液压传动 (2)2幻灯片.ppt

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1、液压传动第1页，共49页，编辑于2022年，星期日10.1.1 液压传动的工作原理 图10.1是常见的液压千斤顶的工作原理图。它由手动柱塞泵和液压缸以及管路、管接头等构成一个密封的连通器，其间充满着油液。关闭放油阀8，向上提起杠杆手柄1，活塞3随之上升，油腔4密封容积增大，产生局部真空，油箱6中的油液在大气压作用下，推开单向阀5中的钢球并通过吸油管道进入油腔4，实现吸油（图10.1b）；当杠杆手柄1下压时，活塞3随之下移，油腔4密封容积减小，油液受到外力挤压产生压力，单向阀5关闭，单向阀7的钢球被顶开，油液压入油腔10，实现压油（图10.1c）。然后推动活塞11和重物上移。反复提压杠杆手柄1，

2、能不断地实现吸油和压油，压力油将不断被压入油腔10，使活塞和重物不断上移，达到起重的目的。若将放油阀8旋转90，油腔中的油液在重物G的作用下，流回油箱，活塞11就下降并恢复到原位。通过对液压千斤顶工作过程的分析可知，液压传动的工作原理是以油液作为工作介质，依靠密封容积的变化来传递运动，依靠油液内部的压力来传递动力。液压传动装置实质上是一种能量转换装置，即实现机械能液压能机械能的能量转换。第2页，共49页，编辑于2022年，星期日10.1.2 液压传动的工作原理 由上例可知，一般液压传动系统除油液外，应由下列几个部分组成（以图10.1为例）。（1）动力部分（液压泵）将输入的机械能转换为液压能，是

3、系统的能源。如1、2、3、5、7组成的手动柱塞泵。（2）执行部分（液压缸或液压马达）将液压能转换为机械能，输出直线运动或旋转运动。如11、12组成的液压缸。（3）控制部分（控制阀）控制液体压力、流量和方向。如各种压力阀、流量阀和换向阀。（4）辅助部分（油箱、管路等）输送液体、储存液体、过滤液体、密封等，以保证液压系统正常工作所必需的部分。如油箱、油管、管接头、滤油器等。第3页，共49页，编辑于2022年，星期日10.1.3 液压传动系统的图形符号 10.1.4 液压传动的特点图10.2a为磨床工作台液压系统工作原理图，称为结构简图，这种图直观性强，较易理解，但图形复杂，难以绘制。为了简化液压系

4、统图的绘制，世界各国都制定了一整套液压元件的图形符号，我国也制定了液压系统图形符号(GB/T786.12001)。图10.2b为用图形符号绘制的工作原理图，显然图形符号绘制方便，图面清晰简洁。液压传动与机械传动、电力传动等相比具有如下特点。1优点 (1)液压传动装置的输出力大，质量轻，体积小。(2)运动较平稳，能在低速下稳定运动；在设备运行过程中，能随时进行大范围无级调速，调速比可达2000：l。(3)操作方便、省力，易实现远距离操纵及自动控制。(4)可自动实现过载保护。(5)液压元件易于标准化、系列化和通用化，使用寿命较长，有利于生产与设计。2缺点(1)易泄漏，传动效率低，传动比不如机械传动

5、准确。(2)对元件的制造精度、安装、调整和维护要求较高，成本较高。(3)系统发生故障时，原因不易查明。第4页，共49页，编辑于2022年，星期日10.1.5 液压油的特性及选用 液压油是液压系统的工作介质，也是液压元件的润滑剂和冷却剂，液压油的性质对液压传动性能有明显地影响。因此有必要了解有关液压油的性质、要求和选用方法。1液压油的性质(1)密度 单位体积油液的质量称为密度，单位为 ，用表示 常用液压油的密度为850960 。密度随压力的增加而提高，随温度的升高而减小，但变化很小，一般可以忽略不计。(2)可压缩性和膨胀性 随压力的增高液压油体积缩小的性质称为可压缩性。随温度的升高液压油体积增大

6、的性质称为膨胀性。在一般液压传动中，液压油的可压缩性和膨胀性值很小，可以忽略不计。(3)粘性 是指液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的内聚力而产生阻止液体内部相对运动而产生的一种内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。粘性的大小用粘度来表示。粘度大，液层间内摩擦力就大，油液就稠，流动时阻力就大，功率损失也大；反之油液就稀，易泄漏。粘度随温度升高而下降。2液压油的选用 在选择液压油时应根据工作要求和液压油有关性质，主要有以下几个方面。(1)粘度适当，且粘度随温度的变化值要小。(2)化学稳定性好。在高温、高压等情况下使用的液压油，能经常保持原有化学成分。(3)杂质少。杂质会堵塞元件中的缝隙、小孔，影

