1、第8章 典型液压系统及系统的设计简介 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 8.1 组合机床动力滑台液压系统组合机床动力滑台液压系统 8.2 汽车起重机液压系统汽车起重机液压系统 8.3 YB32-200型四柱万能液压机型四柱万能液压机8.4 XS-ZY-250AXS-ZY-250A型注塑机液压型注塑机液压系统系统8.5 8.5 液压系统的设计简介液压系统的设计简介 思考和练习题思考和练习题 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 8.1 组合机床动力滑台液压系统组合机床动力滑台液压系统8.1.1 8.1.1 概述概述组合机床（图8-1)是一种高效率的机械加工专用机床。它由一些通用部件（如动力头
2、、滑台、床身、立柱、底座、回转工作台等）和少量的专用部件（如主轴箱、夹具等）组成，其加工范围较宽，能完成钻、扩、铰、锪、铣、攻螺纹等工序和工作台的转位、定位、夹紧、输送等辅助动作，自动化程度较高，在机械制造业的成批和大量生产中得到了广泛的应用。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 图 8-1 组合机床(a)卧式组合机床；(b)立式组合机床 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 液压动力滑台是组合机床上用来完成直线运动的动力部件，在它上面安装上动力头时，可完成刀具切削工件时的进给（工进）运动和刀具接近工件和离开工件时的快进与快退运动。组合机床液压动力滑台的液压系统是一种以速度变换为主，最高工作压
3、力不超过6.3 MPa 的中压系统。YT4543型液压动力滑台工作台面的尺寸为450 mm 800 mm，进给速度范围为6.6600 m/min，最大快进速度为7.3 m/min，最大进给力为45 kN。下面介绍这种动力滑台的液压系统。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 8.1.2 YT45438.1.2 YT4543型液压动力滑台的液压系统工作原理型液压动力滑台的液压系统工作原理图8-2所示为YT4543型液压动力滑台的液压系统及工作循环。该液压系统采用限压式变量叶片泵供油，用电液换向阀换向，用行程阀实现快慢速度的转换，用电磁阀实现两种工进速度的转换，用调速阀使进给速度稳定。该系统在机械和
4、电气的配合下，可实现多种自动工作循环。通常实现的工作循环是：快进第一次工作进给（一工进）第二次工作进给（二工进）死挡铁停留快速退回原位停止。下面就以它为例来说明液压系统的工作原理。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 图 8-2 YT4543型液压动力滑台的液压系统及工作循环 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 1.1.快进快进按下启动按钮，电磁铁1YA通电，先导阀7（电磁换向阀）左位接入系统，液控换向阀6左位机能起作用，将主油路接通。此时动力滑台空载，系统压力低，外控顺序阀4处于关闭状态，液压缸14差动连接，且变量泵1输出最大流量，故液压缸快进。主油路的油液流动路线为 进油路：变量泵1单向
5、阀2液控换向阀6(左位）行程阀11（下位）液压缸14 左腔回油路：液压缸14右腔液控换向阀6(左位）单向阀5行程阀11(下位）液压缸14左腔 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 2.2.第一次工作进给第一次工作进给 当滑台快进到预定位置时，滑台上的行程挡块压下行程阀11，切断行程阀11的通道，电磁铁1YA继续通电，液控换向阀6仍以左位接入系统。这时液压油只能经调速阀8和电磁阀12进入液压缸14的左腔。由于工进时负载增加，系统压力升高，外控顺序阀4此时打开，单向阀5在两端压差作用下关闭。液压缸14右腔的回油最终经背压阀3流回油箱，这样就使滑台转为第一次工作进给运动。此时工作速度由调速阀8调定，
6、而变量泵1则因压力升高而自动减少流量输出，并使输出流量与调速阀8所调整的流量相适应。这时主油路的油液流动路线为 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 进油路：变量泵1单向阀2液控换向阀6(左位）调速阀8电磁阀12(右位）液压缸14左腔 回油路：液压缸14右腔液控换向阀6(左位）顺序阀4背压阀3油箱 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 3 3第二次工作进给第二次工作进给当滑台以一工进的速度前进到预定位置时，行程挡块压下行程开关17，使电磁铁3YA通电，则经电磁阀12的通道被切断。于是从调速阀8流出的油液改道经调速阀9进入液压缸左腔，液压缸右腔的回油路线和一工进相同。由于调速阀9的开口量调得比调
