液压与气动技术第3版 教学ppt课件第八章 典型液压传动系统.ppt

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1、第八章 典型液压传动系统,液压系统在机床、工程机械、冶金、石化、航空、船舶等各行业均有广泛的应用。液压系统是根据液压设备的工作要求，选用各种不同功能的基本回路构成的。本章介绍几个典型液压系统，通过对它们的分析，了解典型液压系统的基本组成和工作原理，加深对各种液压元件和基本回路的理解，增强综合应用能力。,典型液压传动系统,液压系统分析的方法与步骤了解机械设备的功用、工况对液压系统的要求以及液压设备的工作循环。 初步阅读液压系统图，了解系统中包含哪些元件，根据设备的工况及工作循环，将系统分解为若干个子系统。 逐步分析各子系统，了解系统中基本回路的组成情况和各个元件的功用以及各元件之间的相互关系。根

2、据执行机构的动作要求，参照电磁铁动作顺序表，搞清楚各个行程的动作原理及油路的流动路线。,典型液压传动系统,液压系统分析的方法与步骤根据系统中对各执行元件间的互锁、同步、防干扰等要求，分析各个子系统之间的联系以及如何实现这些要求。 在全面读懂液压系统图的基础上，根据系统所使用的基本回路的性能，对系统做出综合分析归纳总结出整个液压系统的特点，以加深对液压系统的理解，为液压系统的调整、维护、使用打下基础。,第一节 组合机床动力滑台液压系统,一、概述组合机床是一种高效专供机床，它由具有一定功能的通用部件和专用部件组成，加工范围较广，自动化程度较高，多用于大批量生产。液压动力滑台由液压缸驱动，根据加工需

3、要可在滑台上配置动力头、主轴箱或各种专用的切削头等工作部件，以完成钻、扩、铰、铣、镗、刮端面、倒角、攻丝等加工工序，并可实现多种进给工作循环。,组合机床动力滑台液压系统,1.组合机床液压动力滑台的组成,组合机床动力滑台液压系统,2.动力滑台液压系统应具备的性能： 在变负载或断续负载的条件下工作，能保证动力滑台的进给速度，特别是最小进给速度的稳定性。 能承受规定的最大负载，并具有较大的工进调速范围以适应不同工序的要求。 能实现快速进给和快速退回。 效率高，发热少，并能合理利用能量以解决工进速度和快进速度之间的矛盾。在其它元件的配合下可方便的实现多种工作循环。,二、YT4543型动力滑台液压系统工

4、作原理,二、YT4543型动力滑台液压系统工作原理,1.技术参数及工作特性进给速度范围(0.1111)10-3m/s，快速移动速度0.11m/s，最大进给力4.5104N。动力元件为限压式变量泵，执行元件为单杆活塞式液压缸 。系统中有换向回路、调速回路、快速运动回路、速度换接回路、卸荷回路等基本回路。 回路的换向由电液换向阀完成，同时其中位机能具有卸荷功能，快速进给由液压缸的差动连接来实现。,二、YT4543型动力滑台液压系统工作原理,用限压式变量泵和串联调速阀实现二次进给速度的调节，用行程阀和电磁阀实现速度换接。 为了保证进给精度，采用了死档铁停留来限位。 系统能够实现的工作循环为：快进一工

5、进二工进死档铁停留快退原位停止。,二、YT4543型动力滑台液压系统工作原理,2.电磁铁和行程阀动作顺序表,注：表中“+”表示电磁铁得电或行程阀被压下，“-”表示电磁铁失电或行程阀抬起。,二、YT4543型动力滑台液压系统工作原理,快进动作过程 按下启动按钮，液压缸差动快进。 油路走向 进油路：变量泵1单向阀2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右腔换向阀6左位单向阀5行程阀11下位液压缸14左腔。,二、YT4543型动力滑台液压系统工作原理,一工进动作过程 快进终了， 油路切换，液压缸无杆腔进油，由限压式变量泵和调速阀8 实现一工进。油路走向 进油路：变量泵1单向阀

6、2换向阀6左位调速阀8换向阀12右位液压缸14左腔 回油路：液压缸14右腔换向阀6左位顺序阀4背压阀3油箱,二、YT4543型动力滑台液压系统工作原理,二工进 动作过程 一工进结束，速度切换，由限压式变量泵和调速阀9实现二工进。 油路走向 进油路：变量泵1单向阀2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右腔换向阀6左位顺序阀4背压阀3油箱。,二、YT4543型动力滑台液压系统工作原理,死档铁停留 动作过程 二工进结束时，动力滑台碰上死档铁，液压缸停止不动。停留时间由时间继电器体调定。停留期间系统的工作状态不变。设置死档铁可以提高动力滑台行程的位置精度。油路走向 同二工进

