液壓與氣動(dòng)技術(shù)21世紀(jì)技能創(chuàng)新型人才培養(yǎng)系列教材·機(jī)械設(shè)計(jì)制造系列主編夏麟

司成俊

李秋芳項(xiàng)目六上料機(jī)械手液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)工作原理認(rèn)識(shí)主要元器件知識(shí)拓展—液壓基本回路123目錄例題講解4液壓系統(tǒng)工作原理認(rèn)識(shí)主要元器件知識(shí)拓展—液壓基本回路123目錄例題講解4液壓系統(tǒng)工作原理

該上料機(jī)械手具有手臂伸縮、手臂升降、手臂回轉(zhuǎn)、手指夾緊以及手腕回轉(zhuǎn)5個(gè)自由度，各動(dòng)作由活塞式液壓液壓缸和擺動(dòng)式液壓缸等驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。完成的單循環(huán)上下料動(dòng)作如下：

插定位銷(xiāo)→手臂伸出→手指張開(kāi)→手指閉合夾緊→手臂上升→手臂縮回→手腕回轉(zhuǎn)→拔定位銷(xiāo)→手臂回轉(zhuǎn)→插定位銷(xiāo)→手臂伸出→手臂停留→手指張開(kāi)→手指閉合夾緊→手臂縮回→手臂下降→手腕回轉(zhuǎn)復(fù)位→拔定位銷(xiāo)→手臂回轉(zhuǎn)復(fù)位→系統(tǒng)停止。液壓系統(tǒng)工作原理1—大流量泵；2—小流量泵；3、4—溢流閥；5、6、7、9—單向閥；8—減壓閥；10、14、16、22—電液換向閥；11、13、15、17、18、23、24—單向調(diào)速閥；12—單向順序閥；19—行程節(jié)流閥；20、25—電磁換向閥；21—液控單向閥；26—壓力繼電器液壓系統(tǒng)工作原理1、機(jī)械手抓料1）、插定位銷(xiāo)

啟動(dòng)雙聯(lián)液壓泵，電磁鐵1Y通電，2Y不通電，使得泵1處于卸荷狀態(tài)，油液經(jīng)溢流閥3回油箱，此時(shí)，泵2供油，同時(shí)12Y通電。油路走向如下：進(jìn)油路：小流量泵2→單向閥6→減壓閥8→單向閥9→二位三通電磁換向閥25（右位）→定位缸左腔；返回則是通過(guò)彈簧復(fù)位。2）、手臂伸出

插定位銷(xiāo)后，系統(tǒng)支路壓力升高，達(dá)到壓力繼電器26的調(diào)定值，接通電磁鐵5Y，雙泵輸出的液壓油經(jīng)相應(yīng)的單向閥匯流至電液換向閥14左位，進(jìn)入手臂伸縮缸右腔，油路走向如下：控制油路：小流量泵2→單向閥6→電液換向閥14左位；進(jìn)油路：大流量泵1→單向閥5→電液換向閥14（左位）→手臂伸縮缸右腔；回油路：手臂伸縮缸左腔→單向調(diào)速閥15（調(diào)速閥）→電液換向閥14（左位）→油箱。液壓系統(tǒng)工作原理3）、手指張開(kāi)

手臂伸出至抓料位置，行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作，電磁鐵1Y、9Y通電，大流量泵1卸荷，小流量泵2供油，經(jīng)單向閥6、電磁換向閥20左位，進(jìn)入手指夾緊缸右腔?；赜吐窂母鬃笄煌ㄟ^(guò)液控單向閥21及二位四通電磁換向閥閥20左位進(jìn)入油箱。4）、手指閉合夾緊

手指張開(kāi)后，時(shí)間繼電器延時(shí)，待物料由送料機(jī)構(gòu)送到指定位置時(shí)，繼電器動(dòng)作使電磁鐵9Y斷電，小流量泵2的壓力油通過(guò)二位四通電磁換向閥20的右位進(jìn)入缸的左腔，夾緊物料，其油路走向如下：進(jìn)油路：小流量泵2→單向閥6→二位四通電磁換向閥20（右位）→液控單向閥21→手指夾緊缸左腔。回油路：手指夾緊缸右腔→二位四通電磁換向閥20（右位）→油箱。液壓系統(tǒng)工作原理2、機(jī)械手送料1）、手臂上升

