第七章 典型液压系统分析
本章重点 ： 1.学会阅读液压系统原理图和分析液压系统方法
2.掌握典型液压系统的特点
本章难点 ： M1432A 型外圆磨床液压系统
液压系统图 表示了系统 内所有液压 元件及其连 接、控制情 况，表示了 执行元件所 实现动作的 工 作
原理。图中，各液压元件及它们之间的连接或控制方式，均按规定的职能符号或结构式符号画出。
阅读和分析液压系统图的方法步骤：
1.根据系统图的名称及说明，了解液压系统的用途。
2.从动力元 件和执行元 件着手，了 解液压泵和 执行元件， 并通过执行 元件动作循 环图和电磁 铁 动
作表，了解动作顺序。
3.阅读和分析油路上的液压元件型号和功能，了解系统的基本回路和所能完成的动作及其性能。
4.进一步分 析系统的工 作原理及性 能特点。根 据动作循环 ，从泵源到 执行元件， 写出进、出 油 路
的路线。编写路线时，应从电磁铁全部断电的原始位置着手，并进一步分析路线上各元件的功能。 。
第一节 以速度变换为主的液压系统
一 、 系统的特点和要求
在液压系统 中的速度调 节，是指系 统能在规定 的调速范围 内调节执行 元件的工作 速度，以满 足 各
工序进给速度的要求，如节流调速、容积调速和容积、节流调速。
速度变换是指在一个工作循环中，执行元件需要实现从一种速度换接到另一种速度。
这种系统通常具有如下要求：
1.一般能实现工作部件的自动工作循环，且生产率较高。
2.快速进给与工作进给时，其速度与负载相差甚大。
3.要求进给速度平稳、刚性好，有一定的调速范围。
4.进给行程终点的重复位置精度要求高。
5.应能实现严格的顺序动作。
二 、 YT4543 型动力滑台液压系统的工作原理
[1]
动力滑台是 组合机床上 实现进给运 动的通用部 件， 配上动 力头和主轴 箱后可以对 工件完成钻 、 扩 、
铰、镗、铣、攻丝等孔和端面的加工工序。
YT4543 型 液 压动力滑台 由液压缸驱 动， 它在电气和机械装 置的配合下 实现各种自 动工作循环 。 进
给速度范围 为 0.006～ 0.66m/min，最大快进速 度为 7.3m/min，最大进 给推力为 45KN，液压系 统最 高
工作压力为 6.3MPa。
滑台的液压 系统图和系 统的动作循 环表分别如 图 7-3 和表 7-1 所示。由图可见，该系统能够实 现
“快进 → 一工进 → 二工进 → 停留 → 快退 → 停止 ”的半自动 工作循环。 这个系统采 用限压式 变
量泵供油，用电液换向阀换向，用行程阀实现快进和工进变换，用电磁阀实现两种工作速度的转换。
1
动力滑台快进
电磁铁 1YA 通电，电液 换向阀的先 导阀 11 及换向阀 12 均处于左方位置 ，行程阀 8 未被压下，调
速阀 10 被短 路， 处于图示位置， 液压缸 7 两 腔 油路为差动 连接。 因为这时滑台的 负载较小， 系统压力
较低，所以限压式变量泵 14 输出最大流量，动力滑台快速前进。
图 7-1 组合机床
1-床 身 2-动力滑台 3-动 力 头 4-主轴箱
5-刀 具 6-工 件 7-夹 具 8-工 作 台 9-底 座
图 7-2 组合机床的动力滑台及动力头
图 7-3 YT4543 型动力滑台液压系统图
1-背 压 阀 2-顺 序 阀 3-单 向 阀 4-一工进调速阀
5-压力继电器 6-单 向 阀 7-液 压 缸 8-行程阀
9-电 磁 阀 10-二工进调速阀 11-先 导 阀 12-换向阀
13-单 向 阀 14-液 压 泵 15-压力表开关
π1、 π2、 π3-压力表接点
表 7-1 YT4543 型动力滑台液压系统的动作循环表
电磁铁工作状态 液压元件工作状态 动作
