第七章 典型液压传动系统

控制油路： 进油路：液压泵→滤油器→先导阀（7、9）→I2→ 换向阀右端→左抖动缸
回油路：换向阀左端（10）→先导阀（8、14）→ 油箱→右抖动缸→油箱
完成换向阀第一次快跳及先导阀快跳
液压传动控制技术
主油路： 进油路： 液压泵→换向阀（1、2）→液压缸右腔 →换向阀（1、3）→液压缸左腔 →换向阀（1、1）→开停阀右位→互 锁缸（手摇工作台不起作用） 使工作台停止运动
液压传动控制技术
工作台左移
控制油路： 进油路：液压泵→滤油器→先导阀（7、9）→I2→换 向阀右端 回油路：换向阀左端→先导阀（8、14）→油箱 完成主换向阀阀心左移
液压传动控制技术
主油路： 进油路：液压泵→换向阀（1、3）→液压缸左腔 →换向阀（1、1）→开停阀右位→互 锁缸（手摇工作台不起作用） 回油路：液压缸右腔→换向阀（2、4）→先导阀（4、 16）→开停阀右位→节流→油箱。
（1）液压源
液压传动控制技术
（2）液压平衡装置
液压传动控制技术
（3）主轴变速回路
液压传动控制技术
（4）换刀回路
液压传动控制技术
（5）NC旋转工作台回路
液压传动控制技术
（6）刀库选刀、装刀回路
液压传动控制技术
三、特点
在加工中心中，液压系统所承担的动作需要的力较小，主 要负载是运动部件的摩擦力和起动时的惯性力，因此，一般采 用压力在 1OMPa 以下的中低压系统．流量一般在 30L/min 以下。 加工中心在自动循环过程中，各个阶段流量需求量变化很大。 并要求压力基本恒定。采用限压式变量泵和蓄能器组成的液压 源，可以减小能量损失和系统发热，提高机床的加工精度。 加工中心的主轴刀具需要的夹紧力较大，而液压系统其它部 分需要的压力较低，且受主轴结构的限制，不宜选用结构较大 的液压缸。采用增压缸可以满足主轴刀具对夹紧力的要求，且 节约设备费用。

《液压传动与控制》习题集液压传动课程组兰州工专内部使用前言《液压传动与控制》教材由兰州工业高等专科学校、云南工学院、新疆工学院、陕西工学院四所院校编写，于1994年6月由重庆大学出版社出版。

阅历十余年，液压传动的内容发展很快，所以修订后再出版。

为有利于教学，编了该教材的思考题与习题集，仅供参考。

编者2005年月目录绪论 (4)第一章工作介质及液压流体力学基础 (4)第二章液压泵及液压马达 (7)第三章液压缸 (9)第四章控制阀 (10)第五章液压辅件 (13)第六章液压基本回路 (14)第七章典型液压系统分析 (19)第八章液压系统的设计与计算 (20)第九章液压伺服控制系统 (20)第十章液压系统（设备）的安装、调试、使用及维护 (21)第十一章液压系统的故障诊断及排除 (21)绪论0-1 何谓液压传动？其基本工作原理是怎样的?0-2 结合图0-2所示的液压系统图，说明液压系统由哪几部分组成?各起什么作用? 0-3 液压元件在系统图中是怎样表示的?0-4 液压传动与机械传动、电气传动和气压传动相比较，有哪些优缺点?第一章 工作介质及液压流体力学基础1-1什么是液体的粘性?常用的粘度表示方法有哪几种，并分别叙述其粘度单位。

1-2压力的定义是什么?静压力有哪些特性?压力是如何传递的?1-3什么是绝对压力、相对压力、表压力、真空度?它们之间的关系是什么? 1-4为什么说液压系统的工作压力决定于外负载?液压缸有效面积一定时，其活塞运动速度由什么来决定?1-5伯努利方程的物理意义是什么?该方程的理论式与实际式有何区别?1-6什么是层流?什么是紊流?液压系统中液体的流动希望保持层流状态，为什么? 1-7管路中的压力损失有哪几种?分别受哪些因素影响?1-8有200cm 3的液压油，在50℃时流过恩氏粘度计的时间t 1=153s ；同体积的蒸馏水在20℃时流过的时间t 2＝51s 。

