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1、第八章典型的液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng) 第九章液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,液壓與氣動(dòng)技術(shù)主講教師：莫秋云,第八章典型的液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng),通常，機(jī)器或機(jī)械設(shè)備中的液壓與氣壓傳動(dòng)部分稱(chēng)為液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)機(jī)器或設(shè)備的工作主體是用液壓或氣壓來(lái)傳動(dòng)時(shí)，則它稱(chēng)為液壓與氣壓設(shè)備。 閱讀和分析液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)圖的大致步驟和方法是： （1）了解設(shè)備的用途及對(duì)液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的要求； （2）初步瀏覽各執(zhí)行元件的工作循環(huán)過(guò)程，所含元件的類(lèi)型、規(guī)格、性能、功用和各元件之間的關(guān)系； （3）分析每一執(zhí)行元件的子系統(tǒng)，搞清楚基本回路參照動(dòng)作順序表讀懂子系統(tǒng)； （4）分析各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系，并讀懂在
2、系統(tǒng)中是如何實(shí)現(xiàn)。 （5）在全面讀懂系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，歸納總結(jié)整個(gè)系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)，以便加深對(duì)系統(tǒng)的理解。,,本章主要內(nèi)容：,,1、YT4543 型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng) 2、氣壓傳動(dòng)機(jī)械手氣壓系統(tǒng) 83、剪板機(jī)液壓系統(tǒng) 4、 Q2型汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng),概述,組合機(jī)床是適用于大批大量零件加工的一種金屬切削機(jī)床。組合機(jī)床能完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、銑、攻絲等加工工序。動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床的通用部件，根據(jù)加工工藝要求，可在滑臺(tái)臺(tái)面上安裝動(dòng)力箱、多軸箱及各種專(zhuān)用切削頭等動(dòng)力部件，按一定動(dòng)作循環(huán)完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 動(dòng)力滑臺(tái)有機(jī)械和液壓兩類(lèi)。由于液壓動(dòng)力滑臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，配上電器后實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)工作循環(huán)容易，
3、又可以方便地對(duì)工進(jìn)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此它的應(yīng)用比較廣泛。,8.1YT4543型組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的工作原理,1、YT4543型組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的工作原理 YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理動(dòng)畫(huà) 滑臺(tái)動(dòng)作循環(huán)：,,,,,,,,,,,,,,,,快進(jìn),一工進(jìn),二工進(jìn),停留,快退,原位停止,2、YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)控制元件的動(dòng)作順序表如下,電磁鐵、壓力繼電器和行程閥動(dòng)作順序表 根據(jù)以上液壓系統(tǒng)不同工作循環(huán)時(shí)的回路，得到相應(yīng)的進(jìn)油路和回油路、控制元件動(dòng)作順序。 1）快進(jìn) 進(jìn)油路：過(guò)濾器泵14單向閥13液動(dòng)換向閥12左位行程閥8 液壓缸7左腔 回油路：液壓缸7右腔液動(dòng)換向閥1
4、2左位單向閥3行程閥8液壓缸7左腔 2）第一工進(jìn) 進(jìn)油路：過(guò)濾器泵14單向閥13液動(dòng)換向閥12左位調(diào)速閥4電磁換向閥9右位液壓缸7左腔,,,,,,,,,,,,,,,,回油路：液壓缸7右腔液動(dòng)換向閥12左位液壓順序閥2背壓閥1油箱 3）第二次工進(jìn) 第二次工作進(jìn)給的油路基本與第一次工作進(jìn)給的油路相同，不同的是當(dāng)?shù)谝淮喂ぷ鬟M(jìn)給到指定位置時(shí)，滑臺(tái)上行程擋鐵壓下行程開(kāi)關(guān)，發(fā)出電信號(hào)使電磁鐵3YA得電，電磁換向閥9左位接入油路，這時(shí)液壓油必須通過(guò)調(diào)速閥4和調(diào)速閥10進(jìn)入液壓缸7的左腔?；赜吐泛偷谝淮喂ぷ鬟M(jìn)給完全相同。 4）死擋鐵停留 當(dāng)滑臺(tái)完成第二次工作進(jìn)給后，碰上死擋鐵，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，使液壓缸7左腔壓力