名称
信号来源
1YA 2YA 3YA 顺 序 阀 2 先 导 阀 11 换 向 阀 12 电 磁 阀 9 行 程 阀 8
快进 启动按钮 ＋ — — 关闭 右位
一工进 挡块压下行程阀 8 ＋ — —
右位
二工进 挡块压下行程开关 ＋ — ＋
停留 滑台靠压在死挡块处 ＋ — ＋
打开
左位 左位
左位
快 退 压力继电器 5发出信号 — ＋ ＋ 右 位 右 位
左位
左或右位
停止 挡块压下终点开关 — — —
关闭
中位 中位 右位 右位
2
先导阀 11（左位）→换向阀 12（左位）
变量泵 14 → 顺序阀 2 液控口（因快进时系统压力较低，阀未被打开）
单向阀 13 →
换 向 阀 12（左位） 液压缸 7 左腔
→ 行程阀 8（右位） →
液压缸 7 右腔→换向阀 12（左位）→单向阀 3 压力继电器 5
第一次工作进给
当滑台快速 前进到预定 位置时，挡 块压下行程 阀 8，第一 次工作进给 便开始。第 一次工作进 给 的
进给速度，可用调速阀 4 调节。
进油路：
先导阀 11（左位）→换向阀 12（左位）
变 量 泵 14→ 顺 序 阀 2 液控口（因进给时系统压力较高，阀被打开）
行 程 阀 8（左位）
单 向 阀 13 →
换 向 阀 12（左位）→ 单向阀 3（切断差动回路）
液 压 缸 7 左 腔
调 速 阀 4 → 电 磁 阀 9（右位）→
压力继电器 5
回油路：
单向阀 3（已封闭，不通）
液 压 缸 7 右腔→换向阀 12（左位）→
顺序阀 2→背压阀 1→油箱
第二次工作进给
在第一次工 作进给结束 时，挡块压 下行程开关 ，使电磁铁 3YA 通电，电磁阀 9 左位接入系统 ， 第
二次工作进给开始。第二次工作进给的进给速度，可用调速阀 10 调节。
进油路：
先导阀 11（左位）→换向阀 12（左位）
变 量 泵 14 → 顺 序 阀 2 液控口（因进给时系统压力较高，阀被打开）
单 向 阀 13 → 行 程 阀 8（左位）
换 向 阀 12（左位）→ 单向阀 3（切断差动回路）
电 磁 阀 9（ 左 位 ）
调 速 阀 4→ 电磁阀 9（左位）
调 速 阀 10 → 液 压 缸 7 左 腔
压力继电器 5
回油路：
单 向 阀 3（已封闭，不通）
液压缸 7 右腔→换向阀 12（左位）→
顺 序 阀 2 → 背 压 阀 1→ 油 箱
3
死挡块停留
当滑台第二 次工作进给 碰到死挡块 后停止前进 ， 开始停留 。 经过时间 继电器的延 时， 使滑台 停 留
一段时间后再返回。滑台在死挡块处的停留时间由时间继电器调节。
动力滑台快退
当滑台按调 定时间在死 挡块处停留 后，时间继 电器发出信 号，使电磁 铁 1YA 断电、 2YA 通电， 先
导阀 11 右位接入系统， 控制油路换 向，使换向 阀 12 亦右位接入系统， 因而主油路 换向。由于 此时 滑
台没有外负载，系统压力下降，限压式变量泵 14 的流量又自动增至最大，滑台便快速退回。
进油路：
先导阀 11（右位）→换向阀 12（右位）
变 量 泵 14 → 顺 序 阀 2 液控口（因快退时系统压力较低，阀又关闭）
单 向 阀 13 →
换向阀 12（右位）→ 液压缸 7 右腔
回油路：
液压缸 7 左腔 → 单向阀 6 → 换向阀 12（右位）→ 油箱
动力滑台原位停止
当滑台快速 退回到原位 时， 挡块压 下终点开关 ， 电磁铁 2YA 和 3YA 都 断电， 此时 先导阀 11 在 对 中
弹簧作用下 处于中位， 换向阀 12 左右两边的控 制油路都通 油箱，因而 换向阀 12 也在其对中弹 簧作 用
