1、機床進給系統(tǒng)液壓回路分析與組裝,液壓與氣動技術,任務引入,如圖，機床進給系統(tǒng)原理圖，試對該回路進行分析，說明其工作過程及工作原理，并在實驗臺上組裝、驗證回路。,機床進給系統(tǒng)液壓回路,相關知識講解一：液壓傳動工作介質,（1）粘度和壓力的關系 P，F(xiàn)， 隨p而，壓力較小時忽略，32Mpa以上才考慮 （2）粘度和溫度的關系 溫度，內聚力， 粘度隨溫度變化的關系叫粘溫特性，粘度隨溫度的變化較小，即粘溫特性較好。,4、液體的其它性質,5、液壓油的作用 工作介質傳遞運動和動力 潤滑劑 潤滑運動部件 密封粘性產生阻力 冷卻流動過程帶走熱量 6、液壓油的類型 機械油 精密機床液壓油 氣輪機油 變壓器油等,相關

2、知識講解一：液壓傳動工作介質,7、液壓油選用 首先根據(jù)工作條件 （v、p 、T）和元件類型 選擇油液品種，然后根據(jù)粘度選擇牌號 慢速、高壓、高溫：大（以q） 通常 快速、低壓、低溫：?。ㄒ訮）,1、理想液體：既無粘性又不可壓縮的液體 2、恒定流動（穩(wěn)定流動、定常流動）： 流動液體中任一點的p、u和都不隨時間而變化流動. 3、通流截面：垂直于液體流動方向的截面 4、流量單位時間內流過某通流截面液體體積q dq = v/t = udA 整個過流斷面的流量：q = AudA 5、平均流速通流截面上各點均勻分布假想流速 q = vA = A udA v = q/A,相關知識講解二：液體流動速度,液壓缸

3、的運動速度,A v v = q/A q = 0 v = 0 q q v q v 結論：液壓缸的運動速度取決于進入液壓缸的流量，并且隨著流量的變化而變化。,相關知識講解二：液體流動速度,液壓缸（油缸）將液壓能轉變?yōu)橹本€運動或擺動的機械能，其結構簡單，工作可靠，應用廣泛。,液壓缸的輸入量是液體的流量和壓力，輸出量是速度和力。,p1,p2,F,V,d,Q,A,相關知識講解三：液壓執(zhí)行元件,液壓缸的分類,按結構形式分：活塞缸、柱塞缸、擺動液壓缸,擺動缸,按供油方向（作用方式）分： 單作用缸、雙作用缸,單作用式：液體只通向缸的一腔，實現(xiàn)單向運動，反方向的運動需要依靠外力（彈簧力或自重）實現(xiàn)。 雙作用式：

4、液體通向缸的兩腔，實現(xiàn)雙向運動,液壓缸及其分類,一、活塞缸,因為雙活塞桿液壓缸的兩活塞桿直徑相等，所以當輸入流量和油液壓力不變時，其往返運動速度和推力相等。則缸的運動速度V和推力F分別為：,1、雙活塞桿缸：活塞的兩側都有活塞桿,1） 兩腔面積相等； 2） 壓力相同時，推力相等， 流量相同時，速度相等。 即具有等推力等速度特性,這種液壓缸常用于要求往返運動速度相同的場合。,雙桿活塞缸特點：,實心雙桿活塞缸缸體固定式（a）,進油腔 回油腔 運動方向 占地范圍 應用場合 左 右 活塞右移 三倍于L 中小型設備 右 左 活塞左移 進油腔位置與活塞運動方向相反,空心雙桿活塞缸活塞桿固定式（b）,進油腔

5、回油腔 運動方向 占地范圍 應用場合 左 右 缸體左移 兩倍于L 大中型設備 右 左 缸體右移 進油腔位置與缸筒運動方向相同,1、單桿活塞缸,單活塞桿缸的活塞僅一端帶有活塞桿，活塞雙向運動可以獲得不同的速度和輸出力。,無桿腔進油,活塞的運動速度 和推力 分別為:,有桿腔進油,活塞的運動速度 和推力 分別為:,比較上述各式，可以看出： , ；液壓缸往復運動時的速度比為：,上式表明：當活塞桿直徑愈小時，速度比接近1，在兩個方向上的速度差值就愈小。,兩腔進油,差動聯(lián)接,當單桿活塞缸兩腔同時通入壓力油時，由于無桿腔有效作用面積大于有桿腔的有效作用面積，使得活塞向右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向