该油的恩氏粘度o E 50、运动粘度v 、动力粘度μ各为多少 ? 油液的新、旧牌号各为什么?解：3511532150==t t E ＝()c s t E E v 12.213/64.830.8/64.80.85050=-⨯=-=()cp v 19109001012.2136=⨯⨯⨯=⋅=-ρμ旧牌号 20 ；新牌号 N321-9某液压油的运动粘度为20cSt ，其密度ρ = 900kg ／m 3，求其动力粘度和恩氏粘度各为多少?解：()cp v 1810900102036=⨯⨯⨯=⋅=-ρμ 由 t t E E v/64.80.8-= 导出 064.80.8=--t t E v E()1626204264.88420202±=⨯-⨯⨯-±=t E875.21=t E375.02-=t E （舍去）1-10如图所示直径为d ，重量为G 的柱塞浸没在液体中，并在F 力作用下处于静止状态。

2．多级调压回路 如图b所示的由溢流阀1、2、3分别控制系统的 压力，从而组成了三级调压回路。当两电磁铁均不带电时，系统压力 由阀1调定,当1YA得电，由阀2调定系统压力；当2YA带电时系统压力 由阀3调定。但在这种调压回路中，阀2和阀3的调定压力都要小于阀 1的调定压力，而阀2和阀3的调定压力之间没有什么一定的关系。
一、调压回路
调压回路的功用是调节、稳定或限定液压系统主油 路或局部油路压力的回路。
调压回路的显著特征是必有溢流阀存在。在定量泵 系统中，溢流阀起调压、稳压作用；在变量泵系统中， 溢流阀则起限定系统最高压力，防止系统过载的作用
7.2 压力控制回路
1、单级调压回路
在液压泵出口处设置并联 溢流阀2即可组成单级调 压回路，从而控制了液压 系统的工作压力。在定量 泵系统中，液压泵的供油 压力可以通过溢流阀来调 节。在变量泵系统中,用安 全阀来限定系统的最高压 力，防止系统过载。若系 统中需要二种以上的压力， 则可采用多级调压回路。
液压基本回路可分为方向控制回路、压力控制 回路、速度控制回路（调速回路）和多执行元件控 制回路。其中，速度控制回路是液压系统的核心部 分，其主要功能是传递动力。其他回路起辅助作用， 同样也是液压系统正常工作不可缺少的组成部分， 其功用不在于传递动力，而在于实现某些特定的功 能。
第七章 液压传动系统基本回路
A1
P1= pp
q1 Δq
pp qp
A2
v
P2
F
q2
△p
AT
节流调速回路
变压式节流调速 回路（旁路节流）
1、回路特征
节流阀位于旁路 上，与执行元件并联。 溢流阀在此处作安全 阀。油泵出口压力随 负载变化而变化
A1
A2

第六章典型液压传动系统这章主要介绍各种设备上的液压系统是如何控制执行件的一系列的动作。

1．什么是液压传动系统？首先，试分析普通车床的刀架在加工工件时要做哪些运动？是如何控制的？若用液压系统应怎样控制？（应采用一些基本回路来控制其运动方向、运动速度等。

）要控制方向、速度大小、推力，若用液压系统来控制，应采用哪些基本回路来控制？液压传动系统是根据机械设备的工作要求，选用适当的液压基本回路经有机组合而成。

即一个完整的液压传动系统，无论是复杂的还是简单的，都是由一些基本回路组成，故我们必须在切实掌握好前章液压基本回路的基础上来学习。

2．学习本章的重要性：是维护、维修及设计液压传动系统的基础。

3．本章要求掌握：1）阅读液压传动系统图的方法；2）进行液压系统性能、特点的分析，加深对液压系统工作原理的理解。

阅读液压系统图的大致步骤如下：1）了解该设备的用途、设备对液压系统的动作要求及性能要求。

2）初读液压系统图，且以执行件为中心，将系统分解成若干个子系统。

3）分析每一个子系统，按执行件动作要求，理清其实现每一动作的液流路线。

4）根据系统对各执行件间的联系要求，分析如何实现这些要求。

5）根据组成系统的各基本回路的性能，对系统进行综合分析，分析性能、特点。

分析液压系统的性能的方法，应从如下几点分析：1）执行件的运动平稳性，如启动前冲等；2）执行件的速度刚性；3）换向性能：换向平稳性、换向精度；4）液压系统的功耗、效率。

