《液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)》課件第8章

第8章典型液壓系統(tǒng)及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介8.1組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)

8.2汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)

8.3YB32-200型四柱萬(wàn)能液壓機(jī)8.4XS-ZY-250A型注塑機(jī)液壓系統(tǒng)8.5液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介思考和練習(xí)題

8.1組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)8.1.1概述組合機(jī)床（圖8-1)是一種高效率的機(jī)械加工專(zhuān)用機(jī)床。它由一些通用部件（如動(dòng)力頭、滑臺(tái)、床身、立柱、底座、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等）和少量的專(zhuān)用部件（如主軸箱、夾具等）組成，其加工范圍較寬，能完成鉆、擴(kuò)、鉸、锪、銑、攻螺紋等工序和工作臺(tái)的轉(zhuǎn)位、定位、夾緊、輸送等輔助動(dòng)作，自動(dòng)化程度較高，在機(jī)械制造業(yè)的成批和大量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。

圖8-1組合機(jī)床(a)臥式組合機(jī)床；

(b)立式組合機(jī)床

液壓動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床上用來(lái)完成直線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件，在它上面安裝上動(dòng)力頭時(shí)，可完成刀具切削工件時(shí)的進(jìn)給（工進(jìn)）運(yùn)動(dòng)和刀具接近工件和離開(kāi)工件時(shí)的快進(jìn)與快退運(yùn)動(dòng)。組合機(jī)床液壓動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)是一種以速度變換為主，最高工作壓力不超過(guò)6.3MPa的中壓系統(tǒng)。

YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)工作臺(tái)面的尺寸為450mm×800mm，進(jìn)給速度范圍為6.6～600m/min，最大快進(jìn)速度為7.3m/min，最大進(jìn)給力為45kN。下面介紹這種動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)。

8.1.2YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)工作原理圖8-2所示為YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)及工作循環(huán)。該液壓系統(tǒng)采用限壓式變量葉片泵供油，用電液換向閥換向，用行程閥實(shí)現(xiàn)快慢速度的轉(zhuǎn)換，用電磁閥實(shí)現(xiàn)兩種工進(jìn)速度的轉(zhuǎn)換，用調(diào)速閥使進(jìn)給速度穩(wěn)定。該系統(tǒng)在機(jī)械和電氣的配合下，可實(shí)現(xiàn)多種自動(dòng)工作循環(huán)。通常實(shí)現(xiàn)的工作循環(huán)是：快進(jìn)→第一次工作進(jìn)給（一工進(jìn)）→第二次工作進(jìn)給（二工進(jìn)）→死擋鐵停留→快速退回→原位停止。下面就以它為例來(lái)說(shuō)明液壓系統(tǒng)的工作原理。

圖

8-2YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)及工作循環(huán)

1.快進(jìn)按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵1YA通電，先導(dǎo)閥7（電磁換向閥）左位接入系統(tǒng)，液控?fù)Q向閥6左位機(jī)能起作用，將主油路接通。此時(shí)動(dòng)力滑臺(tái)空載，系統(tǒng)壓力低，外控順序閥4處于關(guān)閉狀態(tài)，液壓缸14差動(dòng)連接，且變量泵1輸出最大流量，故液壓缸快進(jìn)。主油路的油液流動(dòng)路線為進(jìn)油路：變量泵1→單向閥2→液控?fù)Q向閥6(左位）→行程閥11（下位）→液壓缸14左腔回油路：液壓缸14右腔→液控?fù)Q向閥6(左位）→單向閥5→行程閥11(下位）→液壓缸14左腔

2.第一次工作進(jìn)給當(dāng)滑臺(tái)快進(jìn)到預(yù)定位置時(shí)，滑臺(tái)上的行程擋塊壓下行程閥11，切斷行程閥11的通道，電磁鐵1YA繼續(xù)通電，液控?fù)Q向閥6仍以左位接入系統(tǒng)。這時(shí)液壓油只能經(jīng)調(diào)速閥8和電磁閥12進(jìn)入液壓缸14的左腔。由于工進(jìn)時(shí)負(fù)載增加，系統(tǒng)壓力升高，外控順序閥4此時(shí)打開(kāi)，單向閥5在兩端壓差作用下關(guān)閉。液壓缸14右腔的回油最終經(jīng)背壓閥3流回油箱，這樣就使滑臺(tái)轉(zhuǎn)為第一次工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。此時(shí)工作速度由調(diào)速閥8調(diào)定，而變量泵1則因壓力升高而自動(dòng)減少流量輸出，并使輸出流量與調(diào)速閥8所調(diào)整的流量相適應(yīng)。這時(shí)主油路的油液流動(dòng)路線為

進(jìn)油路：變量泵1→單向閥2→液控?fù)Q向閥6(左位）→調(diào)速閥8→電磁閥12(右位）→液壓缸14左腔回油路：液壓缸14右腔→液控?fù)Q向閥6(左位）→順序閥4→背壓閥3→油箱