7、速阀8小，故此时速度由调速阀9调定。这样就实现了滑台的一工进与二工进两种工作速度间的换接。这时主油路的油液流动路线为 进油路：变量泵1单向阀2液控换向阀6(左位）调速阀8调速阀9液压缸14左腔 回油路：液压缸14右腔液控换向阀6(左位）顺序阀4背压阀3油箱 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 4 4 死挡铁停留死挡铁停留 当滑台以二工进速度前进到预定位置后，碰上死挡铁，滑台停止运动，即实现死挡铁停留。滑台在死挡铁上停留片刻的目的是为了保证在加工盲孔、阶梯孔和刮端时，“清根”和不留下刀痕。此时，由于滑台停止运动（相当于负载无穷大），泵的供油压力升高到最大值，而流量却减少到只能补偿泵和系统的泄漏
8、，即泵处于保压卸荷（流量卸荷）状态。停留时间由时间继电器调定。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 5.5.快速退回快速退回滑台碰上死挡铁后,停止运动,系统压力不断上升,当压力达到压力继电器13的调定数值时,它发出信号,使先导阀7的电磁铁1YA断电、2YA通电，液控换向阀6的右端接通控制油路，液控换向阀6的右位机能起作用。因为此时为空载，回油又没有背压，故系统压力很低，变量泵1输出流量最大，滑台快速退回。这时主油路的油液流动路线为进油路：变量泵1单向阀2液控换向阀6（右位）液压缸14右腔回油路：液压缸14左腔单向阀10液控换向阀6（右位）油箱 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 6 6原位停
9、止原位停止当滑台快退到原位时，行程挡铁压下终点行程开关，发出信号，使所有电磁铁都断电，液控换向阀6和先导阀7都处于中位，液压缸14两腔油路封闭，滑台停止运动，变量泵1通过液控换向阀6中位卸荷。这时主油路的油液流动路线为 变量泵1单向阀2液控换向阀6（右位）油箱表8-1为该系统电磁铁和行程阀的动作顺序表。“+”表示电磁铁通电或行程阀压下，“-”表示电磁铁断电或行程阀复位。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 表表 8-1 电磁铁和行程阀的动作顺序电磁铁和行程阀的动作顺序 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 由上述分析可知，YT4543型液压动力滑台的液压系统主要由下列回路组成：(1)采用限压式
10、变量叶片泵、调速阀、背压阀组成的容积节流（进口）调速回路；(2)采用差动连接的快速运动回路；(3)采用电液换向阀（由液控换向阀6、先导阀7组成，见图8-2)的换向回路；(4)采用行程阀和电磁阀的速度换接回路；(5)采用M型中位机能三位换向阀的卸荷回路。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 8.1.3 8.1.3 动力滑台液压系统的特点动力滑台液压系统的特点(1)系统采用了“限压式变量叶片泵调速阀背压阀”式的容积节流（进口）调速回路。用变量泵供油可使空载时获得快速（泵的流量大）。工进时，负载增加，泵的流量会自动减小，且无溢流损失，因而功率的利用合理。用调速阀调速可保证工作进给时获得稳定的低速（最
11、小可达6.6 mm/min),有较好的速度刚性。调速阀设在进油路上，便于利用压力继电器发信号,实现动作顺序的自动控制。回油路上加背压阀能防止负载突然减小时产生的前冲现象，并能使工进速度平稳。同时其调速范围较大（达100左右）。第8章 典型液压系统及系统的设计简介(2)系统采用了限压式变量泵和差动连接液压缸来实现快进，能量利用比较合理。滑台停止运动时，换向阀使液压泵在低压下卸荷，减少能量损耗。(3)采用行程阀和顺序阀实现快进与工进换接，不仅简化了油路，而且使动作可靠，换接精度高。至于两个工进之间的换接则由于两者速度都较低，采用电磁阀完全能保证换接精度。动力滑台的行程范围及有关加工行程主要靠行程挡
12、块来保证和调节，加工过程中滑台在死挡块处的停留时间可用延时继电器来实现。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 8.2 汽车起重机液压系统汽车起重机液压系统 8.2.1 8.2.1 概述概述汽车起重机广泛应用于国民经济各部门，主要用于对物料进行起吊、运输、装卸及安装等。由于汽车起重机有较高的行走速度，因此调动、使用灵活，机动性能较好，故可和车队编队行驶，用途广泛，并可在有冲击、振动及温差变化较大的不利环境下作业。但它只适用于执行动作简单与位置精度要求较低的场合。作为起重用的汽车起重机，无论在机械方面或是液压方面，对工作系统的安全性和可靠性要求都是特别重要的。现以Q28型汽车起重机为例介绍其液压系