下回到中位，液压缸 7 两腔封闭，滑台停止运动，变量泵 14 卸荷。
卸荷油路 ：
先导阀 11（封闭）
变 量 泵 14 → 换 向 阀 12（中位）→ 油箱
单 向 阀 13 →
顺 序 阀 2 液控口（因此时系统压力低，阀关闭）
三 、 YT4543 型动力滑台液压系统的特点
YT4543 型 动 力滑台的液 压系统由下 列一些基本 回路所组成 ： 限压式变 量叶片泵、 调速阀、 背 压 阀
组成的容积 节流加背压 的调速回路 ；液压缸差 动连接式快 速运动回路 ；电液换向 阀式换向回 路；行 程
阀、电磁阀 和顺序阀等 组成的速度 换接回路； 调速阀串联 的两次工进 回路；电液 换向阀 M 型中位机 能
的卸荷回路。
系统的性能主要由这些基本回路所决定，其特点分析如下：
1.“限压式变量泵－调速阀－背压阀”式进口调速回路能使得：
1)有稳定的低速运动、较好的速度刚性和较大的调速范围，且效率较高。
2)增加背压阀改善了运动平稳性，并能承受一定的负方向载荷（即超越负载） 。
3)在液压缸中不致出现过大的压力。
4)因起动时是进口调速，前冲量都较小。
2.限压式变 量泵加上差 动连接式快 速回路，可 获得较大的 快进速度， 能量利用比 较合理。既 减 少
了能量损耗，又使控制油路保持一定的压力，以保证下一工作循环的顺利起动。
3.采用行程 阀和顺序阀 实现快进转 工进的换接 ，不仅简化 油路和电路 ，而且使动 作可靠，转 换 的
位置精度也较高。采用死档块作限位装置，定位准确，重复精度高。
4
4.采用两边 节流阀可以 根据换向时 间要求调节 电液换向阀 ， 可使换向 平稳， 冲击 和噪声小。 同时 ，
滑台快退时，系统没有背压，也减少了压力损失。
5.为避免使 用软管连接 时产生“前 冲”及“后 坐”现象。 进出液压缸 的油液都从 固定不动的 活 塞
杆内通过。
第二节 以换向精度为主的液压系统
一 、 系统的特点和要求
有些液压设 备，如万能 外圆磨床， 要求工作部 件必须具有 良好的换向 性能 (平稳性 和灵敏度) 和 必
要的换向精 度，如换向 冲击要小， 换向精度要 高，超程量 小，换向停 留时间可调 以及换向时 间短等 。
对这样的液压系统，主要根据对工作部件换向精度控制的要求来设计，一般具有如下要求：
(1)运动平稳性高，爬行起始速度低。
(2)起动与制动迅速平稳，无冲击，换向精度高。
(3)换向前停留时间可调。
对上述换向要求，采用一般的换向阀是不能满足的。
二、 M1432A 型万能外圆磨床液压系统的工作原理
该机床的液 压系统能够 完成的主要 任务是：工 作台的往复 运动和抖动 ，砂轮架的 横向快速进 退 运
动和周期进 给运动，尾 架顶尖的退 回运动，工 作台液动与 手动的互锁 ，砂轮架丝 杠螺母间隙 的消除 及
机床的润滑等。
对工作台往复运动的要求
(1)运动速度 能在 0.1～0 .5m/min 之间进行无级 调速， 并能 作 10～ 30mm/min 的 低 速 、 无爬行运 动。
(2)能够自动换向，换向过程要平稳，冲击要小，起动、停止要迅速。
(3)换向精度 要高。同一 速度下，换 向点变动量 应小于 0.03mm，不同速 度下，换向 点变动量应小
于 0.3mm。
(4)工作台换向时在两端有一短暂停留，停留时间为 0～ 5s 可以进行调节。
(5)工作台能实现高频率（1 ～3 次/ s） 、短行程(1～3mm) 往复运动(微量抖动)。
工作台的往复运动是由行程控制式制动的 HYY21/3P-25T 型专用液压操纵箱进行控制的。
工作台的运动
(1)工作台的往复运动
工作液压缸为活塞杆固定、缸体移动的双杆活塞液压缸。如图 7-4 所示状态下。
