项目一 平面磨床液压系统的使用

项目简介

某平面磨床的外形如图1-1所示，工作台纵向往复运动、磨头横向间歇进给、砂轮架快速进退及导轨润滑等动作均由液压系统完成。通过液压换向阀改变液压缸的液流通道，使活塞杆的移动方向发生改变，从而这些动作运动方向；通过液压流量阀来改变进入液压缸的流量，从而调节液压缸的运动速度；通过调节液压压力阀来改变进入液压缸的液体压力，从而改变液压缸的工作推力。

任务一 液压传动的基本知识

学习目标：

了解液压千斤顶的工作原理

了解磨床液压传动系统的组成及工作原理

了解液压传动系统原理图的表示方法及特点。

液压传动系统的基本原理

液压千斤顶的工作原理

视频1-1 液压千斤顶工作原理动画

以图1-2所示的液压千斤顶为例来介绍液压传动的工作原理，其工作原理如图1-3所示。图中液压缸的活塞与缸体内壁之间要保持良好的配合，活塞既能在缸体内滑动，而且又能保证可靠的密封。液压千斤顶的工作情况如下：

（1）吸油：当向上抬起杠杆1时，小活塞2向上运动，小缸3下腔容积增大，小腔内因此产生局部真空，此时单向阀5关闭，油箱10中的油液在液面大气压的作用下通过单向阀4进入小缸的下腔，完成一次吸油过程。

（2）压油：压下杠杆，小活塞向下移动，小缸下腔容积减小，小腔内压力升高，这时单向阀4关闭，小缸下腔的压力油就打开单向阀5进入到大缸6的下腔，推动大活塞7将重物8向上顶起一段高度。

（3）反复地提压杠杆1，就可以使重物不断上升，达到起重的目的。工作完成后，打开截止阀9，大缸下腔接通油箱，大活塞在自重作用下向下移动，迅速下降到原位。

可以看出，小液压缸与两单向阀一起完成吸油和压油。该装置本质上是一种能量转换装置，它先将机械能（压下杠杆）转换为容易输送的压力能，后又将压力能转换为机械能（重物上升）做功。

平面磨床液压系统的工作原理

视频1-2平面磨床液压系统的工作原理动画

图1-1所示是机械加工中经常使用的平面磨床，图1-4是其简化后的液压系统原理及组成。该液压系统能实现磨床工作台往复直线运动。其工作原理如下：

1－油箱 2－滤油器 3－液压泵 4－溢流阀 5－节流阀

6－换向阀 7－手柄 8－液压缸 9－工作台

（1）工作台停止：在图1-4中，液压泵3由电动机（图中未示出）带动旋转，通过滤油器2从油箱1中吸油并送入密闭的系统内。当换向阀6阀心在图示的中间位置时，则液压缸两油口均被封闭，活塞静止不动。

（2）工作台右移：当将换向阀手柄右扳，使阀心处于图1-4b所示的位置，则液压泵输出的压力油经节流阀5和换向阀6进入液压缸7的左腔，推动活塞和工作台向右运动，而液压缸右腔的油液经换向阀和回油管排回油箱。

（3）工作台左移：若将换向阀6手柄扳到左边位置，使阀心处于图1-4c所示的位置，则压力油经换向阀进入液压缸的右腔，推动活塞与工作台向左运动，并使液压缸左腔的油液经换向阀和回油管排回油箱。

（4）工作台速度和推力调节：若改变节流阀5的阀口大小，可以改变进入液压缸的流量，从而控制缸活塞的运动速度，此时液压泵输出的多余油液经溢流阀5和回油管排回油箱。系统工作时，液压缸内工作压力的大小取决于磨削工件时切削阻力的大小。液压泵的最高压力由溢流阀4调定。

