液压系统设计与维护

液压系统设计与维护内容摘要：

流道； 11手柄； 13外腔口； 14主阀复位弹簧； 15阀体 ③ 顺序阀 顺序阀主要用于控制多个执行元件的顺序动作，也可以用作背压阀、平衡阀或卸荷阀等。 图 所示为直动式内控外泄顺序阀的工作原理。 阀的进口压力油，通过阀内部流道，作用于阀芯下部柱塞 A上，产生一个向上的液压推力。 当液压泵启动后，压力油首先克服液压缸 I 的负载使其先行运动。 当液压缸 I运动到位后，压力油 p1 上升到作用于柱塞面积 A 上的液压力超过弹簧预紧力时，阀芯上移，接通 p1 和 p2 口。 压力油经顺序阀口后克服液压缸 II 的负载使活塞运动。 这样利用顺序阀实现了液压缸I 和液压缸 II 的顺序动作。 若将顺序阀 下部的阀盖转动 180 度，并将外腔口 K 的螺堵卸去，便成压力尽可能接近，该阀采用了截面积较小的柱塞面积 A。 阀芯中间加工流道，以使泄漏油经弹簧腔外泄。 图 顺序阀工作原理 图 节流阀 1螺母； 2阀体； 3阀芯 15 （ 3）流量控制阀通过在一定的压差下，依靠改变通流截面积的大小来改变进入执行元件流量的大小，从而控制执行元件云佛那个速度的大小。 通常使用的有普通节流阀、调速阀等。 ①节流阀 普通节流阀的结构原理如图 所示，该节流阀时通过调节阀芯上的三角槽与阀体间构成的节流面积的大小实现流量调节的。 当旋转阀芯 3 时，阀芯将在螺母 1 中上下移动，便可改变阀芯上的三角槽与阀 体 2构成的节流口 面积的大小，从而调节流过阀的流量的大小。 采用三角槽结构的阀口可提高分辨率，即减小节流口面积对阀芯位移的变化率，提高调节的精确性。 ②调速阀 普通节流阀在工作时，若作用于执行元件上的负载发生变化，将会引起节流阀两端的压差发生变化，从而导致流过节流阀的流量随之变化，最终引起执行元件的速度不随负载而变，就需要 采取措施，使流量阀节流口两端的压差不随负载而变。 调速阀即是一种常用的可保持流量基本恒定的流量控制阀。 图 所示为用调速阀进性调速的工作原理。 它在节流阀前面串联了一个定差式减压阀， 当压力油进入调速阀时，压力油首先经减压阀产生一次压力降，将压力降到pm。 该压力同时引到减压阀阀芯 的无弹簧腔，作用于阀芯的下端面上，产生一个向上的液压推力。 压力油经过节流口后，其压力由 pm 再降至负载压力 p2，该负载压力同时引到减压阀阀芯的弹簧腔，产生一个向下的液压推力。 所以，作用于减压阀阀芯两端面的压力差即为节流口前后的压力差 ，该压力差产生的液压推力与减压阀弹簧力相平衡。 当负载变化而引起负载压力 p2 变化时，作用于减压阀阀芯上的液压力与弹簧力的平衡被破坏 ，减压阀阀芯产生一定的位移，以调节减压口的开口大小，使减 压口后的压力 pm 随之发生变化，直到其液压力与弹簧力达到新的平衡为止。 由于减压阀的弹簧 较软，且减压阀芯的位移量较小，所以，由减压阀芯的位移所引起的弹簧力的变化较小，减压阀芯两端的压力差基本保持恒定。 调速阀利用减压阀阀芯的自动调节作用，使节流口前后的压差△ p=pmp2 基本保持不变，从而使流过调速阀的流量与节流口开口面积成比例，而不随负载压力变化。 由于当整个调速阀两端的压差 p1p2 还较小时，作用于减压阀阀芯两端的压力差也较小，还不足以克服弹簧力推动阀芯起调节作用，只有当调速阀两端的压差达到一定值以后，减 压阀才开始起调节作用。 所以调速阀工作时有一最小压差要求，只有当调速阀两端的压差大于最小压差时，才能保持流量恒定。 