(2)工作台换向过程
(3)抖动缸的作用
(4)工作台液动与手动的互锁
砂轮架的快速进退运动
砂轮架的周期进给运动
三、 M1432A 型万能外圆磨床液压系统的特点
5
(1)采用了活塞杆固定式双杆液压缸，保证了左、右两个方向运动速度一致，占地面积小。
(2)系统采用 结构简单 、 价格便宜 而 压力损失 又 小的简单 节 流式调速 回 路，它对 调 速范围不大、
负载很小且 又基本上恒 定的磨削加 工来说是完 全合适的。 此外，回油 节流的型式 在液压缸回 油腔中 造
成的背压力有助于工作台运动稳定，有助于工作台的制动，也有助于防止空气渗入系统。
(3)系统采用 了先导阀、 换向阀、开 停阀、节流 阀和抖动缸 等元件所组 成的 HYY21/3P-25T 型 快 跳
式操纵箱， 它能显著地 缩小液压元 件的总体积 、缩短阀间 通道长度、 减少油管及 管接头的数 目，并 改
善液压系统的工作性能，操纵较方便。
(4)采取了能 使先导阀实 现快跳， 能使换向阀实 现一次快跳 、 慢移、 二次快跳的油 路结构， 从而使
工作台有可能获得很高的换向精度和换向平稳。 “换向死点”的现象也得到克服。
(5)设置了抖 动缸， 工作台可短行程 、 高频率抖动， 有利于提高切入磨 削时的工件 表面质量， 同时
有利于换向精度的提高，以保证阶梯轴（孔）的磨削质量。
上述液压系统中采用了液压操纵箱，虽具有许多优点，但制造比较困难是其不足之处。
图 7-4 M1432A 型万能外圆磨床液压系统图
6
第三节 以压力变换为主的液压系统
一 、 系统的特点和要求
以压力变换 为主的液压 系统， 在压 力设备及压 力加工机械 中应用广泛 。 这类机械 在其工作循 环 中 ，
除了对速度 要求外，往 往需要加压 、保压延时 及泄压等压 力变换。要 求液压系统 加压时，压 力能缓 慢
或急剧上升 ， 产生大推 力、 大功率 ， 到最大负 载点， 保持 恒定或急剧 下降， 因而 压力经常变 换和调节。
这种液压系统通常具有如下要求：
(1)液压系统中压力要能经常变换和调节，并能产生较大的压力（吨位） ，以满足工况要求。
(2)空程时速度大，加压时推力大，系统功率大，且要求功率利用率高。
(3)空程与压 制时，其 速 度与压力 相 差甚大， 所 以多采用 高 低压泵组 或 恒功率变 量 泵供油系统，
以满足低压快速行程和高压慢速行程的要求。
二 、 液压机液压系统
概述
液压机是利 用液压传动 技术进行压 力加工的设 备， 可以用 来完成各种 锻压及加压 成形加工。 液 压
机的系统压力高，流量大，功率大。
液压机的典 型工作循环 如图 7-5 所 示。液压机根据压制工 艺要求，主液压缸（上缸）能完成“快
速下行 → 减速压制 → 保压 → 释压 → 快速反回 → 停止 （任意位置） ” 的基本工作循环， 而且压力、
速度和保压 时间需能调 节。 辅助液 压缸 （下缸 ） 主要用来 顶出工件， 要求能实现 “顶出 → 退回 → 停
止”的动作 。在薄板拉 伸时，又要 求辅助液压 缸上升、停 止和压力回 程等辅助动 作，有时还 需要将 坯
料压紧，以防止周边起皱。
3150KN 插装阀式液压机的液压系统工作原理
图 7-6 所 示 为 3150KN 插装阀式液 压机的液压 系统图。油 源供油采用 按压力自动 调节排量的 恒 功
率柱塞泵。 系统由五个 插装阀集成 块叠加组成 ，每个集成 块包括 2 个插装阀及其 先导控制元 件。各 集
成块组成元件及其在系统中的作用见表 7-3。
表 7-2 所示为电磁铁动作顺序表。
(1)油源调控回路
(2)主液压缸控制回路
1)快速下行