13、统。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 图8-3所示是Q28型汽车起重机外形。它由汽车1、转台2、支腿3、吊臂变幅液压缸4、基本臂5、吊臂伸缩液压缸6和起升机构7等组成。其主要部分的作用如下：(1)转台：使吊臂回转。(2)支腿：起重作业时使轮胎脱离地面，并可调整车的水平。(3)吊臂伸缩机构：改变吊臂长度。(4)吊臂变幅机构：改变吊臂倾角。(5)起升机构：使重物升降。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 图 8-3 Q2-8型汽车起重机外形 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 8.2.2 液压系统的工作原理液压系统的工作原理Q2-8 型汽车起重机的液压系统如图8-4所示。该系统属于中高压系统
14、，用一个轴向柱塞泵作动力源，由汽车发动机通过传动装置（取力箱）驱动工作。整个系统由支腿收放、转台回转、吊臂伸缩、吊臂变幅和吊重起升五个工作支路所组成。其中，前、后支腿收放支路的手动换向阀A、B组成一个阀组（双联多路阀，如图中1)，其余四支路的手动换向阀C、D、E、F组成另一阀组（四联多路阀，如图中2)。各换向阀均为M型中位机能三位四通手动换向阀，相互串联组合，可实现多缸卸荷。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 图 8-4 Q2-8 型汽车起重机的液压系统 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 1.支腿收放支路支腿收放支路由于汽车轮胎支承能力有限，且为弹性变形体，作业时很不安全，故在起重作业前
15、必须放下前、后支腿，使汽车轮胎架空，用支腿承重。在行驶时又必须将支腿收起，轮胎着地。为此，在汽车的前、后端各设置两条支腿，每条支腿均配置有液压缸。前支腿两个液压缸同时用一个手动换向阀A控制其收、放动作，后支腿两个液压缸用手动换向阀B来控制其收、放动作。为确保支腿停放在任意位置并能可靠地锁住，在每一个支腿液压缸的油路中设置一个由两个液控单向阀组成的双向液压锁。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 当手动换向阀A在左位工作时，前支腿放下，其进、回油路线为进油路：液压泵手动换向阀A液控单向阀前支腿液压缸无杆腔 回油路：前支腿液压缸有杆腔液控单向阀手动换向阀A手动换向阀B手动换向阀C手动换向阀D手动换
16、向阀E手动换向阀F油箱后支腿液压缸用手动换向阀B控制，共油液流经路线与前支腿支路相同。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 2.2.转台回转支路转台回转支路转台回转支路的执行元件是一个大转矩液压马达，它能双向驱动转台回转。通过齿轮、蜗杆机构减速，转台可获得13 r/min的低速。马达由手动换向阀C控制正、反转，其油路为进油路：液压泵手动换向阀A手动换向阀B手动换向阀C回转液压马达 回油路：回转液压马达手动换向阀C手动换向阀D手动换向阀E手动换向阀F油箱 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 3.3.吊臂伸缩支路吊臂伸缩支路 吊臂由基本臂和伸缩臂组成，伸缩臂套装在基本臂内，由吊臂伸缩液压缸带动作
17、伸缩运动。为防止吊臂在停止阶段因自重作用而向下滑移，油路中设置了平衡阀3（外控式单向顺序阀）。吊臂的伸缩由手动换向阀D控制，使伸缩臂具有伸出、缩回和停止三种工况。例如，当手动换向阀D在右位工作时，吊臂伸出。其油液流经路线为 进油路：液压泵手动换向阀A手动换向阀B手动换向阀C手动换向阀D平衡阀3中的单向阀伸缩液压缸无杆腔 回油路：伸缩液压缸有杆腔手动换向阀D手动换向阀E手动换向阀F油箱 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 4.4.吊臂变幅支路吊臂变幅支路 变幅要求工作平稳可靠，故在油路中也设置了平衡阀4。增幅或减幅运动由手动换向阀E控制，其油液流动路线类同于伸缩支路。第8章 典型液压系统及系统
18、的设计简介 5 5 吊重起升支路吊重起升支路 吊重起升支路是本系统的主要工作油路。吊重的提升和落下作业由一个大转矩液压马达带动绞车来完成。液压马达的正、反转由手动换向阀F控制，马达转速，即起吊速度可通过改变发动机油门（转速）及控制手动换向阀F来调节。油路设有平衡阀6,用以防止重物因自重而下落。由于液压马达的内泄漏比较大，当重物吊在空中时，尽管油路中设有平衡阀，重物仍会向下缓慢滑移，为此，在液压马达驱动的轴上设有制动器。当起升机构工作时，在系统油压作用下，制动器液压缸使闸块松开；当液压马达停止转动时，在制动器弹簧作用下，闸块将轴抱紧。当重物悬空停止后再次起升时，若制动器立即松闸，马达的进油路可能
