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9液压传动系统液压传动系统简称液压系统，是由液压能源、执行元件、控制元件和辅助元件等组成、以完成一定动作的系统。通常阅读和分析一个较复杂的液压系统，大致可按以下步骤进行：（1）了解设备的工艺对液压系统的动作要求；（2）初步浏览整个系统，了解系统中包含那些元件，并以各个执行元件为中心，将系统分解为若干子系统；（3）对每一子系统进行分析，搞清楚其中含有那些基本回路，然后根据执行元件的动作要求，参照动作循环表读懂这一子系统；（4）根据液压设备中各执行元件间互锁、同步、防干扰等要求，分析各子系统之间的联系；（5）在全面读懂系统的基础上，归纳总结整个系统有那些特点，以加深对系统的理解。9.1液压系统分类液压系统可按照液流在主回路中的循环方式、执行元件类型和系统回路的组合方式等进行分类。9.1.1按工作液体的循环方式分有：开式系统和闭式系统。（1）开式系统：泵从油箱中吸油，执行元件的回油返回油箱的系统称为开式系统。在开式系统中，执行元件的开、停和换向由换向阀操纵。由于液压传动系统171油箱是开式系统工作介质的吞、吐及贮存场所，所以油液可以在油箱中很好地散热、冷却和沉淀杂质。但在开式系统的油箱容积大，且由于空气与油液的接触面积大，空气溶入油液的量就多，油液容易污染和氧化。（2）闭式系统：执行元件的回油直接接至泵吸入口的系统称为闭式系统。在闭式系统中，为了补充系统的泄漏，进行热交换以及供给低压控制油液，必须设置辅助泵。辅助泵的流量视系统的容积损失、热平衡要求和低压控制的需要而定，一般为主泵流量的1/5～1/3。闭式系统中一般采用双向变量泵来进行调速和换向。闭式系统油箱容积小，结构紧凑，油液在封闭管道内循环，与空气、灰尘的接触机会少，空气、灰尘不易混入，油液不易污染，回油路有一定背压，故传动平稳。但其结构复杂，散热条件差，所以通常都安装冷却器。9.1.2按执行元件类型分有：泵－马达系统、泵－缸系统和混合系统。（1）泵－马达系统：执行元件只有马达的系统。通常旋转运动的机械采用这种系统。（2）泵－缸系统：执行元件只有缸的系统。通常直线往复运动的机械和机构采用这种系统。172液压传动与控制（3）混合系统：执行元件既有马达又有缸的系统。9.1.3按系统回路的组合方式分有：并联系统、串联系统、串并联系统和复合系统。在同一个液压系统中，当液压泵向两个以上执行元件供液时，各执行元件回路有以下几种连接方式：（1）并联系统：液压泵排出的高压油液同时进入两个或多个执行元件，而回油同时流回油箱的系统。并联系统中，液压泵的输出流量等于进入各执行元件流量之和，而泵的出口压力则由外载荷最小的执行元件决定。当两个执行元件同时启动时，油液首先进入外载荷小的元件，而且系统中任一执行元件的载荷发生变化时，都会引起系统流量重新分配，致使各执行元件的运动速度也发生变化。所以，这种系统只适用于外载荷变化较小、对执行元件的运动速度要求不严格的场合。（2）串联系统：在两个以上的执行元件中，除第一个执行元件的进口和末一个执行元件的出口分别与液压泵和油箱相连外，其余执行元件的进、出液口依次顺序相连，这样的系统称为串联系统。在相同情况下，串联系统中液压泵的工作压力应比并联系统大，而流量应比并联系统小。串联系统适用于负载不大、速度稳定的小型设备。应当指出，液压缸和液压马达不能混合串联，因为液压缸的往液压传动系统173复间歇运动，会影响液压马达的稳定运转。（3）串并联系统：在多执行元件系统中，各换向阀之间进油路串联，而回油路并联的系统称为串并联系统。它的特点是一个液压泵在同一时间内，只能向一个执行元件供液。这样的系统可以避免各执行元件的动作相互干扰。（4）复合系统：由上述三种系统的任何两种或三种组成的系统，称为复合系统。液压系统除按以上方式分类外，还可以按系统的调速方式、按泵和执行元件的数量等来分类。9.2典型液压系统下面介绍几台设备的典型液压系统，为液压系统的分析和设计提供实例。