7、,二、YT4543型动力滑台液压系统工作原理,快退 动作过程 停留时间结束， 油路切换，液压缸有杆腔进油，限压式变量泵低压大流量供油，滑台实现快速退回。 油路走向 进油路：变量泵1单向阀2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换向阀6右位油箱。,二、YT4543型动力滑台液压系统工作原理,原位停止 动作过程 动力滑台快退到原始位置，档块压下行程开关，所有电磁铁失电，液压缸两腔封闭，动力滑台停止运动。变量泵通过主阀中位卸荷。 油路走向 变量泵1单向阀2换向阀6中位油箱。,三、YT4543型动力滑台液压系统的特点,系统采用了限压式变量泵和调速阀组成的进油路容积节流调速回路，

8、这种回路能使滑台得到稳定的低速运动和较好的速度负载特性，而且由于系统无溢流损失，系统效率较高。另外回路中设置了背压阀，改善了滑台运动的平稳性，并能使滑台承受一定的反向负载。 采用限压式变量泵和液压缸的差动连接回路来实现快速运动，使能量的利用比较经济合理。滑台停止运动时，换向阀使液压泵在低压下卸荷，减少了能量损失。,三、YT4543型动力滑台液压系统的特点,采用行程阀和液控顺序阀实现快进与工进的速度换接，动作可靠，速度换接平稳。同时调速阀可起到加载的作用，可在刀具与工件接触之前就能可靠的转入工作进给，因此不会引起刀具和工件的突然碰撞。 在行程终点采用了死档铁停留，不仅提高了进给位置精度，还扩大了

9、滑台的工艺范围，更适合于镗削阶梯孔、锪孔和锪端面等工序。 由于采用了调速阀串联的二次进油路节流调速方式，可使启动和速度换接时的前冲量较小，并便于利用压力继电器发信号进行控制。,四、YT4543型动力滑台液压系统的调整,限压式变量泵的调整 电液换向阀换向速度的调整 压力继电器的调整 液控顺序阀的调整,限压式变量泵的调整,限压式变量泵有两种调整方法，分别为在试验台上调整和在机床上调整。,限压式变量泵的调整,在试验台上调整 准备工作 1、将被调整的液压泵连接在实验台上如图。 2、做出被调整液压泵的压力流量(p-q)特性曲线ABC，如图。 3、确定系统快进和工进时的压力、流量值，即p快、q快和p工、q

10、工，这些数值可根据系统的工艺要求计算得到或按同类工况类比确定。,限压式变量泵的调整,在试验台上调整确定泵的实际p-q特性曲线 根据得到的p快、q快和p工、q工值，在前述p-q特性曲线图上确定出k点和g点，通过k点和g点分别作出AB的平行线AB和BC的平行线BC，两线交于B点，曲线ABC即为泵的实际p-q特性曲线。,限压式变量泵的调整,在试验台上调整系统的调整 1、将图8-3中的安全阀2调至高于泵的额定压力的15，作为系统的安全压力。 2、将限压式变量泵的限压弹簧调松，打开节流阀3的阀口至最大，启动限压式变量泵，然后调节泵的输出流量，使之等于q快。 3、将节流阀3关闭，然后调紧泵的限压弹簧，直至

11、泵的工作压力达到pmax为止。 4、逐步打开节流阀3，使泵的压力降低为p工，然后侧量泵的流量看是否等于q工，若不满足要求，可反复微调泵的限压弹簧，直至流量符合要求为止。,限压式变量泵的调整,在机床上调整快进流量q快的调节。启动液压泵，并使动力滑台处于快进状态，适当调紧泵的限压弹簧以保证系统具有足够的推力，然后调节泵的流量以使快进速度符合工艺要求。 最大工作压力pmax的调节。使动力滑台处于停止状态，启动液压泵，调紧泵的限压弹簧，直至泵的工作压力达到pmax为止。 工进流量q工的调节。使动力滑台处于工进状态，调节调速阀的开度，直至达到工进所要求的速度。若在调速阀的调整范围内无法达到工进速度，可通

12、过适当调紧泵的限压弹簧来配合调速阀的调整，直至达到所要求的稳定的工进速度为止。,电液换向阀换向速度的调整,为了减小换向回路换向时的冲击，提高换向的平稳性，可通过调整换向阀两端的单向节流阀开口的大小，使换向速度降低来达到。节流阀口开得越小，换向速度越低，换向越平稳。,压力继电器的调整,压力继电器的作用是当工作行程结束时利用液压缸工作压力的变化来控制动力滑台反向的。因此，压力继电器的调定压力应高于液压缸工作是的最高压力。为了防止压力继电器误动作，其调定压力一般应高于液压缸最高工作压力0.30.5MPa。另外，为了能可靠的发出信号，其调定压力应比变量泵的最大压力pmax低0.30.5MPa。,液控顺

13、序阀的调整,液控顺序阀的调定压力应高于快进时的系统压力，低于工进时的系统压力，以保证快进时顺序阀关闭，而工进时顺序阀打开。,第二节 液压机液压系统,一、概述液压机常用于可塑性材料的压制加工，如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等，也可从事校正、压装、塑料及粉末制品的压制成型工艺。液压机可以任意改变加压的压力及各行程的速度，因而能很好的满足各种压力加工工艺的要求。液压机液压系统是以压力变换为主流量较大的中、高压系统，一般工作压力为1040MPa，有些高达100150MPa。因此，要求其功率利用合理，工作平稳，安全可靠。,液压机液压系统,液压机的组成及工作循环 液压机的种类很多，其中四柱式最为典型，如图所

