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1.3 初步分析

初步分析整个液压与气动系统的步骤,首先是浏览待分析的液压与气动系统原理图,根据液压与气动系统原理图的复杂程度和组成元件的多少,决定是否对原理图进行进一步的划分。如果组成元件多、系统复杂,则先把复杂系统划分为多个单元、模块或元件组;然后明确整个液压与气动系统或各个单元的组成元件,判断哪些元件是熟悉的常规元件,哪些元件是不熟悉的特殊元件。其次,尽量弄清所有元件的功能及工作原理,以便根据系统的组成元件对复杂的液压与气动系统进行分解,把复杂液压与气动系统分解为多个子系统;最后是对液压与气动系统原理图中的所有元件进行编号,以便根据元件编号给出液压与气动系统原理图的分析说明及各个工作阶段中液压与气动子系统的进油和回油路线。

1.3.1 粗略浏览整个系统

粗略浏览整个液压与气动系统的目的是确定液压与气动系统的组成元件,根据系统的组成元件初步确定组成液压与气动系统的基本回路。浏览整个液压与气动系统原理图后,可以把组成液压与气动系统的所有元件按照能源元件、执行元件、控制调节元件以及辅助元件的顺序和分类列写出来。如果液压与气动系统的组成元件个数和种类较多,可以先把整个系统原理图分解成若干个模块或元件组,然后再按照元件的种类分别列写各个模块的组成元件。分解的原则是尽可能把同一类元件划分在一个元件组中,如可以把变量泵变量控制系统中的所有元件与变量泵化为一个元件组。有时复杂的液压与气动系统原理图中有可能已经把元件划分成不同的模块,此时也可按照已经划分好的模块列写各个模块的组成元件。

列写组成元件的目的是明确待分析的液压与气动系统原理图中哪些元件是熟悉的元件,哪些是不熟悉的或不常用的元件,以便对元件的功能进行初步分析。

1.3.2 分析元件功能

明确液压与气动系统的组成元件后,应仔细了解原理图中各个液压与气动元件之间的相互联系,弄清各个液压与气动元件的类型、功用、性能甚至规格,其中尤其应重点分析不熟悉的元件和专用元件。液压与气动元件的类型和功能是容易从给出的液压与气动系统原理图中分析清楚的,而液压与气动元件的性能和规格有时无法直接从液压与气动系统原理图中搞清楚,有可能还需要参考其他的说明文件。

分析各个组成元件的功能及用途时,如果原理图中有用半结构示意图表示的液压与气动元件或专用液压与气动元件,首先应该分析这一部分液压与气动元件的工作原理和用途,其次分析能源元件和执行元件,然后分析控制调节元件(各种液压阀)以及各种控制装置和变量机构,最后分析辅助元件。这也是有些参考书中提到的“先看两头、后看中间”“先看主回路、后看辅助回路”的原则,所谓“两头”就是回路两头的能源元件和执行元件,“中间”是指能源元件和执行元件之间的控制调节元件。

分析元件功能的前提是熟悉液压与气动元件的图形符号,如果不熟悉液压与气动元件的图形符号,可参阅我国的 GB/T 786.1—1993 国家标准,对照标准中的图形符号确定液压与气动元件的名称及用途。进口设备中液压与气动元件图形符号与我国标准存在一定差别,但差别不大。

对于熟悉的液压与气动元件可根据元件的工作原理分析该元件在系统中的功能。对于不熟悉的专用液压与气动元件,可根据原理图中给出的该元件图形符号,利用网络、参考书、期刊文献、手册、我国的国家标准或国外标准查找有关的参考资料,搞清楚该元件的功能和工作原理。如果找不到相关的参考资料,也可以根据液压与气动系统原理图中给出的元件图形符号推断元件的工作原理和功能。虽然无法从液压与气动元件的图形符号判断该元件的具体结构,但几乎所有液压与气动元件的图形符号都能够表现出该液压与气动元件的功能及工作原理。

在液压与气动系统原理图中,能源元件(液压泵或气源)和执行元件(液压马达和液压缸或气压马达和气缸)的图形符号往往是熟悉的,容易识别,而各种液压与气动阀或液压与气动辅助元件的符号有时有可能是不熟悉的。但各种阀的图形符号与其功能和工作原理之间存在一定的规律,按照这一规律就能够推断出液压与气动元件的功能。