送料開(kāi)始時(shí)，手臂升降缸上升，此時(shí)，大流量泵1和小流量泵2同時(shí)供油至手臂升降缸，油路走向如下：控制油路：小流量泵2→單向閥6→減壓閥8→單向閥9→三位四通電液換向閥10左腔。進(jìn)油路：大流量泵1→單向閥5→三位四通電液換向閥10（左位）→單向調(diào)速閥（單向閥）→單向順序閥（單向閥）→手臂升降缸下腔。小流量泵2→單向閥6→單向閥7→三位四通電液換向閥10（左位）→單向調(diào)速閥（單向閥）→單向順序閥（單向閥）→手臂升降缸下腔。回油路：手臂升降缸上腔→單向調(diào)速閥（調(diào)速閥）→三位四通電液換向閥10（左位）→油箱。液壓系統(tǒng)工作原理2）、手臂縮回

手臂伸縮缸上升至設(shè)定位置，碰到行程開(kāi)關(guān)，電磁鐵3Y斷電，電液換向閥10處于恢復(fù)至中位，電磁鐵6Y通電。大流量泵1和小流量泵2一起供油至電液換向閥14右腔，壓力油通過(guò)單向調(diào)速閥15進(jìn)入手臂伸縮缸左腔，而右腔油液又通過(guò)電液換向閥14回油箱。3）、手腕回轉(zhuǎn)

當(dāng)電磁鐵6Y斷電，電液換向閥14復(fù)位至中位，電磁鐵1Y、10Y通電，則小流量泵2單獨(dú)給系統(tǒng)供油，流至三位四通電磁換向閥22左端，再通過(guò)單向調(diào)速閥24進(jìn)入手腕回轉(zhuǎn)缸，使手腕回轉(zhuǎn)。4）、

拔定位銷(xiāo)

當(dāng)手腕回轉(zhuǎn)到指定位置，電磁鐵10Y、12Y斷電，三位四通電磁換向閥22和二位三通電磁換向閥25復(fù)位，定位缸油液經(jīng)二位三通電磁換向閥25左端回油箱，在彈簧力作用下，拔定位銷(xiāo)。5）、手臂回轉(zhuǎn)

定位缸無(wú)壓力后，壓力繼電器26繼續(xù)動(dòng)作，接通電磁鐵7Y。油路走向?yàn)樾×髁勘?→單向閥6→三位四通電磁換向閥16（左位）→單向調(diào)速閥18（單向閥）→手臂回轉(zhuǎn)缸，完成手臂回轉(zhuǎn)動(dòng)作。液壓系統(tǒng)工作原理6）、插定位銷(xiāo)、手臂伸出

當(dāng)手臂回轉(zhuǎn)碰到行程開(kāi)關(guān)時(shí)，電磁鐵7Y斷電，12Y通電，重復(fù)插定位銷(xiāo)和手臂伸出的動(dòng)作。7）、手臂停留

當(dāng)手臂伸出碰到行程開(kāi)關(guān)后，電磁鐵5Y斷電，伸縮缸停止動(dòng)作，確保手臂將物料送到設(shè)定位置?！笆直弁Ａ簟钡却鳈C(jī)夾具夾緊物料，夾具夾緊物料以后，時(shí)間繼電器設(shè)定。8）、手指張開(kāi)

接到時(shí)間繼電器信號(hào)后，電磁鐵1Y和9Y通電，手指張開(kāi)，同時(shí)啟動(dòng)時(shí)間繼電器延時(shí)，等待主機(jī)夾具移走物料。9）、手指閉合夾緊

待主機(jī)夾具取走物料后，繼電器發(fā)出信號(hào)，電磁鐵9Y斷電，手指閉合，繼電器動(dòng)作，完成送料環(huán)節(jié)。液壓系統(tǒng)工作原理3、機(jī)械手返回1）、手臂縮回

當(dāng)手指閉合動(dòng)作結(jié)束后，電磁鐵1Y斷電，使得大流量泵1和小流量泵2一起供油，此時(shí)電磁鐵6Y通電，其他動(dòng)作同機(jī)械手送料環(huán)節(jié)的手臂縮回。2）、手臂下降