14、示 。,液压机液压系统,液压机的组成及工作循环 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，上液压缸为主缸，下液压缸为顶出缸。一般要求液压机应能完成如下动作： 1、上液压缸驱动滑块实现“快速下行慢速加压保压延时快速返回原位停止”的工作循环。 2、下液压缸实现“向上顶出停留向下退回原位停止”的工作循环。 3、在作薄板拉深时，则还需要利用顶出缸将坯料压紧，实现浮动压边。,二、YB32-200型液压机液压系统工作原理,1.液压系统原理图,二、YB32-200型液压机液压系统工作原理,2.电磁铁及预泄阀动作顺序表,二、YB32-200型液压机液压系统工作原理,

15、3.工作过程 该系统由一个高压泵供油，控制油路的压力油经主油路由减压阀4减压后得到。其工作分为以下几个过程：快速下行 慢速加压 保压延时 泄压快速返回 原位停止 下滑快顶出缸的顶出和返回,YB32-200型液压机液压系统工作原理,1）快速下行 电磁铁1YA得电，上缸先导阀5和上缸主换向阀6左位接入系统，液控单向阀11被打开，液压泵输出的油液通过顺序阀7和换向阀6左位进入上液压缸上腔，上液压缸下腔的油液则经液控单向阀11、上缸主换向阀6左位和下缸换向阀14中位流回油箱，这时上滑块在自重作用下快速下行。其油路为 进油路：液压泵1顺序阀7上缸主换向阀6左位单向阀10上液压缸上腔； 回油路：上液压缸下

16、腔液控单向阀11上缸主换向阀6左位下缸换向阀14中位油箱。 因上滑块在自重的作用下快速下滑，而液压泵的流量较小，所以液压机顶部充液筒中的油液经液控单向阀12也进入上液压缸上腔。,YB32-200型液压机液压系统工作原理,2）慢速加压 上滑块在运行过程中接触到工件，这时上液压缸上腔压力升高，液控单向阀12关闭，加压速度便由液压泵的流量来决定，主油路的油液流动路线与快速下行时相同。 3）保压延时 当系统中的压力升高到压力继电器9的调定压力时压力继电器动作，使电磁铁1YA失电，上缸先导阀5和上缸主换向阀6处于中位，这时，上液压缸上腔中的油液被封死并保持高压状态，实现保压。保压时间由时间继电器（图中未

17、画出）控制，可在024min内调节。在保压过程中液压泵处于低压卸荷状态，其油路为 液压泵1顺序阀7上缸主换向阀6中位下缸换向阀14中位油箱。,YB32-200型液压机液压系统工作原理,4）泄压快速返回 保压时间结束后，时间继电器发出信号，使电磁铁2YA得电。为防止系统由保压状态快速向快速返回状态切换而产生压力冲击并使上滑块动作不平稳，系统中设置了预泄换向阀8，它的功用是在电磁铁2YA得电后，控制油液通过上缸先导阀5右位后只能在上液压缸上腔泄压后才能通过预泄换向阀8进入上缸主换向阀6右腔，使上缸主换向阀6换向。 进油路：液压泵1顺序阀7上缸主换向阀6右位液控单向阀11上液压缸下腔； 回油路：上液

18、压缸上腔液控单向阀12充液筒。,YB32-200型液压机液压系统工作原理,5）原位停止 当上滑块上升到预定高度时，挡块压下行程开关，电磁铁2YA失电，上缸先导阀5和上缸主换向阀6均处于中位，上液压缸停止运动，并在液控单向阀11和上缸安全阀13的支承作用下处于平衡状态，此时液压泵在较低的压力下卸荷。,YB32-200型液压机液压系统工作原理,6）顶出缸向上顶出 电磁铁4YA得电，下缸换向阀14右位接入系统，泵输出的油液经顺序阀7、上缸主换向阀6中位和下缸换向阀14右位进入顶出缸下腔，其上腔油液则经下缸换向阀14右位流回油箱。其油路为 进油路：液压泵1顺序阀7上缸主换向阀6中位下缸换向阀14右位顶

19、出缸下腔； 回油路：顶出缸上腔下缸换向阀14右位油箱。 当顶出缸顶出到行程终点时，下滑快便处于停留状态。,YB32-200型液压机液压系统工作原理,顶出缸向下退回 电磁铁4YA失电，3YA得电，下缸换向阀14左位接入系统，泵输出的油液经顺序阀7、上缸主换向阀6中位和下缸换向阀14左位进入顶出缸上腔，其下腔油液则经下缸换向阀14左位流回油箱。其油路为 进油路：液压泵1顺序阀7上缸主换向阀6中位下缸换向阀14左位顶出缸上腔； 回油路：顶出缸下腔下缸换向阀14左位油箱。 当顶出缸退回到终点时，电磁铁3YA、4YA均失电，下缸换向阀14处于中位状态，下滑快原位停止，液压泵低压卸荷。,三、YB32-20