9.2.1组合机床动力滑台液压系统(1)概述组合机床是由通用部件和部分专用部件组成的高效、专用、自动化程度较高的机床。它能完成钻、扩、铰、镗、铣、攻丝等工序和工作台转位、定位、夹紧、输送等辅助动作，可用来组成自动线，这里只介绍组合机床动力滑台液压系统。动力滑台上常安装着各种旋转着的刀具，其液压系统的功能是使这些刀具作轴向进给运动，并完成一定的动作循环。174液压传动与控制(2)YT4543型动力滑台液压系统工作原理图9-1和表9-1分别表示YT4543型动力滑台液压系统原理图的动作循环表。这个系统用限压式变量叶片泵供油，用电液换向阀换向，用行程阀实现快进速度和工进速度的切换，用电磁阀实现两种工进速度的切换，用调速阀使进给速度稳定。在机械和电气的配合下，能够实现“快进→一工进→二工进→死挡铁停留→快退→原位停止的半自动循环。其工作情况如下所述。1)快进按下起动按钮，电磁铁1YA通电吸合，控制油路由泵14经电磁先导阀11左位、单向阀15进入液动阀12的左端油腔，液动阀12左位接系统，液动阀12的右端油腔回油经节流器16和阀11的左位回油箱，液动阀处于左位。主油路从泵14→单向阀13→液动阀12左位→行程阀8（常态位）→液压缸左腔（无杆腔）。回油路从液压缸右腔→阀12左位→单向阀3→阀8→液压缸左腔。由于动力滑台空载，系统压力低，液控顺序阀2关闭，液压缸成差动连接，且变量泵14有最大的输出流量，滑台向左快进（活塞杆固定，滑台随缸体向左运动）。2）一工进液压传动系统175快进到一定位置，滑台上的行程挡块压下行程阀8，使原来通过阀8进入液压缸无杆腔的油路切断。此时阀9的电磁铁3YA处于断电状态，调速阀4接入系统进油路，系统压力升高。压力的升高，一方面使液控顺序阀2打开，另一方面使限压式变量泵的流量减小，直到与经过调速阀4后的流量相同为止。这时进入液压缸无杆腔的流量由调速阀4的开口大小决定。液压缸有杆腔的油液则通过液压阀12后经液控顺序阀2和背压阀1回油箱（两侧的压力差使单向阀3关闭）。液压缸以第一种工进速度向左运动。3）二工进当滑台以一工进速度行进到一定位置时，挡块压下行程开关，使电磁铁3YA通电，经阀9的通路被切断。此时油液需经调速阀4与10才能进入液压缸无杆腔。由于阀10的开口比阀4小，滑台的速度减小，速度大小由调速阀10的开口决定。快退原位停止停留二工进一工进11快进23111741YA3YA5761412132YA15910168图9-1YT4543型动力滑台液压系统图176液压传动与控制4）死档铁停留当滑台以二工进速度行进到碰上死挡铁后，滑台停止运动。液压缸无杆腔压力升高，压力继电器5发出信号给时间继电器（图中未表示），使滑台在死挡铁上停留一定时间后再开始下一步动作。滑台在死挡铁上停留，主要是为了满足加工端面或台肩孔的需要，使其轴向尺寸精度和表面粗糙度达到一定要求。当滑台在死挡铁上停留时，泵的供油压力升高，流量减少，直到限压式变量泵流量减小到仅能满足补偿泵和系统的泄漏量为止，系统这时处于需要保压的流量卸荷状态。5）快退当滑台在死挡铁上停留一定时间（由时间继电器调整）后，时间继电器发出使滑台快退的信号。此时电磁铁1YA断电，2YA通电，阀11和阀12处于右位。进油路由泵14→阀13→液动阀12右位→液压缸右腔；回油路由液压缸左腔→单向阀6→阀12右位→油箱。由于此时为空载，系统压力很低，泵14输出的流量最大，滑台向右快退。6）原位停止当滑台快退到原位时，挡铁压下原位行程开关，使电磁铁1YA、2YA和3YA都断电，阀11和阀12处于中位，滑台停止运动，泵14通过阀12中位卸荷（注意，这时系统处于压力卸荷状态）。液压传动系统177表9-1YT4543型动力滑台液压系统的动作循环表元件动作1YA2YA3YA压力继电器5行程阀8快进（差动）+---导通一工进+---切断二工进+-+-切断死挡铁停留+-++切断快退-+±-切断→导通原位停留----导通（3）YT4543型动力滑台液压系统特点YT4543型动力滑台液压系统包括以下一些基本回路：由限压式变量叶片泵和进油路调速阀组成的容积节流调速回路，差动连接快速运动回路，电液换向阀的换向回路，由行程阀、电磁阀和液控顺序阀等联合控制的速度切换回路以及用中位为M型机能的电液换向阀的卸荷回路等。