第一节YT4543型动力滑台液压系统一、概述1．组合机床的简介组合机床是由一些通用和专用部件组合而成的专用机床，它操作简便、效率高，广泛应用于成批大量的生产中。

其组成见图7-1。

2．液压滑台与机械滑台相比其优缺点：运动平稳、调速范围大且可无级调速；自动化程度高、工作可靠。

3．加工范围：一次装夹可完成钻、扩、铰、镗、刮端面、倒角等。

4．设备对液压系统的性能要求主要是速度换接平稳，进给速度稳定，功率利用合理，效率高，发热少。

YT4543型组合机床液压动力滑台可以实现多种不同的工作 循环，其中一种比较典型的工作循环是：快进→一工进→二工 进→死挡块停留→快退→停止。
用行程阀和液控 顺序阀实现快进 与工进的转换；
使液压 缸差动 联接以 实现快 速运动；
系统中采用限压式 变量叶片泵供油；
电液换向阀 12
(1)快进
使液压缸差动 联接和变量泵以实 现快速运动；
14
➢用二位二通电磁换向阀
实现一工进和二工进之间 的速度换接。
(3) 第二次工作进给
(4) 死挡铁停 留
当动力滑 台第二次工作 进给终了碰上 死挡铁后，液 压缸停止不动， 系统的压力进 一步升高，达 到压力继电器 15的调定值时， 发出电信号， 使滑台退回。
➢为保证进给的尺寸
精度，采用了死挡铁 停留来限位。
1.阅读液压系统图一般按以下步骤进行
尽可能了解该机床的任务、工作循环表、具备的特性和对液 压系统的各种要求等。
仔细了解系统图中所有液压元件及它们之间的联系，并弄清 楚各个液压元件的类型、性能、规格及功用。
仔细分析并写出各执行元件的动作循环表和相应的油流所经 路线。
分析首先从系统动力源液压泵开始，将每个液压泵的输 油路线的来龙去脉弄清楚，分清楚驱动执行元件的主油路及控 制油路。主油路按每个执行元件来写，从泵开始到执行元件， 再从执行元件回到油箱（闭式系统则是回到液压泵）成一个完 整循环。
2. 液压系统图的分析 在读懂液压系统图的基础上，还必须进一步对该系统进
行一些分析，这样才能评价液压系统的优缺点，使设计的液压 系统性能不断完善。
液压系统图的分析可考虑以下几个方面： 液压基本回路的确定是否符合主机的动作要求。 各主油路之间、主油路与控制油路之间有无矛盾和干涉现象

目录第一章液压传动基础知识绪论第二章液压动力元件第三章液压执行元件第四章液压控制元件第五章液压辅助元件第六章液压基本回路第七章典型液压传动系统第八章液压伺服和电液比例控制技术第九章液压系统的安装和使用第十章液压系统的故障诊断与排除第十一章气源装置及气动辅助元件第十二章气动执行元件第十三章气动控制元件第十四章气动基本回路第十五章气压传动系统实例一、液压与气压传动的研究对象液压与气压传动是以有压流体(压力油或压缩空气)为工作介质，来实现各种机械的传动和自动控制的传动形式。

液压传动传递动力大，运动平稳，但由于液体粘性大，在流动过程中阻力损失大，因而不宜作远距离传动和控制；而气压传动由于空气的可压缩性大，且工作压力低(通常在1.0MPa以下)，所以传递动力不大，运动也不如液压传动平稳，但空气粘性小，传递过程中阻力小、速度快、反应灵敏，因而气压传动能用于远距离的传动和控制。

二、液压与气压传动的工作原理图0-1 液压千斤顶a)液压千斤顶原理图b)液压千斤顶简化模型1－杠杆手柄2－小缸体3－小活塞4、7－单向阀5－吸油管6、10－管道8－大活塞9－大缸体11－截止阀12－通大气式油箱1.力比例关系或(0-1)式中A1、A2分别为小活塞和大活塞的作用面积；F1为杠杆手柄作用在小活塞上的力。

