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SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第七章系统应用与分析液压与气压传动Chapter7系统应用与分析本章主要内容：7.1液压系统应用与分析7.2组合机床液压系统7.3液压机液压系统7.4汽车起重机液压系统7.5电液比例控制系统7.6电液伺服控制系统7.7气动系统应用与分析7.8轻工机械7.9小型机械7.10重型机械7.11气动机械手7.12气动比例、伺服系统SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第七章系统应用与分析液压与气压传动学习典型液气压传动系统的应用实例；掌握分解液气压系统构成、剖析各种元件在系统中作用以及分析系统性能的方法。分析液气压系统的步骤和方法。目的任务:重点难点:SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第七章系统应用与分析液压与气压传动Part7.1液压系统应用与分析本节介绍几个液压系统的应用实例，分析它们的工作原理和性能特点，从而透过这些实例，使读者掌握分析液压系统的一般步骤和方法。实际的液压系统往往比较复杂，要读懂一个液压系统并非易事，通常必须分几步进行：1）了解并分析主机对液压系统的工作要求，逐条进行深入研究，抓住其与液压传动有关的实质性问题。2）根据主机对液压系统执行元件动作循环的要求，参照有关说明，从油源到执行元件按油路初读液压系统原理图。阅读时应先找控制元件和控制油路，后读主油路。每条油路都必须搞清“来龙去脉”，有去有回。3）按基本回路分解系统的功能，并根据系统各执行元件间的同步、互锁、顺序动作和防干扰等方面的要求，再全面通读系统原理图，直至完全读懂。4）分析系统各功能要求的实现方法和系统性能的优劣，最后总结归纳出系统的特点，以加深理解。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第七章系统应用与分析液压与气压传动Part7.2组合机床液压系统1.概述图7-1组合机床1—床身2—动力滑台3—动力头4—主轴箱5—刀具6—工件7—夹具8—工作台9—底座组合机床是一种工序集中、效率较高的专用机床。它一般由通用部件（如动力头、动力滑台等）和部分专用部件（如主轴箱、夹具等）组合而成（见图7-1），具有加工能力强、自动化程度高、经济性好等优点，因而被广泛应用于产品批量较大的生产流水线中，如汽车制造厂的气缸生产线等。动力滑台是组合机床实现进给运动的一种通用部件，配上动力头和主轴箱后可以对工件完成钻、扩、铰、镗、铣、攻螺纹等孔和端面的加工工序。YT4543型液压动力滑台由液压缸驱动，它在电气和机械装置的配合下可以实现各种自动工作循环。该动力滑台的台面尺寸为0.45m×0.8m，进给速度范围为0.06~0.66m/min，最大快进速度为7.3m/min，最大进给推力为45kN，液压系统最高工作压力为6.3MPa。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第七章系统应用与分析液压与气压传动2.工作原理Part7.2组合机床液压系统YT4543型动力滑台的液压系统图和系统的动作循环表分别如图7-2（教材P284）和表7-1（教材P285）所示。由图可见，这个系统能够实现“快进→工进→停留→快退→停止”的半自动工作循环，其工作情况如下：（1）快进快速前进时，先按下起动按钮，电磁铁1YA通电，先导阀11左位接入系统，在控制油路驱动下，液动换向阀12亦左位接入系统。由于快进时滑台负载较小，系统工作压力不高，因而变量液压泵14输出最大流量，顺序阀2仍处于关闭状态，这时液压缸7作差动连接。系统中的油液流动情况为：进油路变量液压泵14→单向阀13→换向阀12（左位）→行程阀8（右位）→液压缸7左腔；回油路液压缸7右腔→换向阀12（左位）→单向阀3→行程阀8（右位）→液压缸7左腔。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第七章系统应用与分析液压与气压传动图7-2YT4543型动力滑台液压系统图1—背压阀2—顺序阀3—单向阀4—工进调速阀5—压力继电器6—单向阀7—液压缸8—行程阀9—电磁阀10—二工进调速阀11—先导阀12—换向阀13—单向阀14—液压泵15—压力表开关p1、p2、p3—压力表接点SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第七章系统应用与分析液压与气压传动（2）一工进当滑台快进到预定的位置，滑台上的挡块压下行程阀8时，第一次工作进给便开始。这时，其余液压元件所处状态不变，但由于调速阀4接入系统，使系统压力升高，顺序阀2打开；限压式变量液压泵14自动减小其输出流量，以与调速阀4的流量相适应。2.工作原理Part7.2组合机床液压系统系统中油液流动情况为：进油路变量液压泵14→单向阀13→换向阀12（左位)→调速阀4→电磁阀9（右位）→液压缸7左腔；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。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第七章系统应用与分析液压与气压传动2.工作原理Part7.2组合机床液压系统（3）二工进当第一次工作进给结束，挡块压下行程开关，使电磁铁3YA通电时，第二次工作进给开始。此时，顺序阀2仍打开；由于调速阀10的开口比调速阀4小，系统工作压力进一步升高，限压式变量液压泵14的输出流量与调速阀10的流量相适应，滑台的进给速度降低。系统中油液流动情况为：进油路变量液压泵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；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。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第七章系统应用与分析液压与气压传动2.