2)慢速下行
3)加压
4)保压
5)释压
6)快速返回
7)原位停止
(3)辅助液压缸控制回路
1)向上顶出
图 7-5 液压机的典型工作循环
2)向下退回
3)原位停止
7
图 7-6 3150KN 插装阀式液压机的液压系统图
1、 2、 6、 10、 11、 15、 18-调 压 阀 3、 7-缓 冲 阀 5、 8、 9、 13、 16、 17、 19、 20-二位四通电磁阀
4、 12- 三位四通电磁阀 14-单 向 阀 21-液控单向阀 22-电接点压力表
表 7– 2 3150KN 插装阀式液压机的液压系统电磁铁动作顺序表
动作程序 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA 7YA 8YA 9YA 10YA 11YA 12YA
快速下行 + + +
慢行下行， 加压 + + +
保压
释压 +
快速返回 + + + +
主
液
压
缸
原位停止
向上顶出 + + +
向下退回 + + +
辅助
液压
缸
原位停止
8
表 7-3 3150KN 液压机的液压系统集成块组成元件和作用
集成块序号和名称 组成元件 在系统中的作用
插装阀 F1 为单向阀 防止系统油流向泵倒流
和调压阀 1 组成安全阀 限制系统最高压力
和调压阀 2、电磁阀 4 组成电磁溢流阀 调整系统工作压力
○
1 进油调压集成
块
插装阀 F2
和缓冲阀 3、电磁阀 4 减少泵卸荷和升压时的冲击
插装阀 F9 和电磁阀 17 构成一个二位二通电磁阀 控制辅助液压缸下腔的进油
和电磁阀 19 构成一个二位二通电磁阀 控制辅助液压缸下腔的回油
○
2 辅助液压缸下
腔集成块
插装阀 F10
和调压阀 18 组成一个安全阀 限制辅助液压缸下腔的最高压力
插装阀 F7 和电磁阀 13 构成一个二位二通电磁阀 控制辅助液压缸上腔的进油
和电磁阀 16 构成一个二位二通电磁阀 控制辅助液压缸上腔的回油
插装阀 F8
和调压阀 15 组成一个安全阀 限制辅助液压缸上腔的最高压力
○
3 辅助液压缸上
腔
集成块
单向阀 14
辅助液压缸作液压垫，活塞浮动下行
时，上腔补油
插装阀 F5 和电磁阀 9 组成一个二位二通电磁阀 控制主液压缸下腔的进油
和电磁阀 12 控制主液压缸下腔的回油
和调压阀 11 调整主液压缸下腔的平衡压力
○
4 主液压缸下腔
集成块
插装阀 F6
和调压阀 10 组成一个安全阀 限制主液压缸下腔的最高压力
插装阀 F3 和电磁阀 5 组成一个二位二通电磁阀 控制主液压缸上腔的进油
和电磁阀 8 控制主液压缸上腔的回路
和缓冲阀 7、电磁阀 8 主液压缸上腔释压缓冲
○
5 主液压缸上腔
集成块
插装阀 F4
和调压阀 6 组成安全阀 限制主液压缸上腔的最高压力
3150KN 插装阀式液压机液压系统的特点
该液压机液 压系统主要 有压力控制 回路、换向 回路和快慢 速转换回路 等组成，并 采用二通插 装 阀
集成化结构。因此，可以归纳出这台液压机液压系统的以下一些性能特点：
(1)采用高压 大流量恒功 率 （压力补 偿） 变量液 压泵供油， 并配以由调 压阀和电磁 阀构成的电 磁 溢
流阀，使液 压泵空载起 动，主、辅 液压缸原位 停止时液压 泵均卸荷， 这样既符合 液压机的工 艺要求 ，
又节省能量。
(2)采用密封 性能好、 通 流能力大、 压力损失小 的插装阀组 成液压系统 ， 具有油路 简单、 结构 紧凑 、
动作灵敏等优点。
(3)利用滑块 的自重实现 主液压缸快 速下行， 并用 充液阀补油， 使快动回路 结构简单， 使 用元件少。