19、未来得及建立足够的油压，就会造成重物短时间失控下滑。为避免这种现象产生，在制动器油路中设置了单向节流阀5，使制动器抱闸迅速，松闸却能缓慢进行（松闸时间用节流阀调节）。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 8.2.3 8.2.3 液压系统的主要特点液压系统的主要特点(1)系统中采用了平衡回路、锁紧回路和制动回路，能保证起重机工作可靠、操作安全。(2)采用三位四通手动换向阀不仅可以灵活方便地控制换向动作，还可通过手柄操纵来控制流量，以实现节流调速。在起升工作中，将此节流调速方法与控制发动机转速的方法结合使用，可以实现各工作部件微速动作。(3)换向阀串联组合，不仅各机构的动作可以独立进行，而且在轻载
20、作业时，可实现起升和回转复合动作，以提高工作效率。(4)各换向阀的中位机能均为M型，处于中位时系统即卸荷，能减少功率损耗，适于间歇性工作。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 8.3 YB32-200型四柱万能液压机液压系统型四柱万能液压机液压系统8.3.1 8.3.1 概述概述 液压机是锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、粉末冶金、成型等压力加工工艺中广泛应用的机械设备。液压机按其所用的工作介质不同，可分为油压机和水压机两种；按机体的结构不同分为单臂式、柱式和框架式等。其中以柱式液压机应用较广泛。如图8-5所示，这种液压机由四个导向立柱，上、下横梁和滑块组成。在上、下横梁中安置着上、下两个液压缸，
21、上缸为主液压缸，下缸为顶出缸。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 图 8-5 柱式液压机的组成及动作循环 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 8.3.2 YB32-200型四柱万能液压机液压系统的工作原理型四柱万能液压机液压系统的工作原理 1.1.主缸的运动主缸的运动1)快速下行快速下行时，电磁铁1YA通电，先导阀3（电磁换向阀）和主缸换向阀7（液动换向阀)左位接入系统，液控单向阀12被打开。在主缸5快速下行的起初阶段，尚未触及工件时，主缸活塞在自重作用下迅速下行。这时液压泵的流量较小，还不足以补充主缸上腔空出的体积，因而上腔形成真空。处于液压机顶部的充液箱6在大气压作用下，打开液控单向阀
22、I1向主缸上腔加油，使之充满油液，以便主缸活塞下行到接触工件时，能立即进行加压。这时系统中油液流动的情况为 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 进油路：液压泵顺序阀10主缸换向阀7（左位)单向阀13主缸5上腔 回油路：主缸5下腔液控单向阀12主缸换向阀7（左位）下缸电液换向阀2（中位）油箱 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 图8-6 YB32-200型液压机的液压系统原理 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 2)接触工件，慢速加压 在滑块16接触到工件后，阻力增加，这时主缸5上腔压力迅速升高，关闭液控单向阀I1，此时只有液压泵继续向主缸上腔供高压油，推动活塞慢速下行，对工件加压。加压速
23、度仅由液压泵的流量来决定，油液流动情况与快速下行相同。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 3)保压延时当主缸上腔的油压达到预定数值时，压力继电器8发出信号，使电磁铁1YA断电，主缸先导阀3和主缸换向阀7都回复中位，主缸上、下油腔封闭。液压泵处于卸荷状态，系统中没有油液流动。而单向阀13被高压油自动关闭，主缸上腔进入保压状态。保压时间由压力继电器8控制的时间继电器（图中未画出）控制，能在024 min内调节。这时的油液流动情况为液压泵顺序阀10主缸换向阀7（中位）下缸电液换向阀2（中位）油箱 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 4)泄压、快速返回 保压结束（到了预定的保压时间）后，时间继电器
24、发出信号，使电磁铁2YA通电，主缸先导阀3右位接入系统，释压阀9使主缸换向阀7也以右位接入系统（详情见下文）。这时液控单向阀I1被打开，使主缸上腔的排油全部排回充液箱6。当充液箱6内液面超过预定位置时，多余油液由溢流管（图中未画出）排回主油箱。油液流动情况为 进油路：液压泵顺序阀10主缸换向阀7（右位）液控单向阀12主缸5下腔 回油路：主缸5上腔液控单向阀I1充液箱6 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 液压机中的释压阀9是为了防止保压状态向快速返回状态转变过快，在系统中引起压力冲击而设置的。因为若此时主缸上腔立即与回油相通，则系统内液体积蓄的弹性能将突然释放出来，产生液压冲击，造成机器和管