液压传动系统原理图表示

半结构图

图1-4所示的液压系统是一种半结构式的工作原理图，它有直观性强、容易理解的优点，但图形比较复杂，绘制比较麻烦。

图形符号图

图1-5所示是上述液压系统用液压元件图形符号绘制的工作原理图。使用这些图形符号可使液压系统图简单明了，易于绘制，在实际中一般都采用这种方法。

图形符号只表示元件的功能，不表示元件的具体结构和参数，并以元件的静止状态或零位状态来表示。我国制定了液压与气动元（辅）件图形符号标准（GB/T786.1-2009），其中最常用的部分可参见附录和有关液压气动手册。

1－油箱 2－滤油器 3－液压泵 4－溢流阀 5－节流阀

6－换向阀 7－液压缸 8－活塞 9－工作台

任务二 液压与气压系统的组成及特点

学习目标：

掌握液压与气压系统的组成及作用

了解液压与气压传动的特点

1．液压与气压传动系统的组成

从上面的例子可以看出，液压与气压传动系统主要由以下几部分组成：

1）动力元件 将机械能转换成流体的压力能的元件。一般指液压泵和空气压缩机，其作用分别是向系统提供压力油和压缩空气。

2）执行元件 将流体的压力能转换成机械能的元件。它可以是作直线运动的液压缸或气缸，也可以是作回转运动的液压马达或气压马达。

3）控制调节元件 对系统中流体的压力、流量和流动方向等进行控制和调节的元件，以及进行信号转换、逻辑运算和放大等功能的信号控制元件。例如溢流阀、节流阀、换向阀等。

4）辅助元件 保证系统正常工作所需的其余所有的元件。如管道、油箱、过滤器、蓄能器、油雾器、消声器等。

5）工作介质 传递压力能的流体，包括液体和气体。

2．液压传动的特点

液压传动与机械传动、电力传动方式相比，具有如下优点：

1）液压传动能在较大范围内实现无级调速（调速范围可达2000）。

2）在同等功率下，液压装置体积小，重量轻。例如液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的12％左右。

3）工作平稳，换向冲击小，便于实现快速起动、制动和频繁的换向。

4）易于实现过载保护，安全性好，采用矿物油作为工作介质，自润滑性好。

5）操纵控制方便，便于设备实现自动化。特别是和电气控制结合时，易于实现复杂的自动工作循环。

6）液压控制元件标准化、系列化和通用化程度高，便于设计、制造和使用维修。

液压传动的缺点是：

1）液压传动系统中存在的泄漏和油液的可压缩性，影响了传动的准确性，故不宜用于要求具有精确传动比的场合。

2）液压传动系统工作过程中往往有较大的能量损失（如泄漏损失、摩擦损失等），因此液压传动效率不高，并且不宜作远距离传动。

3）液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在很高或很低的温度条件下工作。

4）液压件制造精度较高，系统工作过程中发生故障时不易诊断和排除。

3．气压传动的特点

气压传动具有一些独特的优点，主要有以下几点:

1)以空气为工作介质，来源方便，使用后可以直接排入大气中，处理简单，不污染环境。

2）空气的粘度很小，在管道中的压力损失较小，因此压缩空气便于集中供应（空压站）和远距离输送。

3）压缩空气的工作压力一般较低，因此对气动元件的材料和制造精度要求较低。

4）工作环境适应性好，特别是在易燃易爆、多尘埃、强辐射、振动等恶劣环境下工作，比液压、电子、电气控制优越。

5）维护简单，使用安全可靠，能够实现过载保护。

气压传动的缺点有：

1）由于空气的可压缩性大，所以气压传动工作速度的稳定性较差，易受负载变化的影响。

2）工作压力较低（一般为0.4～0.8MPa），系统输出力较小，传动效率较低。

3）排气噪声较大，在高速排气时需安装消声器。

总的来说，液压与气压传动的优点是主要的，而它们的缺点通过科学技术的发展不断得到克服或改善。例如，将液压传动、气压传动、电力传动、机械传动合理地联合使用，发挥各种传动的优势，可以设计出各种机电液气一体化设备。