调速阀的最小压差一般为 16 图 调速阀 1定差减压阀； 2节流阀； 3流量调节杆 2 机床液压系统分析 机床典型液压系统分析 数控机床液压系统 随着机电技术的不断发展，特别是数控技术的飞速发展，机床设备的自动化程度和精度越来越高，使适合于电控和自控的液压与气动技术得到了充分应用。 无论是一般数控机床还是加工中心，液压与气动都是其有效的传动与控制方式。 （ 1） 数控机床液压系统 MJ50 数控车床卡盘加紧与松动、卡盘夹紧力的高低压转换、回转刀架的松开与夹紧、刀架刀盘的正传和反转、尾座套筒的伸出与退回，都是由液压系统驱动的。 丫丫系统中各电磁阀电磁铁的动作 是由数控系统的 PLC 控制实现的。 MJ50 数控车床的液压系统原理如图 所示。 该机床的液压系统采用单向变量液压泵供油，系统压力调至 4Mpa，由压力计 14显示。 液压泵出口的压力油经过单向阀进入系统，以防止压力油回流，卡盘油缸和套筒油缸经减压阀供油，已获得较系统压力低而稳定油液压力，刀架转位速度和套筒退回速度 由单向调速阀进行调节。 17 图 数控机床液压系统原理 15电磁换向阀； 68减压阀； 911单向调速阀； 1214压力表 （ 2）液压系统的工作原理 该液压系统主要完成卡盘的夹紧与松开、刀架的回转、刀架刀盘的夹紧与松开和套筒的伸缩等动作。 ① 卡盘的夹紧与松开 卡盘的夹紧根据加工的需要有高压夹紧和低压夹紧两种状态。 a 卡盘正卡 高压夹紧 当卡盘处于正卡且高压夹紧状态下，夹紧力的大小由减压阀6 来调整，由压力计 12 显示卡盘压力。 卡盘夹紧时，电磁铁 3DT 失电、 1DT 得电，换向阀 2和换向阀 1的左位接入 系统，压力油进入液压缸右腔，活塞杆左移，卡盘夹紧，其油路为： 进油路 液压泵→单向阀→减压阀 6→换向阀→换向阀 1→液压缸右腔； 回油路 液压缸座腔→ 换向阀 1→油箱。 卡盘松开时，电磁铁 3DT 和 1DT 失电、 2DT 得电，换向阀 2 的左位和换向阀 1 的右位接入系统，压力油进入液压缸左腔，活塞杆右移，卡盘松开，其油路为： 进油路 液压泵→单向阀→减压阀 6→换向阀 2→换向阀 1→液压缸左腔； 回油路 液压缸右腔→换向阀 1→油箱。 b 卡盘正卡低压夹紧 当卡盘 处于正卡且在低压夹紧状态下，夹紧力的大小由 减压 18 阀 7 调整。 此时使电磁铁 3DT 得电，换向阀 2 置换为右位，将减压阀 7接入系统，压力油经减压阀 7 接入液压缸，其夹紧力即由减压阀 7进行调整。 除此之外，卡盘夹紧和松开的油路，与高压夹紧状态的油路相同。 ②刀架的回转 回转刀架换刀时的动作过程时：刀盘松开→刀盘转到指定的刀位→刀盘复位夹紧。 二位四通电磁换向阀 4控制刀盘的夹紧与松开。 三位四通电磁换向阀 3 控制刀盘的正传和反转，单向调速阀 9 和 10控制刀盘旋转速度。 a 刀盘的夹紧与松开 当电磁铁 4DT 得电时，换向阀 4的右位接入系统，压力油经换向阀 4 进入刀盘液 压缸下腔，刀盘松开；当电磁铁 4DT 失电时，换向阀 4进入刀盘液压缸下腔，刀盘松开；当电磁铁 4DT 失电时，换向阀 4 复位，压力油经换向阀 4进入刀盘液压缸上腔，刀盘夹紧。 b 刀架的转位 当电磁铁 8DT 得电时，换向阀 3 的左位接入系统，压力有经换向阀3 和单向 调速阀 9进入刀架转位液压马达，刀架正转；当电磁铁 7DT 得电时，换向阀3 的右位接入系统，压力油经阀 3 和单向调速阀 10 进入刀架回转液压马达，刀架反转。 