3．第二次工作進(jìn)給當(dāng)滑臺(tái)以一工進(jìn)的速度前進(jìn)到預(yù)定位置時(shí)，行程擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)17，使電磁鐵3YA通電，則經(jīng)電磁閥12的通道被切斷。于是從調(diào)速閥8流出的油液改道經(jīng)調(diào)速閥9進(jìn)入液壓缸左腔，液壓缸右腔的回油路線和一工進(jìn)相同。由于調(diào)速閥9的開(kāi)口量調(diào)得比調(diào)速閥8小，故此時(shí)速度由調(diào)速閥9調(diào)定。這樣就實(shí)現(xiàn)了滑臺(tái)的一工進(jìn)與二工進(jìn)兩種工作速度間的換接。這時(shí)主油路的油液流動(dòng)路線為進(jìn)油路：變量泵1→單向閥2→液控?fù)Q向閥6(左位）→調(diào)速閥8→調(diào)速閥9→液壓缸14左腔回油路：液壓缸14右腔→液控?fù)Q向閥6(左位）→順序閥4→背壓閥3→油箱

4．死擋鐵停留當(dāng)滑臺(tái)以二工進(jìn)速度前進(jìn)到預(yù)定位置后，碰上死擋鐵，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)死擋鐵停留?；_(tái)在死擋鐵上停留片刻的目的是為了保證在加工盲孔、階梯孔和刮端時(shí)，“清根”和不留下刀痕。此時(shí)，由于滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)（相當(dāng)于負(fù)載無(wú)窮大），泵的供油壓力升高到最大值，而流量卻減少到只能補(bǔ)償泵和系統(tǒng)的泄漏，即泵處于保壓卸荷（流量卸荷）狀態(tài)。停留時(shí)間由時(shí)間繼電器調(diào)定。

5.快速退回滑臺(tái)碰上死擋鐵后,停止運(yùn)動(dòng),系統(tǒng)壓力不斷上升,當(dāng)壓力達(dá)到壓力繼電器13的調(diào)定數(shù)值時(shí),它發(fā)出信號(hào),使先導(dǎo)閥7的電磁鐵1YA斷電、2YA通電，液控?fù)Q向閥6的右端接通控制油路，液控?fù)Q向閥6的右位機(jī)能起作用。因?yàn)榇藭r(shí)為空載，回油又沒(méi)有背壓，故系統(tǒng)壓力很低，變量泵1輸出流量最大，滑臺(tái)快速退回。這時(shí)主油路的油液流動(dòng)路線為進(jìn)油路：變量泵1→單向閥2→液控?fù)Q向閥6（右位）→液壓缸14右腔回油路：液壓缸14左腔→單向閥10→液控?fù)Q向閥6（右位）→油箱

6．原位停止當(dāng)滑臺(tái)快退到原位時(shí)，行程擋鐵壓下終點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)，發(fā)出信號(hào)，使所有電磁鐵都斷電，液控?fù)Q向閥6和先導(dǎo)閥7都處于中位，液壓缸14兩腔油路封閉，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，變量泵1通過(guò)液控?fù)Q向閥6中位卸荷。這時(shí)主油路的油液流動(dòng)路線為變量泵1→單向閥2→液控?fù)Q向閥6（右位）→油箱表8-1為該系統(tǒng)電磁鐵和行程閥的動(dòng)作順序表?！?”表示電磁鐵通電或行程閥壓下，“-”表示電磁鐵斷電或行程閥復(fù)位。

表

8-1電磁鐵和行程閥的動(dòng)作順序

由上述分析可知，YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)主要由下列回路組成：

(1)采用限壓式變量葉片泵、調(diào)速閥、背壓閥組成的容積節(jié)流（進(jìn)口）調(diào)速回路；

(2)采用差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路；

(3)采用電液換向閥（由液控?fù)Q向閥6、先導(dǎo)閥7組成，見(jiàn)圖8-2)的換向回路；

(4)采用行程閥和電磁閥的速度換接回路；

(5)采用M型中位機(jī)能三位換向閥的卸荷回路。

8.1.3動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)

(1)系統(tǒng)采用了“限壓式變量葉片泵＋調(diào)速閥＋背壓閥”式的容積節(jié)流（進(jìn)口）調(diào)速回路。用變量泵供油可使空載時(shí)獲得快速（泵的流量大）。工進(jìn)時(shí)，負(fù)載增加，泵的流量會(huì)自動(dòng)減小，且無(wú)溢流損失，因而功率的利用合理。用調(diào)速閥調(diào)速可保證工作進(jìn)給時(shí)獲得穩(wěn)定的低速（最小可達(dá)6.6mm/min),有較好的速度剛性。調(diào)速閥設(shè)在進(jìn)油路上，便于利用壓力繼電器發(fā)信號(hào),實(shí)現(xiàn)動(dòng)作順序的自動(dòng)控制?；赜吐飞霞颖硥洪y能防止負(fù)載突然減小時(shí)產(chǎn)生的前沖現(xiàn)象，并能使工進(jìn)速度平穩(wěn)。

同時(shí)其調(diào)速范圍較大（達(dá)100左右）。

(2)系統(tǒng)采用了限壓式變量泵和差動(dòng)連接液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，能量利用比較合理?；_(tái)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，換向閥使液壓泵在低壓下卸荷，減少能量損耗。

(3)采用行程閥和順序閥實(shí)現(xiàn)快進(jìn)與工進(jìn)換接，不僅簡(jiǎn)化了油路，而且使動(dòng)作可靠，換接精度高。至于兩個(gè)工進(jìn)之間的換接則由于兩者速度都較低，采用電磁閥完全能保證換接精度。動(dòng)力滑臺(tái)的行程范圍及有關(guān)加工行程主要靠行程擋塊來(lái)保證和調(diào)節(jié)，加工過(guò)程中滑臺(tái)在死擋塊處的停留時(shí)間可用延時(shí)繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