20、0型液压机液压系统的特点,系统中使用一台轴向柱塞式恒功率变量泵供油，最高工作压力由泵站溢流阀调定。 系统中顺序阀的调定压力为2.5MPa，从而使液压泵必须在2.5MPa的压力下卸荷，也使控制油路具有一定的工作压力（由减压阀调定为2.0MPa）。系统中采用了专用的预泄阀来实现上滑块快速返回前的泄压，保证动作平稳，防止换向时的液压冲击和噪声。 系统利用管道和油液的弹性变形来保压，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。,YB32-200型液压机液压系统的特点,系统中上、下两液压缸的动作协调由上、下两缸换向阀的互锁来保证，一个缸必须在另一个缸静止时才能动作。但在薄板拉伸时，为了实现

21、“压边”工步，上液压缸活塞必须推着下液压缸活塞移动（下液压缸顶出到预定位置后使下缸换向阀处于中位，上液压缸下压时，下液压缸活塞随之被压下），这时下液压缸下腔中的油液只能经下缸溢流阀流回油箱，从而建立起所需要的“压边”力，而其上腔经下缸换向阀的中位或吸收上液压缸下腔中的回油或由油箱补油。 系统中的两个液压缸各有一个安全阀进行过载保护。,第三节 汽车起重机液压系统,一、概述起重机液压系统的组成 汽车起重机是将起重机安装在汽车底盘上的一种起重运输设备， 其组成如下：起升机构回转机构变幅机构伸缩机构支腿机构 这些工作机构动作的完成由液压系统来实现。一般要求输出力大，动作平稳，耐冲击，操作灵活、方便、安

22、全、可靠。,汽车起重机液压系统,Q2-8型汽车起重机外形,汽车起重机液压系统,Q2-8型汽车起重机的工作特性采用液压传动，最大起重量为80kN，最大起重高度为11.5m，起重装置可连续回转。 具有较高的行走速度和较大的承载能力，调动、使用灵活，机动性能好，并可在有冲击、振动、温度变化较大和环境较差的条件下工作。 采用中高压手动控制系统。 对于汽车起重机来说，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。,汽车起重机液压系统,二、Q2-8型汽车起重机液压系统的工作原理,Q2-8型汽车起重机液压系统的工作原理,Q2-8型汽车起重机液压系统原理如图8-8所示。该系统为中高

23、压系统，动力源采用轴向柱塞泵，由汽车发动机通过汽车底盘变速箱上的取力箱驱动。液压泵工作压力为21MPa，排量为40ml，转速为1500r/min。液压泵通过中心回转接头（图中未画出）从油箱中吸油，输出的压力油经手动阀组A和B输送到各个执行元件。整个系统由支腿收放、吊臂变幅、吊臂伸缩、转台回转和吊重起升五个工作支路所组成，且各部分都具有一定的独立性。整个系统分为上下两部分布置，除液压泵、过滤器、溢流阀、阀组A及支腿部分外，其余元件全部装在可回转的上车部分。油箱装在上车部分，兼作配重。上下两部分油路通过中心回转接头连通。支腿收放回路和其它动作回路采用一个二位三通手动换向阀3进行切换。,Q2-8型汽

24、车起重机液压系统的工作原理,支腿收放回路 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，故在起重作业前必须放下前、后支腿，用支腿承重使汽车轮胎架空。在行驶时又必须将支腿收起，轮胎着地。为此在汽车的前、后两端各设置两条支腿，每条支腿均配置有液压缸。 当三位四通手动换向阀6工作在左位时，前支腿放下，其油路为 进油路：液压泵1过滤器2手动换向阀3左位手动换向阀6左位前支腿液压缸上腔； 回油路：前支腿液压缸下腔液控单向阀手动换向阀6左位手动换向阀5中位油箱。,Q2-8型汽车起重机液压系统的工作原理,支腿收放回路 当三位四通手动换向阀6工作在右位时，前支腿收回，其油路为 进油路：液压泵1过滤

25、器2手动换向阀3左位手动换向阀6右位前支腿液压缸下腔； 回油路：前支腿液压缸上腔液控单向阀手动换向阀6右位手动换向阀5中位油箱。 后支腿液压缸用三位四通手动换向阀5控制，其油路流动情况与前支腿油路类似。,Q2-8型汽车起重机液压系统的工作原理,吊臂变幅回路 吊臂变幅是用来改变吊臂的起落角度以改变作业高度。为防止吊臂在停止阶段因自重而减幅，在油路中设置了平衡阀14，提高了变幅运动的稳定性和可靠性。吊臂变幅运动由三位四通手动换向阀13控制，工作中，改变手动换向阀13的开口大小和工作位，即可调节变幅速度和变幅方向。,Q2-8型汽车起重机液压系统的工作原理,吊臂变幅回路 吊臂增幅时，三位四通手动换向阀

