液压系统原理讲解

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第十章 液压系统

冯德有2011年 2011年4月 11

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学习目的熟悉各种液压元件在液压系统中的作用及各种基本回 路的构成； 掌握分析液压系统的步骤和方法。

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第一节 组合机床 动力滑台液压系统动力滑台是组合机床上实现进给运动的一种通用部件，配 动力滑台是组合机床上实现进给运动的一种通用部件， 上动力头和主轴箱后可以对工件完成各种加工、 上动力头和主轴箱后可以对工件完成各种加工、端面加工等工 液压动力滑台用液压缸驱动， 序。液压动力滑台用液压缸驱动，它在电气和机械装置的配合 下可以实现各种自动循环。 下可以实现各种自动循环。 YT4543型动力滑台动作循环： YT4543型动力滑台动作循环： YT4543型动力滑台动作循环 快进— 一工进 一工进— 二工进 二工进— 死挡铁停留 快进 — 快退 —— 原位停止

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(1)组成系统的基本回路： (1)组成系统的基本回路： 组成系统的基本回路换向回路；快速运动回路；速度换接问路； 换向回路；快速运动回路；速度换接问路； 二次进给回路；容积式节流调速回路； 二次进给回路；容积式节流调速回路；卸荷 回路。 回路。动作 名称 液压元件工作状态 信号来源 顺序 阀2 关闭 先导 阀11 换向 电磁 行程 阀12 阀9 阀8 右位 右位

快进 一工进 二工进 停留 快退 停止

启动，1YA通电 挡块压下行程阀8

左位 挡块压下行程开关 ，3YA通电 滑台靠在死挡块上压力继电器5发出信号 ，1YA断电，2YA通电

左位 左位 左位

打开

右位 关闭 中位

右位 右位 中位 右位

挡块压下终点开关 ， 2YA 和3YA通电

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(2)各元件的作用 (2)各元件的作用变量泵14 为限压式变量泵， ①变量泵14 为限压式变量泵，随负载的 变化而输出不同流量的油液， 变化而输出不同流量的油液，以适应快速 运动和工作进给(低速)的要求。 运动和工作进给(低速)的要求。 ②液压缸7 为活塞杆固定的差动液压缸。 液压缸7 为活塞杆固定的差动液压缸。 活塞杆较粗， 活塞杆较粗，无杆腔与有杆腔的有效工作 面积之比为2 面积之比为2:1,使快速进给和快速退回 的速度相等。 的速度相等。 ③电液换向阀 它由三位五通液动换向阀 12和三位五通电磁换向阀11组成 和三位五通电磁换向阀11组成， 12和三位五通电磁换向阀11组成，用以控 制液压缸的运动方向。 制液压缸的运动方向。 调速阀4 ④调速阀4和10 这两个阀串联在进油路 实现节流调速。由调速阀4 上，实现节流调速。由调速阀4控制一工 进速度(慢速) 由调速阀5 进速度(慢速),由调速阀5控制二工进速 更慢速) 由二位二通阀9 度(更慢速),由二位二通阀9控制两种工 进速度的换接。 进速度的换接

。 行程阀8 ⑤行程阀8 用于控制快进和工进的速度 换接。 换接。

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背压阀1 由于采用进口节流调速， ⑥背压阀1 由于采用进口节流调速，液压 运动的平稳性差， 缸8运动的平稳性差，所以在回油路上设置 背压阀1 用以提高液压缸7运动的平稳性。 背压阀1,用以提高液压缸7运动的平稳性。 顺序阀2 液压缸快进时，系统压力低， ⑦顺序阀2 液压缸快进时，系统压力低， 顺序阀2关闭，使液压缸7形成差动联结； 顺序阀2关闭，使液压缸7形成差动联结； 在工进时，由于系统压力升高，顺序阀2 在工进时，由于系统压力升高，顺序阀2打 回油经背压阀1 开，回油经背压阀1流回油箱 ⑧单向阀3 液压缸7工进时，单向阀3将进 单向阀3 液压缸7工进时，单向阀3 油路与回油路隔开. 油路与回油路隔开. 单向阀13 除防止系统的油液倒流， ⑨单向阀13 除防止系统的油液倒流，保 护变量泵14 14外 在此回路中， 护变量泵14外；在此回路中，主要是使控 制油路具有一定的压力， 制油路具有一定的压力，用以控制三位五 通电液换向阀的启动。 通电液换向阀的启动。

