液压与气压传动7_王积伟教授_东南大学（课件材料）

School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院学习典型液气压传动系统的应用实例；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。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。分析液气压系统的步骤和方法。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 本节介绍几个液压系统的应用实例，分析它们的本节介绍几个液压系统的应用实例，分析它们的和和，从而透过这些实例，使读者掌握分析液压系统的，从而透过这些实例，使读者掌握分析液压系统的和和。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，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：通常必须分几步进行：了解并分析主机对液压系统的了解并分析主机对液压系统的，逐条进行，逐条进行，抓住其与液压传动有关的抓住其与液压传动有关的。根据主机对液压系统执行元件根据主机对液压系统执行元件的要求，参照有关说明，的要求，参照有关说明，从油源到执行元件按油路初读从油源到执行元件按油路初读。阅读时应。阅读时应，。每条油路都必须搞清。每条油路都必须搞清“”，有去有回。，有去有回。按基本回路分解系统的按基本回路分解系统的，并根据系统各执行元件间的，并根据系统各执行元件间的、和和等方面的要求，再全面通读系统原理图，等方面的要求，再全面通读系统原理图，直至完全读懂。直至完全读懂。分析系统各功能要求的分析系统各功能要求的和和的优劣，最后总结的优劣，最后总结归纳出系统的特点，以加深理解归纳出系统的特点，以加深理解。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 组合机床组合机床1床身床身 2动力滑台动力滑台 3动力头动力头 4主轴箱主轴箱5刀具刀具 6工件工件 7夹具夹具 8工作台工作台 9底座底座是一种是一种工序集中工序集中、效率较高效率较高的的专用机床。它一般由专用机床。它一般由通用部件通用部件（如（如动力动力头头、动力滑台动力滑台等）和等）和部分专用部件部分专用部件（如（如主轴箱主轴箱、夹具夹具等）组合而成（见等）组合而成（见图图7-1），具有），具有、等优点，因而被广泛应用于产等优点，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造厂的气缸生产线等。是组合机床实现进给运动的一是组合机床实现进给运动的一种种通用部件通用部件，配上，配上动力头动力头和和主轴箱主轴箱后可后可以对工件完成以对工件完成钻钻、扩扩、铰铰、镗镗、铣铣、攻攻螺纹螺纹等等孔孔和和端面端面的加工工序的加工工序。由液压缸驱动，由液压缸驱动，它在它在电气电气和和机械装置机械装置的配合下可以实现的配合下可以实现各种自动工作循环。该动力滑台的各种自动工作循环。该动力滑台的台面台面尺寸尺寸为为0.45m0.8m，进给速度进给速度范围范围为为0.060.66m/min，最大快进速度最大快进速度为为7.3m/min，最大进给推力最大进给推力为为45kN，液，液压系统压系统最高工作压力最高工作压力为为6.3MPa。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 的的和和分别如分别如（教材（教材P284）和）和（教材（教材P285）所示。由图可见，这个）所示。由图可见，这个系统能够实现系统能够实现“”的半自动工作的半自动工作循环，其工作情况如下循环，其工作情况如下：（1），先按下起动按钮，先按下起动按钮，通电，通电，先导先导接入系统，在控制油路驱动下，接入系统，在控制油路驱动下，接入系统。由于快进时滑台负载较小，系统工作压力不高，接入系统。由于快进时滑台负载较小，系统工作压力不高，因而因而输出最大流量，输出最大流量，仍处于关闭状态，这仍处于关闭状态，这时时作差动连接。作差动连接。系统中的油液流动情况为：系统中的油液流动情况为：（）（）；（）（）。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 YT4543 YT4543型动力滑台型动力滑台液压系统图液压系统图1背压阀背压阀 2顺序阀顺序阀 3单向阀单向阀 4工进调速阀工进调速阀5压力继电器压力继电器 6单向阀单向阀 7液压缸液压缸 8行程阀行程阀9电磁阀电磁阀 10二工进调速阀二工进调速阀 11先导阀先导阀 12换向阀换向阀13单向阀单向阀 14液压泵液压泵 15压力表开关压力表开关p1、p2、p3压力表接点压力表接点School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院（2）当滑台快进到预定的位置，滑台上的挡块压下当滑台快进到预定的位置，滑台上的挡块压下时，第一次工作进给便开始。这时，其余液压元件所处状态时，第一次工作进给便开始。这时，其余液压元件所处状态不变，但由于不变，但由于接入系统，使系统压力升高，接入系统，使系统压力升高，打开；打开；自动减小其输出流量，以与自动减小其输出流量，以与的流量的流量相适应相适应。系统中油液流动情况为：系统中油液流动情况为：（)（）；（）。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 （3）当第一次工作进给结束，挡块压下行程开关，使当第一次工作进给结束，挡块压下行程开关，使通电时，第二次工作进给开始。此时，通电时，第二次工作进给开始。此时，仍打开；仍打开；由于由于的开口比的开口比小，系统工作压力进一步升高，小，系统工作压力进一步升高，的输出流量与的输出流量与的流量相适应，滑台的的流量相适应，滑台的进给速度降低进给速度降低。