液壓與氣動技術(shù) 課件 液壓傳動 項目四 磨床工作臺液壓控制回路的設(shè)計與裝調(diào)

液壓與氣動技術(shù)目錄模塊二液壓傳動項目一液壓千斤頂回路的識讀與裝調(diào)項目二翻斗車自動卸料裝置液壓回路的設(shè)計與裝調(diào)項目三模具沖壓裝置壓力控制回路的設(shè)計與裝調(diào)項目四磨床工作臺液壓控制回路的設(shè)計與裝調(diào)項目五液壓壓力機(jī)裝置電、液控制回路的設(shè)計與裝調(diào)

項目四磨床工作臺液壓控制回路的設(shè)計與裝調(diào)學(xué)習(xí)任務(wù)一液壓元件認(rèn)識與選用學(xué)習(xí)任務(wù)二磨床工作臺液壓控制回路設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)三磨床工作臺液壓控制回路裝調(diào)學(xué)習(xí)任務(wù)一液壓元件認(rèn)識與選用

磨床工作臺液壓系統(tǒng)由節(jié)流閥（或調(diào)速閥）、工作臺液壓缸、單向閥、換向閥、液壓泵、過濾器、管路、油箱等組成。

磨床工作臺液壓系統(tǒng)中工作臺液壓缸的運(yùn)動速度取決于兩個方面的因素：液壓缸的有效作用面積和流入液壓缸的壓力油的流量，而通常液壓缸的有效作用面積在制造完成后已經(jīng)是確定的，因此，影響液壓缸運(yùn)動速度的因素主要是流入液壓缸的油液流量。

平面磨床工作臺要實現(xiàn)速度可調(diào)的往復(fù)運(yùn)動，只需要調(diào)節(jié)進(jìn)入工作臺液壓缸的油液流量即可。在液壓系統(tǒng)中，通過調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓缸的油液流量從而改變液壓缸運(yùn)動速度的元器件稱為流量控制閥，流量控制閥中最常用的是節(jié)流閥和調(diào)速閥，下面我們就來學(xué)習(xí)節(jié)流閥和調(diào)速閥的結(jié)構(gòu)及工作原理等知識。學(xué)習(xí)任務(wù)一液壓元件認(rèn)識與選用一、節(jié)流閥1.節(jié)流閥簡介

節(jié)流閥是流量控制閥中最簡單而又最基本的一種形式。節(jié)流閥用在定量泵系統(tǒng)中與溢流閥并聯(lián)，通過改變節(jié)流口大小，改變液阻，從而調(diào)節(jié)流量，實現(xiàn)并聯(lián)油路流量的重新分配。對節(jié)流閥有如下基本要求：1.調(diào)速比要大（要有足夠的流量調(diào)節(jié)范圍，在整個調(diào)節(jié)范圍內(nèi)要求流量變化均勻）；2.流量要穩(wěn)定（當(dāng)油溫變化引起油的粘度變化時，通過節(jié)流閥的流量變化要?。?；3.要有足夠的剛性（即節(jié)流前后的壓力差發(fā)生變化時，通過口的流量變化要?。?.抗堵塞性要好（為了得到較低的最小穩(wěn)定流量，要求節(jié)流阿不易堵塞）；5.節(jié)流壓力損失要小。顯然，上述基本要求是互為制約的，一個節(jié)流閥不可能同時滿足所有要求，只能根據(jù)具體的使用要求滿足其中幾項。學(xué)習(xí)任務(wù)一液壓元件認(rèn)識與選用2.節(jié)流閥結(jié)構(gòu)及工作原理