8.2汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)

8.2.1概述汽車(chē)起重機(jī)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)，主要用于對(duì)物料進(jìn)行起吊、運(yùn)輸、裝卸及安裝等。由于汽車(chē)起重機(jī)有較高的行走速度，因此調(diào)動(dòng)、使用靈活，機(jī)動(dòng)性能較好，故可和車(chē)隊(duì)編隊(duì)行駛，用途廣泛，并可在有沖擊、振動(dòng)及溫差變化較大的不利環(huán)境下作業(yè)。但它只適用于執(zhí)行動(dòng)作簡(jiǎn)單與位置精度要求較低的場(chǎng)合。作為起重用的汽車(chē)起重機(jī)，無(wú)論在機(jī)械方面或是液壓方面，對(duì)工作系統(tǒng)的安全性和可靠性要求都是特別重要的?，F(xiàn)以Q2－8型汽車(chē)起重機(jī)為例介紹其液壓系統(tǒng)。

圖8-3所示是Q2－8型汽車(chē)起重機(jī)外形。它由汽車(chē)1、轉(zhuǎn)臺(tái)2、支腿3、吊臂變幅液壓缸4、基本臂5、吊臂伸縮液壓缸6和起升機(jī)構(gòu)7等組成。其主要部分的作用如下：

(1)轉(zhuǎn)臺(tái)：使吊臂回轉(zhuǎn)。

(2)支腿：起重作業(yè)時(shí)使輪胎脫離地面，并可調(diào)整車(chē)的水平。

(3)吊臂伸縮機(jī)構(gòu)：改變吊臂長(zhǎng)度。

(4)吊臂變幅機(jī)構(gòu)：改變吊臂傾角。

(5)起升機(jī)構(gòu)：使重物升降。圖

8-3Q2-8型汽車(chē)起重機(jī)外形

8.2.2液壓系統(tǒng)的工作原理

Q2-8型汽車(chē)起重機(jī)的液壓系統(tǒng)如圖8-4所示。該系統(tǒng)屬于中高壓系統(tǒng)，用一個(gè)軸向柱塞泵作動(dòng)力源，由汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置（取力箱）驅(qū)動(dòng)工作。整個(gè)系統(tǒng)由支腿收放、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)、吊臂伸縮、吊臂變幅和吊重起升五個(gè)工作支路所組成。其中，前、后支腿收放支路的手動(dòng)換向閥A、B組成一個(gè)閥組（雙聯(lián)多路閥，如圖中1)，其余四支路的手動(dòng)換向閥C、D、E、F組成另一閥組（四聯(lián)多路閥，如圖中2)。各換向閥均為M型中位機(jī)能三位四通手動(dòng)換向閥，相互串聯(lián)組合，可實(shí)現(xiàn)多缸卸荷。圖

8-4Q2-8型汽車(chē)起重機(jī)的液壓系統(tǒng)

1.支腿收放支路由于汽車(chē)輪胎支承能力有限，且為彈性變形體，作業(yè)時(shí)很不安全，故在起重作業(yè)前必須放下前、后支腿，使汽車(chē)輪胎架空，用支腿承重。在行駛時(shí)又必須將支腿收起，輪胎著地。為此，在汽車(chē)的前、后端各設(shè)置兩條支腿，每條支腿均配置有液壓缸。前支腿兩個(gè)液壓缸同時(shí)用一個(gè)手動(dòng)換向閥A控制其收、放動(dòng)作，后支腿兩個(gè)液壓缸用手動(dòng)換向閥B來(lái)控制其收、放動(dòng)作。為確保支腿停放在任意位置并能可靠地鎖住，在每一個(gè)支腿液壓缸的油路中設(shè)置一個(gè)由兩個(gè)液控單向閥組成的雙向液壓鎖。當(dāng)手動(dòng)換向閥A在左位工作時(shí)，前支腿放下，其進(jìn)、回油路線為進(jìn)油路：液壓泵→手動(dòng)換向閥A→液控單向閥→前支腿液壓缸無(wú)桿腔回油路：前支腿液壓缸有桿腔→液控單向閥→手動(dòng)換向閥A→手動(dòng)換向閥B→手動(dòng)換向閥C→手動(dòng)換向閥D→手動(dòng)換向閥E→手動(dòng)換向閥F→油箱后支腿液壓缸用手動(dòng)換向閥B控制，共油液流經(jīng)路線與前支腿支路相同。

2.轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)支路

轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)支路的執(zhí)行元件是一個(gè)大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)，它能雙向驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)。通過(guò)齒輪、蝸桿機(jī)構(gòu)減速，轉(zhuǎn)臺(tái)可獲得1～3r/min的低速。馬達(dá)由手動(dòng)換向閥C控制正、反轉(zhuǎn)，其油路為進(jìn)油路：液壓泵→手動(dòng)換向閥A→手動(dòng)換向閥B→手動(dòng)換向閥C→回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)回油路：回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)→手動(dòng)換向閥C→手動(dòng)換向閥D→手動(dòng)換向閥E→手動(dòng)換向閥F→油箱