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(3)油液流动情况 (3)油液流动情况快速前进时，电磁铁1YA通电，换向阀12 1YA通电 ① 快速前进时，电磁铁1YA通电，换向阀12 左位接入系统，顺序阀2 左位接入系统，顺序阀2因系统压力不高仍 处于关闭状态。这时液压缸7作差动连接， 处于关闭状态。这时液压缸7作差动连接， 变量泵14输出最大流量。 14输出最大流量 变量泵14输出最大流量。系统中油液流动的 情况： 情况： 单向阀13 换向阀12( 12(左 进：变量泵14 →单向阀13 →换向阀12(左) 变量泵14 →行程阀8(右) →液压缸7左腔； 行程阀8(右 液压缸7左腔； 8( 液压缸7 换向阀1 回：液压缸7右腔→换向阀1(左) →单向 阀3 →行程阀8(右) →液压缸7左 行程阀8(右 液压缸7 8(

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一次工作进给在滑台前进到预定位置 在滑台前进到预定位置， ② 一次工作进给在滑台前进到预定位置，挡块 压下行程阀8时开始。这时系统压力升高， 压下行程阀8时开始。这时系统压力升高，顺序 打开；变量泵14自动减小其输出流量， 14自动减小其输出流量 阀2打开；变量泵14自动减小其输出流量，以便 与调速阀4的开口相适应。 与调速阀4的开口相适应。系统中油液流动情况 为： 变量泵14 单向阀13 进油路 变量泵14 →单向阀13 →换向阀 12(左位 左位) 调速阀4 电磁阀9(右位) 9(右位 12(左位) →调速阀4 →电磁阀9(右位) →液压 左腔； 缸7左腔； 液压缸7 换向阀12(左位) 12(左位 回油路 液压缸7有杆腔→换向阀12(左位) 顺序阀2 背压阀l 油箱。 →顺序阀2 →背压阀l →油箱。

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二次工作进给在一次工作进给结

束 在一次工作进给结束， ③ 二次工作进给在一次工作进给结束，挡块压下 行程开关，电磁铁3YA通电时开始。顺序阀2仍打开， 3YA通电时开始 行程开关，电磁铁3YA通电时开始。顺序阀2仍打开， 变量泵14输出流量与调速阀l0的开口相适应。 14输出流量与调速阀l0的开口相适应 变量泵14输出流量与调速阀l0的开口相适应。系统 中油液流动情况为： 中油液流动情况为： 变量泵14 单向阀13 进油路 变量泵14 →单向阀13 →换向阀 12(左位) →调速阀4 →调速阀10 →液压缸7左腔。 12(左位) 调速阀4 调速阀10 液压缸7左腔。 左位 液压缸7 换向阀12(左位) 12(左位 回油路 液压缸7右腔→换向阀12(左位) → 顺序阀2 →背压阀1 →油箱。 顺序阀2 背压阀1 油箱。

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停留在滑台以二工进速度行进到碰上死挡块不再前 ④ 停留在滑台以二工进速度行进到碰上死挡块不再前 进时开始，并在系统压力进一步升高.压力继电器5 进时开始，并在系统压力进一步升高.压力继电器5发 出信号后终止。 出信号后终止。 快退在压力继电器 发出信号，电磁铁IYA断电、 在压力继电器5 IYA断电 ⑤ 快退在压力继电器5发出信号，电磁铁IYA断电、 2YA通电时开始 这时系统压力下降，变量泵14 通电时开始， 14流量又 2YA通电时开始，这时系统压力下降，变量泵14流量又 自动增大。 自动增大。系统中油液的流动情况为 变量泵14 单向阀13 换向阀12( 12(右 进油路 变量泵14 →单向阀13 →换向阀12(右 液压缸7右腔。 位) →液压缸7右腔。 液压缸7 单向阀6 换向阀12( 12(右 回油路 液压缸7左腔→单向阀6 →换向阀12(右 油箱。 位) →油箱。 停止在滑台快速退回到原位 挡块压下终点开关， 在滑台快速退回到原位， ⑥ 停止在滑台快速退回到原位，挡块压下终点开关， 电磁铁2YA 3YA都断电时出现 这时换向阀12 2YA和 都断电时出现， 12处于中 电磁铁2YA和3YA都断电时出现，这时换向阀12处于中 液压缸7两腔封闭，滑台停止运动。 位，液压缸7两腔封闭，滑台停止运动。系统中油液的 流动情况为： 流动情况为： 变量泵14 单向阀13 卸荷油路 变量泵14 →单向阀13 →换向阀 12(中位 中位) 油箱。 12(中位) →油箱。

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(4)YT4543型滑台的液压传动系统的特点 YT4543型滑台的液压传动系统的特点采用“限压式变量泵一调速阀一背压阀” ①采用“限压式变量泵一调速阀一背压阀”式调速回路能保证滑台稳定 的低速运动、较好的速度刚性和较大的调速范围，并能减少系统发热； 的低速运动、较好的速度刚性和较大的调速范围，并能减少系统发热； 由于在回油路上设置了背压阀，改善了运动平稳性，并能承受负负载。 由于在回油路上设置