7、响系统正常工作或降低元件的寿命。(4)闪点高，凝固点低。闪点高时能满足防火要求。凝点或倾点低时能在较低温度下工作。第5页，共49页，编辑于2022年，星期日10.1.6 液压传动的两个重要参数 液压传动的两个重要参数是压力和流量。1压力（1）压力的概念 图10.3所示为一密闭容器，容器内静止的油液受到外力和油液自重的作用。由于在液压系统中，通常是外力产生的压力比液体自重产生的压力大得多，为此可将液体自重产生的压力忽略不计。静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力，简称为压力。用公式表示为式中:p压力(法定计量单位为Pa，压力值较大时用KPa或MPa)；F油液受到的外力(N)；A液体表面承压面

8、积(m2)。静压力具有两个特性：油液内任意点受到的各方向的静压力都相等；静压力的方向为垂直指向受压表面。（2）静压传递原理（帕斯卡原理）在密封容器内施加于静止液体任一点的压力将以等值传递到液体中各点，这就是静压传递原理，又称帕斯卡原理（图10.4）。图10.4中，设互相连通的两缸A和B的面积分别为A1、A2，作用力为和，则容器的压力分别为 ,.根据静压传递原理有 故上式表明，只要A2Al足够大，就可用较小的力F1产生很大的力F2（负载力），若A2Al为一定值，则F2越大，所需的力F1也越大，密封缸中的B压力也越大；若F2很小，则压力也很小，当F2=0时，p=0。第6页，共49页，编辑于2022

9、年，星期日10.1.6 液压传动的两个重要参数 2流量和平均流速(1)流量 流量是指单位时间内流过管道或液压缸某一截面的油液体积，通常用Q表示。若在时间t内，流过管道或液压缸的油液体积为V，则流量为 Q=V/t.(2)额定流量 额定流量指的是按试验标准规定，系统连续工作所必须保证的流量，是液压元件的基本参数，应符合公称流量系列。(3)平均流速 平均流速是一种假想的流速，即按通流截面上各点流速相同所计算的流量，来代替实际的流量，即v=Q/A.由于油液之间和油液与管壁之间的摩擦力大小不同，故在油液流动时，在同一截面上各点的真实流速并不相同，故用平均流速作近似计算。(4)活塞(或缸)运动速度与流量的

10、关系 活塞(或缸)的运动是由于进入的油液迫使容积增大而产生的，因此活塞(或缸)运动速度与进入油液流量有直接关系。活塞(或缸)随油液流动而移动，因此活塞的运动速度与油缸的液体的流速相同。活塞(或缸)运动速度与活塞有效作用面积和流量之间的关系为：v=Q/A.(5)液流连续性原理 液体在管中作稳定流动时，由于液体是几乎不可压缩的，则液体在流动过程中遵守质量守恒定律，在单位时间内液体通过任意截面的液体质量相等，就是说，液体流过无分支管道时在任一截面上的流量一定是相等的，这就是液流连续性原理(如图10.5所示)。Q1=Q2 A1v1=A2v2式中：Al、A2截面1、截面2的面积，单位为（m2）；v1、v

11、2液体通过截面1、截面2的流速，单位为ms(米秒)。第7页，共49页，编辑于2022年，星期日10.1.6 液压传动的两个重要参数 3压力损失、流量损失和功率(1)液阻和压力损失 油液由液压泵输出到进入液压缸，其间要经过直管、弯管、各种阀孔等，由于油液具有粘性，油液各质点之间，油液与管壁之间会产生摩擦、碰撞等，对液体的流动产生阻力，这种阻力称为液阻。液阻要损耗一部分能量。这种能量损失主要表现为液流的压力损失。压力损失可分为沿程损失和局部损失。沿程损失是液流经直管中的压力损失，而局部损失是液流经管道截面突变或管道弯曲等局部位置的压力损失。压力损失会造成功率浪费，油液发热、泄漏增加，使液压元件受热

12、膨胀而“卡死”，所以必须尽量减少液阻，以减少压力损失。(2)泄漏和流量损失 液压元件不可能绝对密封，总会有一定的间隙，当间隙两端有压力差时，就会有油液从这些间隙流出。从液压元件的密封间隙漏出少量油液的现象叫泄漏。泄漏分为内泄漏和外泄漏两种（图10.6）。内泄漏是液压元件内部高、低压腔内的泄漏，外泄漏是系统内部油液漏到系统外部。泄漏必然导致流量损失，使液压泵输出的流量不能全部流入液压缸等执行元件，从而影响液压元件的性能和液压系统的正常工作。(3)液压传动功率的计算 功率是单位时间内所作的功，用P表示，单位为W(瓦)或kW(千瓦)。第8页，共49页，编辑于2022年，星期日10.1.6 液压传动的

13、两个重要参数 液压缸的输出功率 因为功率等于力和速度的乘积，所以液压缸输出功率就等于负载阻力F和活塞(或缸)的运动速度的乘积，即 由于 ，所以液压缸输出功率可写为式中：P缸液压缸的输出功率(W)；p缸液压缸的最高工作压力(Pa)；Q缸液压缸的最大流量(m3/s)。液压泵的输出功率 式中：P泵液压泵的输出功率(w)；p泵液压泵的最高工作压力(Pa)；Q泵液压泵输出的最大流量(m3/s)，对定量泵而言，即为该泵的额定流量。由于油液在管道中流动时有压力损失和流量损失，因此液压泵的输出功率应大于液压缸的输出功率。驱动液压泵的电动机功率的计算 由于存在机械摩擦、内泄漏等因素，故电动机(原动机)功率应比液