3.吊臂伸縮支路吊臂由基本臂和伸縮臂組成，伸縮臂套裝在基本臂內(nèi)，由吊臂伸縮液壓缸帶動(dòng)作伸縮運(yùn)動(dòng)。為防止吊臂在停止階段因自重作用而向下滑移，油路中設(shè)置了平衡閥3（外控式單向順序閥）。吊臂的伸縮由手動(dòng)換向閥D控制，使伸縮臂具有伸出、縮回和停止三種工況。例如，當(dāng)手動(dòng)換向閥D在右位工作時(shí)，吊臂伸出。其油液流經(jīng)路線為進(jìn)油路：液壓泵→手動(dòng)換向閥A→手動(dòng)換向閥B→手動(dòng)換向閥C→手動(dòng)換向閥D→平衡閥3中的單向閥→伸縮液壓缸無(wú)桿腔

回油路：伸縮液壓缸有桿腔→手動(dòng)換向閥D→手動(dòng)換向閥E→手動(dòng)換向閥F→油箱

4.吊臂變幅支路變幅要求工作平穩(wěn)可靠，故在油路中也設(shè)置了平衡閥4。增幅或減幅運(yùn)動(dòng)由手動(dòng)換向閥E控制，其油液流動(dòng)路線類(lèi)同于伸縮支路。

5．吊重起升支路

吊重起升支路是本系統(tǒng)的主要工作油路。吊重的提升和落下作業(yè)由一個(gè)大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)帶動(dòng)絞車(chē)來(lái)完成。液壓馬達(dá)的正、反轉(zhuǎn)由手動(dòng)換向閥F控制，馬達(dá)轉(zhuǎn)速，即起吊速度可通過(guò)改變發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)（轉(zhuǎn)速）及控制手動(dòng)換向閥F來(lái)調(diào)節(jié)。油路設(shè)有平衡閥6,用以防止重物因自重而下落。由于液壓馬達(dá)的內(nèi)泄漏比較大，當(dāng)重物吊在空中時(shí)，盡管油路中設(shè)有平衡閥，重物仍會(huì)向下緩慢滑移，為此，在液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸上設(shè)有制動(dòng)器。當(dāng)起升機(jī)構(gòu)工作時(shí)，在系統(tǒng)油壓作用下，制動(dòng)器液壓缸使閘塊松開(kāi)；當(dāng)液壓馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在制動(dòng)器彈簧作用下，閘塊將軸抱緊。當(dāng)重物懸空停止后再次起升時(shí)，若制動(dòng)器立即松閘，馬達(dá)的進(jìn)油路可能未來(lái)得及建立足夠的油壓，就會(huì)造成重物短時(shí)間失控下滑。為避免這種現(xiàn)象產(chǎn)生，在制動(dòng)器油路中設(shè)置了單向節(jié)流閥5，使制動(dòng)器抱閘迅速，松閘卻能緩慢進(jìn)行（松閘時(shí)間用節(jié)流閥調(diào)節(jié)）。

8.2.3液壓系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

(1)系統(tǒng)中采用了平衡回路、鎖緊回路和制動(dòng)回路，能保證起重機(jī)工作可靠、操作安全。

(2)采用三位四通手動(dòng)換向閥不僅可以靈活方便地控制換向動(dòng)作，還可通過(guò)手柄操縱來(lái)控制流量，以實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)速。在起升工作中，將此節(jié)流調(diào)速方法與控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法結(jié)合使用，可以實(shí)現(xiàn)各工作部件微速動(dòng)作。

(3)換向閥串聯(lián)組合，不僅各機(jī)構(gòu)的動(dòng)作可以獨(dú)立進(jìn)行，而且在輕載作業(yè)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)起升和回轉(zhuǎn)復(fù)合動(dòng)作，以提高工作效率。

(4)各換向閥的中位機(jī)能均為M型，處于中位時(shí)系統(tǒng)即卸荷，能減少功率損耗，適于間歇性工作。

8.3YB32-200型四柱萬(wàn)能液壓機(jī)液壓系統(tǒng)8.3.1概述液壓機(jī)是鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、粉末冶金、成型等壓力加工工藝中廣泛應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備。液壓機(jī)按其所用的工作介質(zhì)不同，可分為油壓機(jī)和水壓機(jī)兩種；按機(jī)體的結(jié)構(gòu)不同分為單臂式、柱式和框架式等。其中以柱式液壓機(jī)應(yīng)用較廣泛。如圖8-5所示，這種液壓機(jī)由四個(gè)導(dǎo)向立柱，上、下橫梁和滑塊組成。在上、下橫梁中安置著上、下兩個(gè)液壓缸，上缸為主液壓缸，下缸為頂出缸。

圖

8-5柱式液壓機(jī)的組成及動(dòng)作循環(huán)

8.3.2YB32-200型四柱萬(wàn)能液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理

1.主缸的運(yùn)動(dòng)

1)快速下行快速下行時(shí)，電磁鐵1YA通電，先導(dǎo)閥3（電磁換向閥）和主缸換向閥7（液動(dòng)換向閥)左位接入系統(tǒng)，液控單向閥12被打開(kāi)。在主缸5快速下行的起初階段，尚未觸及工件時(shí)，主缸活塞在自重作用下迅速下行。這時(shí)液壓泵的流量較小，還不足以補(bǔ)充主缸上腔空出的體積，因而上腔形成真空。處于液壓機(jī)頂部的充液箱6在大氣壓作用下，打開(kāi)液控單向閥I1向主缸上腔加油，使之充滿油液，以便主缸活塞下行到接觸工件時(shí)，能立即進(jìn)行加壓。這時(shí)系統(tǒng)中油液流動(dòng)的情況為