在液压和气压传动中工作压力取决于负载，而与流入的流体多少无关。

2.运动关系或(0-2)式中h1、h2分别为小活塞和大活塞的位移。

●从式(O-2)可知，两活塞的位移和两活塞的面积成反比。

将A1h1=A2h2两端同除以活塞移动的时间t得：即(0-3)式中v1、v2分别为小活塞和大活塞的运动速度。

●从式(0-3)可以看出，活塞的运动速度和活塞的作用面积成反比。

(0-4)如果已知进入缸体的流量q ，则活塞的运动速度为：(0-5)●从式(O-5)可得到另一个重要的基本概念，即活塞的运动速度取决于进入液压(气压)缸(马达)的流量，而与流体压力大小无关。

3． 串联液压缸
当液压缸长度虽然不受限制，但直径受到限制，无法满足输 出力的大小要求时，可以采用多个液压缸串联构成的串联液 压缸来获得较大的推力输出(图7-8 )上一页 返回
图7-8
（1）伸缩缸
（2）串联液压缸
图7-8伸缩缸和串联液压缸结构示意图
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7．2．3缓冲装置



在液压系统中，当运动速度较高时，由于负载及液压缸活塞 杆本身的质量较大，造成运动时的动量很大，因而活塞运动 到行程末端时，易与端盖发生很大的冲击。这种冲击不仅会 引起液压缸的损坏，而且会引起各类阀、配管及相关机械部 件的损坏，具有很大的危害性。 所以在大型、高速或高精度的液压装置中，常在液压缸末端 设置缓冲装置，使活塞在接近行程末端时，使回油阻力增加， 从而减缓运动件的运动速度，避免活塞与液压缸端盖的撞击。 图7-9所示即为带缓冲装置的液压缸，它采用的缓冲装置是与 缓冲气缸中的缓冲装置相类似的可调节流缓冲装置。其缓冲 过程如图7-10所示。


2． 单杆活塞式液压缸
活塞杆仅从液压缸的某一侧伸出的液压缸，称为单杆活塞液 压缸，也称单出杆液压缸。
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7．2．1活塞式液压缸


(1) 双作用液压缸
如图7-2、图7-3所示的单杆活塞式液压缸的活塞只有一端带 活塞杆，其伸出和缩回均由液压力推动实现，是双作用液压 缸。由于活塞两端有效面积不等，如果以相同流量的压力油 分别进入液压缸的左、右腔，则活塞移动的速度和在活塞上 产生的推力是不相等的。 当输入液压缸无杆腔的油液流量为q，液压缸进出油口压力分 别为p1和p2，活塞上所产生的推力F1和速度v1（方向均向右） 为： F A p A p [( p p ) D 2 p d 2 ] 7．3

下腔回油，上滑块快速下行，缸上腔压力降低，主缸顶部
充液箱的油经液控单向阀12向主缸上腔补油。其油路为：
第七章：液压传动系统实例
控制油路进油路：泵1→减压阀4→阀5（左）→阀6左端控
制油路回油路：阀6右端→单向阀I2→阀5（左）→油箱
主油路进油路：泵1→顺序阀7→阀6（左）→一方面使液控 单向阀阀11开启；同时液压油经单向阀10→主缸上腔。由 于主缸活塞面积大，当主缸活塞快速下行使主缸上腔出现
三、液压系统的主要特点 （1）系统中采用了平衡回路、锁紧回路和制动回路， 能保证起重机工作可靠，操作安全。
（2）采用三位四通手动换向阀，不仅可以灵活方便地
控制换向动作，还可以通过手柄操纵来控制流量，以实 现节流调速。在起升工作中，将此节流调速方法与控制 发动机转速的方法结合使用，可以实现各个工作部件微 速动作。
第七章：液压传动系统实例
（3）换向阀串联组合，各机构的动作既可独立进
行，又可在轻载作业时，实现起升和回转复合动作，
以提高工作效率。 （4）各换向阀处于中位时系统即卸荷，能减少功 率损耗，适于起重机间歇性工作。
第七章：液压传动系统实例
7.3 液压压力机的液压系统 一、 YB32-200型是四柱万能液压压力机概述 该压力机有上、下两个液压缸，安装在四个立柱之间。上
第七章：液压传动系统实例
在图中，旋转编码器的工作电压为24V，如果不是
24V，则需要另外附加相应的电源接入。所有的行程开
关、压力继电器和按钮都是无源元件，可直接根据分配 的地址接入PLC。其中控制按钮都有紧急停止、手动/ 自动转换、电机起动/停止和电磁铁的单控按钮等，这 些都是PLC无源输入元件。
工作循环液压缸 信号来源 电磁铁 1YA 2YA 3YA 4YA