14、压泵输出功率要大，两者之比用表示，即式中：总液压泵的总效率(外啮合齿轮泵的一般取0.630.9；叶片泵的取0.750.85；柱塞泵的取0.80.9，或参照液压泵的产品目录)；P泵液压泵的输出功率，kW；P缸驱动液压泵的电动机功率，kW。驱动液压泵的电动机功率为第9页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.1 液压泵 液压泵作为液压系统的动力元件，是液压系统的重要组成部分。它能将原动机(如电动机)输入的机械能转换为液压能的能量转换元件。液压泵的性能好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性。1液压泵的工作原理 图10.7所示为单柱塞泵，它由偏心轮1、柱塞2、弹簧3、泵体4和单向阀5、6组成，

15、柱塞2安装在泵体4内，柱塞在弹簧3的作用下与偏心轮1接触。当偏心轮1转动时，柱塞2便在泵体内上下往复运动。柱塞2与泵体4构成一个密封容积a。当柱塞向下运动时，密封油腔a的容积逐渐增大，形成局部真空，油箱7中的油液在大气压作用下，顶开单向阀5进入油腔，液压泵吸油。当柱塞向上运动时，密封油腔a的容积逐渐缩小，使油液受到挤压而产生一定的压力，这时单向阀5关闭，密封容积中的油液顶开单向阀6，沿油路到执行元件，完成压油。若偏心轮不停地转动，柱塞就不停地上、下往复运动，泵就不断地从油箱吸油向系统供油。由上可知：液压泵是靠密封容积的变化来实现吸油和压油的，故可称为容积泵。其工作过程就是吸油和压油过程。要保证

16、液压泵正常工作，必须满足以下条件：1应具备密封工作容积，并且密封容积应能不断重复地由小变大，再由大变小；2要有配油装置，在吸油过程中必须使油箱与大气相通，容积减小时向系统压油。第10页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.1 液压泵 2液压泵主要类型 (1)齿轮泵 按其啮合形式可分为外啮合式和内啮合式两种。工作原理图如图10.8所示，由泵体2、一对啮合齿轮1和5、前后两端盖和传动轴6和7等组成。泵体、端盖和齿轮的各齿间形成两个互不相通的密封容积3和4。当齿轮按图示方向旋转时，K点右侧两轮齿脱开啮合，使密封容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中油液在大气压作用下经油管被吸入油腔3，充满齿间。

17、随着齿轮旋转，油液被带到油腔4。由于油腔4的轮齿逐渐进入啮合，故密封容积不断减小，从而使齿槽间的油液被逐渐挤出，通过压油腔4被送入系统中。故3为吸油腔，4为压油腔。当齿轮不断旋转时，齿轮泵连续不断地重复吸油和压油的过程，不断向系统供油。(2)叶片泵 分为单作用式和双作用式两种。单作用式转子每转一周完成吸油、压油各一次，双作用式转子每转一周完成吸油、压油各两次。单作用式叶片泵 如图10.9所示为单作用式叶片泵的工作原理图。双作用式叶片泵 图10.10所示为双作用式叶片泵的工作原理图。第11页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.1 液压泵 (3)柱塞泵 柱塞泵是靠柱塞在缸体内作往复运动，

18、使缸体内的密封容积变化来实现吸油和压油的，按柱塞排列方向不同，分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。径向柱塞泵 由柱塞3、定子4、转子5和配油轴6等组成。当电动机带动转子旋转时，每个柱塞分别在缸体内径向往复滑动。柱塞在上半周时，从配油轴的吸油口吸油；当柱塞在下半周时，向配油轴的压油口压油。转子每转一周，各柱塞各吸、压油一次。改变转子与定子的偏心距e时，可改变泵的输油量，因此径向柱塞泵是一种变量泵。若改变偏心方向，就可改变吸、排油方向成为双向变量泵。轴向柱塞泵 由配油盘1、缸体2、柱塞3和斜盘4等组成，斜盘、配油盘均与泵体相固定，柱塞装在缸体沿圆周均布的轴向孔内，缸体由电动机通过传动轴带动旋转，柱塞

19、在弹簧或液压力的作用下头部紧贴在斜盘上，柱塞孔的另一端与配油盘贴紧。当缸体如图方向旋转时，斜盘迫使柱塞在缸体轴向孔中作往复运动，形成密封容积的变化。改变斜盘的倾角，可改变柱塞的行程，即可改变泵的输油量，因此轴向柱塞泵为变量泵。若改变倾斜方向，能使吸、压油方向改变，使其成为双向变量泵。第12页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.2 液压缸 液压缸是将液压能转换为机械能的能量转换装置，它是液压系统中的执行元件。液压缸一般用于实现往复直线运动或摆动。液压缸按结构形式可分为活塞缸、柱塞缸和摆动缸三类。活塞缸和柱塞缸实现往复直线运动，输出推力或拉力和直线运动速度；摆动缸则能实现小于360的往复