進(jìn)油路：液壓泵→順序閥10→主缸換向閥7（左位)→單向閥13→主缸5上腔回油路：主缸5下腔→液控單向閥12→主缸換向閥7（左位）→下缸電液換向閥2（中位）→油箱

圖8-6YB32-200型液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)原理

2)接觸工件，慢速加壓在滑塊16接觸到工件后，阻力增加，這時(shí)主缸5上腔壓力迅速升高，關(guān)閉液控單向閥I1，此時(shí)只有液壓泵繼續(xù)向主缸上腔供高壓油，推動(dòng)活塞慢速下行，對(duì)工件加壓。加壓速度僅由液壓泵的流量來(lái)決定，油液流動(dòng)情況與快速下行相同。

3)保壓延時(shí)當(dāng)主缸上腔的油壓達(dá)到預(yù)定數(shù)值時(shí)，壓力繼電器8發(fā)出信號(hào)，使電磁鐵1YA斷電，主缸先導(dǎo)閥3和主缸換向閥7都回復(fù)中位，主缸上、下油腔封閉。液壓泵處于卸荷狀態(tài)，系統(tǒng)中沒(méi)有油液流動(dòng)。而單向閥13被高壓油自動(dòng)關(guān)閉，主缸上腔進(jìn)入保壓狀態(tài)。保壓時(shí)間由壓力繼電器8控制的時(shí)間繼電器（圖中未畫(huà)出）控制，能在0～24min內(nèi)調(diào)節(jié)。這時(shí)的油液流動(dòng)情況為

液壓泵→順序閥10→主缸換向閥7（中位）→下缸電液換向閥2（中位）→油箱

4)泄壓、快速返回保壓結(jié)束（到了預(yù)定的保壓時(shí)間）后，時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào)，使電磁鐵2YA通電，主缸先導(dǎo)閥3右位接入系統(tǒng)，釋壓閥9使主缸換向閥7也以右位接入系統(tǒng)（詳情見(jiàn)下文）。這時(shí)液控單向閥I1被打開(kāi)，使主缸上腔的排油全部排回充液箱6。當(dāng)充液箱6內(nèi)液面超過(guò)預(yù)定位置時(shí)，多余油液由溢流管（圖中未畫(huà)出）排回主油箱。油液流動(dòng)情況為進(jìn)油路：液壓泵→順序閥10→主缸換向閥7（右位）→液控單向閥12→主缸5下腔

回油路：

主缸5上腔→液控單向閥I1→充液箱6液壓機(jī)中的釋壓閥9是為了防止保壓狀態(tài)向快速返回狀態(tài)轉(zhuǎn)變過(guò)快，在系統(tǒng)中引起壓力沖擊而設(shè)置的。因?yàn)槿舸藭r(shí)主缸上腔立即與回油相通，則系統(tǒng)內(nèi)液體積蓄的彈性能將突然釋放出來(lái)，產(chǎn)生液壓沖擊，造成機(jī)器和管路的劇烈振動(dòng)，發(fā)出很大的噪聲，所以保壓后必須先泄壓然后再返回，故系統(tǒng)中設(shè)置了釋壓閥9。它的主要功用是使主缸5上腔釋壓之后，壓力油才能通入該缸下腔，從而實(shí)現(xiàn)由保壓狀態(tài)向快速返回狀態(tài)的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。其工作原理如下：在保壓階段，釋壓閥9以上位接入系統(tǒng)；當(dāng)電磁鐵2YA通電，主缸先導(dǎo)閥3右位接入系統(tǒng)時(shí)，控制油路中的壓力油雖已進(jìn)入釋壓閥閥芯的下端，但由于其上端的高壓未曾釋放，閥芯不動(dòng)。而液控單向閥I6（閥芯中帶有小型卸荷閥芯）是可以在控制壓力低于其主油路壓力下打開(kāi)的，因此泄壓油路路線為

主缸5上腔→液控單向閥I6→釋壓閥9（上位）→油箱于是主缸5上腔的壓力經(jīng)液控單向閥I6逐漸釋放，釋壓閥9的閥芯逐漸向上移動(dòng)，最終以其下位接入系統(tǒng)，它一方面切斷主缸5上腔通向油箱的通道，一方面使控制油路中的壓力油進(jìn)入主缸換向閥7閥芯的右端，使其右位接入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)滑塊的快速返回。另外，主缸換向閥7在由左位轉(zhuǎn)換到中位時(shí)，閥芯右端由油箱經(jīng)單向閥補(bǔ)油；在由右位轉(zhuǎn)換到中位時(shí)，閥芯右端的油液經(jīng)單向閥I5排回油箱。

5)原位停止當(dāng)返回到預(yù)定位置時(shí)，滑塊上的擋塊17觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)18，使電磁鐵2YA斷電，主缸先導(dǎo)閥3和主缸換向閥7都回復(fù)到中位。主缸被閥7鎖緊，活塞停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)液壓泵在低壓下卸荷。

2.頂出缸的運(yùn)動(dòng)

1)頂出缸頂出頂出缸的初始位置是活塞處于最下端。執(zhí)行向上頂出動(dòng)作時(shí)，電磁閥3YA通電，主缸先導(dǎo)閥3和主缸換向閥7都處于中位，其油液流動(dòng)路線為進(jìn)油路：液壓泵→順序閥10→主缸換向閥7（中位）→下缸電液換向閥2（右位）→下缸1下腔回油路：下缸1上腔→下缸電液換向閥2（右位）→油箱頂出缸活塞上升、頂出，以便取出壓制成型的工件。