25、路的剧烈振动，发出很大的噪声，所以保压后必须先泄压然后再返回，故系统中设置了释压阀9。它的主要功用是使主缸5上腔释压之后，压力油才能通入该缸下腔，从而实现由保压状态向快速返回状态的平稳转换。其工作原理如下：在保压阶段，释压阀9以上位接入系统；当电磁铁2YA通电，主缸先导阀3右位接入系统时，控制油路中的压力油虽已进入释压阀阀芯的下端，但由于其上端的高压未曾释放，阀芯不动。而液控单向阀I6（阀芯中带有小型卸荷阀芯）是可以在控制压力低于其主油路压力下打开的，因此泄压油路路线为 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 主缸5上腔液控单向阀I6释压阀9（上位）油箱于是主缸5上腔的压力经液控单向阀I6逐渐释
26、放，释压阀9的阀芯逐渐向上移动，最终以其下位接入系统，它一方面切断主缸5上腔通向油箱的通道，一方面使控制油路中的压力油进入主缸换向阀7阀芯的右端，使其右位接入系统，实现滑块的快速返回。另外，主缸换向阀7在由左位转换到中位时，阀芯右端由油箱经单向阀补油；在由右位转换到中位时，阀芯右端的油液经单向阀I5排回油箱。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 5)原位停止当返回到预定位置时，滑块上的挡块17触动行程开关18，使电磁铁2YA断电，主缸先导阀3和主缸换向阀7都回复到中位。主缸被阀7锁紧，活塞停止运动，此时液压泵在低压下卸荷。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 2.顶出缸的运动顶出缸的运动1)顶
27、出缸顶出 顶出缸的初始位置是活塞处于最下端。执行向上顶出动作时，电磁阀3YA通电，主缸先导阀3和主缸换向阀7都处于中位，其油液流动路线为 进油路：液压泵顺序阀10主缸换向阀7（中位）下缸电液换向阀2（右位）下缸1下腔 回油路：下缸1上腔下缸电液换向阀2（右位）油箱 顶出缸活塞上升、顶出，以便取出压制成型的工件。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 2)顶出缸退回 顶出缸向下退回时，电磁铁3YA断电、4YA通电，这时油液流动路线为 进油路：液压泵顺序阀10主缸换向阀7（中位）下缸电液换向阀2（左位）下缸1上腔 回油路：下缸1下腔下缸电液换向阀2（左位）油箱 第8章 典型液压系统及系统的设计简介
28、3)顶出缸停止 电磁铁3YA、4YA都断电，下缸电液换向阀2处于中位，顶出缸停止运动。表 8-2 为该系统的动作顺序。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 表表 8-2 电磁铁动作顺序电磁铁动作顺序 电 磁 铁 动 作 名 称 1YA 2YA 3YA 4YA 快速下行 慢速加压 保压延时 快速返回 主缸（上缸）原位停止 顶出 退回 顶出缸（下缸）停止 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 8.3.3 8.3.3 液压系统的主要特点液压系统的主要特点(1)系统利用主缸活塞、滑块自重的作用实现快速下行，并利用充液箱和液控单向阀I1对主缸充液，从而减小泵的流量，简化油路结构。(2)系统中采用了释压阀
29、来实现主缸滑块快速返回时主缸换向阀的延时换向功能（先卸压后换向），保证液压机动作平稳，不会在换向时产生液压冲击和噪声。第8章 典型液压系统及系统的设计简介(3)系统利用管道和密封油液的弹性变形来实现保压，方法简单，但对液控单向阀和液压缸等元件的密封性能要求较高。(4)主缸与下缸的运动互锁，以确保操作安全。(5)系统中的两个液压缸各有一个安全阀进行过载保护。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 8.4 XS-ZY-250A型注塑机液压系统型注塑机液压系统 1.1.注塑机的组成及工作程序注塑机的组成及工作程序 图 8-7所示为注塑机的组成示意图，它主要由合模部件、注射部件和床身组成。合模部件又由启
30、合模机构、定模板、动模板和制品顶出装置等组成。注射部件位于注塑机的右上方，由加料装置（料筒、螺杆、喷嘴）、预塑装置、注射液压缸和注射座移动缸等组成。注塑工作程序如图8-8所示。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 图 8-7 注塑机的组成示意图 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 图 8-8 注塑工作程序 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 2 2注塑机工况对液压系统的要求注塑机工况对液压系统的要求(1)具有足够的合模力。(2)开模、合模速度可调。(3)注射座可整体前进与后退。(4)注射的压力和速度可调节。(5)可保压冷却。(6)顶出制品时速度平稳。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 8