20、摆动，输出角速度（转速）和转矩。液压缸按油压作用形式可分为单作用式和双作用式液压缸。单作用式液压缸只有一个外接油口输入压力油(图10.13a)，液压作用力仅作单向驱动，而反行程只能在其他外力(自重、负载或弹簧力)的作用下完成，可节省动力。而双作用式液压缸是分别由液压缸两端外接油口输入压力油(图10.13b、c)。1双出杆活塞式液压缸 如图10.14所示为一驱动磨床工作台的实心双出杆活塞式液压缸结构图，它主要由压盖2、端盖3、缸体4、活塞5、密封圈6、活塞杆1、7等组成。当压力油从油缸右腔进入，左腔回油时推动活塞向左移动，反之活塞右移。双出杆活塞式液压缸的特点是：液压缸两腔中都有活塞杆伸出，且两

21、活塞杆直径d相等，即活塞两侧有效面积相等，因此当供油量相等时，活塞往复运动速度相等，即 如供油压力p相等，则其向左或向右两个方向的液压推力相等，即：第13页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.2 液压缸 2单出杆活塞式液压缸 如图10.15所示为单出杆活塞式液压缸。其特点是：活塞一端有活塞杆，另一端没有，所以活塞两端的有效工作面积、不相等。因此在供油量相同的情况下，活塞往复运动速度不相等。当无杆腔进油时，当有杆腔进油时，如供油压力p相等时，向左和向右两个方向的液压推力也不相等，即当无杆腔进油时，当有杆腔进油时，显然 ，当 时，。这一特点常被用于实现机床快退和工进。当单出杆活塞式液压缸

22、的两腔同时接通压力油而进行工作时(图10.15c)，由于活塞两端有效工作面积、不相等，使作用于活塞两端的液压力与也不相等，产生推力差，在此推力差的作用下，使活塞向右移动。此时从缸右腔排出的油液也进入到左腔，使活塞实现快速运动，这种连接方式称为差动连接。这种两腔同时通压力油，利用活塞两侧有效作用面积差进行工作的单出杆液压缸称差动液压缸。第14页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.2 液压缸 无杆腔液压力 有杆腔液压力 故推力差 由上述分析可知，进入液压缸左腔的流量，除泵所供给的流量外，还有来自右腔的流量，这时活塞的移动速度可按如下方法计算：式中：v3差动连接时，活塞的运动速度(ms)；

23、d活塞杆直径(m)；Q泵的输出流量(m3/s)。综上分析，差动连接液压缸的特点是：速度快、推力小，适用于快速进给系统。为使快速进退速度相等，可使活塞无杆腔有效作用面积为活塞杆面积的两倍，即：。故活塞的运动速度第15页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.2 液压缸 3液压缸的密封、缓冲和排气 (1)液压缸的密封 主要指活塞与缸体、活塞杆与端盖之间的动密封以及缸体与端盖之间的静密封。密封性能的好坏将直接影响其工作性能和效率。因此，要求液压缸在一定的工作压力下具有良好的密封性能，且密封性能应随工作压力的升高而自动增强。此外还要求密封元件结构简单、寿命长、摩擦力小等。常用的密封方法有间隙密封

24、和密封圈的密封。间隙密封 它依靠运动件之间很小的配合间隙来保证密封。这种密封方法摩擦力小，但密封性能差，要求加工精度高，只适用于低压场合。其间隙可取0.020.05mm。密封圈密封 是液压系统中应用最广的一种密封方法。利用密封元件弹性变形挤紧零件配合面来消除间隙的密封形式，磨损可自动补偿。密封圈通常是用耐油橡胶、尼龙等制成，其截面通常做成O形、Y形、U形和V形等，其中O型应用最普遍，如图10.16所示.第16页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.2 液压缸 (2)液压缸的缓冲 液压缸的缓冲结构是为了防止活塞到达行程终点时，由于惯性力作用与缸盖相撞。液压缸的缓冲都是利用油液的节流（即增

25、大终点回油阻力）作用实现的。常用的缓冲结构如图10.17所示，它是利用活塞上的凸台和缸盖上的凹槽在接近时油液经凸台和凹槽间的缝隙流出，增大回油阻力，产生制动作用，从而实现缓冲。(3)液压缸的排气 液压缸中如果有残留空气，将引起活塞运动时的爬行和振动，产生噪声和发热，甚至使整个系统不能正常工作，因此应在液压缸上增加排气装置。如图10.18所示为排气塞结构。排气装置应安装在液压缸的最高处。工作之前先打开排气塞，让活塞空行程往返移动，直至将空气排干净为止，然后拧紧排气塞进行工作。为便于排除积留在液压缸内的空气，油液最好从液压缸最高点引入和引出。对运动平稳性要求较高的液压缸，可在两端装排气塞。第17页