26、13左位工作，其油路为 进油路：液压泵1过滤器2手动换向阀3右位手动换向阀13左位平衡阀14中的单向阀变幅液压缸下腔； 回油路：变幅液压缸上腔手动换向阀13左位手动换向阀16中位手动换向阀17中位手动换向阀18中位油箱。,Q2-8型汽车起重机液压系统的工作原理,吊臂变幅回路 吊臂减幅时，三位四通手动换向阀13右位工作，其油路为 进油路：液压泵1过滤器2手动换向阀3右位手动换向阀13右位变幅液压缸上腔； 回油路：变幅液压缸下腔平衡阀14手动换向阀13右位手动换向阀16中位手动换向阀17中位手动换向阀18中位油箱。,Q2-8型汽车起重机液压系统的工作原理,吊臂伸缩回路 吊臂由基本臂和伸缩臂组成，伸

27、缩臂套装在基本臂内，由吊臂伸缩液压缸驱动作伸缩运动。为防止在停止时因自重而下滑，在油路中也设置了平衡阀15。吊臂伸缩运动由三位四通手动换向阀16控制。当三位四通手动换向阀16工作在左位或右位时，分别驱动伸缩液压缸伸出或缩回。,Q2-8型汽车起重机液压系统的工作原理,吊臂伸缩回路 吊臂伸出时的油路为 进油路：液压泵1过滤器2手动换向阀3右位手动换向阀13中位手动换向阀16左位平衡阀15中的单向阀伸缩液压缸下腔； 回油路：伸缩液压缸上腔手动换向阀16左位手动换向阀17中位手动换向阀18中位油箱。,Q2-8型汽车起重机液压系统的工作原理,吊臂伸缩回路 吊臂缩回时的油路为 进油路：液压泵1过滤器2手动

28、换向阀3右位手动换向阀13中位手动换向阀16右位伸缩液压缸上腔； 回油路：伸缩液压缸下腔平衡阀15手动换向阀16右位手动换向阀17中位手动换向阀18中位油箱。,Q2-8型汽车起重机液压系统的工作原理,转台回转回路 转台的回转由一个大转矩液压马达驱动。通过齿轮、蜗杆机构减速，转台的回转速度为13r/min。由于速度较低，惯性较小，一般不设缓冲装置。回转液压马达的回转由三位四通手动换向阀17控制，当三位四通手动换向阀17工作在左位或右位时，分别驱动回转液压马达正向或反向回转。其油路为 进油路：液压泵1过滤器2手动换向阀3右位手动换向阀13中位手动换向阀16中位手动换向阀17左（右）位回转液压马达；

29、 回油路：回转液压马达手动换向阀17左（右）位手动换向阀18中位油箱。,Q2-8型汽车起重机液压系统的工作原理,吊重起升回路 吊重起升是系统的主要工作回路。吊重的起吊和落下作业由一个大转矩液压马达驱动卷扬机来完成。起升液压马达的正、反转由三位四通手动换向阀18控制，马达转速，即起吊速度可通过改变发动机转速及手动换向阀18的开口来调节。回路设有平衡阀19，用以防止重物因自重而下滑。 由于液压马达的内泄漏比较大，当重物吊在空中时，尽管回路中设有平衡阀，重物仍会向下缓慢滑落，为此，在液压马达的驱动轴上设置了制动器。 当重物在空中停留的过程中重新起升时，有可能出现在液压马达的进油路还未建立起足够的压力

30、以支承重物时，制动器便解除了制动，造成重物短时间失控而向下滑落。为避免这种现象的出现，在制动器油路中设置了单向节流阀20。通过调节该节流阀开口的大小，能使制动器抱闸迅速，而松闸则能缓慢地进行。,三、Q2-8型汽车起重机液压系统的特点,该系统为单泵、开式、串联系统，采用了换向阀串联组合，不仅各机构的动作可以独立进行，而且在轻载作业时，可实现起升和回转复合动作，以提高工作效率。 系统中采用了平衡回路、缩紧回路和制动回路，保证了起重机的工作可靠，操作安全。,Q2-8型汽车起重机液压系统的特点,采用了三位四通手动换向阀换向，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，实现节流调速。在起

31、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。 各三位四通手动换向阀均采用了M型中位机能，使换向阀处于中位时能使系统卸荷，可减少系统的功率损失，适宜于起重机间歇性工作。,第四节 装载机液压系统,装载机主要用来对散装物料进行铲运、搬运、卸载及平整场地等作业，也可用来进行轻度的铲掘工作，生产率高，机动性好，是一种应用十分广泛的工程机械。 按行走系统结构的不同，装载机分为轮式装载机和履带式装载机。,装载机液压系统,ZL50型轮式装载机液压系统 该装载机要求液压系统能实现工作装置铲装、提升、保持、倾卸和转向机构的转向等动作。其液压系统原理如图,装载机液压系统,Z

32、L50型轮式装载机液压系统 系统中采用齿轮泵作为动力元件，其中，齿轮泵3为工作主泵，齿轮泵2为辅助泵，这两个液压泵为两个并联的GB-C型齿轮泵。泵1为转向泵，采用GB-46型齿轮泵。三个泵均由柴油机驱动。执行元件分别是一对动臂升降液压缸、一对转斗液压缸和一对转向液压缸。动臂升降液压缸和转斗液压缸采用一组手动多位多通换向阀控制，其中，四位六通换向阀6控制动臂升降，三位六通换向阀5控制铲斗倾卸。系统中采用了三个安全阀，安全阀11控制工作装置系统的工作压力，防止过载，其调定压力为15MPa。双作用安全阀12防止转斗液压缸过载或产生真空，起缓冲补油作用，其调定压力为8MPa。安全阀10控制转向系统的工