工作原理Part7.2组合机床液压系统（4）停留当滑如以第二工进速度行进到碰上死挡块时，便不再前进，开始停留。此时，油路状态不变，变量液压泵14仍在继续运转，系统压力不断升高，液压泵的输出流量减小至与系统（含液压泵）的泄漏量相适应。同时，液压缸左腔的压力亦随之升高，压力继电器5动作并发信号给时间继电器（图7-2中未画出）经过时间继电器的延时，使滑台停留一段时间后再返回。滑台在死挡铁处的停留时间由时间继电器调节。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第七章系统应用与分析液压与气压传动2.工作原理Part7.2组合机床液压系统（5）快退当滑台按调定时间在死挡块处停留后，时间继电器发出信号，使电磁铁1YA断电、2YA通电，先导阀11右位接入系统，控制油路换向，使换向阀12亦右位接入系统，因而主油路换向。由于此时滑台没有外负载，系统压力下降，限压式变量液压泵14的流量又自动增至最大，滑台便快速退回系统中油液的流动情况为：进油路变量液压泵14→单向阀13→换向阀12（右位）→液压缸7右腔；回油路液压缸7左腔→单向阀6→换向阀12（右位）→油箱。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第七章系统应用与分析液压与气压传动2.工作原理Part7.2组合机床液压系统（6）停止当滑台快速退回到原位时，挡块压下终点开关，电磁铁2YA和3YA都断电，此时先导阀11在对中弹簧作用下处于中位，换向阀12左右两边的控制油路都通油箱，因而换向阀12也在其对中弹簧作用下回到中位，液压缸7两腔封闭，滑台停止运动，变量液压泵14卸荷。系统中油液的流动情况为：卸荷油路变量液压泵14→单向阀13→换向阀12（中位）→油箱。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第七章系统应用与分析液压与气压传动3.性能分析Part7.2组合机床液压系统从以上的叙述中看到，这个液压系统按其功能可以分解成由以下一些基本回路所组成：由限压式变量液压泵、调速阀和背压阀组成的容积节流加背压的调速回路，液压缸差动连接的快速回路，电液换向阀的换向回路，由行程阀、电磁阀和顺序阀等组成的速度切换回路，调速阀串联的两次工进回路以及用电液换向阀M型中位机能的卸荷回路等。这些基本回路的功能决定了该液压系统的性能。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第七章系统应用与分析液压与气压传动Part7.2组合机床液压系统3.性能分析YT4543型动力滑台液压系统具有以下一些性能特点：（1）系统采用了“限压式变量液压泵-调速阀-背压阀”式调速回路。它能保证液压缸稳定的低速运动（0.006m/min)、较好的速度刚性和较大的调速范围（100左右）。回油路上加背压阀可防止空气渗入系统，并能使滑台承受负向的负载。（2）系统采用了限压式变量液压泵和液压缸差动连接两项措施来实现快进，可得较大的快进速度，且能量利用也比较合理。滑台停止运动时，采用单向阀和M型中位机能的换向阀串联的回路来使液压泵在低压下卸荷，既减少了能量损耗，又使控制油路保持一定的压力，以保证下一工作循环的顺利起动。（3）系统采用了行程阀和顺序阀实现快进与工进的换接，不仅简化了油路和电路，而且使动作可靠，转换的位置精度也比较高。两次工进速度的换接，由于速度比较低，采用了由电磁阀切换的调速阀串联的回路，既保证了必要的转换精度，又使油路的布局比较简单、灵活。采用死挡块作限位装置，定位准确，重复精度高。（4）系统采用了换向时间可调的电液换向阀来切换主油路，使滑台的换向更加平稳，冲击和噪声小。同时，电液换向阀的五通结构使滑台进和退时分别从两条油路回油，这样滑台快退时系统没有背压，也减少了压力损失。总之，这个液压系统设计比较合理，它使用元件不多，却能完成较为复杂的半自动工作循环，且性能良好。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第七章系统应用与分析液压与气压传动1.概述Part7.3液压机液压系统液压机是一种可用于加工金属、塑料、木材、皮革、橡胶等各种材料的压力加工机械，能完成锻压、冲压、折边、冷挤、校直、弯曲、成形、打包等种工艺，具有压力和速度可大范围无级调整、可在任意位置输出全部功率和保持所需压力等许多优点，因而用途十分广泛。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第七章系统应用与分析液压与气压传动1.概述Part7.3液压机液压系统液压机的结构形式很多，其中以四柱式液压机最为常见，通常由横梁、立柱、工作台、滑块和顶出机构等部件组成。液压机的主运动为滑块和顶出机构的运动。滑块由主液压缸（上缸）驱动，顶出机构由辅助液压缸（下缸）驱动，其典型工作循环如图7-3所示。液压机液压系统的特点是压力高，流量大，功率大，以压力的变换和控制为主。图7-3液压机的典型工作循环SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第七章系统应用与分析液压与气压传动Part7.3液压机液压系统2.工作原理3150kN插装阀式液压机的液压系统图和电磁铁动作顺序表分别如图7-4（教材P287）和表7-2（教材P288）所示。由图可见，这台液压机的主液压缸（上缸）能实现“快速下行→慢速下行、加压→保压→释压→快速返回→原位停止”的动作循环；辅助液压缸（下缸）能实现“向上顶出→向下退出→原位停止”的动作循环。该液压机采用二通插装阀集成液压系统，由五个集成块组成，各集成块组成元件及其在系统中的作用见表7-3。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第七章系统应用与分析液压与气压传动液压机的液压系统实现空载起动：按下起动按钮后，液压泵起动，此时所有电磁阀的电磁铁都处于断电状态，于是，三位四通电磁阀4处在中位。插装阀F2的控制腔经阀3、阀4与油箱相通，阀F2在很低的压力下被打开，液压泵输出的油液经阀F2直接回油箱。Part7.3液压机液压系统2.工作原理SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第七章系统