第1页：第9章典型液压传动系统封面
《液压传动》第9章封面，本章主题为典型液压传动系统，以组合机床动力滑台和四柱式液压机为例进行综合分析。
第2页：第9章目录
第9章 典型液压传动系统章节目录：
- §9.1 YT4543型组合机床动力滑台液压传动系统；
- §9.2 YB32-200型液压机液压传动系统。
第3页：动力滑台概述
§9.1 YT4543型组合机床滑台液压传动系统——1. 概述：组合机床是用于大批大量零件加工的金属切削机床，动力滑台是提供进给运动的通用部件。配备相应的动力头、主轴箱及刀具后，可对工件进行钻孔、扩孔、镗孔、铰孔等多孔或阶梯孔加工以及刮端面、铣平面、攻丝、倒角等工序。
- 为满足不同工艺要求，滑台除提供足够大的进给力外，还能实现「快进→工进→停留→快退→原位停止」的自动工作循环；除快进和快退速度不可改变外，工进速度可根据工艺要求进行调节；
- 动力滑台分机械和液压两类，液压滑台机械结构简单、易实现自动工作循环、便于对工进速度无级调节，应用较广泛。
第4页：动力滑台液压系统原理
YT4543型动力滑台由液压缸驱动，可实现「快进→一工进→二工进→死挡铁停留→快退→原位停止」的自动工作循环。快进和快退速度为 7.3 m/min，工进速度可在 6.6~660 mm/min 范围内无级调节，最大进给推力为 45 kN。
系统由限压式变量叶片泵2、三位五通电液换向阀4、二位二通电磁换向阀13、液控顺序阀18、行程阀16、调速阀11和12、背压阀19、单向阀3、15、17、单出杆活塞液压缸20、压力继电器14、滤油器1和油箱管道等组成（图9.2）。
第5页：快进的控制油路
（1）快进：按下按钮使电液换向阀4的电磁铁 1YA 通电，电磁阀6左位接入系统。由于电磁阀的先导控制作用，液动换向阀5左端接通控制压力油、右端通油箱，阀芯右移，将其左位接入系统。
- 进油路：油箱→滤油器1→液压泵2→控制油路21→电磁阀6左位→单向阀7→控制油路23→液动阀5左端；
- 回油路：液动阀5右端→控制油路22→节流阀10→电磁阀6左位→油箱。
第6页：快进的主油路
液动换向阀5左位接入系统后，主油路走向为：
- 进油路：油箱→滤油器1→液压泵2→单向阀3→液动换向阀5左位→油路25→行程阀16右位→油路26→液压缸20左腔（无杆腔）；
- 回油路：液压缸右腔→油路24→液动换向阀5左位→油路27→单向阀17→油路25→行程阀16右位→油路26→液压缸20左腔；
- 这时系统形成单杆活塞液压缸差动连接，液压缸向左（活塞杆固定）快速前进。
第7页：第一次工作进给
（2）第一次工作进给：快进行程终了时挡块压下行程阀16的阀芯，使其左位接入系统，则由快进变为第一工进速度。
- 进油路：油箱→滤油器1→液压泵2→单向阀3→液动换向阀5左位（电磁铁 1YA 仍通电）→油路25→调速阀11→电磁阀13右位→油路26→液压缸20左腔；
- 回油路：液压缸20右腔→油路24→液动换向阀5左位→油路27→液控顺序阀18→背压阀19→油箱；
- 此时系统变成由限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速回路。
第8页：第二次工作进给
（3）第二次工作进给：通常二工进速度低于一工进速度。一工进终了时，行程挡铁压下电器行程开关，使电磁阀13的电磁铁 3YA 通电、左位接入系统，切断此处油路，液压缸速度变为更低的二工进速度。
- 进油路：油箱→滤油器1→液压泵2→单向阀3→液动换向阀5左位→油路25→调速阀11→调速阀12→油路26→液压缸20左腔；
- 回油路：液压缸右腔→油路24→液动换向阀5左位→油路27→液控顺序阀18→背压阀19→油箱；
- 二工进速度是在一工进回路的基础上再串接一个开口更小的调速阀来实现的。
第9页：死挡铁停留
（4）死挡铁停留：二工进终了时滑台碰到死挡铁而停止，这时液压缸左腔的压力进一步升高，使压力继电器14动作发出信号给时间继电器；时间继电器的延时时间决定了滑台的停留时间。
第10页：快退
（5）快退：滑台停留到时后，时间继电器发出信号使电液换向阀4中的电磁铁 1YA 断电、2YA 通电，电磁阀6的右位接入系统；电磁阀换向后，控制油路使液动换向阀右位接入系统。
- 进油路：油箱→滤油器1→液压泵2→单向阀3→换向阀5右位→油路24→液压缸20右腔；
- 回油路：液压缸左腔→单向阀15→油路25→换向阀5右位→油箱；
- 这时系统变成液压缸右腔通压力油而左腔与油箱连通的回路，滑台向右快速退回。
第11页：原位停止