(4)采用由可 调缓冲阀 7 和电磁阀 8 组成的释压 回路， 来减 少由 “保压 ” 转 为 “ 快 退 ” 时的液 压 冲
击，使液压机工作平稳。
(5)系统在液 压泵的出口 设置了单向 阀和安全阀 ， 在主液压 缸和辅助液 压缸的上、 下腔的进出 油 路
上均设有安 全阀； 另外 ， 在通过压 力油的插装 阀 F3、 F5、 F7、 F9 的控制 油路上都装 有梭阀保证 关闭 可
靠。这些多重保护措施保证了液压机的工作安全可靠。
9
三 、 注塑机液压系统
1. 概 述
注塑机一般有合模部件、注射部件、液压系统及电气控制部分等组成，其外形如图 7-7 所示。
注塑机的一般工艺过程见图 7-8。
对液压系统的要求：
(1)足够的合模力
(2)开 、 合 模 速度可调， 空程时要求 快速； 合模 时要求慢速 。 开 、 合 模 的速度按慢 —快—慢的 规 律
变化。
(3)注射座整体进、退，注射座移动液压缸应有足够的推力。
(4)注射压力和速度可调
(5)保压及其压力可调
(6)制品顶出速度要平稳
图 7-7 注塑机的外形
1-合模液压缸 2-后固定模板 3-连杆扩力 机构 4-拉杆 5-顶出缸 6-动模板 7-安 全 门 8-前固定模板
9-注射螺杆 10-注射座移动缸 11-机 筒 12-料 斗 13-注 射 缸 14-液压马达
图 7-8 注塑机的一般工艺过程
10
2. XL350 型 压 力 比 例 控 制 注 塑
机液压系统的工作原理
图 7-9 所示为 XL350 型中小型压
力比例控制 注塑机外观 图。该机的 技
术参数见表 7-4。 图 7-10所 示 为 XL350
型注塑机的液压系统原理图。
XL350 型注塑机的液压 系统采用
了节能和负 载跟随响应 电液比例控 制
技术，能耗 低、速度快 ，工作时可 自
动、半自动或手动操纵。
若仅需 要七 档压力 其中 之一的参
数显示，将功能选择键拧到“调定
ADJ” 的位置， 分别按所 要观察的压 力
检测开关则 从系统压力 表即可获得 读
数。
图 7-9 XL350 型压力比例控制注塑机
图 7-10 XL350 型注塑机的液压系统原理图
(1)液压系统分析
由 图 7-10 可 见 ， 该机液压系统中
的动力源部 分，采用一 只电液比例 溢
流阀 V3 来实 施对主溢流 阀（安全阀）
V1 的先导调 控。 将上述设定的压力 —
电位器的电 参数通过电 子放大器， 适
时地输入到 比例溢流阀 V3 的比例电
磁铁，达到 各档压力值 的先导调定 ，
从而自动进 行负载跟随 响应，以达 到
节能的目的。
该液压系统 中的速度调 节由选择
阀 V2 来执行 。 多余压力油在比例调定
压力下，溢 回油箱。定 量泵输出的 多
余压力油， 仍由主溢流 阀 V1 溢 回 油
箱。这种定 量泵的输出 压力适应负 载
压力以减少 功率消耗的 回路，在压 力
变化幅度较 大时更能显 示出良好的 节
能性。
XL350 型注塑机无论手 动、半自
动和自动操纵，执行注塑工艺的动作顺序，即液压系统的动作顺序与工艺过程都相一致。
11
表 7-4 XL350 型压力 比 例控制注塑机的技术参数
(2)液压系统的工作情况
1)合模
2)注射座前移
3)注射
4)预塑
5)注（射缸）退
6)注射座后退
7)启模
8)顶进
9)顶退
XL350 型 注 塑机还有一 种双比例电 脑控制的机 型。 其液压系统中动力 源部分还采 用了比例节 流阀 ，
既可对多个执行元件进行压力控制，又可进行多级流量控制的比例功率调节回路。
3. XL350 型压力比例控制注塑机液压系统的特点
(1)采用 CAD、 CAM 技术优化设计，大容模量，大移模行程。