壓力油從進(jìn)油口P1流入，經(jīng)節(jié)流口從P2流出。節(jié)流口的形式為軸向三角溝槽式。作用于節(jié)流閥芯上的力是平衡的，因而調(diào)節(jié)力矩較小，便于在高壓下進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)調(diào)節(jié)節(jié)流閥的手輪時，可通過頂桿推動節(jié)流閥芯向下移動。節(jié)流閥芯的復(fù)位靠彈簧力來實現(xiàn)，節(jié)流閥芯的上下移動改變著節(jié)流口的開口量，從而實現(xiàn)對流體流量的調(diào)節(jié)。學(xué)習(xí)任務(wù)一液壓元件認(rèn)識與選用3.節(jié)流閥節(jié)流口形式與特征節(jié)流口是節(jié)流閥的關(guān)鍵部位，節(jié)流口形式及其特征在很大程度上決定著流量控制閥的性能。節(jié)流口形式節(jié)流口示意圖特點及應(yīng)用針閥式針閥做軸向移動時，調(diào)節(jié)了環(huán)形通道的大小，由此改變了流量。這種結(jié)構(gòu)加工簡單。但節(jié)流口長度大，水力半徑小，易堵塞，流量受油溫變化的影響也大，一般用于要求較低的場合。偏心式閥芯上開一個截面為三角形(或矩形)的偏心槽，當(dāng)轉(zhuǎn)動閥芯時，就可以改變通道大小，由此調(diào)節(jié)了流量。偏心槽式結(jié)構(gòu)因閥芯受徑向不平衡力，高壓時應(yīng)避免采用。學(xué)習(xí)任務(wù)一液壓元件認(rèn)識與選用節(jié)流口形式節(jié)流口示意圖特點及應(yīng)用軸向三角槽式閥芯端部開有一個或兩個斜的三角槽，軸向移動閥芯就可以改變?nèi)遣弁髅娣e，從而調(diào)節(jié)了流量。在高壓閥中有時在軸端銑兩個斜面來實現(xiàn)節(jié)流。軸向三角槽式節(jié)流口的水力半徑較大，小流量時的穩(wěn)定性較好?？p隙式閥芯上開有狹縫，油液可以通過狹縫流入閥芯內(nèi)孔再經(jīng)左邊的孔流出，旋轉(zhuǎn)閥芯可以改變縫隙的通流面積大小。這種節(jié)流口可以作成薄刃結(jié)構(gòu)，從而獲得較小的穩(wěn)定流量，但是閥芯受徑向不平衡力，故只適用于低壓節(jié)流閥中。軸向縫隙式套筒上開有軸向縫隙，軸向移動閥芯就可以改變縫隙的通流面積大小。這種節(jié)流口可以作成單薄刃或雙薄刃式結(jié)構(gòu)，流量對溫度不敏感。在小流量時水力半徑大，故小流量時的穩(wěn)定性好，因而可用于性能要求較高的場合（如調(diào)速閥中）。但節(jié)流口在高壓作用下易變形，使用時應(yīng)改善結(jié)構(gòu)的剛度學(xué)習(xí)任務(wù)一液壓元件認(rèn)識與選用4.節(jié)流閥的選用在設(shè)計磨床工作臺液壓系統(tǒng)時，可根據(jù)工作臺速度控制需求選擇相應(yīng)規(guī)格的節(jié)流閥，以力士樂MG/MK型節(jié)流閥為例。通徑/mm681015202530流量/（L/min）153050140200300400壓力/MPa～31.5開啟壓力/MPa0.05（MK型）介質(zhì)礦物油；磷酸酯液介質(zhì)粘度/（m2/s）（2.8～380）×10-6介質(zhì)溫度/℃-20～+70MG/MK型節(jié)流閥技術(shù)參數(shù)二、調(diào)速閥1.調(diào)速閥簡介節(jié)流閥由于流量調(diào)節(jié)剛性差，在節(jié)流開口一定的條件下，通過它的流量受工作負(fù)載變化的影響不能保持執(zhí)行元件運(yùn)動速度的穩(wěn)定，因此只適用于執(zhí)行元件負(fù)載變化不大和速度穩(wěn)定性要求不高的場合。如前所述，對節(jié)流閥而言，負(fù)載的變化直接引起出口壓力的改變，從而使閥前后壓力差改變，進(jìn)而影響閥的流量穩(wěn)定。由于執(zhí)行元件負(fù)載的變化很難避免，因此在速度穩(wěn)定性要求較高時，采用節(jié)流閥調(diào)速是不能滿足要求的。因此，需要采用壓力補(bǔ)償來保持節(jié)流閥前后的壓力差不變，從而達(dá)到流量穩(wěn)定。對節(jié)流閥進(jìn)行壓力補(bǔ)償?shù)姆绞绞菍⒍ú顪p壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)成一個組合閥，由定差減壓閥保證節(jié)流閥前后壓力差恒定，這樣組合的閥稱為調(diào)速閥。學(xué)習(xí)任務(wù)一液壓元件認(rèn)識與選用2.調(diào)速閥結(jié)構(gòu)及工作原理調(diào)速閥是由一個定差減壓閥和一個可調(diào)節(jié)流閥串聯(lián)組合而成的。用定差減壓閥來保證可調(diào)節(jié)流閥前后的壓力差△P不受負(fù)載變化的影響，從而使通過節(jié)流閥的流量保持穩(wěn)定。學(xué)習(xí)任務(wù)一液壓元件認(rèn)識與選用（1）調(diào)速閥工作原理