26、，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.3 液压控制阀 在液压系统中，为使机构完成各种动作，就必须设置各种相应的控制元件液压控制阀，以用来控制或调节液压系统中液流的方向、压力和流量，以满足执行机构运动和力的要求。液压控制阀根据其在系统中的用途不同，可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。1方向控制阀 在液压系统中，用以控制液流的方向的阀，称为方向控制阀简称方向阀。按其功能不同，可分为单向阀和换向阀两大类。(1)单向阀 主要作用是控制油液流动方向。按阀芯的结构不同，可分为球阀式和锥阀式两种（图10.19）。它主要由阀体、阀芯和回位弹簧等组成，工作时压力油从进油口P1流入，作用在阀芯

27、上的液压力克服弹簧力和摩擦力将阀芯顶开，于是油液从出油口P2流出。当油液反向流入时，液压力和弹簧力将阀芯紧压在阀座上，阀口关闭，油路不通。单向阀常安装在泵的出口，防止系统的压力冲击影响泵的正常工作，或泵不工作时防止油液倒流回油箱。为了减小油液正向通过时的阻力损失，弹簧刚度很小。一般单向阀的开启压力为0.030.05Mpa；当利用单向阀作背压阀时，应换上较硬的弹簧，使阀的开启压力达到0.20.6Mpa。第18页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.3 液压控制阀 除了一般的单向阀外，还有液控单向阀（图10.20），它由锥形阀阀芯和活塞组成。当控制油口K不通压力油时，作用同普通单向阀，即只

28、允许油液由P1流向P2口；当控制油口K通压力油时，推动活塞1右移并通过顶杆2使单向阀阀芯3顶起，P1与P2相通，油液可以在两个方向自由流通。当控制油进口的控制油路切断后，恢复单向流动。换向阀 换向阀是借助于阀芯与阀体之间的相对运动来改变油液流动方向的阀类。按阀芯相对于阀体的运动方式不同，换向阀可分为滑阀（阀芯移动）和转阀（阀芯转动）。按阀体连通的主要油路数不同，换向阀可分为二通、三通、四通等；按阀芯在阀体内的工作位置数不同，换向阀可分为二位、三位、四位等；按操作方式不同，换向阀可分为手动、机动、电磁动、液动、电液动等；按阀芯的定位方式不同，换向阀可分为钢球定位和弹簧复位两种。第19页，共49页

29、，编辑于2022年，星期日10.2.3 液压控制阀 滑阀式换向阀换向原理和滑阀机能。如图10.21所示的阀芯有三个工作位置左、中、右称为三位），阀体上有四个通路O、A、B、P称为四通（P为进油口，O为回油口，A、B为通往执行元件两端的油口），此阀称为三位四通阀。当阀芯处于中位时（图10.21a），各通道均堵住。油缸两腔既不能进油，又不能回油，此时活塞锁住不动。当阀芯处于右位时(图10.21b)，压力油从P口流入，A口流出；回油从B口流入，O口流回油箱。当阀芯处于左位时（图10.21c)，压力油从P口流入，B口流出；回油由A口流入，O口流回油箱。图10.21d为三位四通阀的图形符号。三位换向阀的

30、阀芯在阀体中有左、中、右三个位置，左、右两位是使执行元件产生不同的运动方向，而在中间位置时的油口连接关系称为滑阀机能（即中位机能），表10.3所列为常见的三位四通换向阀的滑阀机能。第20页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.3 液压控制阀 换向阀的图形符号 一个换向阀的完整图形符号应表明位置数、通数及操纵方式、复位方式和定位方式的符号。方框表示阀的作用位置，方框数即“位数”，换向滑阀的位数分二位和三位。在一个方框内，箭头或“”于方框交点数为油口通路数，即“通数”，通数有二通、三通、四通、五通等。通常在相应位置的方框内表示油口的数目及通道的方向，其中“”、“”表示通路，“”和“”表示通

31、路被阀芯堵死。滑阀的操纵方式有手动、机动、液动、电磁和电液动等多种型式。图10.22a为二位二通常闭式行程换向阀。当挡铁没有压住滚轮时，右位接入系统，油腔P与A不通。当挡铁压住滚轮使阀芯移动时，左位接入系统，油腔P和A接通。图10.22b为三位四通电磁换向阀。lDT通电时，左位接入系统，这时进油口P和A相通，油口B和回油口O相通；当2DT通电时，右位接入系统，这时进油口P与B相通，油口A和回油口O相通；当1DT与2DT均断电时，处于中位，各油路均堵住。2压力控制阀 控制液压系统压力或利用压力作为信号来控制其他元件动作的阀称为压力控制阀。常用的压力阀有溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。它们的