6、右運動，活塞桿向外伸出；與此同時，又將有桿腔的油液擠出，使其流進無桿腔，從而加快了活塞桿的伸出速度，單活塞桿液壓缸的這種連接方式被稱為差動連接。,在忽略兩腔連通油路壓力損失的情況下，差動連接液壓缸的推力為：,活塞的運動速度為：,差動連接時,液壓缸的有效作用面積是活塞桿的橫截面積，工作臺運動速度比無桿腔進油時的大，而輸出力則較小。,差動連接是在不增加液壓泵容量和功率的條件下，實現(xiàn)快速運動的有效辦法。,單桿活塞液壓缸應用,單桿活塞液壓缸不同連接，可實現(xiàn)如下工作循環(huán)： （差動連接） （無桿腔進油）（有桿腔進油） 快進 工進 快退 v3、F3 v1、F1 v2、F2,動畫演示,液壓刨床,結構：缸體、柱

7、塞、導向套、鋼絲卡圈等,當活塞式液壓缸行程較長時，加工難度大,使得制造成本增加。 某些場合所用的液壓缸并不要求雙向控制,柱塞式液壓缸正是滿足了這種使用要求的一種價格低廉的液壓缸。,二、柱塞缸,柱塞缸的特點 柱塞與缸筒無配合關系，缸筒內孔不需精加工，只是柱塞與缸蓋上的導向套有配合關系，常用于長行程機床。 為減輕重量，減少彎曲變形，柱塞常做成空心。 柱塞缸只能作單作用缸，要求往復運動時，需成對使用。,動畫演示,三、擺動缸,擺動液壓缸能實現(xiàn)小于360角度的往復擺動運動，由于它可直接輸出扭矩，故又稱為擺動液壓馬達，常用于輔助裝置，如送料和轉位裝置、液壓機械手及間歇進給機構。主要有單葉片式和雙葉片式兩種

8、結構形式。,擺動缸主要由定子塊1、缸體2、擺動軸3、葉片4、左右支承盤和左右蓋板等主要零件組成。定子塊固定在缸體上，葉片和擺動軸固連在一起，當兩油口相繼通以壓力油時，葉片即帶動擺動軸作往復擺動。,單葉片擺動液壓缸的擺角一般不超過280 ，雙葉片擺動液壓缸的擺角一般不超過150 。,四、增壓缸,增壓缸是活塞缸與柱塞缸組成的復合缸，但它不是能量轉換裝置，只是一個增壓器件。 增壓比為大活塞與小柱塞的面積比 小柱塞缸輸出的壓力 增壓能力是以降低有效流量為代價的。,五、伸縮液壓缸（多級缸）,兩個或多個活塞式缸套裝而成，前一級活塞缸的活塞桿是后一級活塞缸的缸筒。 有單作用伸縮液壓缸和雙作用伸縮液壓缸。不同

9、點是單作用回程靠外力，而雙作用靠液壓作用力。,伸縮式液壓缸的特點是：活塞桿伸出的行程長，收縮后的結構尺寸小，適用于翻斗汽車，起重機的伸縮臂等。,六、齒條活塞缸,齒條活塞缸是活塞缸與齒輪齒條機構組成的復合式缸。它將活塞的直線往復運動轉變?yōu)辇X輪的旋轉運動，用在機床的進刀機構、回轉工作臺轉位、液壓機械手等。,1 緊固螺帽；2 調節(jié)螺釘；3 端蓋；4 墊圈；5 O形密封圈； 6 擋圈；7 缸套；8 齒條活塞；9 齒輪；l0 傳動軸；11 缸體；12 螺釘,七、 液壓缸的結構（活塞缸）,雙作用單活塞桿液壓缸主要由缸底2、缸筒11、缸蓋15、導向套13、活塞8、活塞桿12等組成。缸筒一端與缸底焊接，另一端

10、與缸蓋采用螺紋連接。活塞與活塞桿采用卡鍵連接。為了保證液壓缸的可靠密封，在相應部位設置了密封圈6、10、14、16和防塵圈19。,1、缸體組件,包括缸筒、缸底、缸蓋、導向環(huán)、支撐環(huán)等。,缸筒：液壓缸的主體，其內孔一般采用鏜削、絞孔、滾壓或珩磨等精密加工工藝制造，要求表面粗造度在0.1m-0.4m。,端蓋：裝在缸筒兩端，與缸筒形成封閉油腔，同樣承受很大的液壓力，因此，端蓋及其連接件都應有足夠的強度。,導向套：對活塞桿或柱塞起導向和支承作用，有些液壓缸不設導向套，直接用端蓋孔導向。,缸筒，端蓋和導向套的材料選擇和技術要求可參考液壓設計手冊。,(2)半環(huán)連接式,優(yōu)點 缺點 1. 結構簡單 1.鍵槽使

