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项目七 认识典型液压回路
教学目标
1.掌握液压机械手主要元器件及功用。
2.进一步熟悉各种液压元器件的工作原理、性能特点。
3.学会正确分析和判断液压系统中常见故障，具有手动排除常见故障的能力
二、课时分配
本章共3个任务，本章安排9课时。
三、教学重点
通过本章的学习，能根据系统原理图进一步理解各元件的作用及分系统回路的组成，根据系统原理图正确选择各元件，熟练进行组合机床动力滑台液压系统回路的连接，能正确调节各元件并且学会正确分析和判断液压系统中常见故障，具有手动排除常见故障的能力。
四、教学难点
1.根据系统原理图进一步理解各元件的作用及整个系统回路的组成。
2.进一步熟悉系统回路的连接方法，会调节各个控制元件。
3.学会正确分析和判断液压系统中常见故障，具有手动排除常见故障的能力。
五、课后作业
完成课后习题。
教学过程和组织
任务一 认识液压机械手传动系统
知识储备
一、机械手液压传动系统
机械手是指能模仿人的手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等行业。
机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有可不断重复工作、能在条件比较恶劣的环境下工作、载重量大、定位精确等特点。例如：
（1）机床加工工件的装卸：特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。
（2）在装配作业中应用广泛：在电子行业中它可以用来装配印制电路板。
（一）驱动与控制方式
机械手的驱动与控制方式是根据它们的特点结合生产工艺的要求来选择的，要尽量选择控制性能好、体积小、维修方便、成本低的方式。
控制系统也有不同的类型。除一些专用机械手外，大多数机械手均需进行专门的控制系统的设计。
驱动方式一般有四种：气压驱动、液压驱动、电气驱动和机械驱动。
（二）机械手液压系统的组成
1．油泵
油泵供给液压系统压力油，将电动机输出的机械能转换为油液的压力能，用这压力油驱动整个液压系统工作。
2．液动机
液动机是压力油驱动运动部件对外工作的部分。手臂做直线运动，液动机就是手臂伸缩油缸。
3．控制调节装置
各种阀类，如单向阀、溢流阀、节流阀、调速阀、减压阀、顺序阀等，各起一定作用，使机械手的手臂、手腕、手指等能够完成所要求的运动。
（三）机械手液压系统的控制回路
1．压力控制回路
（1）调压回路。
（2）卸荷回路。
（3）减压回路。
（4）平衡与锁紧回路。
（5）油泵出口处接单向阀。
2．速度控制回路
液压机械手各种运动速度的控制，主要是改变进入油缸的流量Q。其控制方法有两类：一类是采用定量泵，即利用调节节流阀的通流截面来改变进入油缸或油马达的流量；另一类是采用变量泵，改变油泵的供油量。本机械手采用定量油泵节流调速回路。
3．方向控制回路
在机械手液压系统中，为控制各油缸、马达的运动方向和接通或关闭油路，通常采用二位二通、二位三通、二位四通电磁阀和电液动滑阀，由电控系统发出电信号，控制电磁铁操纵阀芯换向，使油缸及油马达的油路换向，实现直线往复运动和正反向转动。
（四）液压机械手的工作原理
机械手一般由执行机构、驱动系统、控制与检测系统三大部分组成。驱动系统多数采用电、液、机联合传动。机械手一般工序较多，动作要求迅速、平稳、准确，为达到机械手的定位精度和运动平稳性的要求，通常要求机械手液压执行机构在定位前采取缓冲措施。图所示为机械手液压传动原理图。
1．主要元件及功用
（1）液压泵2：将电机9输出的机械能转变为液压能，驱动执行元件运动。
（2）夹紧液压缸4：实现手指的夹紧和松开动作。
（3）升降液压缸5：实现手臂的上升和下降动作。
（4）回转液压缸6：实现手臂的回转动作。
（5）电磁溢流阀：起溢流阀和卸荷作用。
（6）单向阀3：防止系统油液倒流，保护液压泵。
（7）三个二位四通电磁换向阀：分别控制夹紧液压缸、升降液压缸、回转液压缸的动作转换。