32、共同特点是：利用油液压力和弹簧力相平衡的原理来进行工作的。第21页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.3 液压控制阀 (1)溢流阀 溢流阀一般安装在泵的出口处，并联在系统中使用。它的作用是溢流和稳压。限压保护作用（又称安全阀）。起背压阀作用。如果将溢流阀安装在液压缸的回油路上，可以产生背压力，提高运动的平稳性。溢流阀按结构类型及工作原理可分为直动式和先导式两种，下面介绍直动式溢流阀工作原理。图10.23为直动式溢流阀及工作原理图，直动式溢流阀主要由阀体、阀芯、调压弹簧和调压螺钉等组成。压力油从进油口P作用于阀芯底面，阀芯底部受到向上的液压作用力F=PA（设工作腔有效面积为A)，而弹簧

33、力为FS。当进油压力较小时，因FFS时，弹簧被压缩，阀芯上移，阀口打开，部分油液经回油口O流回油箱，限制系统压力继续升高，使压力保持在 。改变弹簧压力即可调节系统压力的大小，所以溢流阀工作时阀芯随着系统压力的变动而上下移动，从而维持系统压力近于恒定。直动式溢流阀的特点是结构简单，反应灵敏。缺点是工作时易产生振动和噪声，而且压力波动较大。直动式溢流阀主要用于低压或小流量场合。第22页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.3 液压控制阀 (2)减压阀 减压阀是一种利用液流流过缝隙产生压降的原理，使出口油压低于进口油压的压力控制阀，以满足执行机构的需要。减压阀有直动式和先导式两种，一般采用先

34、导式。图10.24表示先导式减压阀的结构图和图形符号，它由两部分组成，即先导阀调压，主阀减压。工作时液压油从进油口P1进入，经主阀缝隙h流到出油口P2，送往执行机构。主阀芯下端有轴向沟槽a，阀芯的中心有阻尼小孔b，减压油可经过槽口a、阻尼孔b、油室c和孔d通到先导阀的右端并给锥阀一个向左的液压力。当负载较小，出油口压力小于调定压力时不开，主阀芯的上下两端的油压相等，主阀芯在平衡弹簧作用下压至最低位置，主阀芯与阀体形成的狭缝h最大，油液流过时压力损失最小，这时减压阀处于非工作状态，位常开。当负载较大时，出油口压力达到调定压力时，锥阀打开控制油开始流动，主阀芯上的阻尼孔b有油液流过，产生压力降，使

35、得主阀芯上端油压小于下端油压，主阀芯在压力差的作用下克服平衡弹簧的作用而上移，使主阀口的狭缝h减小，产生压力降。此压力降能自动调节，使出油口油压稳定在调定值上，此时减压阀处于工作状态。当负载更大时，节流口h将更小，压力降更大，使出油口压力稳定在调定值上。第23页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.3 液压控制阀 (3)顺序阀 顺序阀是用来控制液压系统中两个或两个以上工作机构的先后顺序。顺序串联于回路上，它是利用系统中的压力变化来控制油路通断的。顺序阀分为直动式和先导式，又可分为内控式和外控式，压力也有高低压之分。应用较广的是直动式。图10.25是一种直动式顺序阀的结构，其结构和工作原

36、理与直动式溢流阀基本相似，不同的是顺序阀的出口不是通油箱，而是通往另一工作油路，故需要单独的泄油口L，Pl为进油口，P2为出油口。当进口油压低于弹簧调定值时，阀芯处于最低位置，阀口封闭，油液不能通过顺序阀；当进口油压高于弹簧调定值时，阀芯被向上顶起，使阀口开启，形成通路，使油液通过顺序阀流向执行元件。小结：顺序阀与溢流阀的区别 1.溢流阀的出油口通往油箱，顺序阀的出油口一般通往另一工作油路；顺序阀的进出油口都是有一定压力的。2溢流阀打开时，进油口压力基本上保持在调定值，出口压力近似为零；而顺序阀打开后，进油压力可以继续升高。3溢流阀的内部泄漏可以通过出油口回油箱；而顺序阀因出油口不是通往油箱的

37、，所以要有单独的泄油口。第24页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.3 液压控制阀 （4）压力继电器 压力继电器是利用液压系统中的压力变化来控制电路的通断，从而将液压信号转变为电器信号，以实现顺序控制和安全保护作用。图10.26所示为单柱塞式压力继电器。压力油自油口P通入作用在柱塞的底部，当其压力已达到调定值时，便克服上方弹簧阻力和柱塞摩擦力作用推动柱塞上升，通过顶杆触动微动开关发出电信号。限位挡块可在压力超载时保护微动开关。3流量控制阀 流量控制阀是通过改变液流的通流截面来控制系统工作流量，以改变执行元件运动速度的阀，简称流量阀。常用的流量阀有节流阀和调速阀等。(1)节流口 节流阀

38、有一个节流部分称节流口。节流口的形式很多，最常用的如图10.26所示，图10.26a为针阀式节流口，针阀作轴向移动，调节环形通道大小以调节流量，第25页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.3 液压控制阀 图10.26b是偏心式，在阀芯上开了一个截面为三角形的偏心槽，转动阀芯时，就可以调节通道的大小以调节流量。图10.26c是轴向三角槽式可改变三角沟通道截面的大小。图10.26d为周向缝隙式，油可以通过狭缝流入阀芯内孔，再经左边的孔流出，旋转阀芯就可以改变缝隙的通流面积的大小。图10.26e为轴向缝隙式，在套筒上开有轴向缝隙，轴向移动阀芯就可以改变缝隙通流面积的大小，以调节流量。（2）