33、作压力，其调定压力为10MPa。,ZL50型装载机液压系统的工作原理,ZL50型装载机液压系统包括工作装置系统和转向系统。工作装置系统又包括动臂升降液压缸工作回路和转斗液压缸工作回路，两者构成串并联回路（互锁回路）。当转斗液压缸换向阀5一离开中位，即切断了通往动臂升降液压缸换向阀6的油路。欲使动臂升降液压缸动作必须使转斗液压缸换向阀5回到中位。因此，动臂与铲斗不能进行复合动作，所以各液压缸的推力较大，这是装载机广泛采用的液压系统形式。 根据装载机作业要求，液压系统应完成下述工作循环：铲斗翻转收起（铲装），动臂提升锁紧（转运），铲斗前倾（卸载），动臂下降。,ZL50型装载机液压系统的工作原理,铲

34、斗收起与前倾 铲斗的收起与前倾由转斗液压缸工作回路实现。 当操纵手动换向阀5使其右位工作时，铲斗液压缸活塞杆伸出，并通过摇臂斗杆带动铲斗翻转收起进行铲装。其油路为 进油路：液压泵3（液压泵2）手动换向阀5右位转斗液压缸无杆腔； 回油路：转斗液压缸有杆腔手动换向阀5右位精过滤器17油箱。,ZL50型装载机液压系统的工作原理,铲斗收起与前倾 当操纵手动换向阀5使其左位工作时，铲斗液压缸活塞杆缩回，并通过摇臂斗杆带动铲斗前倾进行卸载。其油路为 进油路：液压泵3（液压泵2）手动换向阀5左位转斗液压缸有杆腔； 回油路：转斗液压缸无杆腔手动换向阀5左位精过滤器17油箱。 当铲斗在收起与前倾的过程中，若转向

35、液压泵1输出流量正常，则流量转换阀4中的流量分配阀工作在左位，使辅助液压泵2与主液压泵3形成并联供油（动臂升降回路也是如此）。 当操纵手动换向阀5使其处于中位时，转斗液压缸进、出油口被封闭，依靠换向阀的锁紧作用，铲斗在某一位置处于停留状态。,ZL50型装载机液压系统的工作原理,动臂升降 动臂的升降由动臂升降液压缸工作回路实现。 当操纵手动换向阀6使其工作在d位时，动臂升降液压缸的活塞杆伸出，推动动臂上升，完成动臂提升动作。其油路为 进油路：液压泵3（液压泵2）手动换向阀5中位手动换向阀6d位动臂升降液压缸无杆腔； 回油路：动臂升降液压缸有杆腔手动换向阀6d位精过滤器17油箱。 当动臂提升到转运

36、位置时，操纵手动换向阀6使其工作在c位，此时动臂升降液压缸的进、出油口被封闭，依靠换向阀的锁紧作用使动臂固定以便转运。,ZL50型装载机液压系统的工作原理,动臂升降 铲斗前倾卸载后，操纵手动换向阀6使其工作在b位时，动臂升降液压缸的活塞杆缩回，带动动臂下降。其油路为 进油路：液压泵3（液压泵2）手动换向阀5中位手动换向阀6b位动臂升降液压缸有杆腔； 回油路：动臂升降液压缸无杆腔手动换向阀6b位精过滤器17油箱。 当操纵手动换向阀6使其工作在a位时，动臂升降液压缸处于浮动状态，以便在坚硬的地面上铲取物料或进行铲推作业。此时动臂能随地面状态自由浮动，提高作业技能。另外，还能实现空斗迅速下降，并且在

37、发动机熄火的情况下亦能降下铲斗。,ZL50型装载机液压系统的工作原理,自动限位装置 为了提高生产率和避免液压缸的行程达到极限位置而造成安全阀的频繁启闭，在工作装置和换向阀上装有自动限位装置，以实现工作中铲斗自动放平。在动臂后铰点和转斗液压缸处装有自动限位行程开关。当动臂举升到最高位置或铲斗随动臂下降到与停机面正好水平的位置时，触点碰到行程开关，发出信号使电磁换向阀7或8动作，使其右位工作。这时，气动系统接通气路，贮气筒内的压缩空气进入换向阀6或5的端部松开弹跳定位钢球。阀芯便在弹簧的作用下回到中位，液压缸停止动作。当行程开关脱开触点时，电磁换向阀断电而使其回到常位，这时进气通道被关闭，阀体内的