2)頂出缸退回頂出缸向下退回時(shí)，電磁鐵3YA斷電、4YA通電，這時(shí)油液流動(dòng)路線為進(jìn)油路：液壓泵→順序閥10→主缸換向閥7（中位）→下缸電液換向閥2（左位）→下缸1上腔

回油路：下缸1下腔→下缸電液換向閥2（左位）→油箱

3)頂出缸停止電磁鐵3YA、4YA都斷電，下缸電液換向閥2處于中位，頂出缸停止運(yùn)動(dòng)。表

8-2為該系統(tǒng)的動(dòng)作順序。

表

8-2電磁鐵動(dòng)作順序

8.3.3液壓系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

(1)系統(tǒng)利用主缸活塞、滑塊自重的作用實(shí)現(xiàn)快速下行，并利用充液箱和液控單向閥I1對(duì)主缸充液，從而減小泵的流量，簡(jiǎn)化油路結(jié)構(gòu)。

(2)系統(tǒng)中采用了釋壓閥來(lái)實(shí)現(xiàn)主缸滑塊快速返回時(shí)主缸換向閥的延時(shí)換向功能（先卸壓后換向），保證液壓機(jī)動(dòng)作平穩(wěn)，不會(huì)在換向時(shí)產(chǎn)生液壓沖擊和噪聲。

(3)系統(tǒng)利用管道和密封油液的彈性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)保壓，方法簡(jiǎn)單，但對(duì)液控單向閥和液壓缸等元件的密封性能要求較高。

(4)主缸與下缸的運(yùn)動(dòng)互鎖，以確保操作安全。

(5)系統(tǒng)中的兩個(gè)液壓缸各有一個(gè)安全閥進(jìn)行過(guò)載保護(hù)。

8.4XS-ZY-250A型注塑機(jī)液壓系統(tǒng)

1.注塑機(jī)的組成及工作程序圖8-7所示為注塑機(jī)的組成示意圖，它主要由合模部件、注射部件和床身組成。合模部件又由啟合模機(jī)構(gòu)、定模板、動(dòng)模板和制品頂出裝置等組成。注射部件位于注塑機(jī)的右上方，由加料裝置（料筒、螺桿、噴嘴）、預(yù)塑裝置、注射液壓缸和注射座移動(dòng)缸等組成。

注塑工作程序如圖8-8所示。

圖

8-7注塑機(jī)的組成示意圖

圖

8-8注塑工作程序

2．注塑機(jī)工況對(duì)液壓系統(tǒng)的要求(1)具有足夠的合模力。(2)開(kāi)模、合模速度可調(diào)。

(3)注射座可整體前進(jìn)與后退。

(4)注射的壓力和速度可調(diào)節(jié)。

(5)可保壓冷卻。

(6)頂出制品時(shí)速度平穩(wěn)。

8.4.2液壓系統(tǒng)的工作原理

如圖8-9所示為XS-ZY-250A型注塑機(jī)的液壓系統(tǒng)。該液壓系統(tǒng)由三臺(tái)液壓泵供油，液壓泵B1為高壓小流量泵；液壓泵B2和B3為雙聯(lián)泵，是低壓大流量泵。利用電液比例溢流閥的斷電，可以使泵處于卸荷狀態(tài)，從而可以構(gòu)成三級(jí)流量調(diào)節(jié)。圖

8-9XS-ZY-250A型注塑機(jī)的液壓系統(tǒng)

1.合模

(1)合模。液壓泵B1、B2、B3工作，系統(tǒng)壓力由比例溢流閥V1或V2控制，液壓缸C1活塞桿通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)動(dòng)模板右移，此時(shí)液壓缸C2活塞桿退回在原位。油液流動(dòng)情況為

B1→V6→V11V3→V7（左位）→C1（左腔）；C1（右腔）→V7（左位）→油箱

B2、B3→V12

(2)低壓保護(hù)。高壓泵B1卸荷，其輸出油液經(jīng)比例溢流閥V2返回油箱；低壓泵B2、B3供油，低壓由比例溢流閥V1控制，油液流動(dòng)情況與上文講述的一樣。

(3)鎖緊。低壓泵B2、B3卸荷，其輸出油液經(jīng)比例溢流閥V1返回油箱；高壓泵B1供油，高壓由比例溢流閥V2控制，

油液流動(dòng)情況與上文講述的一樣。

2.注射座整體前進(jìn)高壓泵B1供油，注射座移動(dòng)缸C3的活塞桿帶動(dòng)注射座左移，并使噴嘴靠在定模板上，系統(tǒng)壓力由比例溢流閥V2控制。油液流動(dòng)情況為

B1→V6→V11→V3→V5（右位）→C3（右腔）；

C3（左腔）→V5（右位）→油箱

3.注射液壓泵B1、B2、B3供油，油液流動(dòng)情況為

Bl、B2、B3→V3→V4（右位）→V10→C4（右腔）；C4（左腔）→V4（右位）→油箱

4.保壓高壓泵B1供油，低壓泵B2、B3卸荷，其輸出油液經(jīng)比例溢流閥V1返回油箱；高壓泵B1供油，保壓壓力由比例溢流閥V2控制，

油液流動(dòng)情況同注射的。

5.預(yù)塑

電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，經(jīng)齒輪減速驅(qū)動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)，料斗中加入的塑料被前推進(jìn)行預(yù)塑，此時(shí)注射座不得后退以保持噴嘴與模具始終接觸，故由高壓泵B1保壓，油液流動(dòng)情況同注射座整體前進(jìn)的。同時(shí)，注射缸C4右腔的油液在螺桿反推力的作用下經(jīng)V10→V4（中位）→油箱，其背壓由單向順序閥V10控制。