39、普通节流阀 如图10.27a所示为普通节流阀的结构图，节流口形式为轴向三角槽式。压力油从进油口P1流入，经孔道b和阀芯3右端的节流沟槽进入孔道a，再从出油口P2流出。旋转手柄1，可使推杆2沿轴向移动，推杆左移时，阀芯也左移，节流口开大，流量增大；推杆右移时，阀芯也右移，节流口关小，流量减小。图形符号如图10.27b。这种节流阀结构简单，制造容易，但负载和温度的变化对流量的稳定影响较大，因此只适用于负载和温度变化不大或速度稳定性要求较低的液压系统。第26页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.3 液压控制阀 (3)调速阀 调速阀的工作原理如图10.28a所示。调速阀是由减压阀和节流阀串联

40、而组成的阀，这里采用的减压阀称定差减压阀，它与节流阀串联在油路中，可以使节流阀前后的压力差保持恒定，使执行机构的运动速度保持稳定。调速阀进油压力为p1，经减压阀的开口流至节流阀入口处压力为p2。在节流阀开启一定时，工作机构有相应的运动速度。当工作机构的负载变化时，调速阀的出口压力随之发生变化，但由于其中的定差减压阀的作用，使节流阀前后的压力差(p3-p2)保持不变，从而使工作机构的速度不受负载的变化而波动，从而保持了速度的稳定性。当出口压力p3增大时，作用在减压阀的阀芯上的液压力F2也随之增大，于是滑阀不再保持平衡，而是向下移动一段距离后处于平衡，这样，减压阀节流口增大，减压阀的压力降减小，使

41、p2增大，直至(p3-p2)近于保持不变。当出口压力p3减小时，液压力F2也随之减小，于是滑阀不再保持平衡，而是向上移动一段距离后处于平衡，使减压阀节流口减小，压力降增大，使减小，以保证(p3-p2)近于保持不变。第27页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.4 液压辅件 1油管和管接头 (1)油管的作用是连接液压元件和输送液压油。在液压系统中常用的油管有钢管、铜管、塑料管、尼龙管和橡胶软管，可根据具体用途进行选择。钢管（无缝钢管），耐压高，适用于中、高压的液压系统。铜管（紫铜管），易弯曲成形，安装方便，管壁光滑，摩擦阻力小。但耐压低，价格高，抗振能力弱，易使压力油氧化，适用于中、低压

42、系统。尼龙管：能代替部分紫铜管，价格低，易弯曲，但寿命较短。适用于中、低压场合。橡胶软管：吸振性好，能减轻冲击，安装方便，但寿命较短。一般用于有相对运动件之间的连接。有高压和低压橡胶软管两种。塑料管：价格便宜，但耐压低，一般用作回油管或泄油管。(2)管接头 管接头用于油管与油管、油管与液压件之间的连接。管接头按通路数可分为直通、直角、三通等形式，按接头连接方式可分为焊接式、卡套式、管端扩口式和扣压式等形式。按联接油管的材质可分为钢管管接头、金属软管管接头和胶管管接头等。我国已有管接头标准，使用时可根据具体情况，选择使用。2油箱 油箱主要功能是储油、散热及分离油液中的空气和杂质。油箱的结构如图1

43、0.29所示，形状根据主机总体布置而定。它通常用钢板焊接而成，吸油侧和回油侧之间有两个隔板7和9，将两区分开，以改善散热并使杂质多沉淀在回油管一侧。吸油管1和回油管4应尽量远离，但距箱边应大于管径的三倍。加油用滤网2设在回油管一侧的上部，兼起过滤空气的作用。盖上面装有通气罩3。为便于放油，油箱底面有适当的斜度，并设有放油塞8，油箱侧面设有油标6，以观察油面高度。当需要彻底清洗油箱时，可将箱盖5卸开。第28页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.4 液压辅件 油箱容积主要根据散热要求来确定，同时还必须考虑机械在停止工作时系统油液在自重作用下能全部返回油箱。3滤油器 滤油器的作用是分离油中

44、的杂质，使系统中的液压油经常保持清洁，以提高系统工作的可靠性和液压元件的寿命。液压系统中的所有故障80%左右是因污染的油液引起的，因此液压系统所用的油液必须经过过滤，并在使用过程中要保持油液清洁。油液的过滤一般都先经过沉淀，然后经滤油器过滤。滤油器按过滤情况可分为粗滤油器、普通滤油器、精滤油器和特精滤油器。按结构可分为网式、线隙式、烧结式、纸芯式和磁性滤油器等形式。滤油器可以安装在液压泵的吸油口、出油口以及重要元件的前面。通常情况下，泵的吸油口装粗滤油器，泵的出油口和重要元件前装精滤油器。第29页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.4 液压辅件 滤油器的基本要求是过滤精度（滤油器滤芯

