第一部分  液压系统基础知识

一、液压系统简介

       液压系统的作用为通过改变压强增大作用力。液压系统可分为两类：液压传动系统和液压控制系统。液压传动系统以传递动力和运动为主要功能  。液压控制系统则要使液压系统输出满足特定的性能要求（特别是动态性能），通常所说的液压系统主要指液压传动系统。

一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。

1、动力元件：动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵。

2、执行元件：执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。

3、控制元件：控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀包括溢流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。

4、辅助元件：辅助元件包括油箱、滤油器、冷却器、加热器、蓄能器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油位计、油温计等。

5、液压油：液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。

二、液压系统优缺点

液压传动的优点:

与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点：

1、液压传动的各种元件，可以根据需要方便、灵活地来布置。

2、重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快。  

3、操纵控制方便，可实现大范围的无级调速（调速范围达2000：1）。

4、可自动实现过载保护。  

5、一般采用矿物油作为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长。

6、很容易实现直线运动。  

7、很容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。

第一部分  液压系统基础知识

液压传动的缺点:  

1、由于流体流动的阻力和泄露较大，所以效率较低。如果处理不当，泄露不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。  

2、由于工作性能易受到温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。  

3、液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。  

4、由于液体介质的泄露及可压缩性影响，不能得到严格的传动比。

5、液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平。

第二部分  液压系统的基本应用

 随着机电技术的不断发展，特别是数控技术的飞速发展，机床设备的自动化程度和精度越来越高。使特别适合于电控和自控的液压技术，得到了更加充分的应用。无论是在一般数控机床还是加工中心，液压技术都是极其有效的传动与控制方式。

              图1  达人数控卧式多轴钻床上的液压站    

下面以达人数控卧式多轴钻床为例说明液压技术在机床上的基本应用

达人多轴钻床采用液压进给（或伺服丝杆进给，这里重点介绍液压进给），可以完成工件钻孔的自动快进、工进、快退及原位停止等动作，还可以完成液压夹具自动夹紧、松开动作，液压驱动保证进给稳定，进给力均匀，延长钻头使用寿命。

其原理图如下图所示：

图2 达人机床液压原理图

 该系统由1.油泵电机、2.溢流阀、3.单头二位阀、4.可调式节流阀、5.三位四通阀、6.二位四通阀、油箱、滤油器、压力表、油缸及油管等组成。

其自动循环过程如下：

1）快进及夹具自动夹紧

按下工作按钮，二位四通阀的电磁铁YA1得电，二位四通阀右位接入系统，夹具加紧。之后三位四通阀中的电磁铁YA3和单头二位阀的电磁铁YA4得电，三位四通阀左位和单头二位阀上往下通接入系统，液压油缸快速进给。这时油路走向为：

夹具进油路：油箱→滤油器→油泵电机 →二位四通阀→夹紧油缸。

夹具回油路：夹紧油缸→二位四通阀→油箱。

进给进油路：油箱→滤油器→油泵电机 →三位四通阀→升降油缸。

进给回油路：升降油缸→三位四通阀→单头二位阀→油箱。

图3 快进及夹具自动夹紧流程动态图

2）工进

快进至设定位置后，单头二位阀的电磁铁YA4断电，单头二位阀下往上通接入系统，切断了自身的油路，使进给系统回油只能从可调式节流阀方面走，则液压油缸从快进速度变为工进速度。这时油路走向为：

进给进油路：油箱→滤油器→油泵电机→二位四通阀→夹紧油缸。

进给回油路：升降油缸→三位四通阀→可调式节流阀→油箱。

图4  工进流程示意图

3）快退及夹具自动松开

工进完成后，三位四通阀中的电磁铁YA2和单头二位阀的电磁铁YA4得电，三位四通阀右位和单头二位阀上往下通接入系统，液压油缸从工进速度变为快退速度。之后二位四通阀的电磁铁YA1失电，二位四通阀左位接入系统，夹具松开。这时油路走向为：

进给进油路：油箱→滤油器→油泵电机→三位四通阀→升降油缸。

进给回油路：升降油缸→三位四通阀→单头二位阀→油箱。

夹具进油路：油箱→滤油器→油泵电机→二位四通阀→夹紧油缸。                             

夹具回油路：夹紧油缸→二位四通阀→油箱。

图5  快退及夹具自动松开流程动态图

 4）原位停止

当机头退回原位后，三位四通阀中的电磁铁YA2和单头二位阀的电磁铁YA4全部断电，三位四通阀中位和单头二位阀下往上通接入系统，二位四通阀保持不变。升降液压油缸两腔由于被三位四通阀的中位封住而停止运动，夹具则保持在松开状态。