系统中油液流动情况为：系统中油液流动情况为：（）；（）。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 （4）当滑如以第二工进速度行进到碰上死挡块时，便不再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，前进，开始停留。此时，油路状态不变，仍在继续仍在继续运转，系统压力不断升高，运转，系统压力不断升高，减小至与系统（含减小至与系统（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，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，动作并发信号给时间继电器（动作并发信号给时间继电器（中未画出）经过中未画出）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铁处的停留时间由时间继电器调节。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 （5）当滑台按调定时间在死挡块处停留后，时间继电器发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，使出信号，使断电、断电、通电，通电，接入系统，接入系统，控制油路换向，使控制油路换向，使亦亦接入系统，因而主油路换向。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，由于此时滑台没有外负载，系统压力下降，的流量又自动增至最大，滑台便快速退回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：系统中油液的流动情况为：（）；（）。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 （6）当滑台快速退回到原位时，挡块压下终点开关，当滑台快速退回到原位时，挡块压下终点开关，和和都断电，此时都断电，此时在对中弹簧作用下处于中位，在对中弹簧作用下处于中位，左右两边的控制油路都通油箱，因而左右两边的控制油路都通油箱，因而也在其对也在其对中弹簧作用下回到中位，中弹簧作用下回到中位，两腔封闭，滑台停止运动，两腔封闭，滑台停止运动，卸荷卸荷。系统中油液的流动情况为：系统中油液的流动情况为：（）。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 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：由一些基本回路所组成：由、加加，由，由、和和等组成的等组成的，以及以及等。这些基本回路的功能决定了该液压系统等。这些基本回路的功能决定了该液压系统的性能的性能。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 动力滑台液压系统具有以下一些动力滑台液压系统具有以下一些：（1）系统采用了）系统采用了“-”。它能。它能保证液压缸稳定的低速运动保证液压缸稳定的低速运动（0.006m/min)、较好的速较好的速度刚性度刚性和和较大的调速范围较大的调速范围（100左右左右）。回油路上加背压阀可）。回油路上加背压阀可防防止空气渗入系统止空气渗入系统，并，并能使滑台承受负向的负载能使滑台承受负向的负载。（2）系统采用了）系统采用了和和两项措施来两项措施来实现快进，实现快进，可得较大的快进速度可得较大的快进速度，且，且能量利用也比较合理能量利用也比较合理。滑台滑台停止运动时停止运动时，采用，采用和和来来使液压泵在低压下卸荷使液压泵在低压下卸荷，既减少了能量损耗既减少了能量损耗，又，又使控制油路保持使控制油路保持一定的压力一定的压力，以，以保证下一工作循环的顺利起动保证下一工作循环的顺利起动。（3）系统采用了）系统采用了和和实现实现与与，不仅，不仅简简化了油路化了油路和和电路电路，而且，而且使动作可靠使动作可靠，转换的位置精度也比较高转换的位置精度也比较高。两次工进速度的换接，由于两次工进速度的换接，由于速度比较低速度比较低，采用了由，采用了由，既，既保证了必要的转换精度保证了必要的转换精度，又，又使油路的布局使油路的布局比较简单比较简单、灵活灵活。采用。采用，定位准确定位准确，重复精度重复精度高高。（4）系统采用了）系统采用了来切换主油路，来切换主油路，使滑使滑台的换向更加平稳台的换向更加平稳，冲击冲击和和噪声小噪声小。同时，。同时，使滑台进和退时分别从两条油路回油，这样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滑台快退时系统没有背压有背压，也减少了压力损失也减少了压力损失。总之总之，这个液压系统，这个液压系统设计比较合理设计比较合理，它，它使用元件不多使用元件不多，却，却能完成能完成较为复杂的半自动工作循环较为复杂的半自动工作循环，且，且性能良好性能良好。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 是一种可用于是一种可用于、等等各种材料的压力加工机械，能完成各种材料的压力加工机械，能完成、等种工艺，具有等种工艺，具有、和和等等许多优点，因而用途十分广泛许多优点，因而用途十分广泛。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 液压机的液压机的很多，其中以很多，其中以最为常见，通常由最为常见，通常由、和和等等部件组成。液压机的部件组成。液压机的为为。（），（），其典型，其典型如如所示。液压机液压系所示。液压机液压系统的特点是统的特点是，以，以和和为主为主。