(2)有严格的 顺序动作。 本机的执行 元件较多， 各动作之间 有严格的顺 序。 执行元 件通过电气 行 程
开关和电磁阀来保证动作顺序。
(3)压力、 流 量变化大。 本机执行元 件较多， 且 要求的压力 、 流量各不 相同。 本机 采用比例压 力 阀
和定量泵改进注塑机液压系统，使能量利用合理，所用元件少并减少发热。
(4)在预塑时要求有背压，注射缸右腔回油，调整单向节流阀 V10 中的可调节流阀，可
对预塑工作时的背压进行调节。
(5)加料螺杆 转速较高， 对 速度平稳性 无过高要求， 不要求反转， 所以液压马 达实现单向 旋转即可。
(6)高位油箱布置，散热好，泵自吸性好，噪声低。
(7)注塑机的 注射压力很 大， 只有当操作者离开 ， 将安全门关闭， 开合模缸才能进 油合模， 从而保
障了人身安全。
12
第四节 多个执行元件配合工作的液压系统
一 、 系统的特点和要求
在液压设备 中， 有时采 用一个液压 泵 (或一个高 低压泵组) 驱动多个执行 元件， 以实 现工作部 件的
特定功能。 这样可以节 省元件，合 理利用功率 等，因而得 到广泛应用 。对每一个 执行元件， 在流量 、
压力即在动 作关系上难 免相互影响 ，相互牵制 ，所以可靠 地控制各执 行元件动作 关系，成为 系统的 主
要问题。这种液压系统通常具有如下要求：
(1)系统及元件应保证各执行元件频繁换接、压力急剧变化的条件下，有足够的可靠性。
(2)应能实现严格的顺序控制，完成工作部件规定的工作循环。充分利用功率，提高生产率。
(3)各执行元件油路对速度变换、压力变换及换向精度等，一般均有要求。
在自动机床 刀架液压系 统、 工程机 械液压系统 及工业机器 人、 机械手 液压系统中 ， 得到广泛 应用。
二、 JSS35 型示教再现工业机器人
图 7-12 JSS35 型机器人外形图
1-手 爪 2-手 腕 4-立 柱
5-底座油箱 6-俯 仰 缸
机器人工作 之前， 先通 过示教盒对 其所要完成 的工作进行 人工示教，
位置、动作 、时间等信 息，并自动 编成程序， 然后按其记 忆的程序再
于其功能多，适应性强，是国内外应用较多的一种机器人。目前国内外已有系列产品。
JSS35 型机器人是广州 机床研究所 研制的，它 采用了电液 伺服系统驱
算机控制。 该机器人可 用于点焊、 上下料等多 种作业。 其 臂力达
液压系统最高压力为 6.3MPa，气压压力为 0.2～0.6MPa。
1. 机器人的组成及动作
该机器人的 外形如图 7-12 所示。其 运动类型为 极坐标式。
臂水平回转 和手臂俯仰 。腕部有两 个自由度， 即腕回转和 腕上下摆动
图中 1 为水平回转；2 为俯仰；3 为伸缩；4 为腕摆动；5 为腕回转。
在机器人的基本动作中，除上面五个动作外，还有手爪的夹紧动作。
2. JSS35 型机器人的液压系统及气动系统
图 7-13 运 行机能符号图
使其能记录 工作过程的 顺 序 、
现工作过程 。示教再现 机器人 由
动 (在第九章 介绍 )， 微 型 计
350N， 五个自由 度， 定位精 度为 ± 1mm，
臂部有三个 自由度，即 手臂伸缩 、手
。图 7-13 为 其运动机能 符号 图 。
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在 机 器 人的六 个基 本动作 中， 除手爪 夹紧 动作采 用气 动驱动 外， 其他五 个动 作均采 用电 液伺服 驱
动。液压系统和气动系统原理如图 7-14 所示。
图 7-14 示教再 现机 器人 的液 压系 统与 气动 系统 原 理