- （6）原位停止：滑台退到原始位置时挡铁压下原位行程开关，使电磁铁 1YA、2YA 和 3YA 都断电，电磁阀6、换向阀5都回到中位，电磁阀13处右位（行程阀16处右位）；液压缸两腔由于被换向阀5的中位封住而停止运动；变量泵输出的油液经单向阀3和换向阀5的中位流到油箱，处于低压卸荷状态；
- 如果加工工艺安排中不需用第二工进或死挡铁停留，用户可将此动作去掉，即在第一工进结束时发出信号让电磁铁 1YA 断电、2YA 通电，滑台就快速退回。
第12页：变量泵流量—压力特性分析
3. YT4543型动力滑台液压传动系统分析：滑台快进和快退时需要液压泵提供大的流量。由图9.7 所示的变量泵流量—压力特性曲线可知，当泵的输出压力小于 p_B 时输出大流量。
为此，在调整液压泵的输出特性曲线时，必须使 p_B 大于快进和快退时所需要的压力，以保证快进和快退时液压泵输出大流量的要求。
第13页：动力滑台系统的特点
- 系统中顺序阀18的调整压力大于快进时泵的压力、小于一、二工进时泵的压力。快进时阀18不开启，液压缸右腔回油经单向阀17与泵的油液合流进液压缸左腔，实现差动连接；采用限压式变量泵和差动连接实现快进，能量利用比较合理；
- 工进时调速阀接入，泵工作压力大于阀18调整压力将它开启，使缸右腔回油经阀18和19流回油箱；泵流量自动减小并与通过调速阀的流量一致，为容积节流调速，系统有较好的速度刚性和较大的调速范围；
- 接入背压阀后进一步提高了低速平稳性，防止钻通孔时滑台前冲；
- 系统采用行程阀和液控顺序阀实现快进与工进的换接，不仅简化电路，而且动作可靠、转换平稳、控制精度高。
第14页：液压机概述
§9.2 YB32-200型液压机液压传动系统——1. 概述：液压机是利用液体静压力来加工金属、塑料、橡胶、木材、粉末等制品的机械，常用于压制工艺和压制成形工艺，如锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、翻边、薄板拉深、粉末冶金、压装等。
- 液压机有多种型号规格，压制力从几十吨到上万吨；
- 用乳化液作介质的液压机称水压机，产生的压制力很大，多用于重型机械厂和造船厂等；
- 用石油型液压油作介质的液压机称油压机，压制力较水压机小，在许多工业部门得到广泛应用。
第15页：液压机的结构与动作循环
液压机多为立式，以四柱式液压机结构布局为典型（图9.3：1—充液筒，2—上横梁，3—上液压缸，4—上滑块，5—立柱，6—下滑块，7—下液压缸，8—电气操纵箱，9—动力机构）。在4个立柱5之间安置上、下两个液压缸3和7，上液压缸驱动上滑块4，下液压缸驱动下滑块6。
- 上滑块工作循环：快速下行→慢速加压→保压延时→快速返回→原位停止；
- 下滑块工作循环：向上顶出→停留→向下退回→原位停止（图9.4）；
- 上下滑块的运动依次进行，不能同时出现。
第16页：液压机液压系统原理图
2. YB32-200型液压机液压传动系统工作原理：系统由高压轴向柱塞变量泵经有关控制阀向液压缸供油，分别实现上述工作循环（图9.5 YB32-200型液压机液压系统图）。
第17页：快速下行
（1）上滑块工作循环——（a）快速下行：电磁铁 1YA 通电，先导阀和上缸换向阀左位接入系统，液控单向阀 I2 被打开。主油路走向：
- 进油路：液压泵→顺序阀→上缸换向阀左位→单向阀 I3→上液压缸上腔；
- 回油路：上液压缸下腔→单向阀 I2→上缸换向阀左位→下缸换向阀中位→油箱；
- 上滑块在自重作用下快速下行；此时上液压缸上腔所需流量较大而液压泵流量较小，不足部分由充液筒（副油箱）经单向阀 I1 向液压缸上腔补油。
第18页：慢速加压与保压延时
- （b）慢速加压：上滑块下行接触到工件后因受阻而减速，液控单向阀 I1 关闭，液压缸上腔压力升高实现慢速加压，加压速度由液压泵的输出流量决定；
- （c）保压延时：液压缸上腔压力升高到压力继电器动作、发出信号使电磁铁 1YA 断电，先导阀和上缸换向阀处于中位，保压开始。当缸内压力低于保压要求时，由控制压力的元件发出信号使 1YA 通电，向缸上腔充液增压直至压力继电器动作，重复保压过程；保压时间由时间继电器控制，可在 0~24 min 内调节。
第19页：快速返回
（d）快速返回：保压延时结束，时间继电器使电磁铁 2YA 通电，先导阀右位接入系统，使控制压力油推动预泄换向阀，并将上缸换向阀右位接入系统。这时液控单向阀 I1 被打开，主油路走向：
- 进油路：液压泵→顺序阀→上缸换向阀右位→液控单向阀 I2→上液压缸下腔；