液压机的典型工作循环液压机的典型工作循环School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 的液压系统图和的液压系统图和动作顺序表分别如动作顺序表分别如（教材（教材P287）和）和（教材教材P288）所示。由图可见，这）所示。由图可见，这台液压机的台液压机的（）能实现）能实现“、”的动作循环；的动作循环；（）能实现）能实现“”的动作循的动作循环环。该液压机采用二通插装阀集成液压系统，由该液压机采用二通插装阀集成液压系统，由组成，各组成，各集成块组成元件及其在系统中的作用见集成块组成元件及其在系统中的作用见。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院液压机的液压系统实现液压机的液压系统实现：，液压泵，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，起动，此时所有电磁阀的电磁铁都处于断电状态，于是，处在中位。处在中位。的控制腔经的控制腔经、与与相通，相通，在很低的压力下被打开，液压泵输出的油液在很低的压力下被打开，液压泵输出的油液经经直接回油箱直接回油箱。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 液压系统在连续实现上述自动工作循环时，主液压缸的液压系统在连续实现上述自动工作循环时，主液压缸的如下：如下：（1）液压泵起动后，按下工作按钮，液压泵起动后，按下工作按钮，、通电，使通电，使和和接入系统，接入系统，接入系统。因而接入系统。因而与与相连，相连，和和则与则与相通，相通，所以所以关闭，关闭，和和打开，液压泵向系统输油。这时系统中打开，液压泵向系统输油。这时系统中油液流动情况为：油液流动情况为：；。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 （2）当滑块以快速下行至一定位置，滑块上的挡块压当滑块以快速下行至一定位置，滑块上的挡块压下行程开关下行程开关2XK时，时，断电，断电，通电，使通电，使接入接入系统，系统，与与相连，主液压缸下腔的油液相连，主液压缸下腔的油液经过经过在在的调定压力下溢流，因而下腔产生一定背压，上的调定压力下溢流，因而下腔产生一定背压，上腔压力随之增高，使腔压力随之增高，使关闭。进入主液压缸上腔的油液仅关闭。进入主液压缸上腔的油液仅为液压泵的流量，滑块慢速下行。这时系统中油液流动情况为为液压泵的流量，滑块慢速下行。这时系统中油液流动情况为：；School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 （3）当滑块慢速下行碰上工件时，主液压缸上腔压力升高，当滑块慢速下行碰上工件时，主液压缸上腔压力升高，输出的流量自动减小，对工件进行加压。当压力输出的流量自动减小，对工件进行加压。当压力升至升至调定压力时，液压泵输出的流量全部经调定压力时，液压泵输出的流量全部经溢流回油溢流回油箱，没有油液进入主液压缸上腔，滑块便停止运动。箱，没有油液进入主液压缸上腔，滑块便停止运动。（4）当主液压缸上腔压力达到所要求的工作压力时，当主液压缸上腔压力达到所要求的工作压力时，发出信号，使发出信号，使、，因而，因而和和处于处于，接入系统；接入系统；通压力油，通压力油，腔被腔被，通油箱。所示通油箱。所示、，这样，主液压缸上腔闭锁，对工件实施保压，液压泵输出的油这样，主液压缸上腔闭锁，对工件实施保压，液压泵输出的油液经液经直接回油箱，液压泵卸荷直接回油箱，液压泵卸荷。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 （5）主液压缸上腔保压一段所需时间后，时间继电器主液压缸上腔保压一段所需时间后，时间继电器发出信号，使发出信号，使通电，通电，接入系统，于是，接入系统，于是，通过通过及及 与油箱相通。由于与油箱相通。由于的作用，的作用，缓慢打开，从而使主液压缸上腔的压力慢缓慢打开，从而使主液压缸上腔的压力慢慢释放，系统实现无冲击释压慢释放，系统实现无冲击释压。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 （6）主液压缸上腔压力降低到一定值后，主液压缸上腔压力降低到一定值后，发出信号，使发出信号，使、都通电，于是都通电，于是接入系统，接入系统，和和接入系统，接入系统，接入系统；接入系统；被封闭，被封闭，和和的控制腔都通油箱，的控制腔都通油箱，的的控制腔通压力油。因而控制腔通压力油。因而关闭，关闭，、和和打开。液压泵打开。液压泵输出的油液全部进入主液压缸下腔，由于下腔有效面积较小，主液输出的油液全部进入主液压缸下腔，由于下腔有效面积较小，主液压缸快速返回。这时系统中油液流动情况为：压缸快速返回。这时系统中油液流动情况为：；。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 （7）当主液压缸快速返回到达终点时，滑块上的当主液压缸快速返回到达终点时，滑块上的挡块压下挡块压下让其发出信号，使所有电磁铁都断电，让其发出信号，使所有电磁铁都断电，于是全部电磁阀都处于原位；于是全部电磁阀都处于原位；的控制腔依靠的控制腔依靠与与相通，相通，与与相通。因而，相通。因而，打开，打开，输出的油液全部经输出的油液全部经回油箱，液压泵处于回油箱，液压泵处于卸荷卸荷 状态；状态；关闭，封住压力油流向主液压缸下腔的通道，关闭，封住压力油流向主液压缸下腔的通道，停止运动。停止运动。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 的工作情况如下：的工作情况如下：（1）工件压制完毕后，按下顶出按钮，使工件压制完毕后，按下顶出按钮，使、和和都通电，于是都通电，于是接入系统，接入系统，、接入系接入系统；统；被封死，被封死，和和接油箱。因而接油箱。因而关闭，关闭，阀阀、打开，液压泵输出的油液进入辅助液压缸下腔，打开，液压泵输出的油液进入辅助液压缸下腔，实现向上顶出。