右圖所示為調(diào)速閥的工作原理圖。壓力油液P1經(jīng)節(jié)流減壓后以壓力P2進(jìn)入節(jié)流閥，然后以壓力P3進(jìn)入液壓缸左腔，推動活塞以速度v向右運(yùn)動。節(jié)流閥前后的壓力差△P=P2-P3。減壓閥閥芯1上端的油腔b經(jīng)通道a與節(jié)流閥出油口相通，其油液壓力為P3:其肩部油腔c和下端油腔d經(jīng)通道f和e與節(jié)流閥進(jìn)油口（即減壓閥出油口）相通，其油液壓力為P2。當(dāng)作用于液壓缸的負(fù)載F增大時，壓力P3也增大，作用于減壓閥閥芯上端的液壓力也隨之增大，使閥芯下移，減壓閥進(jìn)油口處的開口加大，壓力降減小，因而使減壓閥出口（節(jié)流閥進(jìn)口）處壓力P2增大，結(jié)果保持了節(jié)流閥前后的壓力差△P=P2-P3基本不變。當(dāng)負(fù)載F減小時，壓力P3減小，減壓閥閥芯上端油腔壓力減小，閥芯在油腔c和d中壓力油（壓力為P2）的作用下上移，使減壓閥進(jìn)油口處開口減小，壓力降增大，因而使P2隨之減小，結(jié)果仍保持節(jié)流閥前后壓力差△P=P2-P3基本不變。學(xué)習(xí)任務(wù)一液壓元件認(rèn)識與選用（2）調(diào)速閥結(jié)構(gòu)