- 回油路：上液压缸上腔→液控单向阀 I1→充液筒（副油箱）；
- 这时上滑块快速返回，返回速度由液压泵流量决定。
第20页：原位停止
（e）原位停止：上滑块返回到挡块压下行程开关时发出信号，使电磁铁 2YA 断电，先导阀和换向阀都处于中位，上滑块在原位停止不动。
这时液压泵处于低压卸荷状态，油路走向为：液压泵→顺序阀→上缸换向阀中位→下缸换向阀中位→油箱。
第21页：下滑块顶出与停留
（2）下滑块工作循环：
- a. 向上顶出：电磁铁 4YA 通电，下缸换向阀右位接入系统，下液压缸带动下滑块向上顶出。进油路：液压泵→顺序阀→上缸换向阀中位→下缸换向阀右位→下液压缸下腔；回油路：下液压缸上腔→下缸换向阀右位→油箱；
- b. 停留：下液压缸活塞碰到上缸盖时下滑块停留，此时液压缸下腔压力由下缸溢流阀调定。
第22页：下滑块退回与停止
- （c）向下退回：使电磁铁 4YA 断电、3YA 通电，液压缸快速退回。进油路：液压泵→顺序阀→上缸换向阀中位→下缸换向阀左位→下液压缸上腔；回油路：下液压缸下腔→下缸换向阀左位→油箱；
- （d）原位停止：原位停止是在电磁铁 3YA 和 4YA 都断电、下缸换向阀处于中位的情况下得到的。
第23页：补油与保压分析
3. YB32-200型液压机液压传动系统分析：
- 1. 利用充油筒补油实现上缸快速下行：为获得大压制力，除采用高压泵外还用大直径液压缸，故快速下行时需要大流量；若全部由泵提供则泵的规格太大，造价高，且在慢速加压、保压和原位停止阶段功率损失大。该系统采用充液筒补充快速下行时泵供油的不足，使功率利用更加合理；
- 2. 保压延时：系统采用液控单向阀 I1、I6 和单向阀 I3 的密封性以及液压管路及油液的弹性来保压，结构简单、造价低，比用泵保压节省功率，但要求液压元件密封性好。
第24页：换向卸压
- 3. 换向卸压：液压缸以很高压力保压时，若启动换向阀使其快速退回会产生液压冲击；为防止冲击，须先使高压腔压力释放再切换油路；
- 该系统采用预泄换向阀：保压阶段预泄换向阀上位接入系统；电磁铁 2YA 通电，控制压力油进入预泄换向阀下端腔和液控单向阀 I6 控制口。因预泄换向阀上端腔与液压缸上腔相通、压力很高，控制压力油不能使阀芯上移，但液控单向阀 I6 可打开，缸上腔油液经阀 I6、预泄换向阀上位泄至油箱；
- 压力释放降低后预泄换向阀下位接入系统，控制压力油经预泄换向阀下位进入上缸换向阀右端，使其右位接入系统，液压缸快速退回。
第25页：上下液压缸互锁
- 4. 上、下液压缸互锁：系统中上、下两液压缸动作的协调由两个换向阀的互锁来保证——只有当上缸换向阀处于中位时，下缸换向阀才能接通压力油，从而保证两个液压缸不可能同时接通压力油而动作；
- 在拉伸操作中，为实现「压边」工步，上液压缸活塞必须推着下液压缸活塞移动（下缸换向阀处于中位）：这时上液压缸下腔油液进入下液压缸上腔（多余油液经下液压缸换向阀中位流回油箱），而下液压缸下腔油液经下液压缸溢流阀流回油箱，压边压力由该溢流阀调节。
第26页：控制油路压力的控制
- 5. 控制油路压力的控制：系统利用换向阀中位实现液压泵的卸荷；为保证对上缸换向阀（液动式）和下缸换向阀（电液动）进行控制，在液压泵出口至上缸换向阀的主油路上设有顺序阀，用来保证在换向阀处于中位时控制油路仍有足够的压力，并用减压阀来调节控制油路压力（2 MPa）；
- 在卸荷油路上设置顺序阀提高了液压泵的卸荷压力（2.5 MPa），增大了泵卸荷时的功率损失，这是不利之处；
- 该系统中两个液压缸各有一个安全阀实现过载保护。
第27页：第9章思考题（一）
本章思考题：1. 图示为组合机床动力滑台上使用的一种液压传动系统。简述其工作原理，试写出其电磁铁动作表，并说明桥式油路结构的作用。
第28页：第9章思考题（二）
2. 简述图示液压传动系统的工作原理，写出电磁铁动作表，并评述这个液压系统的特点。要求结合各工作阶段的进、回油路说明执行元件的动作顺序，并从调速方式、效率、速度平稳性和回路构成等方面评价系统。
第29页：第9章思考题（三）
3. 简述教材中 YT4543型动力滑台系统的工作原理并列写电磁铁动作表。应说明快进（差动连接）、一工进、二工进、死挡铁停留、快退和原位停止各阶段中电磁铁 1YA、2YA、3YA 的通断电状态。
第30页：第9章思考题（四）
4. 试以表格的形式列出教材中 YB32-200型液压机的工作循环及电磁铁的动作表，包括上滑块的快速下行、慢速加压、保压延时、快速返回、原位停止和下滑块的向上顶出、停留、向下退回、原位停止各阶段。