31、.4.2 液压系统的工作原理液压系统的工作原理如图如图8-9所示为所示为XS-ZY-250A型注塑机的液压系统。型注塑机的液压系统。该液压该液压系统由三台液压泵供油，系统由三台液压泵供油，液压泵液压泵B1为高压小流量泵；为高压小流量泵；液压泵液压泵B2和和B3为双联泵，是低压大流量泵。利用电液比例溢流阀的断为双联泵，是低压大流量泵。利用电液比例溢流阀的断电，电，可以使泵处于卸荷状态，可以使泵处于卸荷状态，从而可以构成三级流量调节。从而可以构成三级流量调节。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 图 8-9 XS-ZY-250A型注塑机的液压系统 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 1.1.合模
32、合模(1)合模。液压泵B1、B2、B3工作，系统压力由比例溢流阀V1或V2控制，液压缸C1活塞杆通过连杆机构驱动动模板右移，此时液压缸C2活塞杆退回在原位。油液流动情况为 B1V6V11 V3V7（左位）C1（左腔）；C1（右腔）V7（左位）油箱 B2、B3V12第8章 典型液压系统及系统的设计简介(2)低压保护。高压泵B1卸荷，其输出油液经比例溢流阀V2返回油箱；低压泵B2、B3供油，低压由比例溢流阀V1控制，油液流动情况与上文讲述的一样。(3)锁紧。低压泵B2、B3卸荷，其输出油液经比例溢流阀V1返回油箱；高压泵B1供油，高压由比例溢流阀V2控制，油液流动情况与上文讲述的一样。第8章 典型
33、液压系统及系统的设计简介 2.2.注射座整体前进注射座整体前进 高压泵B1供油，注射座移动缸C3的活塞杆带动注射座左移，并使喷嘴靠在定模板上，系统压力由比例溢流阀V2控制。油液流动情况为 B1V6V11V3V5（右位）C3（右腔）；C3（左腔）V5（右位）油箱 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 3.3.注射注射 液压泵B1、B2、B3供油，油液流动情况为 Bl、B2、B3V3V4（右位）V10C4（右腔）；C4（左腔）V4（右位）油箱4.4.保压保压 高压泵B1供油，低压泵B2、B3卸荷，其输出油液经比例溢流阀V1返回油箱；高压泵B1供油，保压压力由比例溢流阀V2控制，油液流动情况同注射的
34、。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 5.5.预塑预塑 电动机启动，经齿轮减速驱动螺杆旋转，料斗中加入的塑料被前推进行预塑，此时注射座不得后退以保持喷嘴与模具始终接触，故由高压泵B1保压，油液流动情况同注射座整体前进的。同时，注射缸C4右腔的油液在螺杆反推力的作用下经V10V4（中位）油箱，其背压由单向顺序阀V10控制。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 6.6.注射座整体后退注射座整体后退 油液流动情况为 B1V6V1V3V5（左位）C3（左腔）；C3（右腔）V5（左位）油箱7.7.启模启模油液流动情况为 B1V6V11 V3V7（右位）C1（右腔）；C1（左腔）V7（右位）油箱 B2、
35、B3V12 第8章 典型液压系统及系统的设计简介 8.8.制品顶出制品顶出油液流动情况为 B1V6（左位）V8（节流阀）C2（左腔）；C2（右腔）V6（左位）油箱9.9.螺杆后退螺杆后退用于拆卸螺杆和清除螺杆包料。油液流动情况为 B1V6V11V3V4（左位）C4（左腔）；C4（右腔）V10V4（左位）油箱第8章 典型液压系统及系统的设计简介 表表 8-3 电磁铁的动作顺序电磁铁的动作顺序 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA 7YA E1 E2 E3 合模 低压保护 合模 锁紧 注射座整体前进 注射 保压 预塑 注射座整体后退 启模 制品顶出 螺杆后退 电 磁 铁 动 作 第8章
36、典型液压系统及系统的设计简介 8.4.3 8.4.3 液压系统的主要特点液压系统的主要特点 (1)压力和速度的变化较多，利用比例阀进行控制，系统简单。(2)系统采用了液压-机械组合式三连杆锁模机构，实现了增力和自锁。这样，合模液压缸直径较小，易于实现高速，但锁模机构较复杂，制造精度较高，调整模板距离较麻烦。(3)各工作机构的自动工作循环的控制主要靠行程开关来实现。(4)在系统保压阶段，多余的油液要经过溢流阀流回油箱，所以有部分能量损耗。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 8.5 液压系统的设计简介液压系统的设计简介液压系统设计步骤大体如下：(1)明确液压系统的设计要求及工况分析；(2)确定主
37、要性能参数；(3)拟定液压系统原理图，进行系统方案论证；(4)设计、计算、选择液压元件；(5)对液压系统主要性能进行验算；(6)设计液压装置，编制液压系统技术文件。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 1.1.明确设计要求，进行工况分析明确设计要求，进行工况分析 1)明确设计要求 (1)主机的用途、布置方式（卧式、斜式或垂直式）、空间位置。(2)执行元件的运动方式（直线运动、转动或摆动），动作循环及其范围。(3)外界负载的大小、性质及变化范围，执行元件的速度及其变化范围。(4)各液压执行元件动作之间的顺序、转换和互锁要第8章 典型液压系统及系统的设计简介(5)工作性能，如速度的平稳性、工作的可