5、升高，當(dāng)壓力升高到根據(jù)工藝要求的壓力繼電器5的調(diào)定值時(shí)，壓力繼電器發(fā)出信號(hào)給時(shí)間繼電器，使滑臺(tái)在死擋鐵停留一定時(shí)間后再開(kāi)始下一動(dòng)作。停留時(shí)間由時(shí)間繼電器來(lái)調(diào)定。,,,,,5）快退 滑臺(tái)停留時(shí)間結(jié)束后，時(shí)間繼電器發(fā)出滑臺(tái)快退信號(hào)，使電磁鐵1YA斷電，2YA通電，先導(dǎo)電磁閥右位接入系統(tǒng)，液動(dòng)換向閥右位也接入系統(tǒng)。 進(jìn)油路 過(guò)濾器泵14單向閥13液動(dòng)換向閥12右位液壓缸7右腔 回油路 液壓缸7左腔單向閥6閥液動(dòng)換向12右位油箱 6）原位停止 滑臺(tái)快速退回到原位，擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)，發(fā)出信號(hào)，使電磁鐵1YA、2YA和3YA全部斷電，先導(dǎo)電磁閥11和液動(dòng)換向閥12處在中位，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。此時(shí)液壓泵輸出的
6、液壓油經(jīng)單向閥13和液動(dòng)換向閥12中位流回油箱，在低壓下卸荷（維持低壓為了下次啟動(dòng)時(shí)能使液動(dòng)換向閥12動(dòng)作）。,,,,,,,,3、YT4543型組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn) 1）采用了限壓式變量泵和調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速回路，保證了穩(wěn)定的低速運(yùn)動(dòng)，有較好的速度剛性和較大的調(diào)速范圍?；赜吐飞系谋硥洪y使滑臺(tái)能承受負(fù)值負(fù)載。 2）采用了限壓式變量泵和液壓缸的差動(dòng)連接實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，能量利用合理。 3）采用了行程閥和順序閥實(shí)現(xiàn)快進(jìn)和工進(jìn)的換接，動(dòng)作可靠，轉(zhuǎn)換位置精度高。 4）采用了三位五通M型中位機(jī)能的電液換向閥換向，提高了換向平穩(wěn)性，減少了能量損失。,8.2氣壓傳動(dòng)機(jī)械手氣壓系統(tǒng),氣壓傳動(dòng)在工業(yè)機(jī)械手、特
7、別是在高速機(jī)械手中應(yīng)用較多。它的壓力一般在0.4-0.6MPa之內(nèi)，個(gè)別的氣壓系統(tǒng)的壓力可達(dá)0.8-1.0MPa，其臂力壓力一般在3.0MPa以下。下面介紹160t冷壓機(jī)上氣壓傳動(dòng)機(jī)械手。 氣壓傳動(dòng)機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖 氣壓傳動(dòng)機(jī)械手氣壓系統(tǒng)的工作原理動(dòng)畫(huà) 氣壓傳動(dòng)機(jī)械手氣壓系統(tǒng)的特點(diǎn)： 1、不用增速機(jī)構(gòu)即能獲得較高的運(yùn)動(dòng)速度，使其能快速自動(dòng)完成上料、下料動(dòng)作。 2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好、成本低。 3、對(duì)環(huán)境無(wú)污染，對(duì)管路要求低。 4、驅(qū)動(dòng)立柱旋轉(zhuǎn)的氣缸采用氣液聯(lián)動(dòng)缸。,8. 3剪板機(jī)液壓系統(tǒng),剪板機(jī)主要用于剪裁金屬板，目前大、中型剪板機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)一般采用液壓傳動(dòng)。 剪板機(jī)主要?jiǎng)幼魇牵褐?/p>
8、液壓缸帶動(dòng)刀片運(yùn)動(dòng)對(duì)板料進(jìn)行剪切；其輔助動(dòng)作有壓料腳壓住板料，防止剪切時(shí)產(chǎn)生的力矩使鋼板翹起，剪切后托料球抬起，以減小養(yǎng)料時(shí)的磨擦力等。 剪板機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理動(dòng)畫(huà) 液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)： 1、液壓系統(tǒng)采用了插裝閥，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作快，沖擊小。 2、在壓力調(diào)節(jié)回路中采用了兩級(jí)調(diào)壓回路，并可實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的卸荷，節(jié)省功率。 3、由四組插裝閥和電磁換向閥組成的換向回路可實(shí)現(xiàn)一個(gè)三位五通閥的功能。,8.4 汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)1、概述,Q28汽車(chē)起重機(jī)由汽車(chē)1、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2、前后支腿3、吊臂變幅缸4、吊臂伸縮缸5、起升機(jī)構(gòu)6和基本臂7組成。能較高速度行走，機(jī)動(dòng)性好；又能用于起重。 起重時(shí)，動(dòng)作順序?yàn)?/p>