右圖所示為調(diào)速閥的結(jié)構(gòu)圖，調(diào)速閥由閥體３、減壓閥閥芯７、減壓閥彈簧６、節(jié)流閥閥芯４、節(jié)流閥彈簧５、調(diào)節(jié)桿２和調(diào)速手柄１等組成。壓力油P1從進(jìn)油口進(jìn)入環(huán)形通道f，經(jīng)減壓閥閥芯處的狹縫減壓為P2后到環(huán)形槽e，再經(jīng)孔g的節(jié)流閥閥芯的軸向三角槽節(jié)流后變?yōu)镻3，由油腔b、孔a從出油口流出。節(jié)流閥前的壓力油P2經(jīng)孔d進(jìn)入減壓閥閥芯大端的右腔，并經(jīng)閥芯的中心通孔流入閥芯小端的右腔。節(jié)流閥后的壓力油P3經(jīng)孔a和孔c進(jìn)入減壓閥閥芯大端的左腔。轉(zhuǎn)動調(diào)速手柄通過調(diào)節(jié)桿可使節(jié)流閥閥芯軸向移動，調(diào)節(jié)得到所需的流量。學(xué)習(xí)任務(wù)一液壓元件認(rèn)識與選用調(diào)速閥的結(jié)構(gòu)1-調(diào)速手柄；2-調(diào)節(jié)桿；3-閥體；4-節(jié)流閥閥芯；5-節(jié)流閥彈簧；6-減壓閥彈簧；7-減壓閥閥芯3.調(diào)速閥的選用在設(shè)計液壓速度控制回路時，可根據(jù)速度控制需求選擇相應(yīng)規(guī)格的調(diào)速閥，以力士樂2FRM型節(jié)流閥為例。學(xué)習(xí)任務(wù)一液壓元件認(rèn)識與選用介質(zhì)礦物油；磷酸酯液介質(zhì)溫度范圍/℃-20～+70介質(zhì)粘度/（mm2/s）2.8～380通徑/mm51016流量/（L/min）0.20.61.23610151016255060100160流量穩(wěn)定范圍（-20～+70℃）/（Qmax%）53222（△P=21MPa）2（△P=31.5MPa）A工作壓力/MPa2131.5最低壓力損失/MPa0.3～0.50.6～0.80.3～0.70.5～12過濾精度/μm25（Q＜5L/min）；10（Q＜0.5L/min）—質(zhì)量/kg1.65.611.32FRM型調(diào)速閥技術(shù)規(guī)格學(xué)習(xí)任務(wù)一液壓元件認(rèn)識與選用三、過濾器1.過濾器簡介自從液壓技術(shù)誕生，液壓系統(tǒng)的微顆粒污染就成為液壓技術(shù)發(fā)展的大敵，工作介質(zhì)的污染是液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因。統(tǒng)計資料顯示液壓系統(tǒng)的故障有75%以上是由于工作介質(zhì)的污染造成的。液壓油是否清潔，不僅影響液壓系統(tǒng)的工作性能和液壓元件的使用壽命，而且直接關(guān)系到液壓系統(tǒng)能否正常工作。過濾器的功能是清除液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)中的固體污染物，使工作介質(zhì)保持清潔，延長器件的使用壽命、保證液壓元件工作性能可靠，液壓過濾器是液壓技術(shù)中不可缺少的重要液壓系統(tǒng)附件。過濾器性能更參數(shù)主要有：過濾精度、過濾能力、納垢容量、工作壓力、允許壓力降等；根據(jù)其安裝位置及作用的不同可以分為：吸油過濾器、高壓過濾器、回油過濾器等。2.過濾器結(jié)構(gòu)及工作原理液壓過濾器的結(jié)構(gòu)外形及圖形符號如右圖所示：液壓過濾器主要的工作原理有兩種情況，正常不堵塞情況下，液壓油由管路進(jìn)入到液壓過濾器；緊接著液壓油從濾清器的外濾芯再流到內(nèi)芯之中再從過濾器出口流出；異常堵塞情況下，液壓油由管路進(jìn)入到濾清器，當(dāng)液壓油進(jìn)入到外濾芯發(fā)生堵塞時，這時就會造成壓力增大，使得液壓過濾器的溢流閥會開啟壓力，使得油液從溢流閥經(jīng)過，再到內(nèi)芯，再從出口流出。學(xué)習(xí)任務(wù)一液壓元件認(rèn)識與選用3.液壓過濾器的選用在選用液壓過濾器時，首先根據(jù)所設(shè)計液壓系統(tǒng)的應(yīng)用場景，選擇合適的液壓系統(tǒng)過濾精度，推薦液壓系統(tǒng)的清潔度和過濾精度如下表所示。學(xué)習(xí)任務(wù)一液壓元件認(rèn)識與選用工作類別系統(tǒng)舉例油液清潔度要求過濾精度/μmISO4460NAS1638極關(guān)鍵高性能伺服閥、航空航天試驗室、導(dǎo)彈、飛機(jī)控制系統(tǒng)12/913/103411～3關(guān)鍵工業(yè)用伺服閥，飛機(jī)數(shù)控機(jī)床、液壓舵機(jī)、位置控制裝置電液精密液壓系統(tǒng)14/1115/125633～5很重要比例閥、柱寨泵、注塑機(jī)、潛水艇、高壓系統(tǒng)16/13710重要葉片泵、齒輪泵，低速馬達(dá)液壓閥、疊加閥、插裝閥、機(jī)床、油壓機(jī)、船舶等中高壓工業(yè)用液壓系統(tǒng)17/1418/15891～2020一般車輛、土方機(jī)械、物料搬運(yùn)液壓系統(tǒng)19/161020～30普通保護(hù)重型設(shè)備、水壓機(jī)、低壓系統(tǒng)20/1721/1611123030～403.液壓過濾器的選用其次在產(chǎn)品樣本上選用合適的相應(yīng)過濾精度的液壓過濾器，以WU型網(wǎng)式過濾器（過濾精度為180μm）為例，其技術(shù)規(guī)格如下表所示。。學(xué)習(xí)任務(wù)一液壓元件認(rèn)識與選用型號過濾精度/μm壓力損失/MPa流量（L/min）通徑/mm連接形式生產(chǎn)廠家WU-16×180180≤0.011612螺紋連接溫州遠(yuǎn)東液壓有限公司、黎明液壓有限公司、上海高行液壓氣動成套總廠WU-25×1802515WU-40×1804020WU-63×1806325WU-100×18010032WU-160×18016040WU-250×180F25050法蘭連接WU-400×180F40065WU-630×180F63080WU型網(wǎng)式過濾器技術(shù)規(guī)格—臺機(jī)器設(shè)備的液壓系統(tǒng)不管多么復(fù)雜，總是由一些簡單的基本回路組成。所謂液壓基本回路，是指由幾個液壓元件組成的，用來完成特定功能的典型回路。按其功能的不同，基本回路可分為壓力控制回路、速度控制回路、方向控制回路、液壓缸多缸動作回路以及供油基本回路等。熟悉和掌握這些回路的組成、結(jié)構(gòu)、工作原理和性能，對于正確分析、選用和設(shè)計液壓系統(tǒng)以及判斷回路的故障都是十分重要的。知識鏈接-液壓調(diào)速回路