2．系统的工作情况
本系统有缸4夹紧工件、缸5的升降、缸6的摆动和卸载等工作状态，前两种油路形式相同。
（1）缸5升降：3YA断电时，左位接入系统，缸5上升。
其油路是：
进油路：泵2→单向阀3→二位四通电磁阀左位（3DT断电）→缸5下腔。
回油路：缸5上腔→二位四通电磁阀（左位）→油箱。
当上升到所需位置时，使3YA通电，右位接入系统，缸5下降。
（2）缸6的摆动：4YA断电时，左位接入系统，缸6作顺时针摆动。
其油路是：
进油路：泵2→单向阀3→二位四通电磁阀左位（4YA断电）→缸6左腔。
回油路：缸6右腔→二位四通电磁阀（左位）→油箱。
当摆动到所需位置后，使4YA通电，缸6作逆时针转动。
（3）卸载状态：当三个液压缸都停止工作时，1DT通电，上位接入系统，于是液压泵由溢流阀8卸荷。
（五）机械手液压系统的简单计算
计算的主要内容是，根据执行机构所要求的输出力和运动速度，确定油缸的结构尺寸和所需流量，确定液压系统所需的油压与总的流量，以选择油泵的规格和油泵电动机的功率，确定各个控制阀的通流量和压力以及辅助装置的某些参数等。
任务实施
一、训练内容
在实训教师的指导下，仔细观察实训设备，认识和了解各部分结构组成；做好设备使用前的准备工作；使用设备；设备使用后正确维护保养。
二、训练设备
YL381C型液压实训装置1台／组。
三、训练步骤
Step　1
根据原理图中元器件的符号找出相应的元器件并合理布局，固定良好。
Step　2
根据系统原理图进行液压回路和电气回路连接并进行检查。
Step　3
打开电源，启动液压泵，观察运行情况，并对遇到的问题进行分析和解决。
Step　4
改变电磁铁的得失电情况，观察手臂回转方向、回转速度的变化。
Step　5
对训练过程中得到的数据和观察到的数据进行分析总结，并得出结论。
Step　6
经老师检查评价后，关闭电源，拆下管线，将元器件放回原来位置。
注意：
（1）先关闭电源，再拆管线。
（2）将油管挂到实训台两边的油管悬挂装置上，防止液压油泄漏。
任务二 认识组合机床动力滑台液压系统
知识储备
一、组合机床概述
组合机床是一种由通用部件和部分专用部件组合而成的高效、工序集中的专用机床，具有加工能力强、自动化程度高、经济性好等优点。动力滑台是组合机床上实现进给运动的一种通用部件，配上动力头和主轴箱可以完成钻、扩、铰、镗、铣、攻丝等工序，能加工孔和端面，广泛应用于大批量生产的流水线。卧式组合机床的结构原理如图所示。
二、YT4543型组合机床工作过程和原理简介
该滑台由液压缸驱动，用限压式变量叶片泵供油，工作进给速度范围为：6.6～660mm／min。三位五通电液换向阀换向，用液压缸差动连接实现快进，最大快进速度为7300mm／min。用调速阀调节实现工进，
1．快进
按下启动按钮，电磁铁1YA通电，先导电磁阀5的左位接入系统，由泵1输出的压力油经先导电磁阀5进入液动阀4的左侧，使液动阀4换至左位，液动阀4右侧的控制油经阀5回油箱。
控制油路：
进油路：泵1→先导阀5（左位）→单向阀13→主阀4（左边）。
回油路：主阀4（右边）→节流阀16→先导阀5（左位）→油箱。
主油路：
进油路：泵1→单向阀11→主阀4（左位）→行程阀9常位→液压缸左腔。
回油路：液压缸右腔→主阀4（左位）→单向阀12→行程阀9常位→液压缸左腔。
2．一工进
当快速前进到预定位置时，滑台上的液压挡块压下行程阀9，使油路断开，即切断快进油路。此时，电磁铁1YA继续通电，其控制油路未变，液动阀4左位仍接入系统；电磁阀8的电磁铁3YA处于断电状态，这时主油路必须经调速阀6，使阀前主系统压力升高，外控顺序阀3被打开，单向阀12关闭，液压缸右腔的油液经顺序阀3和背压阀2流回油箱。
进油路：泵1→单向阀11→换向阀4（左位）→调速阀6→电磁阀8（右位）→液压缸左腔。
回油路：液压缸右腔→换向阀4（左位）→顺序阀3→背压阀2→油箱。
3．二工进