9、： 放下后支腿放下前支腿調(diào)整吊臂長(zhǎng)度調(diào)整吊臂起重角度起吊回轉(zhuǎn)落下載重收前支腿收后支腿起吊作業(yè)結(jié)束。,,上車(chē)部分,(下車(chē)部分),回轉(zhuǎn)接頭,,變幅,起升,伸縮,回轉(zhuǎn),前肢退,后肢腿,2、Q2-8起重機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理圖,3、Q28汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)特點(diǎn),1、這是多路換向閥控制系統(tǒng)，油路為串聯(lián)油路，各執(zhí)行元件可以單動(dòng)，也可以同時(shí)動(dòng)作 2、支腿回路采用了雙向液壓鎖，可防止發(fā)生“軟腿”和支腿自行下落的現(xiàn)象。 3、在起升、吊臂伸縮和變幅回路中都設(shè)有平衡閥，可有效地防止重物因自重自行下落。 4、起升馬達(dá)上設(shè)有制動(dòng)缸，可防止馬達(dá)因泄漏嚴(yán)重而產(chǎn)生“溜車(chē)”現(xiàn)象。,第九章液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,設(shè)計(jì)計(jì)算步
10、驟 1 明確設(shè)計(jì)要求 2 進(jìn)行工況分析 3 確定p q和排量 4 擬訂系統(tǒng)草圖 5 選擇元件附件 6 系統(tǒng)性能驗(yàn)算 7 完成圖紙文件,本章的主要內(nèi)容：,1、明確設(shè)計(jì)要求、進(jìn)行工況分析 2、執(zhí)行元件主要參數(shù)的確定 3、系統(tǒng)原理圖的確定 4、元件的計(jì)算和選擇 5、系統(tǒng)性能驗(yàn)算 6、繪制正式工作圖和編制技術(shù)文件 7、系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算舉例,1、明確設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)要求地任何設(shè)計(jì)的依據(jù)，液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要明確液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作和性能要求，這里一般需要考慮以下幾個(gè)方面： 1）設(shè)備中液壓與氣壓傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)及各執(zhí)行機(jī)； 2）裝置的空間布置、安裝形式、重量、外形尺寸的限制等； 3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的載荷形式和大
11、??； 4）運(yùn)動(dòng)速度及其范圍、對(duì)平穩(wěn)性的要求； 5）各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作、相互關(guān)系及操作； 6）自動(dòng)化程度、效率、溫升、安全保護(hù)、制造成本等要求 7）工作環(huán)境方面的要求。,9.1明確設(shè)計(jì)要求、進(jìn)行工況分析,對(duì)于元件的工況進(jìn)行分析，就是查明每個(gè)執(zhí)行元件在各自工作過(guò)程中的速度和負(fù)載的變化規(guī)律。通常是求出一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度和負(fù)載值列表表示。 一般情況下，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中液壓缸承受的負(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、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 對(duì)于液壓機(jī)來(lái)說(shuō)，工件的壓制抗力為工作負(fù)載。對(duì)于金屬切削機(jī)床來(lái)說(shuō)，沿液壓缸軸線(xiàn)
12、方向的切削力即為工作負(fù)載。 2）導(dǎo)軌摩擦負(fù)載 平導(dǎo)軌：、V形導(dǎo)軌： 式中：摩擦系數(shù) G運(yùn)動(dòng)部件的重力 垂直導(dǎo)軌的工作負(fù)載V形導(dǎo)軌面的夾角，一般,2、執(zhí)行元件的工況分析,3）慣性負(fù)載 4）重力負(fù)載 垂直或傾斜放置的運(yùn)動(dòng)部件，在沒(méi)有平衡的情況下，自重也成為一種負(fù)載。 5）密封負(fù)載 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)，計(jì)算公式見(jiàn)有關(guān)手冊(cè)。 6）背壓負(fù)載,執(zhí)行元件的主要參數(shù)是指其工作壓力和最大流量。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)采用的執(zhí)行元件形式可視主機(jī)所要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)種類(lèi)和性質(zhì)而定，如下表,9.2執(zhí)行元件主要參數(shù)的確定,,根據(jù)實(shí)際情況選取適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫Γ瑘?zhí)行元
13、件工作壓力可以根據(jù)總負(fù)載的大小或主機(jī)設(shè)備類(lèi)型選取，可參照下表。氣壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的工作壓力一般為0.5MPa左右。 按負(fù)載選擇工作壓力 各種設(shè)備常用系統(tǒng)工作壓力,1、初選執(zhí)行元件的工作壓力,1）液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸 2）液壓馬達(dá)主要參數(shù)的確定 3、復(fù)算執(zhí)行元件的工作壓力 執(zhí)行元件背壓的估計(jì)值,2、確定執(zhí)行元件的主要結(jié)構(gòu)參數(shù),4、執(zhí)行元件的工況圖,機(jī)床進(jìn)給液壓缸工況 流量循環(huán)圖 壓力循環(huán)圖功率循環(huán)圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,9.3系統(tǒng)原理圖的確定,系統(tǒng)原理圖是表示系統(tǒng)的組成和工作原理的圖樣，它對(duì)系統(tǒng)的性能及設(shè)計(jì)方案的合理性、經(jīng)濟(jì)性具有決定性的影響。擬定系統(tǒng)原理圖包含兩項(xiàng)