45、滤去杂质的粒度大小）满足设计要求；过滤能力（即一定压降下允许通过滤油器的最大流量）满足设计要求；滤油器有一定的机械强度，不会因液压力作用而破坏；滤芯抗腐蚀能力强，并能在一定的温度范围内持久工作。滤芯要便于清洗和更换，便于装拆和维护。4蓄能器 蓄能器是一种能够蓄存液体压力能并在需要时把它释放出来的能量储存装置。蓄能器种类较多，常用的是充气式蓄能器。气囊式蓄能器的结构如图10.31所示。它主要有充气阀1、壳体3、气囊2和提升阀4所组成。气囊用耐油橡胶制成，并与充气阀座压制在一起，固定在壳体3的上半部。充气阀仅在蓄能器工作前对其充气用，蓄能器工作后始终关闭。一般气囊的充气压力可为系统油液最低工作压力

46、的60%70%。气囊外部为压力油，气囊内部的气体体积随蓄能器内油压力的降低而膨胀，并将油液排出。提升阀4的作用是防止油液全部排出时气囊膨出容器之外。充气式蓄能器的优点是：气囊惯性小，反应灵敏，尺寸小，容易维护，易于安装。缺点是：胶囊和壳体制造困难，容量较小。第30页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.4 液压基本回路的工作原理 液压基本回路是用液压元件组成以液体为工作介质并能完成特定功能的典型回路。按功能可分为方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路和顺序动作回路。1方向控制回路 方向控制回路是用来控制液压系统中各条油路的液流的通、断及方向的回路。方向控制回路有换向回路和锁紧回路等。

47、换向回路 一般可由换向阀来实现。此回路要求换向阀压力损失小，换向平稳、泄漏小。图10.31是采用三位四通手动换向阀控制的换向回路。当手柄上端向左扳时，左位接入系统，液压泵输出油液经换向阀进入液压缸左腔，推动活塞右移，右腔油液经B、O回油箱；当手柄上端向右扳时，右位接入系统，液压泵输出油液经换向阀进入液压缸右腔推动活塞左移，左腔油液经A、O回油箱；当手柄扳向中间位置时，中位接入系统，活塞停止运动，故随着手柄位置的改变，可控制油缸中活塞左、右改变移动方向。（2）锁紧回路 通过回路的控制使执行元件在运动过程中的某一位置上停留一段时间保持不动，并防止停止后窜动。使液压缸锁紧的方法有采用滑阀机能为“O”

48、型或“M”型三位阀的闭锁回路（图10.32），当lYA、2YA均断电时，三位阀处于中位，液压缸的两个油口被封闭，缸两腔充满油液，使缸在停留位置上“锁紧”，不受外力干扰。由于换向阀是靠间隙密封，故有泄漏，锁紧效果不好，但结构简单。第31页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.4 液压基本回路的工作原理 当要求锁紧效果较高时，可采用液控单向阀双向锁紧（图10.33）。在液压缸的两侧油路上都串接液控单向阀（液压锁），活塞可以在行程的任意位置上锁紧，不会因为外界因素而窜动。为保证锁紧迅速、准确，换向阀常采用H型或Y型中位机能。2压力控制回路 压力控制回路用压力阀来调节系统或系统的某一部分的压力

49、，以实现调压、减压、增压、卸载等控制，以满足执行元件对压力的要求。(1)调压回路 调压回路是指控制系统的工作压力，使其不超过某预先调好的数值，或者使执行机构在工作过程中不同阶段实现多级压力转换。一般由溢流阀实现这一功能。单级调压回路 如图10.34所示为单级调压回路。在定量泵系统中，系统的压力由溢流阀调定压力来决定。当系统压力达到溢流阀的调定值时，溢流阀开启，多余油液经溢流阀回油箱。这种回路效率较低，一般用于流量不大的场合。它是液压系统中应用十分广泛的回路。第32页，共49页，编辑于2022年，星期日10.2.4 液压基本回路的工作原理 多级调压回路 图10.35所示为多级调压回路，当系统需要

50、多级压力控制时，可采用此类回路。当三位四通电磁阀1DT通电时，系统由溢流阀2所调定的压力进行工作，当2DT通电时，系统由溢流阀3所调定的压力进行工作。当1DT、2DT都不通电时，系统压力由溢流阀1所调定的压力进行工作。溢流阀2、3的调定压力必须比溢流阀1要小。(2)减压回路 用单泵供油的液压系统中，在主油路上工作压力往往较高，而在夹紧、润滑等支路上所需的压力较低，这时可采用减压回路。减压回路控制元件为减压阀。在定量泵液压系统中，溢流阀按主系统的工作压力进行调定，但控制系统的压力较低，润滑系统的工作压力更低，这时可采用图10.36所示的减压回路。减压阀的出口压力可在 Pa以上到比溢流阀所调定的压