第一次工作进给结束时，电气挡块压下电气行程开关，使电磁铁3YA通电，电磁阀8处于油路断开位置，这时进油路须经过调速阀6和调速阀7两个调速阀，实现第二次工作进给，进给量大小由调速阀7调定。而调速阀7调节的进给速度应小于调速阀6的工作进给速度。
进油路：泵1→单向阀11→换向阀4（左位）→调速阀6→调速阀7→液压缸左腔。
回油路：液压缸右腔→换向阀4（左位）→顺序阀3→背压阀2→油箱。
4．进给终点停留
动力滑台第二次工作进给终了碰到止挡块时，不再前进，其系统压力进一步升高，一方面变量泵保压卸荷，另一方面使压力继电器PS动作而发出信号接通控制电路中延时继电器，调整延时继电器可调整希望停留的时间。
5．快退
延时继电器停留时间到后，给出动力滑台快速退回的信号，电磁铁1YA、3YA断电，2YA通电，先导电磁阀5的右位接入控制油路，使液动阀4右位接入主油路。
控制油路：
进油路：泵1→先导阀5（右位）→单向阀14→主阀4（右边）。
回油路：主阀4（左边）→节流阀15→先导阀5（右位）→油箱。
主油路：
进油路：泵1→单向阀11→换向阀4（右位）→液压缸右腔。
回油路：液压缸左腔→单向阀10→换向阀4（右位）→油箱。
6．原位停止
当动力滑台快速退回到原始位置时，原位电气挡块压下原位行程开关，使电磁铁2YA断电，先导电磁阀5和液动阀4都处于中间位置，液压缸失去动力来源，液压滑台停止运动。这时，变量泵输出油液经单向阀11和液控换向阀4流回油箱，液压泵卸荷。
卸荷油路：泵1→单向阀11→换向阀4（中位）→油箱。
三、YT-4543型动力滑台液压系统的特点
（1）采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流进油路调速回路，并在回油路上设置了背压阀，使动力滑台能获得稳定的低速运动、较好的调速刚性和较大的工作速度调节范围。
（2）采用限压式变量泵和差动连接回路，快进时能量利用比较合理；工进时只输出与液压缸相适应的流量；止挡块停留时，变量泵只输出补偿泵及系统内泄漏所需要的流量。系统无溢流损失，效率高。
（3）采用行程阀和顺序阀实现快进与工进的速度切换，动作平稳可靠、无冲击，转换位置精度高。
（4）在第二次工作进给结束时，采用止挡块停留，这样动力滑台的停留位置精度高，适用于镗端面、镗阶梯孔、锪孔和锪端面等工序使用。
（5）由于采用调速阀串联的二次进给进油路节流调速方式，可使启动和进给速度转换时的前冲量较小，并有利于利用压力继电器发出信号进行自动控制。
任务实施
一、训练内容
在实训教师的指导下，仔细观察实训设备，认识和了解各部分结构组成；做好设备使用前的准备工作；使用设备；设备使用后正确维护保养。
二、训练设备
YL381C型液压实训装置1台／组。
三、训练步骤
Step　1
根据所给系统原理图中元件的图形符号找出相应的元件并合理布局、固定良好。
Step 2
根据系统原理图进行液压回路和电气回路连接并进行检查。
Step　3
打开电源，启动液压泵，观察运行情况，对使用中遇到的各种问题进行分析和解决。
Step　4
改变电磁铁的得失电情况，并调节调速阀，观察滑台快进、第一次工进、第二次工进、停留、快速退回、原位停止的情况变化。
Step　5
对训练过程中得到的数据和观察到的现象进行分析总结，并得出结论。
任务三 认识汽车起重机液压系统
知识储备
一、汽车起重机液压系统及特点
汽车起重机采用液压传动，最大起重量为80kN（幅度3m时），最大起重高度为11.5m，起重装置连续回转。该机械具有较高的行走速度，可与装运工具的车编队行驶，机动性好。
二、起重机组成介绍
1．支腿装置
起重作业时使汽车轮胎离开地面，架起整车，不使载荷压在轮胎上，并可调节整车的水平度。
2．吊臂回转机构
使吊臂实现360°任意回转，并在任何位置能够锁定停止。
3．吊臂伸缩机构
使吊臂在一定尺寸范围内可调，并能够定位，用以改变吊臂的工作长度。一般为3节或4节套筒伸缩结构。
4．吊臂变幅机构
使吊臂在一定角度范围内任意可调，用以改变吊臂的倾角。
5．吊钩起降机构
使重物在起吊范围内任意升降，并在任意位置负重停止，起吊和下降速度在一定范围内无级可调。