手臂縮回動(dòng)作結(jié)束后，電磁鐵6Y斷電，電磁鐵4Y通電，此時(shí)，電液換向閥10右位動(dòng)作，壓力油經(jīng)三位四通電液換向閥10（右位）、單向調(diào)速閥13進(jìn)入手臂升降缸，其油路走向如下：進(jìn)油路：大流量泵1→單向閥5→三位四通電液換向閥10（右位）→單向調(diào)速閥13（單向閥）→手臂升降缸上腔。回油路：手臂升降缸下腔→單向順序閥12（順序閥）→單向調(diào)速閥11（調(diào)速閥）→三位四通電液換向閥10（右位）→油箱。液壓系統(tǒng)工作原理3）、手腕回轉(zhuǎn)復(fù)位

手臂升降缸下降動(dòng)作結(jié)束后，電磁鐵4Y斷電，電磁鐵1Y、11Y通電。小流量泵2供油至三位四通電磁換向閥22右位，壓力油通過(guò)單向調(diào)速閥23進(jìn)入手腕回轉(zhuǎn)缸的容腔，使得手腕回轉(zhuǎn)復(fù)位。4）、拔定位銷(xiāo)

手腕回轉(zhuǎn)復(fù)位后，電磁鐵11Y、12Y斷電，動(dòng)作回路和前述拔定位銷(xiāo)動(dòng)作回路一樣。5）、手臂回轉(zhuǎn)復(fù)位

拔定位銷(xiāo)，壓力繼電器發(fā)信號(hào)，電磁鐵8Y通電，三位四通電磁換向閥16切換至右位動(dòng)作，壓力油進(jìn)入手臂回轉(zhuǎn)缸的容腔，手臂繼續(xù)反轉(zhuǎn)復(fù)位，機(jī)械手復(fù)位。4、系統(tǒng)停止

手臂回轉(zhuǎn)復(fù)位結(jié)束后，氣動(dòng)形成開(kāi)關(guān)，電磁鐵8Y斷電，電磁鐵2Y通電，此時(shí)，大流量泵1和小流量泵2同時(shí)通過(guò)各自并聯(lián)的溢流閥卸荷。機(jī)械手的動(dòng)作循環(huán)結(jié)束，等待下一個(gè)循環(huán)指令。液壓系統(tǒng)工作原理認(rèn)識(shí)主要元器件知識(shí)拓展—液壓基本回路123目錄例題講解4

單向調(diào)速閥是由一個(gè)單向閥和一個(gè)調(diào)速閥并聯(lián)而成，其工作原理是油液正向通過(guò)時(shí)，可通過(guò)調(diào)試閥實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的速度控制，而反向通過(guò)時(shí)，調(diào)速閥反向關(guān)閉，油路則不起速度調(diào)節(jié)作用。單向調(diào)速閥

電磁溢流閥是由一個(gè)先導(dǎo)式溢流閥串聯(lián)兩位四通電磁換向閥組合而成，當(dāng)然，也可以串聯(lián)其他種類(lèi)的換向閥。電磁溢流閥

行程節(jié)流閥是依靠凸輪、杠桿等機(jī)械方法控制節(jié)流閥的開(kāi)度，以實(shí)現(xiàn)流量控制的閥。行程節(jié)流閥

擺動(dòng)式液壓缸也稱(chēng)擺動(dòng)液壓馬達(dá)，主要用來(lái)驅(qū)動(dòng)作間歇回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的工作機(jī)構(gòu)，常用于工夾具夾緊裝置、送料裝置、轉(zhuǎn)位裝置以及需要周期性進(jìn)給的系統(tǒng)中。擺動(dòng)式液壓缸分為單葉片式和雙葉片式兩種。擺動(dòng)式液壓缸