14、內(nèi)容：一是通過(guò)分析、對(duì)比選出合適的基本回路；二是把選出的基本回路進(jìn)行有機(jī)組合，構(gòu)成完整的系統(tǒng)原理圖。 系統(tǒng)原理圖的確定步驟： 1、確定執(zhí)行元件的形式 2、確定回路類(lèi)型 3、選擇合適回路：制訂調(diào)速控制方案，制訂壓力控制方案，制訂順序動(dòng)作控制方案 4、編制整機(jī)的系統(tǒng)原理圖,9.4元件的計(jì)算和選擇,1、動(dòng)力元件的選擇 執(zhí)行元件的尺寸規(guī)格及其工作壓力與流量確定后，再結(jié)合所擬定的液壓系統(tǒng)原理圖，就可以對(duì)系統(tǒng)中的其它元件進(jìn)行選擇或設(shè)計(jì)。 首先先根據(jù)設(shè)計(jì)要求和系統(tǒng)工況確定液壓泵的類(lèi)型，然后根據(jù)液壓泵的最大供油量來(lái)選擇液壓泵的規(guī)格。 2、閥類(lèi)元件的選擇 各種閥的額定壓力和額定流量，一般應(yīng)與其工作
15、壓力和最大通過(guò)流量相接近，必要時(shí)，可允許其最大通過(guò)流量超過(guò)額定流量20%。,9.5系統(tǒng)性能驗(yàn)算,1、系統(tǒng)壓力損失的計(jì)算 管路總的壓力損失為： 2、系統(tǒng)發(fā)熱溫升的驗(yàn)算 系統(tǒng)在工作時(shí)所水泵的能量多數(shù)轉(zhuǎn)化為熱能。必須控制溫升在許可范圍內(nèi)，如一般機(jī)床;數(shù)控機(jī)床;粗加工機(jī)械、工程機(jī)械和機(jī)車(chē)車(chē)輛。 根據(jù)各階段的發(fā)熱量求出系統(tǒng)的平均發(fā)熱量：,9.6繪制正式工作圖和編制技術(shù)文件,1、繪制正式工作圖 正式工作圖包括按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪制正規(guī)的系統(tǒng)原理圖，系統(tǒng)裝配圖，閥塊等非標(biāo)準(zhǔn)無(wú)、輔件的裝配圖及零件圖。 系統(tǒng)原理圖中應(yīng)附有元件明細(xì)表，表中標(biāo)明各元件的規(guī)格、型號(hào)和壓力、流量調(diào)速值。一般還應(yīng)給出各執(zhí)行元件的工作循環(huán)圖和電磁
16、鐵動(dòng)作順序表。 系統(tǒng)裝配圖是系統(tǒng)布置全貌的總布置圖和管路施工圖，對(duì)液壓系統(tǒng)應(yīng)包括油箱裝配圖、液壓泵站裝配圖、集成油路塊裝配圖和管路安裝圖等。 2、編制技術(shù)文件 必須明確設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，據(jù)此檢查、考核液壓系統(tǒng)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。技術(shù)文件包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū);系統(tǒng)使用及維護(hù)技術(shù)說(shuō)明書(shū); 零部件明細(xì)表及標(biāo)準(zhǔn)件、通用件及外購(gòu)件明細(xì)表等;系統(tǒng)有關(guān)的其它注意事項(xiàng)。,9.7系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算舉例,以一臺(tái)鉆鏜兩用機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算為例，對(duì)液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行說(shuō)明，所要設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)，要8個(gè)14mm孔的加工進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其設(shè)計(jì)過(guò)程如下： 1、明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 該系統(tǒng)工作循環(huán)是：快速前進(jìn)工作進(jìn)給快速退回原位停止
17、 快進(jìn)、快退速度約為4.5m/min,工進(jìn)速度在20120mm/min內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速，最大行程為400mm（其中工進(jìn)行程180mm），在進(jìn)給方向最大切削力18kN，運(yùn)動(dòng)部件自重25kN，啟動(dòng)換向時(shí)間0.05s，采用水平放置的平導(dǎo)軌，靜、動(dòng)摩擦系數(shù)0.2、0.1，油缸機(jī)械效率取0.9。 2、分析系統(tǒng)工況 液壓缸在工作過(guò)程各階段的負(fù)載經(jīng)計(jì)算如下表,,,,3、確定工作元件的工作壓力 初選液壓缸的工作壓力：由于負(fù)載值大小查表，取p為3MPa。 確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)： 圓整取D=100mm。為了實(shí)現(xiàn)快進(jìn)速度與快退速度相等，采用差動(dòng)連接，則d=0.707D，所以d=70mm。 計(jì)算液壓缸的工作壓力、流量和功率如下表：,4、擬定系統(tǒng)原理圖 5、選擇元件 6、系統(tǒng)性能驗(yàn)算,
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