例如我国国家标准规定的液压溢流阀的图形符号如图 1-5 所示,其中方框 1 表示溢流阀的阀体,箭头 2 表示溢流阀的阀芯,弹簧 3 代表溢流阀的调压弹簧,虚线 4 表示溢流阀的控制油,实线 5 表示溢流阀的进口,回油箱符号 6 表示溢流阀的出口直接接油箱。

图 1-5 液压溢流阀的图形符号

图 1-5 中代表阀芯的箭头与进油路线和回油路线不在同一条直线上,表示溢流阀阀芯处于使溢流阀关闭的位置,溢流阀的控制油与弹簧同时作用在溢流阀阀芯的两侧,控制油是从溢流阀的进油口引出的,因此溢流阀的开启由进口压力控制。当进口压力达到溢流阀调压弹簧的调定压力时,溢流阀阀芯上端控制油产生的作用力大于下端弹簧的作用力,此时溢流阀阀芯处于使溢流阀的进、出油口连通的位置,表示溢流阀开启。

再如我国国家标准规定的三位四通手动换向阀图形符号如图 1-6 所示,液压三位四通换向阀的图形符号和气动三位四通换向阀的图形符号是相同的,从图形符号上无法区分该元件是液压元件还是气动元件。

图 1-6 三位四通手动换向阀图形符号

换向阀的图形符号有如下规律。

方框表示阀体,同时也表示阀的工作位置,有几个方框就表示有几“位”。

方框内的箭头表示通路处于接通状态,但箭头方向不一定表示流体的实际流动方向。

方框内符号“”或“”表示该通路不通。

方框外部连接的接口数有几个,就表示几“通”。

通常,阀与系统连接的进口用字母 P 表示,阀与系统连接的出口用字母 O(有时用 T)表示,而阀与执行元件连接的通路用字母 A、B 等表示,有时在图形符号上用 L 表示泄漏口。

三位换向阀中位的油路或气路连通方式称为换向阀的中位机能。

换向阀都有两个或两个以上的工作位置,通常呈现出阀的常态位,即阀芯未受到操纵力时所处的位置,图形符号中的中位是三位阀的常态位。利用弹簧复位的二位阀则以靠近弹簧的方框内的通路状态为其常态位。绘制系统图时,通路一般应连接在换向阀的常态位上。

对于图 1-6 中三位四通手动换向阀,当操纵手柄使阀芯向右移动时,换向阀工作在左位,油路或气路 P 口接 A 口,B 口接 O 口;当操纵手柄使阀芯向左移动时,换向阀工作在右位,油路或气路 P 口接 B 口,A 口接 O 口;当手柄不动作时,在弹簧作用下,阀工作在中位,该阀的中位机能为 M 型机能。

可见,从图 1-5 中液压溢流阀的图形符号和图 1-6 中换向阀的图形符号能够推断出溢流阀和换向阀的工作原理,同样其他任何一种液压阀或气动阀都能够根据图形符号推断出该阀的工作原理。

1.3.3 给元件重新编号

往往待分析的液压与气动系统原理图中并没有对元件进行编号,或者有些元件给出了编号、有些元件没有编号,为便于分析和说明,此时可以对液压与气动系统原理图中所有元件进行重新编号。此外,即使待分析的液压与气动系统原理图中已经对所有元件进行了编号,为了分析方便,也可以采用有利于分析的方法对所有元件进行重新编号。

对元件进行重新编号时,最好采用相关元件进行相关编号的原则,使用字母或数字进行编号,例如为同一个机构服务的元件可以采用相关的字母或数字进行编号,油源元件或同时为多个工作机构服务的元件可以单独编号。图 1-7 为由进给和夹紧回路组成的某机床液压系统原理图,对原理图中各个元件进行重新编号,采用字母的编号方式和采用数字的编号方式分别如图 1-8 和图 1-9 所示。

图 1-7 待编号的机床液压系统原理图

图 1-8 字母编号方式

图 1-9 数字编号方式

图 1-8 中用字母把为同一个机构服务的元件以及液压油源元件进行相关编号,字母采用各个机构的汉语拼音首字母。图 1-8 表明,采用字母编号方式时,编号字数多,但从编号的字母能够很直观地看出该元件是为哪个机构服务的。图 1-9 中采用数字的编号方式,编号字数少,但从编号的数字不能够直观地看出该元件是为哪个机构服务的,因此上述两种编号方法各有利弊。 7VM14+nI4KBAmdSAgH8YGi3dU2NROzZNtTjW1eHy0UvFOG96tMaXvg9YC+T4c1m5

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