YT4543型动力滑台的液压系统分析 YT4543型动力滑台是一种比较新颖的他驱动式液压动力滑台,进给速度范围为6.6-660mm/min,最大进给力为45KN,它能完成多种自动工作循环,其最高压力为6.3MPa.
现以二次工进带挡铁停留的自动工作循环为例,对其油路进行分析,其原理见图8-2。
1
2
3
4
2、液压系统的特点
第二节 液压机液压传动系统分析
概述 液压机是用来对金属、木材、塑料等进行压力加工的机械,也是最早应用液压传动的机械之一。目前液压传动己成为压力加工机械的主要传动形式。液压机传动系统是以压力变换为主的系统由于用在主传动,系统压力高,流量大,功率大,因此特别要注意提高原动机功率利用率,须防止泄压时产生冲击。
02
起升回路、吊臂伸缩、变幅回路均设置平衡阀,以防止重物在自重作用下下滑。
03
为了防止由于马达泄漏而产生的“溜车”现象,起升液压马达上设有制动阀,并且松阀用液压力,上阀用弹簧力,以保持在突然失去动力时液压马达仍能锁住,确保安全。
04
四、液压系统的特点
四、 YA32-315型四柱万能液压机液压系统特点 1. 采用高压大流量恒功率变量泵供油,既符合工艺要求,又节省能量,这是压机液压系统的一个特点; 2.本压机利用活塞滑块自重的作用实现快速下行,并用充液阀对主缸充液。这一系统结构简单,液压元件少，在中、小型液压机是一种常用的方案； 3.本压机采用单向阀19保压。为了减少由保压转换为快速回程时的液压冲击,压机中都有卸(释)压回路； 4.顶出缸与主缸运动互锁。这是一种安全措施。
动力滑台快进
第一工进
第二工进
死挡铁停留及快退
原位停止
1.工作原理
采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速回路能保证稳定的低速运动（6.6mm/min）,较好的速度刚度和较大的调速范围（100以上）。回油路上加背压阀除了防止空气渗入系统外,还可以使滑台能承受一定的与运动方向一致的切削力。

➢ 在全面读懂液压系统的基础上，根据系统所使用的基本回路的性 能，对系统作综合分析，归纳总结整个液压系统的特点，以加深 对液压系统的理解。
第七章 │ 典型液压传动系统
一、概述
第一节 组合机床动力滑台液压系统
组合机床是由一些通用和专用部件组合而成的专用机床，它操作简便， 效率高，广泛应用于成批大量的生产中。动力滑台是组合机床的主要 通用部件，用来实现进给运动，配以不同用途的主轴头即可实现钻、 扩、铰、镗、铣、刮端面、倒角及攻螺纹等加工。
A
A
快进
5
一工进
原
7、8-调速阀 9-压力继电器
二工进 快退
位
停
4
止
2
11-行程阀
停留
12-电磁换向阀
1
3
第七章 │ 典型液压传动系统
二、系统工作原理
第一节 组合机床动力滑台液压系统
动力滑台液压系统电磁铁和行程阀动作顺序表
1YA 2YA 3YA 行程阀11
快进
＋
－
－
－
一工进
＋－Βιβλιοθήκη －＋二工进
＋
－
＋
＋
停留
液压与气压传动
Hydraulic & Pneumatic Transmission
典型液压传动系统 （Hydraulic Transmission System）
第七章 │ 典型液压传动系统
概述
一个完整的液压系统往往是多个不同功能的基本回路组 成，去完成各执行机构的动作顺序和工作要求。
在一个工作循环中的各个工况对力、速度和方向这三个 参数，不仅有量的限制，而且有质的要求。
5
磁 铁 1YA得电 ， 电 液 动换 向