此时系统中油液流动情况为实现向上顶出。此时系统中油液流动情况为：；。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 的工作情况如下：的工作情况如下：（2）把工件顶出模子后，按下退回按钮，使把工件顶出模子后，按下退回按钮，使、通电，通电，、通电，于是通电，于是、接入系统，接入系统，、接入系统；接入系统；、与油箱相通，与油箱相通，被封死，被封死，通压力油。因而，通压力油。因而，、打开，打开，、关闭。液压泵输出的油液进入辅助液压缸上腔，其下腔油液回油关闭。液压泵输出的油液进入辅助液压缸上腔，其下腔油液回油箱，实现向下退回。这时系统中油液流动情况为箱，实现向下退回。这时系统中油液流动情况为：；。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 的工作情况如下：的工作情况如下：（3）辅助液压缸到达下终点后，使所有电磁铁都断辅助液压缸到达下终点后，使所有电磁铁都断电，各电磁阀均处于原位；电，各电磁阀均处于原位；、关闭，关闭，打开。因而打开。因而辅助液压缸上、下腔油路被闭锁，实现原位停止，液压泵经辅助液压缸上、下腔油路被闭锁，实现原位停止，液压泵经卸荷卸荷。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 从上述可知，该液压机液压系统主要由从上述可知，该液压机液压系统主要由、和和等组成，并采用等组成，并采用。因此，可以归纳出这台液压机液压系统的以下一些性能特点因此，可以归纳出这台液压机液压系统的以下一些性能特点：（1）系统采用高压大流量恒功率（压力补偿）系统采用高压大流量恒功率（压力补偿）供油，供油，并配以由并配以由和和，使液压泵空载起动，使液压泵空载起动，主、辅液压缸原位停止时液压泵均卸荷主、辅液压缸原位停止时液压泵均卸荷，这样，这样，；（2）系统采用）系统采用、的的组组成液压系统，具有成液压系统，具有、等优点等优点；（3）系统利用）系统利用实现主液压缸快速下行，并用充液阀补实现主液压缸快速下行，并用充液阀补油，使快动回路结构简单，使用元件少。油，使快动回路结构简单，使用元件少。（4）系统采用由）系统采用由和和组成的释压回路，来减少组成的释压回路，来减少由由“”转为转为“”时的液压冲击，使液压机工作平稳。时的液压冲击，使液压机工作平稳。（5）系统在液压泵的出口设置了）系统在液压泵的出口设置了和和，在，在和和、上均设有上均设有；另外，在通过压；另外，在通过压力油的力油的、上都装有上都装有。这些多。这些多重保护措施保证了液压机的工作安全可靠重保护措施保证了液压机的工作安全可靠。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 汽车起重机机动性好，能以较快速度行走。采用汽车起重机机动性好，能以较快速度行走。采用，因而承载能力大，可在有冲击、振动和环境较差的条件下工因而承载能力大，可在有冲击、振动和环境较差的条件下工作。其执行元件需要完成的作。其执行元件需要完成的，大部分采用手动操纵，液压系统工作压力较高。因为是起重大部分采用手动操纵，液压系统工作压力较高。因为是起重机械，所以保证安全是至关重要的问题。机械，所以保证安全是至关重要的问题。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 汽车起重机工作机构汽车起重机工作机构 所示为汽车起重机的所示为汽车起重机的，它由如下五个部分构成：它由如下五个部分构成：（1）起重作业时使汽车轮胎离起重作业时使汽车轮胎离 开地面，架起整车，不使载荷压开地面，架起整车，不使载荷压 轮胎并可调节整车的水平；轮胎并可调节整车的水平；（2）机构使吊臂回转；机构使吊臂回转；（3）用以改变吊臂的长度；用以改变吊臂的长度；（4）用以改变吊臂的倾角；用以改变吊臂的倾角；（5）使重物升降使重物升降。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 是一种是一种，其液压系统如，其液压系统如（）所示。这是一种通过手动操纵来实现多缸各自动作的系）所示。这是一种通过手动操纵来实现多缸各自动作的系统。统。，。，如，如和和，或，或和和同时进行等等。同时进行等等。该系统液压泵的动力由汽车发动机通过装在底盘变速箱上的取力箱该系统液压泵的动力由汽车发动机通过装在底盘变速箱上的取力箱提供。液压泵的提供。液压泵的，液压泵通过，液压泵通过、和和从从吸油；输出的压力油经吸油；输出的压力油经和和 串联地输送到各执行元件。系串联地输送到各执行元件。系统工作情况与手动换向阀位置的关系见统工作情况与手动换向阀位置的关系见()。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 下面对各个下面对各个进行叙述进行叙述。（1）汽车起重机的底盘前后各有两条支腿，每一条支汽车起重机的底盘前后各有两条支腿，每一条支腿由一个液压缸驱动。两条前支腿和两条后支腿分别由腿由一个液压缸驱动。两条前支腿和两条后支腿分别由和和 控制其伸出或缩回。换向阀均采用控制其伸出或缩回。换向阀均采用，且油路是串联的。每个液压缸的油路上均设有且油路是串联的。每个液压缸的油路上均设有，以保，以保证支腿被可靠地锁住，防止在起重作业时发生证支腿被可靠地锁住，防止在起重作业时发生“”现象或行车现象或行车过程中支腿自行滑落过程中支腿自行滑落。（2）回转机构采用液压马达作为执行元件。液压马达回转机构采用液压马达作为执行元件。液压马达通过蜗轮蜗杆减速箱和一对内啮合的齿轮来驱动转盘。转盘转速较通过蜗轮蜗杆减速箱和一对内啮合的齿轮来驱动转盘。转盘转速较低，每分钟仅为低，每分钟仅为，故液压马达的转速也不高，就没有必要设，故液压马达的转速也不高，就没有必要设置液压马达的制动回路。因此，系统中只采用一个置液压马达的制动回路。