38、靠性、转换精度、停留时间等方面的要求。(6)液压系统的工作环境，如温度及其变化范围、湿度、振动、冲击、污染、腐蚀或易燃等情况（这涉及到液压元件和介质的选用）。(7)其它要求，如液压装置的重量、外形尺寸、经济性等方面的要求。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 2)工况分析工况分析就是分析液压执行元件在工作过程中速度和负载的变化规律，求出工作循环中各动作阶段的负载和速度的大小，并绘制速度、负载随时间（或位移）变化的曲线图（称速度循环图和负载循环图）。简单系统可不绘制，但应找出最大负载和最大速度点。从这两幅图中可明显看出最大负载和最大速度值及二者所在的工况。这是确定系统的性能参数和执行元件的结构参
39、数（结构尺寸）的主要依据。在一般情况下，液压缸承受的负载由六部分组成，即工作负载、导轨摩擦负载、惯性负载、重力负载、密封负载和背压负载，前五项构成了液压缸所要克服的机械总负载。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 (1)工作负载Fw。工作负载与主机的工作性质有关，它可能是定值，也可能为变值。其大小要根据具体情况加以计算，有时还要由样机实测确定。对于金属切削机床来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载；对液压机来说，工件的压制抗力即为工作负载。工作负载Fw与液压缸运动方向相反时为正值，方向相同时为负值（如顺铣加工的切削力）。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 (2)导轨摩擦负载Ff。导轨摩擦
40、负载是指液压缸驱动运动部件时所受的导轨摩擦阻力，其值与运动部件的导轨形式、放置情况及运动状态有关。各种形式导轨的摩擦负载计算公式可查阅有关手册。机床上常用平导轨和V形导轨支承运动部件，其摩擦负载Ff值的计算公工（导轨水平放置时）如下。对于平导轨 Ff=f（G+FN）（8-1）第8章 典型液压系统及系统的设计简介 对于平导轨 2sinaFGfFNf（8-2）式中G运动部件的重力；FN作用在导轨上的垂直载荷；a V形导轨面的夹角（），一般取a=90；f摩擦系数，其值可能阅相关设计手册。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 (3)惯性负载Fa。惯性负载是运动部件在启动加速或制动减速时产生的惯性力，其
41、值可按牛顿第二定律求出 tguGmaFa（8-3）式中:g为重力加速度；u为t时间内速度的变化量；t为启动或制动的时间，启动加速时，取正值，减速制动时，取负值。一般机械系统t取0.10.5 s；行走机械系统t取0.51.5s；机床运动系统t取0.250.5 s；机床进给系统t取0.050.2s。工作部件较轻或运动速度较低时取小值。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 (4)重力负载Fg。垂直或倾斜放置的运动部件在没有平衡的情况下，其自重也成为一种负载。倾斜放置时，只计算重力在运动方向上的分力。液压缸上行时重力负载取正值，反之取负值。(5)密封负载Fs。密封负载是指密封装置的摩擦力，其值与密封装
42、置的类型和尺寸、液压缸的制造质量和油液的工作压力有关。Fs的计算公式详见有关手册。在未完成液压系统设计之前，不知道密封装置的参数，Fs无法计算，一般用液压缸的机械效率m加以考虑，常取m=0.900.97。第8章 典型液压系统及系统的设计简介(6)背压负载Fb。背压负载是指液压缸回油腔背压所造成的阻力。在系统方案及液压缸结构尚未确定之前，其无法计算，在负载计算时可暂不考虑。液压缸各个主要工作阶段的机械总负载F可按下列公式计算。启动加速阶段 mgafFFFF（8-4）第8章 典型液压系统及系统的设计简介 快速阶段 mgfFFF（8-5）工进阶段 mgwfFFFF（8-6）制动减速阶段 mgawfF
43、FFFF(8-7)第8章 典型液压系统及系统的设计简介 2.2.主要性能参数的确定主要性能参数的确定 执行元件的工作压力和流量是液压系统最主要的参数。这两个参数是计算和选择液压元件、辅助元件、原动机（电机）规格型号的依据。要确定液压系统的压力和流量，首先必须根据各液压执行元件的负载循环图选定系统工作压力。系统压力一经确定，液压缸有效工作面积或液压马达的排量即可确定。然后，根据位移时间循环图（或速度时间循环图）确定其流量。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 3.3.拟定液压系统图拟定液压系统图 一般的方法是选择一种与本系统类似的成熟系统作为基础，对它进行适应性调整或改进，使其成为具有继承性的新