单向调速阀 9和 10 在刀架正、反转时均构成进油节流调速。 ③尾座套筒伸缩动作 尾座套筒的伸缩与缩回由三位四通电磁 换向阀 5 控制。 当电磁铁 6DT 得电、 5DT 失电时，换向阀 5 的左位接入系统，压力油经减压阀 8和换向阀5 进入套筒伸缩液压缸左腔，液压缸右腔的油液经单向调速阀 11 中的调速阀和换向阀 5 回油箱，套筒伸出。 当电磁铁 6DT 失电。 5DT 得电时，换向阀右位接入系统，压力油经减压阀 换向阀 单向调速阀 11 中的单向阀进入液压缸右腔；液压缸左腔的油液经换向阀 5直接回油箱，套筒缩回。 套筒伸出时的工作预紧力大小通过减压阀 8 来调整，并由压力计 13 显示；伸出速度由单向调速阀 11 控制，该调速阀在回路中构成回油调速，使套筒伸出时 液压缸 中具有一定的背压，以提高套筒伸出运动的稳定性。 （ 2） 液压系统的特点 ①系统采用单向变量液压泵供油，泵的输出流量可根据系统工作压力的大小自动调节，既保证了系统对工作压力的要求，又可减小功率损失，提高系统效率； ②卡盘夹紧力的大小可根据被加工零件的粗要分别由减压阀 6 和减压阀 7 调节，以满足高压夹紧和低压夹紧两种工况的要求； ③采用单向调速阀 9 和 、反转方向均构成进油调速回路， 19 使刀架正、反转位速度均分别可调； ④采用单向调速阀 11 与套筒伸缩油缸在套筒伸出时构成出口节流调速回路，不 仅使套筒伸出速度可调，而且使套筒伸出运动平稳；套筒退回时，压力油经单向阀进入油缸，使套筒快速退回。 3 机床液压系统故障 特征 机床液压系统故障特征 液压系统故障的特点 液压系统在运行的不同阶段，其故障分别具有不同的特征，液压系统不同运行阶段的故障特征如表 所示。 表 液压系统故障的特征 不同的阶段的故障 故 障 特 征 故 障 现 象 新试制液压设备 故障率较高，存在的问题液比较复杂，其特征时设计、制造、安装、管理等问题 交织在一起 接头或连接处泄漏严重；速度不稳 定；污物卡死阀芯等使执行 结构动作失灵；阀类元件泄漏装弹簧或密封件或管道接错造成动作混乱；阻尼孔被堵造成压力不稳定或无压力；系统发热量大、同步动作不协调或位置精度达不到要求等 定型设备调试阶段 故障率较低，主要由管理不善、安装不当、运输中损坏而引起 有外泄漏、压力不稳定或动作不灵活、有污物进入系统。 装配时泄漏或错装弹簧等零件、加工质量或安装质量差造成精度达不到要求等 设备运行初期 故障率最低，系统运行状态最佳 接头振动松脱、少数密封件损坏造成泄漏，由于堵塞造成压力不稳定和工作速度变化，由于油温升高而引起泄 漏、工作压力和速度不稳定 等 设备运行中期 元件芯工作频率和负荷条件不同，各易损元件先后开始正常性的超常磨损故障率较高泄漏量增加系统效率降低 注意控制油液污染 20 设备运行后期 元件殷工作频率和负荷条件不同，各易损元件先后开始正常性的超差磨损，故障率较高，泄漏量增加，系统效率降低 对液压系统和元件进行全面检查，对有严重缺陷和已失效的元件进行修理或更换，对系统进行全面修复，以防止液压设备不能运行被迫停产 突发性故障 突发性，故障发生区域和产生原因明显 发生碰撞、弹簧突然折断、管道破裂、异物堵塞、密封件损坏等， 与设备 安装不当、维护不良有关。 加强设备维护管理，严格执行岗位责任制，加强人员素质培育 诊断故障的步骤 诊断液压系统的故障，需按一定的步骤进行，一遍准确判断出故障并予以排除，诊。