了背压阀，改善了运动平稳性，并能承受负负载。 采用“进口节流加背压阀”的调速方式，改善了运动平稳性； ② 采用“进口节流加背压阀”的调速方式，改善了运动平稳性；启动 和快进转工进时的冲击较小；死挡铁停留时， 和快进转工进时的冲击较小；死挡铁停留时，便于利用压力继电器发出 信号，进行自动控制，使液压缸中不致于出现过大的压力。 信号，进行自动控制，使液压缸中不致于出现过大的压力。 采用限压式变量泵和差动联结回路实现快进速度， ③采用限压式变量泵和差动联结回路实现快进速度，能量的利用较为经 济合理。 济合理。 采用行程阀和顺序阀实现快进转工进的换接，不仅能简化机床电路， ④采用行程阀和顺序阀实现快进转工进的换接，不仅能简化机床电路， 而且动作可靠，转换精度也比电气控制式的高。 而且动作可靠，转换精度也比电气控制式的高。 采用限压式变量泵，流量随压力变化自动调节，使快进转工进后， ⑤采用限压式变量泵，流量随压力变化自动调节，使快进转工进后，没 有溢流造成的功率损失，系统的效率较高。 有溢流造成的功率损失，系统的效率较高。 在工作循环中，采用“死挡铁停留” ⑥在工作循环中，采用“死挡铁停留”,使行程终点的重复位置精度较 适用于镗阶梯孔、锪孔和锪端面等工序。 高，适用于镗阶梯孔、锪孔和锪端面等工序。

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第二节 压力机液压系统压力机是一种用静压来加工金属、塑料、橡胶、粉末制品 压力机是一种用静压来加工金属、塑料、橡胶、 的机械，本节介绍四柱式压力机，在四个立柱之间安置着上、 的机械，本节介绍四柱式压力机，在四个立柱之间安置着上、 下两个液压缸，上液压缸驱动上滑块，实现“快速下行→ 下两个液压缸，上液压缸驱动上滑块，实现“快速下行→ 慢 速加压→ 保压延时→ 快速返回→ 原位停止”的动作循环； 速加压→ 保压延时→ 快速返回→ 原位停止”的动作循环；下 液压缸驱动下滑块，实现“向上顶出→ 向下退回→ 原位停止” 液压缸驱动下滑块，实现“向上顶出→ 向下退回→ 原位停止” 的动作循环。 的动作循环。

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压力机动作循环图

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压力机液压原理图

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液压元件工作状态 动作名称 信号来源 先导阀 3 上缸换 向阀7 向阀7 下缸换 向阀2 向阀2 释压阀 9

快速下行

1YA通电 1YA通电 左位 左位 上位 中位 中位 右位 右位 中位 下位 上滑块接触工件 压力继电器8 1YA断电 压力继电器8使1YA断电 时间继电器使2YA通电 时间继电器使2YA通电

上 滑 块

慢速加压 保压延时 释压换向 快速返回 原位停止

上滑块压行程开关使2YA断

电 上滑块压行程开关使2YA断电 4YA通电 4YA通电 下活塞触及液压缸盖 4YA断电、3YA通电 4YA断电、3YA通电 断电 3YA断电 3YA断电 右位 中位 中位 左位 中位 上位

下 滑 块

向上顶出 停留 向下退回 原位停止

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上滑块工作情况1YA通电 通电， 快速下行 1YA通电，先导阀 3左 上缸换向阀7左位， 位，上缸换向阀7左位，下缸换向 中位，释压阀9 阀2中位，释压阀9上位 液压泵→ 进油路 ：液压泵→ 10 →7(左 ) I3 → 缸 5( 上 ) 回油路 ：缸5(下) → I2 →7 (左)→ 2(中)→ 油箱 ； 慢速加压 上滑块接触工件时开始 上腔压力升高， 关闭， ,缸5上腔压力升高， I1关闭， 油液流动与快速下行相同； 油液流动与快速下行相同； 压力升高8作用， 保压延时 压力升高8作用，1YA 处于中位， 断，3和7处于中位，保压时间由 时间继电器控制 液压泵→ 进油路 ：液压泵→ 10 →7(中 )2(中)→油箱 时间继电器使2YA通电， 2YA通电 右位，上缸换向阀7右位， 快速返回 时间继电器使2YA通电，先导阀 3右位，上缸换向阀7右位， 液压泵→ 进油路 ：液压泵→ 10 →7(右) →I2 → 缸5(下) 油箱6 回油路 ：缸5(上) → I1 →副油箱6 ;