液壓蓄能器是能量存貯裝置，它在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候把系統(tǒng)多余的壓力油貯存起來(lái)，在需要時(shí)又釋放出來(lái)供給系統(tǒng)，此外還能緩和液壓沖擊及吸收壓力脈動(dòng)等。蓄能器液壓系統(tǒng)工作原理認(rèn)識(shí)主要元器件知識(shí)拓展—液壓基本回路123目錄例題講解4采用二位三通閥的單作用缸換向回路換向回路2、鎖緊回路換向回路3、緩沖回路換向回路1、單級(jí)調(diào)壓回路調(diào)壓回路調(diào)壓回路2、二級(jí)調(diào)壓回路調(diào)壓回路3、三級(jí)調(diào)壓回路調(diào)壓回路4、無(wú)級(jí)調(diào)壓回路減壓回路1、單級(jí)減壓回路減壓回路2、二級(jí)減壓回路增壓回路１、單作用增壓缸的增壓回路增壓回路2、雙作用增壓缸的增壓回路１、換向閥的卸荷回路卸荷回路２、先導(dǎo)式溢流閥卸荷回路卸荷回路１、順序閥平衡回路平衡回路２、用單向節(jié)流閥的平衡回路平衡回路1、進(jìn)油路節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路結(jié)構(gòu)和調(diào)速原理節(jié)流閥串聯(lián)在液壓泵和執(zhí)行元件之間的進(jìn)油路上，即構(gòu)成進(jìn)油節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速回路。節(jié)流調(diào)速回路1、進(jìn)油路節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速速度負(fù)載特性液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度為：節(jié)流調(diào)速回路回路結(jié)構(gòu)和調(diào)速原理在執(zhí)行元件的回油路上串聯(lián)一個(gè)節(jié)流閥，即構(gòu)成回油節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速回路。節(jié)流調(diào)速回路2、回油路節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速2、回油路節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回油路節(jié)流調(diào)速和進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速的比較進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速起動(dòng)沖擊小。回油路節(jié)流調(diào)速，可承受一定的負(fù)方向載荷。節(jié)流調(diào)速回路回路結(jié)構(gòu)和調(diào)速原理將節(jié)流閥設(shè)置在與執(zhí)行元件并聯(lián)的旁油路上，即構(gòu)成回油節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速回路。節(jié)流調(diào)速回路3、旁油路節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速速度負(fù)載特性液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度為：節(jié)流調(diào)速回路3、旁油路節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速1、變量泵和定量執(zhí)行元件組成容積調(diào)速回路2、定量泵和變量馬達(dá)組成容積調(diào)速回路3、變量泵和變量馬達(dá)組成容積調(diào)速回路1、限壓式變量泵和調(diào)速閥組成容積節(jié)流調(diào)速回路2、變壓式變量泵和節(jié)流閥組成容積節(jié)流調(diào)速回路1、液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路快速運(yùn)動(dòng)回路2、雙泵供油的快速運(yùn)動(dòng)回路快速運(yùn)動(dòng)回路3、采用蓄能器供油的快速運(yùn)動(dòng)回路快速運(yùn)動(dòng)回路1、行程閥控制的快慢速換接回路速度換接回路2、換向閥控制的快慢速換接回路速度換接回路3、調(diào)速閥并聯(lián)的兩種慢速換接回路速度換接回路4、調(diào)速閥串聯(lián)的兩種慢速換接回路速度換接回路1、行程開(kāi)關(guān)控制的順序動(dòng)作回路順序動(dòng)作回路2、行程閥控制的順序動(dòng)作回路順序動(dòng)作回路3、壓力控制的順序動(dòng)作回路順序動(dòng)作回路4、壓力繼電器控制的順序動(dòng)作回路順序動(dòng)作回路1、同步缸實(shí)現(xiàn)的同步回路同步運(yùn)動(dòng)回路2、同步馬達(dá)實(shí)現(xiàn)的同步回路同步運(yùn)動(dòng)回路3、帶補(bǔ)償?shù)拇?lián)液壓缸同步運(yùn)動(dòng)回路同步運(yùn)動(dòng)回路快慢速互不干擾回路其他回路液壓系統(tǒng)工作原理認(rèn)識(shí)主要元器件知識(shí)拓展—液壓基本回路123目錄例題講解4例1：如圖所示的平衡回路，平衡回路要求順序閥有一定的調(diào)定壓力，防止換向閥處于中位時(shí)活塞向下運(yùn)動(dòng)，起到鎖緊作用。已知液壓缸無(wú)桿腔面積A1=80cm2，有桿腔面積A2=40cm2，活塞與運(yùn)動(dòng)部分自重G=6