調(diào)速回路在液壓系統(tǒng)中占有突出的重要地位，它的工作性能的好壞，對系統(tǒng)的工作性能起著決定性的作用。液壓系統(tǒng)對調(diào)速回路的要求是：

①能在規(guī)定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的工作速度。

②負(fù)載變化時，調(diào)好的速度最好不變化，或在允許的范圍內(nèi)變化。

③具有驅(qū)動執(zhí)行元件所需的力或力矩。

④功率損耗要小，以便節(jié)省能量，減小系統(tǒng)發(fā)熱。當(dāng)液壓缸設(shè)計好以后，改變液壓缸的工作面積是不可能的，因此對于液壓缸的回路來講，就必須采用改變進(jìn)入液壓缸流量的方式來調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度。而在液壓馬達(dá)的回路中，通過改變進(jìn)入液壓馬達(dá)的流量或改變液壓馬達(dá)排量都能達(dá)到調(diào)速目的。目前主要的調(diào)速方式有：

節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速和容積節(jié)流調(diào)速三種方式。

（1）節(jié)流調(diào)速在定量泵供油液壓系統(tǒng)中，用節(jié)流閥或調(diào)速閥調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動速度的調(diào)速回路。這種調(diào)速回路的優(yōu)點是系統(tǒng)速度控制響應(yīng)快，根據(jù)流量控制閥安裝位置的不同，節(jié)流調(diào)速回路可以分為以下幾種：知識鏈接-液壓調(diào)速回路