6.注射座整體后退

油液流動(dòng)情況為

B1→V6→V1→V3→V5（左位）→C3（左腔）；C3（右腔）→V5（左位）→油箱

7.啟模油液流動(dòng)情況為

B1→V6→V11

V3→V7（右位）→C1（右腔）；C1（左腔）→V7（右位）→油箱

B2、B3→V12

8.制品頂出油液流動(dòng)情況為

B1→V6（左位）→V8（節(jié)流閥）→C2（左腔）；C2（右腔）→V6（左位）→油箱

9.螺桿后退用于拆卸螺桿和清除螺桿包料。油液流動(dòng)情況為

B1→V6→V11→V3→V4（左位）→C4（左腔）；C4（右腔）→V10→V4（左位）→油箱表

8-3電磁鐵的動(dòng)作順序

8.4.3液壓系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

(1)壓力和速度的變化較多，利用比例閥進(jìn)行控制，系統(tǒng)簡(jiǎn)單。

(2)系統(tǒng)采用了液壓-機(jī)械組合式三連桿鎖模機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了增力和自鎖。這樣，合模液壓缸直徑較小，易于實(shí)現(xiàn)高速，但鎖模機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，制造精度較高，調(diào)整模板距離較麻煩。

(3)各工作機(jī)構(gòu)的自動(dòng)工作循環(huán)的控制主要靠行程開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

(4)在系統(tǒng)保壓階段，多余的油液要經(jīng)過(guò)溢流閥流回油箱，

所以有部分能量損耗。

8.5液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟大體如下：

(1)明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及工況分析；

(2)確定主要性能參數(shù)；

(3)擬定液壓系統(tǒng)原理圖，進(jìn)行系統(tǒng)方案論證；

(4)設(shè)計(jì)、計(jì)算、選擇液壓元件；

(5)對(duì)液壓系統(tǒng)主要性能進(jìn)行驗(yàn)算；

(6)設(shè)計(jì)液壓裝置，

編制液壓系統(tǒng)技術(shù)文件。

1.明確設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行工況分析

1)明確設(shè)計(jì)要求

(1)主機(jī)的用途、布置方式（臥式、斜式或垂直式）、空間位置。

(2)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方式（直線運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)），動(dòng)作循環(huán)及其范圍。

(3)外界負(fù)載的大小、性質(zhì)及變化范圍，執(zhí)行元件的速度及其變化范圍。

(4)各液壓執(zhí)行元件動(dòng)作之間的順序、轉(zhuǎn)換和互鎖要

(5)工作性能，如速度的平穩(wěn)性、工作的可靠性、轉(zhuǎn)換精度、停留時(shí)間等方面的要求。

(6)液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境，如溫度及其變化范圍、濕度、振動(dòng)、沖擊、污染、腐蝕或易燃等情況（這涉及到液壓元件和介質(zhì)的選用）。

(7)其它要求，如液壓裝置的重量、外形尺寸、經(jīng)濟(jì)性等方面的要求。

2)工況分析工況分析就是分析液壓執(zhí)行元件在工作過(guò)程中速度和負(fù)載的變化規(guī)律，求出工作循環(huán)中各動(dòng)作階段的負(fù)載和速度的大小，并繪制速度、負(fù)載隨時(shí)間（或位移）變化的曲線圖（稱速度循環(huán)圖和負(fù)載循環(huán)圖）。簡(jiǎn)單系統(tǒng)可不繪制，但應(yīng)找出最大負(fù)載和最大速度點(diǎn)。從這兩幅圖中可明顯看出最大負(fù)載和最大速度值及二者所在的工況。這是確定系統(tǒng)的性能參數(shù)和執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)（結(jié)構(gòu)尺寸）的主要依據(jù)。在一般情況下，液壓缸承受的負(fù)載由六部分組成，即工作負(fù)載、導(dǎo)軌摩擦負(fù)載、慣性負(fù)載、重力負(fù)載、密封負(fù)載和背壓負(fù)載，前五項(xiàng)構(gòu)成了液壓缸所要克服的機(jī)械總負(fù)載。

(1)工作負(fù)載Fw。工作負(fù)載與主機(jī)的工作性質(zhì)有關(guān)，它可能是定值，也可能為變值。其大小要根據(jù)具體情況加以計(jì)算，有時(shí)還要由樣機(jī)實(shí)測(cè)確定。對(duì)于金屬切削機(jī)床來(lái)說(shuō)，沿液壓缸軸線方向的切削力即為工作負(fù)載；對(duì)液壓機(jī)來(lái)說(shuō)，工件的壓制抗力即為工作負(fù)載。工作負(fù)載Fw與液壓缸運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)為正值，方向相同時(shí)為負(fù)值（如順銑加工的切削力）。