液压系统的性能就由这些基本回路所决定。该系统有以下几个特点：178液压传动与控制（1）采用了由限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速回路。它既满足系统调速范围大，低速稳定性好的要求，又提高了系统的效率。进给时，在回油路上增加了一个背压阀，这样做一方面是为了改善速度稳定性（避免空气渗入系统，提高传动刚度），另一方面是为了使滑台能承受一定的与运动方向一致的切削力。（2）采用限压式变量泵和差动连接两个措施实现快进，这样既能得到较高的快进速度，又不致使系统效率过低。动力滑台快进和快退速度均为最大进给速度的10倍，泵的流量自动变化，即在快速行程时输出最大流量，工进时只输出与液压缸需要相适应的流量，死挡铁停留时只输出补偿系统泄漏所需的流量。系统无溢流损失，效率高。（3）采用行程阀和液控顺序阀使快进转换为工进，动作平稳可靠，转换的位置精度比较高。至于两个工进之间的换接则由于两者速度都比较低，采用电磁阀完全能保证换接精度。9.2.2Q2-8型汽车起重机液压系统（1）概述Q2-8型汽车起重机采用液压传动，最大起重量为80kN(幅度3m时)，最大起重高度为11.5m，起重装置可连续回转。该机具有较高的行走速度，可与装运工具的车编队行驶，机动性好。当装上附加吊臂后（图中未表示），可用于建筑工地吊装预制件，吊装的最大高液压传动系统179度为6m。液压起重机承载能力大，可在有冲击、振动、温度变化大和环境较差的条件下工作。但其执行元件要求完成的动作比较简单，位置精度较低。一般采用高压手动控制系统，系统对保证安全性十分重视。（2）Q2-8型汽车起重机液压系统原理图9-2为Q2-8型汽车起重机的液压系统图。该系统的液压泵由汽车发动机通过装在汽车底盘变速箱上的取力箱驱动。液压泵工作压力为21MPa，每转排量为40mL，转速为1500r/min。泵通过中心回转接头9、开关10和滤油器11，从油箱吸油，输出的压力油经手动阀组1和手动阀组2串联地输送到各个执行元件。安全阀3用于防止系统过载，调整压力为19MPa，其实际工作压力由压力表12读取。这是一个单泵、开式、串联（串联式多路阀）液压系统。系统中除液压泵、滤油器、安全阀、阀组1及支腿部分外，其它液压元件都装在可回转的上车部分。其中油箱也在上车部分，兼作配重。上车和下车部分的油路通过中心回转接头9连通。180液压传动与控制起重机液压系统包含支腿收放、回转机构、起升机构、吊臂伸缩和吊臂变幅等五个部分。各部分都有相对的独立性。1）支腿收放回路由于汽车轮胎的支撑能力有限，在起重作业时必须放下支腿，将汽车轮胎架空。汽车行驶时则必须收起支腿。前后各有两条支腿，每一条支腿配有一个液压缸。两条前支腿用一个三位四通手动换向阀A控制其收放，而两条后支腿则用另一个三位四通阀B控制。换向阀都采用M型中位机能，油路上是串联的。每一个液压缸上都配有一个双向液压锁，以保证支腿可靠地锁住，防止在起重作业过程中发生“软腿”现象（液压缸上腔油路泄漏引起）或行车过程中液后支腿液压缸前支腿液压缸28765起升液压马达变幅液压缸伸缩液压缸回转液压马达制动缸减幅增幅伸缩12FEDC910113收放4BA1放收4取力箱图9-2Q2-8型汽车起重机液压系统液压传动系统181压支腿自行下落（液压缸下腔油路泄漏引起）。2）回转机构回路回转机构中采用一个液压马达通过蜗杆蜗轮减速箱和开式小齿轮（与转盘上的内齿轮啮合）来驱动转盘。转盘回转速度较低，一般每分钟为1至3转。驱动转盘的液压马达转速也不高，故不必设置马达制动回路。因此，回转机构回路比较简单，通过三位四通手动换向阀C就可获得左转、停转、右转三种不同工况。在不同角度上的起重量，应按规定的作业范围进行。3）起升机构回路起升机构是起重机的主要执行机构，它是一个由大扭矩液压马达带