来自叶片泵 3 的油液经过精滤器 9 过滤后，通 过单向阀 10 进入各电液 伺服阀 15、1 6、 17、1 8、
19，然后再 进入各液压 缸推动活塞 带动相应机 构运动，从 而获得机器 人各轴的运 动。各轴运 动速度 和
方向由输入电液伺服阀的电流大小和方向进行控制，所以机器人可实现高速精确定位。
油路中单向 阀 10 用来防 止液压泵在 小流量下工 作或不工作 时压力油回 流。 并联在高压油路中的蓄
能器 13 为皮囊式蓄能器，其作用是贮存多余油液和保持系统压力稳定。系统压力由溢流阀 6 调定。
在手臂水平 回转缸 28、 手腕上下摆 动缸 29 及手 腕回转缸 30 的油路中， 分别装有双 向安全阀。 机
器人在工作 中碰到障碍 时，油压升 高，当达到 安全阀调定 压力时，安 全阀工作， 油液经安全 阀、电 液
伺服阀、精过滤器 3l、冷却器 32 流回油箱。从而保证机器人安全操作。
手臂伸缩缸 27 采用差动连接，以保证手臂伸出与缩回运动速度相等。缸 26 为手臂俯仰缸。
系统中电液 伺服阀全部 为广州机床 研究所研制 的 DYC 型伺 服阀。 该阀 抗污染能力 强， 但响应 较 慢 ，
频宽 35Hz 左右。滑阀采用负开口，以提高机器人的稳定性。
该系统油温通过油温自动调节系统可控制在 40± 2℃范围。
压缩空气经 分水过滤器 34、调压阀 35、油雾器 37、电磁阀 38 进入气缸 39。电磁铁 断电时，手
爪夹紧；电磁铁通电后，手爪张开。
3. 示教再现控制原理
示教再现型 机器人的控 制， 可分为 示教控制过 程和再现控 制过程两部 分。 机器人 的臂部、 腕 部 各
轴运动的示 教、 再现原理 相同， 下面以 手臂伸缩运 动为例进行 说明。 图 7-15 是其示教 再现控制原 理图。
(1)示教过程
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按动示教盒上的手臂伸出 (或缩回 )
按钮，发出 控制信号， 该信号经伺 服放大
器放大后， 控制电液伺 服阀的开口 大小和
方向。压力 油经伺服阀 进入手臂伸 缩缸驱
动手臂伸出( 或缩回 )。 由 于手臂与行 程检
测装置—编 码器联接， 手臂伸出 （ 或缩回）
的位移随时 被编码器变 成数字信息 。通过
微机和接口 电路发出采 样信号，对 其进行
采样，采样 数值暂存于 储存器，由 变换器
将采样数值( 周期二进制 码 )变为自然 二进
制码后，存 储在计算机 的内存单元 里，这
样就完成了 手臂动作的 示教过程。 用上述
方法可示教机器人各轴的运动。示教时可用外围设备( 如录音机) 记录程序，以备后用。
图 7-15 示教再现原理图
(2)再现过程
再现就是机 器人自动复 现示教的全 部动作。 首 先由外围设 备 (如录音机 )将示教时记 录的数据 送入
微机内存， 然后执行再 现程序。通 过微机和接 口电路发出 采样信号， 将采样数值( 周期二进制 码 )变 为
微机能接受 的自然二进 制码，微机 将变换后的 采样数值与 微机内相应 的数值进行 比较。比较 后的数 字
偏差信号， 通过接口暂 存于储存器 ，由 DAC(变换器 )变换成 模拟电压信 号，该模拟 偏差信号经 放大 器
放大后控制 伺服阀开口 大小和方向 ，从而控制 手臂移动速 度和方向。 只要计算机 中有偏差信 号输出 ，
手臂就继续 移动。随着 手臂的移动 ，偏差信号 越来越小， 当偏差信号 为零或达到 给定精度时 ，手臂 到
达示教位置，停止移动。按上述再现原理可再现示教的所有动作。
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