因此，系统中只采用一个来控制转盘的来控制转盘的、和和三种工况三种工况。（3）起重机的吊臂由起重机的吊臂由和和组成，伸缩臂套组成，伸缩臂套在基本臂之中，用一个由在基本臂之中，用一个由控制的伸缩液压缸控制的伸缩液压缸来驱动吊臂的伸出和缩回。为防止因自重而使吊臂下落，油路中来驱动吊臂的伸出和缩回。为防止因自重而使吊臂下落，油路中设有平衡回路设有平衡回路。（4）吊臂变幅就是用一个液压缸来改变起重臂的角度。吊臂变幅就是用一个液压缸来改变起重臂的角度。变幅液压缸由变幅液压缸由控制。同样，为防止在变幅作控制。同样，为防止在变幅作业时因自重而使吊臂下落，在油路中设有平衡回路业时因自重而使吊臂下落，在油路中设有平衡回路。（5）起降机构是汽车起重机的主要工作机构，它是一起降机构是汽车起重机的主要工作机构，它是一个由大转矩液压马达带动的卷扬机。液压马达的正、反转由个由大转矩液压马达带动的卷扬机。液压马达的正、反转由控制。起重机起升速度的调节是通过改变汽车发动控制。起重机起升速度的调节是通过改变汽车发动机的转速从而改变液压泵的输出流量和液压马达的输入流量来实现机的转速从而改变液压泵的输出流量和液压马达的输入流量来实现的。在液压马达的回油路上设有的。在液压马达的回油路上设有，以防止重物自由落下；，以防止重物自由落下；此外，在液压马达上还设有由此外，在液压马达上还设有由和和组成的组成的，使制动器张开延时而紧闭迅速，以避免卷扬机起停时发生溜，使制动器张开延时而紧闭迅速，以避免卷扬机起停时发生溜车下滑现象。车下滑现象。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 从从可以看出，该液压系统由可以看出，该液压系统由、等回路组成，其性能特点是等回路组成，其性能特点是：（1），用，用限制系统最高压力；限制系统最高压力；（2），用，用的开度大小来调整工作机的开度大小来调整工作机构（起降机构除外）的速度，构（起降机构除外）的速度，但，但；（3），采用由液控单向阀构成的，采用由液控单向阀构成的将前后将前后支腿锁定在一定位置上，支腿锁定在一定位置上，且，且；（5），采用经过改进的，采用经过改进的，以防止在起升、吊臂伸缩和变幅作业过程中因重物自重而下降，以防止在起升、吊臂伸缩和变幅作业过程中因重物自重而下降，；但在一个方向有背压，造成一定的功率损耗；但在一个方向有背压，造成一定的功率损耗；（5），采用，采用并将油路并将油路串联起来，使任何一个工作机构既可单独动作，也可在轻载下任意串联起来，使任何一个工作机构既可单独动作，也可在轻载下任意组合地同时动作；但组合地同时动作；但6个换向阀串接，也使液压泵的卸荷压力加大；个换向阀串接，也使液压泵的卸荷压力加大；（6），采用由，采用由和和构成的构成的，且，且，。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 中的控制元件为中的控制元件为。它接受电信号的指。它接受电信号的指令，连续地控制系统的令，连续地控制系统的、等参数，使之与输入电信号成比等参数，使之与输入电信号成比例地变化。电液比例控制系统按输出参数有无反馈可分为例地变化。电液比例控制系统按输出参数有无反馈可分为和和。一般由一般由（比例放大器和比例阀）、（比例放大器和比例阀）、（液压缸或液压马达）、（液压缸或液压马达）、（定量液压泵、变量液压泵或比例变量液压泵）等组成；（定量液压泵、变量液压泵或比例变量液压泵）等组成；除构成开环系统的装置外，还有除构成开环系统的装置外，还有。较较有有和和和和。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院可以对可以对、进行控制，对进行控制，对、进行控制，也可以对进行控制，也可以对、进行控制进行控制。的突出的突出是可以是可以，并可，并可，。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 通常是通过通常是通过控制来实现的。这种情况控制来实现的。这种情况下可以利用下可以利用、来实现。而来实现。而可以采用可以采用或或来来实现实现。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 电梯运行电液比例速度控制系统电梯运行电液比例速度控制系统溢流阀溢流阀 二通比例调速阀二通比例调速阀三通比例调速阀三通比例调速阀 单向阀单向阀电液安全止回阀电液安全止回阀 柱塞缸柱塞缸轿厢轿厢 速度传感器速度传感器 所示为所示为。液压电梯的液压电梯的利用利用顶升，顶升，轿厢及负载的质量及惯性力均由液压缸直接传轿厢及负载的质量及惯性力均由液压缸直接传递给地基。因此，电梯的有关建筑不必承受很递给地基。因此，电梯的有关建筑不必承受很大的载荷，可采用大的载荷，可采用。电梯的顶部不需要电梯的顶部不需要那样设置牵引机那样设置牵引机房，因此房，因此20世纪世纪80年代以来液压电梯发展异常年代以来液压电梯发展异常迅速，但是液压电梯的举升高度因受液压缸长迅速，但是液压电梯的举升高度因受液压缸长度所限，一般只适用于度所限，一般只适用于的建筑物。的建筑物。电梯运行要求有特定的电梯运行要求有特定的和和，以，以 求实现乘载的求实现乘载的和和的统一。的统一。图示系统用了两个比例流量阀分别控制升降速图示系统用了两个比例流量阀分别控制升降速度。度。，用以，用以，并，并，。，。，装于液压缸的端盖，装于液压缸的端盖上，可上，可。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 所示为所示为，。由于比例调速阀的负载压力。由于比例调速阀的负载压力补偿性能，故输入信号变化曲线给定后，电梯升降的速度和加速补偿性能，故输入信号变化曲线给定后，电梯升降的速度和加速度变化规律不受负载的影响。度变化规律不受负载的影响。电梯运行速度和加速度曲线电梯运行速度和加速度曲线School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 是是的简称，是热塑的简称，是热塑性塑料制品的成型加工设备。