三、Q28型起重机工作原理介绍
汽车起重机液压系统工作原理图如图。
1．支腿缸收放回路
前后各有两条支腿，每一条支腿配有一个液压油缸
（1）前支腿。
进油路：取力箱→液压泵→多路换向阀1中的阀A（左位或右位）→两个前支腿缸进油腔（阀A左位进油，前支腿放下；阀A右位进油，前支腿收回）。
回油路：两个前支腿缸回油腔→多路换向阀1中的阀A（左位或右位）→阀B（中位）→中心回转接头9→多路换向阀2中阀C、D、E、F的中位→中心回转接头9→油箱。
（2）后支腿。
进油路：取力箱→液压泵→多路换向阀1中的阀A（中位）→阀B（左位或右位）→两个后支腿缸进油腔（阀B左位进油，后支腿放下；阀B右位进油，后支腿收回）。
回油路：两个后支腿缸回油腔→多路换向阀1中的阀B（左位或右位）→阀A（中位）→中心回转接头9→多路换向阀2中阀C、D、E、F的中位→中心回转接头9→油箱。
2．吊臂回转回路
采用ZMD40型柱塞液压马达，回转速度1～3r／min。由于惯性小，一般不设缓冲装置，操作换向阀C可使马达正、反转或停止。
进油路：取力箱→液压泵→多路换向阀1中的阀A、阀B中位→中心回转接头9→多路换向阀2中的阀C（左位或右位）→回转液压马达进油腔。
回油路：回转液压马达回油腔→多路换向阀2中的阀C（左位或右位）→多路换向阀2中的阀D、E、F的中位→中心回转接头9→油箱。
3．伸缩回路
采用单级长液压缸驱动。进油路：取力箱→液压泵→多路换向阀1中的阀A、阀B中位→中心回转接头9→多路换向阀2中的阀C中位→换向阀D（左位或右位）→伸缩缸进油腔。
回油路：伸缩缸回油腔→多路换向阀2中的阀D（左位或右位）→多路换向阀2中的阀E、F的中位→中心回转接头9→油箱。
4．变幅回路
采用两个液压缸并联，提高了变幅机构的承载能力。
进油路：取力箱→液压泵→多路换向阀1中的阀A、阀B中位→中心回转接头9→阀C中位→阀D中位→阀E（左位或右位）→变幅缸进油腔。
回油路：变幅缸回油腔→阀E（左位或右位）→阀F中位→中心回转接头9→油箱。
5．起降回路
进油路：取力箱→液压泵→多路换向阀1中的阀A、阀B中位→中心回转接头9→阀C中位→阀D中位→阀E中位→阀F（左位或右位）→卷扬机液压马达进油腔。
回油路：卷扬机液压马达回油腔→阀F（左位或右位）→中心回转接头9→油箱。
任务实施
一、训练内容
在实训教师的指导下，仔细观察实训设备，认识和了解各部分结构组成；做好设备使用前的准备工作；使用设备；设备使用后正确维护保养。
二、训练设备
YL381C型液压实训装置1台／组。
三、训练步骤
（一）　系统回路连接与调试
Step　1
将各分系统连接组合成Q28型汽车起重机液压传动系统，并仔细检查回路连接情况。
Step　2
打开电源，启动液压泵，观察运行情况，对使用中遇到的问题进行分析和解决。
Step　3
根据工况要求操纵各手动阀，观察系统的动作情况是否正确，速度调节是否正常，制动是否迅速。
Step　4
经老师检查评价后，关闭电源，拆下管线，将元件放回原来位置。
Step　5
对训练过程中取得的数据和观察到的现象进行分析总结，并得出结论。
（二）　系统故障分析与排除
Step　1
根据液压传动系统原理图，分析Q28型汽车起重机液压系统中各元件在系统中的作用。
Step　2
根据液压传动系统原理图，分析压力故障可能是由哪些元件引起的。
Step　3
根据液压传动系统原理图，分析执行元件运动方向故障可能是由哪些元件引起的。
Step　4
根据液压传动系统原理图，分析执行运动速度故障可能是由哪些元件引起的。
Step　5
用排除法找出故障并排除。
Step　6
对训练过程中取得的数据和观察到的现象进行分析总结，得出结论。
Step　7
完成任务后，经老师检查评价，关闭电源，拆下管线，将元件放回原来位置。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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