阀件失灵
阀件失灵是液压传动系统中常见的故障之一。排除方法包括检查阀件安装是否正确，重新安装或调整阀件位置；检查阀件是否受到污染或堵塞，清洗或更换阀件；检查阀件控制油路是否畅通，清理或更换控制油路。
系统压力调试：在液压传动系统安装完成后，需要对系统进行压力调试。通过调整溢流阀、减压阀等压力控制元件，使系统在不同工况下都能保持稳定的压力值，保证系统的正常运转。
确定液压系统原理图
根据设计要求，选择合适的液压元件，设计出满足要求的液压系统原理图。
根据液压系统的流量和压力等参数，选择合适的液压泵，并进行校核。
液压泵的选择与校核
根据液压系统的控制要求和流量等参数，选择合适的液压阀，并进行校核。
液压阀的选择与校核
根据执行元件的运动要求和负载等参数，选择合适的液压缸，并进行校核。
齿轮马达
利用叶片和壳体的相互作用，将液压能转换为机械能，具有体积小、重量轻、响应快的特点。
叶片马达
利用柱塞在缸体中的往复运动，实现机械能的产生和传递，具有扭矩大、转速低、效率高的特点。
柱塞马达
只有一个工作腔，只能实现往复运动，输出推力和速度。
单作用缸
有两个工作腔，可以实现往复运动和旋转运动，输出推力和扭矩。
液压缸的选择与校核
根据液压系统的散热要求和油液容量等参数，选择合适的油箱，并进行校核。
油箱的选择与校核
液压传动系统的维护与故障排除
定期检查液压油的清洁度和质量
液压油是液压传动系统中的工作介质，其清洁度和质量对系统性能和寿命有重要影响。定期检查液压油的清洁度和质量，及时更换不合格的液压油，是保持液压传动系统正常运转的重要措施。
液压传动元件
利用齿轮的啮合传递压力和流量，具有结构简单、工作可靠、制造成本低的特点。

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5. 快退
滑台停留时间结束后，时间继电 器发出信号，使电磁铁1YA断电， 2YA通电，电磁阀11右位接入系统， 接着液动换向阀12右位接入系统。因 滑台快退时负载小，系统压力低，变 量泵自动恢复到最大流量，滑台快速 退回。其主油路为： 进油路：15→14→件差→阀12右位→ 液压缸7右腔 回油路：液压缸7左腔→单向阀6→阀 12右位→油箱
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6. 原位停止
滑台快速退回到原位，挡块压 下原位行程开关，使1YA，2YA和 3YA全部断电，阀11、12处于中位， 滑台停止运动。此时液压泵输出的 液压右经单向阀13和阀12中位流回 油箱。由于阀13的压降，使泵在低 压下卸荷（维持一定的低压是为了 下一次启动时能使阀12动作）。
11
液压系统工作过程简图：
6
第一次工进
当快进到指定位置时，滑台上 的液压挡铁压下行程阀8，使其左 位接入系统，压力油经调速阀4而 使系统压力升高。这样，一方面使 限压式变量叶片泵14的流量减少到 与调速阀4所允许通过的流量相一 致；另一方面打开液控顺序阀2， 使液压缸差动连接断开，这样滑台 的运动转换为I工进，其速度大小 由调速阀4调节。其主油路为： 进油路：14→13→12左位→4→9右 位→7左腔 回油路：7右腔→12左位→2→1→ 油箱
液压泵→快动阀8左位→位架 阀10右位→尾架缸9下腔
下腔进油使活塞上移，通过 杠杆机构使顶尖向右退回松开零 件。 尾架顶尖顶紧：
松开脚踏板，尾架阀10复尾， 尾架缸9下腔通过尾架阀10左
位于油箱接通，尾架顶尖在弹簧力作用下将工件顶紧。 砂轮架快进与尾架顶尖松开之间的互锁：
为了保证工作安全，当砂轮架快进状态时，无压力油通入尾架油路，误踏尾架 阀10也不会松开工件。
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