它将颗粒塑性塑料制品的成型加工设备。它将颗粒塑料加热熔化后，高压快速注入模腔，经一料加热熔化后，高压快速注入模腔，经一定时间的保压，冷却后成型为塑料制品。定时间的保压，冷却后成型为塑料制品。由于注塑机具有复杂制品一次成型的能力，由于注塑机具有复杂制品一次成型的能力，因此在塑料机械中，它的应用最广因此在塑料机械中，它的应用最广。注塑机一般由注塑机一般由、与与及及部分等组成。部分等组成。注塑机的一般工艺过程如注塑机的一般工艺过程如所示所示 注塑机的注塑机的一般工艺过程一般工艺过程School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 注塑机对注塑机对的要求是的要求是：（1）熔化塑料以熔化塑料以的高压注入模腔，所以的高压注入模腔，所以合模液压缸必须产生足够的合模力，否则在注射时模具会离缝而使合模液压缸必须产生足够的合模力，否则在注射时模具会离缝而使塑料制品产生溢边；塑料制品产生溢边；（2），以提高生产率；，以提高生产率；，以免撞坏模具和制品，并减少振动和噪声；，以免撞坏模具和制品，并减少振动和噪声；（3），以保，以保证注射时喷嘴和模具浇口紧密接触；证注射时喷嘴和模具浇口紧密接触；（4）这是为了适应这是为了适应、及及的不同要求而提出来的。的不同要求而提出来的。（5）塑料注射完毕后，需要保压一段时间以保塑料注射完毕后，需要保压一段时间以保证证而获得精确的形状，另外在制品冷却凝固而收缩过而获得精确的形状，另外在制品冷却凝固而收缩过程中，熔化塑料可不断充入模腔，防止产生充料不足的废品。保压程中，熔化塑料可不断充入模腔，防止产生充料不足的废品。保压的压力也要求根据不同情况可以调整。的压力也要求根据不同情况可以调整。（6），以保证制品不受损坏，以保证制品不受损坏。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 所示为数控折弯机所示为数控折弯机结构简图及液压系统。图结构简图及液压系统。图中，两个中，两个的控制的控制子系统完全相同。每个液子系统完全相同。每个液压缸与压缸与、和和（）一起构成一起构成。同时，。同时，CNC 还控制两个活塞的同步运还控制两个活塞的同步运动，见动，见。图图7-12 数控折弯机结构简图及液压系统数控折弯机结构简图及液压系统1比例溢流阀比例溢流阀 2出口过滤器出口过滤器 3电磁换向阀电磁换向阀 4比例方向阀比例方向阀5液动换向阀液动换向阀 6单向阀单向阀 7安全阀安全阀8插装阀插装阀 9电磁换向阀电磁换向阀 10液压缸液压缸11位移传感器位移传感器 12数控系统数控系统 13滑块滑块 数控折弯机电液比例控制液压同步数控折弯机电液比例控制液压同步系统框图系统框图u系统输入系统输入 y1、y2液压缸输出液压缸输出 ye位置同步误差位置同步误差School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 折弯机折弯机需要完成的工作循环是：需要完成的工作循环是：、。（1）的的通正电压，通正电压，进进油。同时油。同时通电吸合，通电吸合，接入系统，接入系统，开启。液压缸下腔经开启。液压缸下腔经与油箱相通，滑块依靠自重快速与油箱相通，滑块依靠自重快速下移。下移。（）通过调节两个比例方向阀的开度，控制通过调节两个比例方向阀的开度，控制两个液压缸下腔的回油量，使两个活塞快速同步下行，动态同步位两个液压缸下腔的回油量，使两个活塞快速同步下行，动态同步位置控制精度为置控制精度为。此时，若液压缸上腔供油不足，可通过。此时，若液压缸上腔供油不足，可通过从油箱补油从油箱补油。（2）仍通电吸合，仍通电吸合，继续开启。液压缸继续开启。液压缸下腔油液通过比例阀回油箱。同时，下腔油液通过比例阀回油箱。同时，通电吸合，通电吸合，接入系统，接入系统，使液压缸上腔不再与油箱相通。使液压缸上腔不再与油箱相通。高压油高压油到液压缸上腔，到液压缸上腔，CNC通过调节两个比例方向通过调节两个比例方向阀的开度，控制两个液压缸上腔的进油量，使两个活塞慢速同步下阀的开度，控制两个液压缸上腔的进油量，使两个活塞慢速同步下行并加压，动态同步位置控制精度为行并加压，动态同步位置控制精度为。（3）、系统工作状态与慢下加压时相同。比例方向阀处系统工作状态与慢下加压时相同。比例方向阀处于零位附近。此时双缸活塞的定位精度为于零位附近。此时双缸活塞的定位精度为，稳态位置同步，稳态位置同步控制精度为控制精度为。（4）为了减小由于工件回弹和活塞换向引起的压力冲击，滑为了减小由于工件回弹和活塞换向引起的压力冲击，滑块返回前必须卸掉液压缸上腔的高压。为此，下调块返回前必须卸掉液压缸上腔的高压。为此，下调的的的输入电压，使系统压力降低。同时通过控制的输入电压，使系统压力降低。同时通过控制的负电压，可以调节卸压速度。从而大大减轻或消除换向冲的负电压，可以调节卸压速度。从而大大减轻或消除换向冲击击。（5）提高提高的输入电压，使系统压力升高。的输入电压，使系统压力升高。此时，此时，断电，断电，接入系统，接入系统，关闭。高压油经关闭。高压油经和和进入液压缸下腔。同时，进入液压缸下腔。同时，断电，断电，接入系统，接入系统，换位，使液压缸上腔通油箱，双缸活塞同步快速向上，动态同步位换位，使液压缸上腔通油箱，双缸活塞同步快速向上，动态同步位置控制精度为置控制精度为。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 在一个工作循环中，比例溢流阀输入电压的变化如在一个工作循环中，比例溢流阀输入电压的变化如所示。所示。比例溢流阀输入电压变化图比例溢流阀输入电压变化图School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 (1)液压缸上下腔面积之比一般为液压缸上下腔面积之比一般为，故采用较小流量的泵即可，故采用较小流量的泵即可满足快速返回和慢速加压的要求满足快速返回和慢速加压的要求(2)，由于液压缸下腔面积较小，回油流，由于液压缸下腔面积较小，回油流量并不大，因此可选用较小规格的比例方向阀进行所需控制。