凡允许采用辅助泵进行补油并通过换油来达到冷却目的的系统,对工作稳定性和效率有较高要求的系统、采用容积调速的系统,都宜采用闭式系统,对工作稳定性大且换向频繁的机构(如一些起重机的旋转、运行机构及龙门刨床,拉床的工作台等)、重力下降机构(如不平衡类型的起升、动臂摆动机构等)、要求结构特别紧凑的运动式机械(如液压汽车平板车、拖拉机、矿车及飞机等)。大型货轮的舵、工程船舶调距桨等系统也常用闭式系统。
开式系统油路组合方式的分析与选择:
当系统有多个液压执行元件时,开式系统按油路的不同连接方式,又可分为串联、并联、独联以及它们的组合-复联等。
(1) 串联 串联方式除第一个液压执行元件的进油口和最后一个执行元件的回油口分别与液压泵和油箱连接外,其余压执行元件的进、出口依次相连。这种连接方式的特点是多个液压执行元件同时动作时,其运动速度不随外负载而变,故轻载时可多个液压执行远件同时动作;但液压泵的压力负担重,受原动机功率限制,故重载时不宜多个液压执行元件同时动作。另外,系统的压力损失也较大。
串联连接方式适用于中小型工程机械液压系统、单泵供油的工程机械的行走机构,以保证行走的直线性。
(2) 并联 在并联连接方式中,液压泵与所有液压执行元件的进油口相连,而其回油口都接油箱。 这种连接方式的特点是多个液压执行元件同时动作时,负载小的液压执行元件的速度会增大,但液压泵的压力负担轻,为任一液压执行远件的负载压力与其相应回路的压力损失之和。
并联连接方式适用于多个液压执行元件不要求同时动作;或要求同时动作但功率较小,或工作时间较短的,如机床、机械手等;也常用于大型工程机械的双液压泵双回路系统。
5.5.2 选择液压回路
5.5.2.1 调速回路
注: 35
由工况图5-1可知,该多轴钻床液压系统功率小,因此选用节流调速方式,工进时用进油路节流阀来保证速度稳定,快退时利用节流阀产生背压,在回油路上产生阻尼作用。
前面介绍的三种基本回路其速度的稳定性均随负载的变化而变化,对于一些负载变化较大,对速度稳定性要求较高的液压系统,可采用调速阀来改善起速度-负载特性。
采用调速阀也可按其安装位置不同,分为进油节流、回油节流、旁路节流三种基本调速回路。
其工作原理与采用节流的进油节流阀调速回路相似,在这里当负载F变化而使p?1变化时,由于调速阀中的定差输出减压阀的调节作用,使调速阀中的节流阀的前后压差Δp保持不变,从而使流经调速阀的流量q1不变,所以活塞的运动速度v也不变。
由于泄漏的影响,实际上随负载F的增加,速度v有所减小。
在此回路中,调速阀上的压差Δp包括两部分:节流口的压差和定差输出减压口上的压差。
所以调速阀的调节压差比采用节流阀时要大,取Δp≥5×10Pa,。这样泵的供油压力pB相应地比采用节流阀时也要调得高些,故其功率损失也要大些。
这种回路其他调速性能的分析方法与采用节流阀时基本相同。
综上所述,采用调速阀的节流调速回路的低速稳定性、回路刚度、调速范围等,要比采用节流阀的节流调速回路都好,所以在多轴钻床的液压系统中应用调速阀进行速度(流量)的调节。
5
5.5.2.2 换向回路和卸荷回路
多轴钻床工作台采用单活塞杆液压缸驱动,由工况图知,系统压力和流量都不大,同时考虑工作台工作一个循环后须换装工件。为方便工作台的,选用三位四通M型电磁换向阀,并由电气行程开关实现自动换向,换向阀应用中间位置卸荷,活塞可以在行程上的任何位置锁紧。由于滑阀内部的泄露,再加上快退时受负的负载,故不能有效锁紧,但可以用在这种锁紧要求不高的场合下,这种系统比较简单和廉
注: 36
价。
5.5.2.3 压力控制回路
由于液压系统流量较小,钻床工作台进给时,采用进油路节流调速。故选用内反馈限压式变量叶片泵供油比较简单,经济。维持液压泵出口压力恒定。
5.5.3 液压系统合成
根据以上选择的液压基本回路,合成图5-5所示的定量泵-节流调速液压系统。
图5-5:液压系统原理图
1.油箱 2.内反馈控制回路 3.变量叶片泵 5. 三位四通电磁换向阀
6.两段式调速阀 7.液压缸 8.电磁芯 9.电动机 10.滤油器
液压系统的工作原理:
如图所示的多轴钻床工作台液压传动原理图,液压泵3由电动机带动,从油箱1中吸油,然后将具有压力能的油液输送到管路,油液通过管路流至三位四通换向阀5,换向阀有三个不同的工作位置,因此通路情况不同。当阀芯处于中间位置时,
注: 37
同向液压缸的油路被堵死,液压缸不能通压力油,所以工作台停止不动。若将阀芯向左推,这时压力油流入液压缸的左腔,压力油流入换向阀,活塞7在液压缸下腔压力油的作用下推动工作台向上运动,液压缸上腔的油通过换向阀流回油箱。若将换向阀5的阀芯右推(右端工作位置),活塞带动工作台向下移动。因此换向阀5的工作位置不同时,就能改变压力油的通路,使液压缸不断换向,以实现工作台所需要的往复运动。
根据加工要求的不同,工作台的移动速度可以通过两段式调速阀6来调节,利用改变两段式调速阀开口的大小来调节通过的流量,以控制工作台的运动速度。
工作台运动时,由于工作情况的不同,要克服的阻力也不同,不同的阻力都是由液压泵输出油液的压力能来克服的,系统的压力可通过内反馈限压式变量叶片泵3来调节。当系统中的油压升高到稍高于溢流阀的调定压力值时,溢流阀上的钢球被顶开,油液经溢流阀排回油箱,这时油压不再升高,维持稳定值。
为保持油液的清洁,设置了过滤器10,将油液中的污物杂质去掉,使系统能够正常工作。
注: 38
5.6 液压元件的计算与选择
5.6.1 计算液压泵的工作压力
泵的工作压力按下列公式确定:
PB?P1???P?(9.5?2.5)?105?12?105Pa
式中: p1——执行元件最大工作压力
??p——系统进油路压力损失。初算,由于系统管路
??P?2.5?10P,考虑到系统的动
5a简单且采用节流阀调速,取
态压力因素影响,液压泵的额定工作压力为:
PB?12?(1?25%)?105?13.5?105Pa 5.6.2 计算液压泵的流量
泵的流量应按执行元件的工况图上的最大流量和系统的泄露量来确定
QB?KQi?1.1?0.47?10?3m3/s
式中: K——液压系统泄露系数 Qi——系统的最大流量
根据QB,PB和选定限压式变量泵型式,查手册选用BY-32型反馈式变量叶片泵。
5.6.3 确定液压泵电动机的功率
在一个工作循环中,液压泵压力和流量变化不是很大,则电机的功率为:
pBQB(13.5?2.5)?105?0.47?10?3 NB???876(W)?B0.75
注: 39