(2)導(dǎo)軌摩擦負(fù)載Ff。導(dǎo)軌摩擦負(fù)載是指液壓缸驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件時(shí)所受的導(dǎo)軌摩擦阻力，其值與運(yùn)動(dòng)部件的導(dǎo)軌形式、放置情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。各種形式導(dǎo)軌的摩擦負(fù)載計(jì)算公式可查閱有關(guān)手冊(cè)。機(jī)床上常用平導(dǎo)軌和V形導(dǎo)軌支承運(yùn)動(dòng)部件，其摩擦負(fù)載Ff值的計(jì)算公工（導(dǎo)軌水平放置時(shí)）如下。對(duì)于平導(dǎo)軌

Ff=f（G+FN）（8-1）

對(duì)于平導(dǎo)軌

（8-2）

式中G——運(yùn)動(dòng)部件的重力；FN——作用在導(dǎo)軌上的垂直載荷；a——V形導(dǎo)軌面的夾角（°），一般取a=90°；f——摩擦系數(shù)，其值可能閱相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。(3)慣性負(fù)載Fa。慣性負(fù)載是運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)加速或制動(dòng)減速時(shí)產(chǎn)生的慣性力，

其值可按牛頓第二定律求出

（8-3）

式中:g為重力加速度；Δu為Δt時(shí)間內(nèi)速度的變化量；Δt為啟動(dòng)或制動(dòng)的時(shí)間，啟動(dòng)加速時(shí)，取正值，減速制動(dòng)時(shí)，取負(fù)值。一般機(jī)械系統(tǒng)Δt取0.1～0.5s；行走機(jī)械系統(tǒng)Δt取0.5～1.5s；機(jī)床運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)Δt取0.25～0.5s；機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)Δt取0.05～0.2s。工作部件較輕或運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)取小值。

(4)重力負(fù)載Fg。垂直或傾斜放置的運(yùn)動(dòng)部件在沒(méi)有平衡的情況下，其自重也成為一種負(fù)載。傾斜放置時(shí)，只計(jì)算重力在運(yùn)動(dòng)方向上的分力。液壓缸上行時(shí)重力負(fù)載取正值，反之取負(fù)值。

(5)密封負(fù)載Fs。密封負(fù)載是指密封裝置的摩擦力，其值與密封裝置的類(lèi)型和尺寸、液壓缸的制造質(zhì)量和油液的工作壓力有關(guān)。Fs的計(jì)算公式詳見(jiàn)有關(guān)手冊(cè)。在未完成液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，不知道密封裝置的參數(shù)，F(xiàn)s無(wú)法計(jì)算，一般用液壓缸的機(jī)械效率ηm加以考慮，常取ηm=0.90～0.97。

(6)背壓負(fù)載Fb。背壓負(fù)載是指液壓缸回油腔背壓所造成的阻力。在系統(tǒng)方案及液壓缸結(jié)構(gòu)尚未確定之前，其無(wú)法計(jì)算，在負(fù)載計(jì)算時(shí)可暫不考慮。液壓缸各個(gè)主要工作階段的機(jī)械總負(fù)載F可按下列公式計(jì)算。啟動(dòng)加速階段（8-4）

快速階段

（8-5）

工進(jìn)階段

（8-6）

制動(dòng)減速階段

(8-7)

2.主要性能參數(shù)的確定執(zhí)行元件的工作壓力和流量是液壓系統(tǒng)最主要的參數(shù)。這兩個(gè)參數(shù)是計(jì)算和選擇液壓元件、輔助元件、原動(dòng)機(jī)（電機(jī)）規(guī)格型號(hào)的依據(jù)。要確定液壓系統(tǒng)的壓力和流量，首先必須根據(jù)各液壓執(zhí)行元件的負(fù)載循環(huán)圖選定系統(tǒng)工作壓力。系統(tǒng)壓力一經(jīng)確定，液壓缸有效工作面積或液壓馬達(dá)的排量即可確定。然后，根據(jù)位移—時(shí)間循環(huán)圖（或速度—時(shí)間循環(huán)圖）確定其流量。

3.擬定液壓系統(tǒng)圖一般的方法是選擇一種與本系統(tǒng)類(lèi)似的成熟系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，對(duì)它進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整或改進(jìn)，使其成為具有繼承性的新系統(tǒng)。如果沒(méi)有合適的相似系統(tǒng)可借鑒，可參閱設(shè)計(jì)手冊(cè)和參考書(shū)中有關(guān)的基本回路加以綜合完善，構(gòu)成自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng)原理圖。用這種方法擬定系統(tǒng)原理圖時(shí)，包括選擇系統(tǒng)類(lèi)型、

選擇回路和合成系統(tǒng)三方面的內(nèi)容。

1)選擇系統(tǒng)的類(lèi)型系統(tǒng)的類(lèi)型有開(kāi)式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)兩種。選擇系統(tǒng)的類(lèi)型主要取決于它的調(diào)速方式和散熱要求。一般來(lái)說(shuō)，采用節(jié)流調(diào)速和容積節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)、有較大空間放置油箱且不需另設(shè)散熱裝置的系統(tǒng)、要求結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單的系統(tǒng)等都宜采用開(kāi)式系統(tǒng)；采用容積調(diào)速的系統(tǒng)、對(duì)工作穩(wěn)定性和效率有較高要求的系統(tǒng)、

行走機(jī)械上的系統(tǒng)宜采用閉式系統(tǒng)。

2)選擇液壓基本回路液壓基本回路是決定主機(jī)動(dòng)作和性能的基礎(chǔ)，是組成系統(tǒng)的骨架。要根據(jù)液壓系統(tǒng)所需完成的任務(wù)和工作機(jī)械對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求來(lái)選擇液壓基本回路。