38、压缩空气从放气孔排出。,ZL50型装载机液压系统的工作原理,装载机铰接车架折腰转向 轮式装载机的车架采用前后车架铰接结构，因此其转向机构采用铰接车架折腰转向。 装载机铰接车架折腰转向由转向液压缸工作回路实现。并要求具有稳定的转向速度，即要求进入转向液压缸的油液流量恒定。 转向液压缸的油液主要来自转向液压泵1，在发动机额定转速（1600r/min）下转向泵的流量为77L/min。当发动机受其他负荷影响使转速下降时，就会影响转向速度的稳定性。这时就需要从辅助液压泵2通过流量转换阀4补入转向泵1所减少的流量，以保证转向油路的流量稳定。 当流量转换阀4在相应位置时，也可将辅助液压泵多余的或全部压力油供

39、给工作装置油路，以加快动臂升降液压缸和转斗液压缸的动作速度，缩短作业循环时间和提高生产率。,ZL50型装载机液压系统的工作原理,装载机铰接车架折腰转向 装载机转向机构要求转向灵活，因此，转向随动阀13采取负封闭式的换向过渡形式，这样还能防止突然换向时使系统压力突然升高。同时还设置了一个锁紧阀14来防止转向液压缸窜动。当转向随动阀13处于图示位置时，液压泵卸荷，油液直接流回油箱。 当操纵转向盘使转向随动阀13工作与左位或右位时，系统的压力升高，从而立刻打开锁紧阀14，使油液进入转向液压缸驱动活塞伸缩，使车辆转向。同时，前车架上的反馈杆随着前后车架的相对偏转而通过齿轮齿条传动使转向随动阀的阀体同时

40、移动并关闭阀口，使转向动作停止。 当转向盘停止在某一转动角度上时，转向液压缸也停止在相应位置上，装载机便沿着相应的转向半径运动。若继续转动转向盘，随动阀的阀口将始终打开，转向也将继续。因此，前后车架的相对转角始终追随着转向盘的转角。,ZL50型装载机液压系统的工作原理,装载机铰接车架折腰转向 锁紧阀14的作用是在装载机直线行驶时防止转向液压缸窜动而产生液压冲击，造成管路系统损坏。另外，当转向液压泵1和辅助液压泵2出现故障或管路发生破损时，锁紧阀14将复位并关闭转向液压缸的油路，从而保证装载机不摆头。 单向节流阀15的作用是使锁紧阀14快开慢锁，以保证转向灵活。,第二节 液压系统常见故障及排除,

41、液压系统在工作中不可避免地会出现一些故障，这就需要对故障进行分析，找出故障出现的原因和部位，并将故障排除。,液压系统常见故障及排除,液压设备故障的分布,液压系统常见故障及排除,液压设备故障的分布 故障率(t)与工作时间的关系为一浴盆曲线，大致可分为三个阶段。 A段为早期故障期，其故障称为早发性液压故障。这期间故障率高，但持续时间不长，多为设计、加工存在问题及安装、调整不当所致。随着液压系统运行时间的延长和对出现的故障不断进行排除、改造和维修，故障率便会逐渐降低。 B段为有效寿命故障期，其故障称为随机性液压故障。这期间故障偶有发生，故障率很低且大致趋于稳定，是液压系统工作的最佳时期。若坚持严格的

42、维护制度以及控制油液的污染度，可使这一时期进一步延长。C段为磨损故障期，其故障是渐发性故障。这类故障的产生是由于元件的磨损、腐蚀、疲劳及老化等原因而引起的，其故障率随时间的延伸而升高。这期间需要不断的对液压系统和元件进行检修和维护，并及时更换严重磨损的元件。,液压系统常见故障及排除,液压系统故障产生的原因 由于液压油和液压元件使用和维护不当，使液压元件的性能变坏、损坏、失灵而引起的故障。 装配、调整不当而引起的故障。 由于设备年久失修、零件磨损、精度超差或元件制造不当而引起的故障。 元件选用和回路设计不当而引起的故障。 前几种故障可以用修理或调整的方法解决，而后一种必须根据实际情况，弄清原因后

43、进行改进。,第六节 液压系统设计计算,液压系统的设计是整机设计的一部分。设计过程中，除了要满足主机在动作和性能等方面的要求外，还必须满足体积小、重量轻、成本低、效率高、结构简单、工作可靠、使用和维修方便等要求。液压系统设计的步骤如下 ： 明确设计要求 分析工况，确定执行元件的主要参数 拟定液压系统原理图 液压元件的计算和选择 液压系统性能验算 绘制工作图，编写技术文件,明确设计要求,液压系统的动作要求 液压系统的运动方式、行程大小、速度范围、工作循环和动作周期、以及同步、互锁和配合要求等。 液压系统的性能要求 负载条件、运动平稳性和精度、工作可靠性等。 液压系统工作环境要求 环境温度、湿度、尘

44、埃、通风情况、以及易燃易爆、振动、安装空间等。,分析工况，确定执行元件的主要参数,运动分析 ：按工作要求和执行元件的运动规律，绘制出执行元件的工作循环图和速度位移（或时间）曲线图，即速度图。如图所示为某组合机床动力滑台的运动分析图。,分析工况，确定执行元件的主要参数,负载分析 ：根据执行元件在运动过程中负载的变化情况，做出其负载位移（或时间）曲线图，即负载图。如图所示为某组合机床动力滑台的负载图。,分析工况，确定执行元件的主要参数,负载分析 当执行元件为液压缸时，在往复直线运动时所受负载包括工作负载FL、摩擦阻力负载Ff、惯性负载Fa、重力负载FG、密封阻力负载Fm、背压负载Fb等，其总负载为