量并不大，因此可选用较小规格的比例方向阀进行所需控制。(3)，比例方向阀同时控制液压缸上下两腔，故可获，比例方向阀同时控制液压缸上下两腔，故可获得较高的动态同步精度和稳态定位精度。得较高的动态同步精度和稳态定位精度。(4)系统采用系统采用、多种控制方式的元件多种控制方式的元件组成液压回路，使液压系统组成液压回路，使液压系统、。除完成两个液压缸的同步控制外，通常还要进行除完成两个液压缸的同步控制外，通常还要进行。同时，。同时，具有，具有和和、和和、和和等功能等功能。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 按控制原理，电液伺服控制按控制原理，电液伺服控制系统可分为系统可分为（见（见）和）和（见（见）两大类。两大类。利用利用进行控制，本质上属进行控制，本质上属一类；而一类；而利用利用和和进行控制，本质上属进行控制，本质上属一类。一类。阀控式电液伺服控制系统阀控式电液伺服控制系统 泵控式电液伺服控制系统泵控式电液伺服控制系统School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 电液伺服控制电液伺服控制系统工作原理框图系统工作原理框图 中的中的或或的变量机构亦是利用的变量机构亦是利用来控制来控制的。因此泵控中包含了阀控，阀控乃是伺服控制的基础。所以，的。因此泵控中包含了阀控，阀控乃是伺服控制的基础。所以，可以把可以把和和综合成综合成所示的所示的。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院由由可见，电液伺服控制系统是把可见，电液伺服控制系统是把（一般为代表位置、（一般为代表位置、速度或力的电信号）与被控制量的速度或力的电信号）与被控制量的进行比较，产生进行比较，产生，此偏差信号作用于控制元件，以改变输入液压执行元件（液压，此偏差信号作用于控制元件，以改变输入液压执行元件（液压缸或液压马达）的缸或液压马达）的或或，使负载向着减小偏差的方向变化，使负载向着减小偏差的方向变化，从而达到系统的实际输出与希望值相一致的控制目的从而达到系统的实际输出与希望值相一致的控制目的。电液伺服控制电液伺服控制系统工作原理框图系统工作原理框图School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 通常由以下四部分组成通常由以下四部分组成：（1）（和和等）接受等）接受和和，通过比较、放大和转换后，变成，通过比较、放大和转换后，变成（压力、流量），（压力、流量），对执行元件进行控制；对执行元件进行控制；（2）（、或或）接受）接受控制，驱动负载；控制，驱动负载；（3）（）通过传感器（如）通过传感器（如、等传感器）将被控制量或中间参量检测出来，通过等传感器）将被控制量或中间参量检测出来，通过、后反馈到输入端；后反馈到输入端；（4）（或或）提供驱动负载所需的能量）提供驱动负载所需的能量。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院由上述分析知道，由上述分析知道，可以用于可以用于、或其他物理量的控制等场合，其中以位置控制用得最多。而在或其他物理量的控制等场合，其中以位置控制用得最多。而在电液伺服系统中，电液伺服系统中，是关键性元件。它既是是关键性元件。它既是，又是又是，将，将与与连接起来，实现连接起来，实现的转换放大。由于的转换放大。由于比比具有具有、和和，因此在一切，因此在一切、的装的装置中，置中，获得了广泛的应用获得了广泛的应用。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 所示为带钢张力电液伺服控所示为带钢张力电液伺服控制系统的制系统的。图中。图中牵引钢带移动，牵引钢带移动，使钢带使钢带产生一定张力。当张力由于某种原产生一定张力。当张力由于某种原因发生波动时，通过设置在因发生波动时，通过设置在轴承上的轴承上的检测钢带的张检测钢带的张力，并和给定值进行比较，得到偏力，并和给定值进行比较，得到偏差值，通过差值，通过放大后，放大后，控制控制，进而控制输入，进而控制输入的流量，驱动的流量，驱动来调来调节张力，使之回复到其原来给定之节张力，使之回复到其原来给定之值。值。带钢张力电液伺服控制系统原理图带钢张力电液伺服控制系统原理图1张力调整液压缸张力调整液压缸 2牵引辊牵引辊 3 3热处理炉热处理炉 4转向辊转向辊 5力传感器力传感器 6加载装置加载装置 7伺服放大器伺服放大器 8浮动辊浮动辊 9电液伺服阀电液伺服阀School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 随着机械装备自动化的发展，随着机械装备自动化的发展，应用越来越广泛。应用越来越广泛。在气动技术中是关键的一环，它直接面向用户，根据在气动技术中是关键的一环，它直接面向用户，根据用户的要求将各类气动元件进行组合，开发了一个个新的应用户的要求将各类气动元件进行组合，开发了一个个新的应用领域。气动系统的开发没有固定的程式，需要设计者用领域。气动系统的开发没有固定的程式，需要设计者，靠自己的，靠自己的和和，积极开拓思路，创造新的，积极开拓思路，创造新的气动系统气动系统。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 这里将介绍以下几种在这里将介绍以下几种在上的气动系统上的气动系统:气动系统；气动系统；控制系统；控制系统；气动系统。气动系统。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院在一些饮料生产线上，要求液体自动定量灌装。