①進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路

節(jié)流閥串接在液壓缸的進(jìn)油路上，泵的供油壓力由溢流閥調(diào)定。調(diào)節(jié)節(jié)流閥開口面積，便可改變進(jìn)入液壓缸的流量，即可調(diào)節(jié)液壓缸的運(yùn)動速度。泵的多余流量經(jīng)溢流閥流回油箱。知識鏈接-液壓調(diào)速回路

②出口節(jié)流調(diào)速回路

出口節(jié)流調(diào)速回路是將節(jié)流閥放置在回油路上，用它來控制從液壓缸回油腔流出的流量，也就控制了進(jìn)入液壓缸的流量，達(dá)到調(diào)速的目的，定量泵輸出的多余油液經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥調(diào)整壓力基本保持恒定。知識鏈接-液壓調(diào)速回路

③旁路節(jié)流調(diào)速回路

旁路節(jié)流調(diào)速回路是將節(jié)流閥安放在與執(zhí)行元件并聯(lián)的支路上，用它來調(diào)節(jié)從支路流回油箱的流量，以控制進(jìn)入液壓缸的流量來達(dá)到調(diào)速的目的?；芈分幸缌鏖y起安全作用，泵的工作壓力不是恒定的，它隨負(fù)載發(fā)生變化。知識鏈接-液壓調(diào)速回路（2）容積調(diào)速通過改變變量泵或變量馬達(dá)的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動速度的回路。這種調(diào)速回路無溢流損失和節(jié)流損失，故效率高、發(fā)熱量少，但系統(tǒng)速度控制響應(yīng)較低、低速穩(wěn)定性較差，因此適用于高壓大流量的大型機(jī)床、液壓機(jī)、工程機(jī)械等大功率設(shè)備的液壓系統(tǒng)。知識鏈接-液壓調(diào)速回路（3）容積節(jié)流調(diào)速綜合利用流量閥及變量泵來共同調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度。這種調(diào)速回路無溢流損失，有節(jié)流損失，其效率比節(jié)流調(diào)速回路高，但比容積調(diào)速回路低，采用流量閥調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓缸的流量，克服了變量泵在負(fù)荷大、壓力高時漏油大、運(yùn)動速度不平穩(wěn)的缺點，因此這種回路常用于空載需要快速運(yùn)動、承載時需要穩(wěn)定的各種低速中等功率機(jī)械設(shè)備液壓系統(tǒng)中。知識鏈接-液壓調(diào)速回路請描述下面液壓速度控制回路的組成。隨堂測試學(xué)習(xí)任務(wù)二磨床工作臺液壓控制回路設(shè)計

一個完整的液壓控制系統(tǒng)是由動力元件、執(zhí)行元件、控制元件及液壓附件組成，磨床工作臺液壓控制系統(tǒng)屬于速度控制回路中的一種，本次任務(wù)我們將一起認(rèn)識速度控制回路的組成及工作原理，完成磨床工作臺液壓控制回路設(shè)計。一、速度控制回路

液壓傳動系統(tǒng)中的速度控制回路包括調(diào)節(jié)液壓執(zhí)行元件的速度的調(diào)速回路、使之獲得快速運(yùn)動的快速回路、快速運(yùn)動和工作進(jìn)給速度以及工作進(jìn)給速度之間的速度換接回路。其中調(diào)速回路根據(jù)調(diào)速原理和使用的液壓元件的不同又可分為：節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速、容積節(jié)流調(diào)速三種。二、磨床工作臺節(jié)液壓控制回路設(shè)計

本任務(wù)磨床工作臺液壓控制回路采用的調(diào)速方式是節(jié)流調(diào)速中的出口節(jié)流調(diào)速，因為出口節(jié)流調(diào)速回油路串聯(lián)了節(jié)流閥，使液壓系統(tǒng)存在一定的背壓，具有更好的速度穩(wěn)定性，下面我們就來對磨床工作臺節(jié)液壓控制回路進(jìn)行學(xué)習(xí)。

磨床工作臺液壓缸為一雙作用