44、系统。如果没有合适的相似系统可借鉴，可参阅设计手册和参考书中有关的基本回路加以综合完善，构成自己设计的系统原理图。用这种方法拟定系统原理图时，包括选择系统类型、选择回路和合成系统三方面的内容。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 1)选择系统的类型 系统的类型有开式系统和闭式系统两种。选择系统的类型主要取决于它的调速方式和散热要求。一般来说，采用节流调速和容积节流调速的系统、有较大空间放置油箱且不需另设散热装置的系统、要求结构尽可能简单的系统等都宜采用开式系统；采用容积调速的系统、对工作稳定性和效率有较高要求的系统、行走机械上的系统宜采用闭式系统。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 2)选择
45、液压基本回路 液压基本回路是决定主机动作和性能的基础，是组成系统的骨架。要根据液压系统所需完成的任务和工作机械对液压系统的设计要求来选择液压基本回路。选择回路时既要考虑调速、调压、换向、顺序动作、动作互锁等要求，也要考虑节省能源、减少发热、减少冲击、保证动作精度等问题。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 3)液压系统的合成满足系统要求的各个液压回路选定之后，就可进行液压系统的合成将各液压回路放在一起，进行归并、整理，必要时再增加一些元件或辅助油路，使之成为一个完整的液压系统。合成液压系统时应特别注意以下几点：(1)防止回路间可能存在的相互干扰。(2)系统应力求简单，并将作用相同或相近的回路合
46、并，避免存在多余回路。(3)系统要安全可靠，要有安全、连锁等回路，力求控制油路可靠。第8章 典型液压系统及系统的设计简介(4)组成系统的元件要尽量少，并应尽量采用标准元件。(5)组成系统时还要考虑节省能源，提高效率，减少发热，防止液压冲击。(6)测压点分布合理等。最重要的是，实现给定任务有多种多样的系统方案，因此必须进行方案论证，对多个方案从结构、技术、成本、操作、维护等方面进行反复对比，最后组成一个结构完整、技术先进合理、性能优秀的系统。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 4.4.计算与选择液压元件计算与选择液压元件 液压元件的计算是指计算元件在工作中承受的压力和通过的流量，以便选择元件的
47、规格、型号。此外，还要计算原动机的功率和油箱的容量。选择元件时，应尽量选用标准元件。应依据系统的最高工作压力和量大流量选择液压泵，注意要留有一定的储备。一般泵的额定压力应比计算的最高工作压力高 25%60，以避免动态峰值压力对泵的破坏；考虑到元件和系统的泄漏，泵的额定流量应比计算的最大流量大10%30。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 液压阀的规格是根据系统的最高工作压力和通过该阀的最大实际流量从产品样本中选取的。一般要求所选阀的额定压力和额定流量要大于系统的最高工作压力和通过该阀的最大实际流量，必要时通过该阀的最大实际流量可允许超过其额定流量，但最多不超过20，以避免压力损失过大，引起油
48、液发热、噪声和其他性能恶化。对于流量阀，其最小稳定流量还应满足执行元件最低速度的要求。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 5.5.液压系统的验算液压系统的验算液压系统设计完成之后，可对系统的技术性能指标进行一些必要的验算，以便初步判断设计的质量，或从几种方案中评选出最好的设计方案来。然而由于影响系统性能的因素较复杂，加上具体的液压装置尚未设计出来，因此验算工作只能是采用一些简化公式近似估算。液压系统验算的项目很多，主要是压力损失和温升两项。计算压力损失是在元件的规格和管路尺寸等确定之后进行的；温升的验算是在计算出系统的功率损失和确定了油箱的散热面积之后，按照热平衡原理进行的。若压力损失过大,
49、温升过高，必须重新设计系统或加设冷却器。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 6.6.绘制工作图、编写技术文件绘制工作图、编写技术文件 绘制工作图和编写技术文件主要包括绘液压系统原理图、各种装配图（泵站装配图、管路装配图）、非标准件部件图和零件图以及编写设计使用说明书和液压元件、密封件、标准件的明细表等。其中，液压系统原理图应按照GB/T 786.L1993的规定绘制，图中应附有动作循环顺序表或电磁铁动作顺序表，还要列出液压元件规格型号的明细表。第8章 典型液压系统及系统的设计简介 思考和练习题思考和练习题 8-1 YT4543型液压动力滑台的液压系统由哪些基本回路组成?8-2 YB32-200型液压机是如何实现主缸的泄压、快速返回的？是如何实现顶出缸的顶出的？8-3 设计一个液压系统一般应有哪些步骤？应明确哪些要求？
