動圖詳解四柱液壓機原理

我們以兩個油缸的動作過程為線索，來嘗試拆解一下四柱液壓機的系統原理圖。該類型液壓機采用了高壓大流量的恒功率變量泵，既可以滿足加工工藝的要求，又可以節省可觀的能量。

一、主油缸的動作過程

主油缸快速下行的過程

當你按下啟動按鈕后，電磁鐵【1DT】和【5DT】得電，使得電液換向閥【10】工作在右位，電磁換向閥【11】也工作在右位。輔助泵【1】輸出的控制油液，在流經電磁換向閥【11】后，將液控單向閥【12】打開。此時，系統內的油液流動路徑如下：

進油路：主泵【3】→換向閥【10】的右位→單向閥【16】→主油缸的無桿腔；

回油路：主油缸的有桿腔→液控單向閥【12】→換向閥【10】的右位→換向閥【4】的中位→油箱。

此時，主油缸的活塞桿和滑塊在自重的作用下快速下落。但考慮到主泵【3】的流量并不足以補充主油缸頂部因快速下降而騰出的空腔，因此我們會在主油缸頂部設置一個副油箱【18】，副油箱中的油液會在大氣壓力和液位高度的聯合作用下，經過配有卸荷閥芯的液控單向閥【14】，順利流入主油缸的無桿腔內。

滑塊慢速接近工件以及加壓的過程

當主油缸上的活動擋塊壓下行程開【XK2】時，電磁鐵【5DT】失電，換向閥【11】切換到左位工作，液控單向閥【12】關閉。此時，主油缸無桿腔內的壓力開始升高，閥【14】被迫關閉，且主泵【3】的排量自動減小，接著，主油缸就轉而進入慢速接近工件并逐漸加壓的階段。在這個階段中，系統的油液流動路徑為：

進油路：主泵【3】→換向閥【10】的右位→單向閥【16】→主油缸的無桿腔；

回油路：主油缸的有桿腔→單向閥【13】→換向閥【10】的右位→換向閥【4】的中位→油箱。

滑塊先是慢速接近工件，一旦滑塊接觸到工件后，阻力會急劇增加，隨之而來的就是主油缸無桿腔內的壓力進一步升高，主泵【3】的排量進一步減小，主油缸驅動滑塊以極慢的速度對工件加壓。

 保壓過程

當主油缸無桿腔內的壓力達到預先設定值時，壓力開關【17】就會發出信號，使得電磁鐵【1DT】失電，電液換向閥【10】切換回中位，主油缸的上、下腔均被封死，系統開始進入保壓狀態。此時，單向閥【16】能夠保證主油缸上腔具備良好的密封性，以保持持續地高壓狀態。保壓時間可以由壓力開關【17】控制的時間繼電器設定。

在保壓階段，除了主泵【3】低壓卸荷以外，系統中沒有其它油液在流動。系統的油液流動路徑為：主泵【3】→換向閥【10】的中位→換向閥【4】的中位→油箱。

泄壓及快速返回的過程

4.1、為什么要先泄壓？

當到達設定的保壓時間后，時間繼電器會發出信號，保壓過程結束，電磁鐵【2DT】得電，換向閥【10】切換到左位工作，主油缸進入回程階段。

需要注意的是，如果此時主油缸的無桿腔立即與回油側完全相連通，那么在保壓階段無桿腔內積蓄的大量能量會突然向外釋放，從而產生液壓沖擊，引起振動和噪聲。所以系統在保壓結束后，必須先行泄壓，然后再執行快速回程動作。具體的泄壓過程如下：

當換向閥【10】切換到左位工作的瞬間，主油缸無桿腔還未來得及泄壓，壓力依舊很高，此時帶阻尼孔的卸荷閥【15】呈開啟狀態，油液流動路徑為：

主泵【3】→換向閥【10】的左位→卸荷閥【15】→油箱。

此時主泵【3】工作在低壓狀態，這個壓力并不足以打開復式液控單向閥【14】的主閥芯，但卻能開啟其內部套裝的卸荷小閥芯，主油缸無桿腔的高壓油經過這個卸荷小閥芯的開口泄回到頂部的副油箱【18】，隨著壓縮油液的泄回，主油缸無桿腔內的壓力也就隨之降低了。整個泄壓過程會持續到主油缸無桿腔內的壓力降到使卸荷閥【15】關閉為止。

 4.2、快速回程

在泄壓過程結束后，主泵3的供油壓力開始上升，直至頂開單向閥【14】的主閥芯。此時系統內油液的流動路徑為：

進油路：主泵【3】→換向閥【10】的左位→液控單向閥【12】→主油缸的有桿腔；

回油路：主油缸無桿腔→液控單向閥【14】→副油箱【18】。 

4.3、停止

當主缸活塞桿頂端的滑塊壓下行程開關【XK1】時，電磁鐵【2DT】失電，使換向閥【10】切換到中位，主油缸上、下腔再次被封死進而停止運動，快速回程動作至此結束。此時主泵【3】再次處于卸荷狀態。系統的油液流動路徑為：

主泵【3】→換向閥【10】的中位→換向閥【4】的中位→油箱。

該系統主油缸和頂出缸兩者的動作互鎖，即只有當換向閥【10】處于中位，主油缸不運動時，壓力油才能流經換向閥【4】，進而使得頂出缸執行頂出動作

頂出缸的頂出過程

當我們按下頂出按鈕，電磁鐵【3DT】通電，換向閥【4】切換到左位工作，頂出缸的活塞開始上移，從而將工件頂出。此過程中，系統的油液流動路徑為：

進油路：主泵【3】→換向閥【10】的中位→換向閥【4】的左位→頂出缸的無桿腔；

回油路：頂出缸的有桿腔→換向閥【4】的左位→油箱。

頂出缸的退回過程

當頂出缸完成頂出動作后，電磁鐵【3DT】失電，而電磁鐵【4DT】得電，換向閥【4】工作在右位，頂出缸的活塞開始下降，此過程中系統的油液流動路徑如下：

進油路：主泵【3】→換向閥【10】的中位→換向閥【21】的右位→頂出缸的有桿腔；

回油路：頂出缸的無桿腔→換向閥【4】的右位→油箱。

浮動壓邊

在進行薄板拉伸時，為了進行壓邊，要求頂出缸既要保持一定的壓力，又能隨著主油缸的下降而下降。

也就是說，當頂出缸上升到頂住被拉伸的工件后，電磁鐵【3DT】斷電，換向閥【4】切換到中位，此時頂出缸無桿腔內的油液被封死。

接著，當主油缸進一步下壓時，頂出缸無桿腔的壓力會升高，當壓力升高到一定程度時，頂出缸無桿腔內的油液會經過節流閥【7】和背壓閥【6】返回油箱；而頂出缸有桿腔的補充油液則來自主油缸的有桿腔，所以頂出缸的活塞可以順利下行。

 需要強調的是，此處的背壓閥【6】是采用溢流閥來建立背壓的，而溢流閥一般是錐閥，其開度變化時，開口面積變化比較大，進而會影響運動的平穩性，因此我們在它之前串接了一個節流閥【7】。最后說一下這個安全閥【5】，其作用就是為了限定頂出缸無桿腔的最大壓力，同時也可以防止因節流閥【7】堵塞而造成憋壓的情況發生。