在一些饮料生产线上，要求液体自动定量灌装。所示为所示为。液体自动定量灌装机气动系统液体自动定量灌装机气动系统1下料工作台下料工作台 2上料工作台上料工作台3、6、7行程阀行程阀 4、5阀阀School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 液体自动定量灌装机气动系统液体自动定量灌装机气动系统1下料工作台下料工作台 2上料工作台上料工作台3、6、7行程阀行程阀 4、5阀阀如如所示，打开所示，打开使使换至右位，因而换至右位，因而向左移动吸入定量液体。当气缸向左移动吸入定量液体。当气缸定量泵移到左端碰到定量泵移到左端碰到时，时，向向发出复位信号（此时发出复位信号（此时上灌装好的容器已取走，上灌装好的容器已取走，复位，复位，消失），消失），复位使气缸定量泵右移，将复位使气缸定量泵右移，将液体注入待灌装的容器中。液体注入待灌装的容器中。当灌装的液体重力使灌装台碰到当灌装的液体重力使灌装台碰到时产生信号，使时产生信号，使左移左移换位，换位，前进将装满液体的前进将装满液体的容器推入下料工作台，而将空容容器推入下料工作台，而将空容器推入灌装台。被推出的容器碰器推入灌装台。被推出的容器碰到到时，又产生时，又产生，使使换向，换向，后退至原位，后退至原位，而由输送机构将空容器运至空下而由输送机构将空容器运至空下的上料的上料，同时，同时换向，换向，重复上述动作。重复上述动作。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 本系统具有如下特点：本系统具有如下特点：（1）使用气缸定量泵能）使用气缸定量泵能，；（2）空气能）空气能，故液体系统，故液体系统；（3），。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院在在、等许多工业领域中，等许多工业领域中，是不可缺少的工是不可缺少的工艺手段。以前多以艺手段。以前多以为主，目前各类为主，目前各类在各行业中已大量应用，它以张力在各行业中已大量应用，它以张力，而大有取代而大有取代电磁张力控制机构之趋势。下例为一种印刷卷筒纸张力控制机构和电磁张力控制机构之趋势。下例为一种印刷卷筒纸张力控制机构和系统（见系统（见）。）。气动张力控制系统气动张力控制系统纸张纸张 纸卷筒纸卷筒 给纸系统给纸系统 制动气缸制动气缸 压力控制阀压力控制阀 油柱油柱 张力气缸张力气缸 张力调压阀张力调压阀 连接杆连接杆 链轮链轮 存纸托架存纸托架 重锤重锤School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 气动张力控制系统气动张力控制系统纸张纸张 纸卷筒纸卷筒 给纸系统给纸系统 制动气缸制动气缸 压力控制阀压力控制阀 油柱油柱 张力气缸张力气缸 张力调压阀张力调压阀 连接杆连接杆 链轮链轮 存纸托架存纸托架 重锤重锤如如所示，其所示，其可用可用框图说明。框图说明。系统原理框图系统原理框图School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 气动张力控制系统气动张力控制系统纸张纸张 纸卷筒纸卷筒 给纸系统给纸系统 制动气缸制动气缸 压力控制阀压力控制阀 油柱油柱 张力气缸张力气缸 张力调压阀张力调压阀 连接杆连接杆 链轮链轮 存纸托架存纸托架 重锤重锤给定张力由给定张力由与与组组成的张力给定元件提供，若纸张所需张成的张力给定元件提供，若纸张所需张力变化可由张力调压阀调整。力变化可由张力调压阀调整。、和和组成组成“”，它将给定，它将给定与与之差产生的位移转换为气压的变化，从之差产生的位移转换为气压的变化，从而控制而控制对给纸系统进行不同对给纸系统进行不同压力的制动，以实行恒张力控制。压力的制动，以实行恒张力控制。为一浮动托架，在张力差的作用为一浮动托架，在张力差的作用下作上下浮动，以便将张力差转变为位下作上下浮动，以便将张力差转变为位置变动量，同时能平抑张力的波动，置变动量，同时能平抑张力的波动，还能储存一定数量的纸，供不停机自还能储存一定数量的纸，供不停机自动换纸卷筒用（图中自动换纸机构未动换纸卷筒用（图中自动换纸机构未画出）。由于纸卷筒直径随时间变小，画出）。由于纸卷筒直径随时间变小，而使转动惯量变小，引起张力变化，而使转动惯量变小，引起张力变化，通过该气动系统可保持恒定张力。其通过该气动系统可保持恒定张力。其动作如下：动作如下：，使，使存存下移，因为存纸托架是通过下移，因为存纸托架是通过和和连接在一起的，于连接在一起的，于是带动连接杆上升，连接杆又使油柱是带动连接杆上升，连接杆又使油柱上升。上升。油柱上升使压力控制阀的输出压力按油柱上升使压力控制阀的输出压力按比例下降，从而使制动气缸制动力减比例下降，从而使制动气缸制动力减小，最后使纸张内张力下降。小，最后使纸张内张力下降。，则存纸托架在张力气，则存纸托架在张力气缸作用下上升，而油柱在张力气缸作缸作用下上升，而油柱在张力气缸作用下下降，使压力控制阀输出压力按用下下降，使压力控制阀输出压力按比例上升，这样制动气缸的制动力增比例上升，这样制动气缸的制动力增大，使纸张的张力上升。大，使纸张的张力上升。，存纸，存纸托架稳定在某一位置，此时位移变动托架稳定在某一位置，此时位移变动量为零，压力控制阀输出稳定压力量为零，压力控制阀输出稳定压力。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 本系统本系统，两个压力控制阀均为，两个压力控制阀均为，无需，无需用比例控制元件。油柱是一根用比例控制元件。油柱是一根，底部装，底部装一钢球盖住下面压力控制阀的先导控制口，由托架的位置在油柱一钢球盖住下面压力控制阀的先导控制口，由托架的位置在油柱中产生的中产生的来控制喷口大小，从而控制来控制喷口大小，从而控制的大小的大小。School of Mechanical Engineering东南大学机