱。調(diào)節(jié)背壓閥21的開啟壓力，即可改變浮動壓邊力的大小，溢流閥19起到過載保護(hù)作用。訓(xùn)練6分析該液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)的特點。該液壓機(jī)液壓系統(tǒng)主要有壓力控制回路、換向回路、快慢速轉(zhuǎn)換回路和泄壓回路等組成，其液壓系統(tǒng)有如下特點。①換向回路因液壓機(jī)是高壓、大流量液壓系統(tǒng)，兩缸均采用了三位四通電液換向閥進(jìn)行換向。②調(diào)速回路采用高壓、大流量、壓力補償式變量軸向柱塞泵供油的容積調(diào)速回路，工作時基本是恒功率輸出，免除了溢流損失，節(jié)省能量。③快速運動回路利用主缸自重的快速下行使充液閥自動對主缸充液，因而減小了泵的規(guī)格，回路結(jié)構(gòu)簡單，布置方便。④保壓回路利用密封性能好的單向閥進(jìn)行上腔的保壓，簡單可靠。⑤泄壓回路為了減少由保壓轉(zhuǎn)換為快速回程時的液壓沖擊系統(tǒng)，采用了由卸荷閥和液控單向閥組成的泄壓回路。⑥互鎖回路主缸與頂出缸的協(xié)調(diào)動作由兩電液換向閥7和22互鎖來保證。只有電液換向閥7處于中位、主液壓缸不運動時，壓力油才能