11、缸筒壁的強度 2. 易裝卸 有所削弱 2.零件較多,(1)法蘭式連接,優(yōu)點 缺點 1. 結構較簡單 外形較大 2. 易加工 3. 連接可靠，易裝卸,缸筒與缸蓋的連接 ：,(3)焊接連接式,優(yōu)點 缺點 1. 連接強度高 易引起缸筒變形 2. 制造簡單,(4)拉桿式連接,優(yōu)點 缺點 1. 缸筒最易加工 重量較重 2. 最易裝卸 外形尺寸較大 3. 結構通用性大,(5) 螺紋連接式,外螺紋連接,內螺紋連接,優(yōu)點 缺點 1. 重量較輕 端部結構復雜 2. 外形較小 裝卸要用專門工具,缸筒,缸筒,2、活塞組件,活塞組件由活塞、活塞桿和連接件等組成。,活塞與活塞桿的連接形式：,活塞與活塞桿的連接最常用的有

12、螺紋連接和半環(huán)連接形式。,液壓缸行程較短、且活塞與活塞桿直徑相差不多時，可將活塞與活塞桿做成整體，但在大多數(shù)情況下，活塞與活塞桿是分開的。,在一般工作條件下，活塞和活塞桿采用螺紋固定。當缸工作壓力較高或負載較大，而活塞桿直徑又較小時，活塞桿的螺紋可能過載；另外工作機械振動較大時，固定活塞的螺母可能松動，因此需采用半環(huán)連接。,3、密封裝置,有活塞與缸筒、活塞桿與缸蓋的密封，用以防止油液的泄漏。一般要求密封裝置應具有良好的密封性、盡可能長的壽命、制造簡單、拆裝方便、成本低。 常見的密封裝置有： 間隙密封（依靠運動件間的微小間隙來防止泄漏）、 活塞環(huán)密封（依靠在活塞上的活塞環(huán)在O形圈彈力作用下貼緊缸

13、壁而防止泄漏） 密封圈密封（有Y形圈、V形圈等，利用橡膠和塑料的彈性使各種截面的環(huán)形圈貼緊在靜、動配合面之間來防止泄漏）。,4、緩沖裝置,為了防止這種危害，保證安全，應采取緩沖措施，對液壓缸運動速度進行控制。,當液壓缸帶動質量較大的部件作快速往復運動時，由于運動部件具有很大的動能，因此當活塞運動到液壓缸終端時，會與端蓋碰撞，而產生沖擊和噪聲。這種機械沖擊不僅引起液壓缸的有關部分的損壞，而且會引起其它相關機械的損傷。,當活塞移至端部，緩沖柱塞開始插入缸端的緩沖孔時，活塞與缸端之間形成封閉空間，該腔中受困擠的剩余油液只能從節(jié)流小孔或緩沖柱塞與孔槽之間的節(jié)流環(huán)縫中擠出，從而造成背壓迫使運動柱塞降速制動，實現(xiàn)緩沖。,圖a)、b)為間隙緩沖，緩沖柱塞進入缸端孔時，孔內油液從柱塞與孔壁間的環(huán)形間隙擠出，形成緩沖壓力，吸收慣性引起的機械動能。,圖c)為可變節(jié)流槽式緩沖。緩沖柱塞進入缸端孔時，回油路封閉，迫使回油經由緩沖柱塞上的節(jié)流口(軸向三角槽)流出而建立緩沖壓力。節(jié)流口面積隨柱塞行程而變化。 圖d)為可調節(jié)流孔緩沖。緩沖柱塞進入缸端孔時，封閉了回油通路，迫使回油通過一個可調節(jié)流閥而建立緩沖壓力。,液壓傳動系統(tǒng)往往會混入空氣，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，產生振動、爬行或前沖等現(xiàn)象，嚴重時會使系統(tǒng)不能正常工作。,5、排氣裝置,通常有兩種：一種是在液壓缸的最高部位處開排