45、所有负载之和，即,分析工况，确定执行元件的主要参数,负载分析工作负载FL与设备的工作情况有关，对切削机床来说，工作负载为沿执行机构运动方向上的切削分力，当切削力与运动方向相反时为正值，相同时为负值。 摩擦阻力负载Ff 是指运动部件与支承面间的摩擦力。 对于平导轨 对于V形导轨,分析工况，确定执行元件的主要参数,负载分析惯性负载Fa是由运动部件的速度变化所引起的，可根据牛顿第二定律确定，即 重力负载FG为垂直放置的移动部件本身的重力，当执行机构向上运动时重力负载为正值，向下则为负值，移动部件水平放置时重力负载为零。,分析工况，确定执行元件的主要参数,负载分析密封阻力负载Fm为液压缸密封装置所产生

46、的摩擦阻力。在未完成液压系统设计之前，不知道密封装置的参数，其值无法计算，一般通过液压缸的机械效率加以考虑，常取液压缸的机械效率为cm=0.900.95。 背压负载Fb为液压缸回油腔的背压所产生阻力，在系统方案及液压缸结构尚未确定之前也无法计算，因此在负载计算时可暂不考虑。,分析工况，确定执行元件的主要参数,负载分析 液压缸在不同的工作阶段，应根据液压缸的具体工作情况来确定液压缸负载大小。 启动时加速时快进时 工进时 快退时 若执行元件为液压马达，其负载力矩的计算方法与液压缸类似。,分析工况，确定执行元件的主要参数,执行元件主要参数的确定 选定工作压力 当负载确定后，工作压力就决定了系统的经济

47、性和合理性。工作压力低，则执行元件的尺寸和体积都较大，完成给定的速度所需流量也大。若压力过高，则密封要求就高，元件的制造精度也高，成本也高。所以应根据实际情况选取适当的工作压力。执行元件的工作压力可根据总负载或主机设备类型选取 ，见下表：,分析工况，确定执行元件的主要参数,执行元件主要参数的确定选定工作压力 按负载选择执行元件的工作压力 各类液压设备常用工作压力,分析工况，确定执行元件的主要参数,执行元件主要参数的确定确定执行元件的几何参数 当执行元件为液压缸时，它的几何参数为活塞的有效工作面积A，可由下式计算 计算出来的工作面积还必须按液压缸所要求的最低稳定速度vmin来验算，即 根据计算的

48、液压缸有效工作面积A，可以确定液压缸的钢筒内经D和活塞杆直径d。,分析工况，确定执行元件的主要参数,执行元件主要参数的确定确定执行元件的几何参数 若执行元件为液压马达，它的几何参数为排量V。其排量可按下式计算 同样，上式所求排量也必须满足液压马达的最低稳定转速nmin要求，即,分析工况，确定执行元件的主要参数,绘制液压执行元件工况图 液压执行元件的工况图指的是压力图、流量图和功率图。如图所示为组合机床执行元件工况图。图a为压力图，图b为流量图，图c为功率图。,分析工况，确定执行元件的主要参数,绘制液压执行元件工况图采用工况图可以直观、方便地找出最大工作压力、最大流量和最大功率，根据这些参数即可

49、选择液压泵及其驱动电动机，同时对系统中所有液压元件的选择也具有指导意义。另外，通过分析工况图，有助于设计者选择合理的基本回路，还可以对各阶段的参数进行鉴定，分析其合理性，在必要时可进行调整。,拟定液压系统原理图,拟定液压系统原理图是设计液压系统的关键一步，它对系统的性能及设计方案的合理性、经济性具有决定性的影响。,拟定液压系统原理图,确定回路类型 一般有较大空间可以存放油箱的系统，都采用开式回路；相反，可采用闭式回路。 通常节流调速系统采用开式回路，容积调速系统采用闭式回路。,拟定液压系统原理图,选择基本回路 在拟定液压系统原理图时，应根据各类主机的工作特点和性能要求，首先确定对主机主要性能起

50、决定性影响的主要回路。例如机床液压系统的调速和速度换接回路、液压压力机系统的调压回路。然后再考虑其它辅助回路，例如有垂直运动部件的系统要考虑平衡回路，有多个执行元件的系统要考虑顺序动作、同步或互不干扰回路，有空载运行要求的系统要考虑卸荷回路等。,拟定液压系统原理图,液压回路的综合 将选择的回路综合起来，构成一个完整的液压系统。 在综合基本回路时，在满足工作机构运动要求及生产率的前提下，应力求系统简单，工作安全可靠，动作平稳、效率高，调整和维护保养方便。,液压元件的计算和选择,初步拟定液压系统原理图后，便可进行液压元件的计算和选择，也就是通过计算各液压元件在工作中承受的压力和通过的流量，来确定各