液壓知識培訓

1、1液壓基礎知識培訓2液壓基礎液壓基礎 液壓原理液壓原理 液壓元件液壓元件 液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng) 原理圖原理圖 常見故障常見故障3液壓原理液壓原理 液壓傳動是一種流體傳動，理論基礎是流體力學。以液體為介質，利用液體壓力來傳遞動力和進行控制的一種傳動方式 液體靜力學，帕斯卡原理 密閉液體上的壓強，能夠大小不變地向各個方向傳遞4 靜止液體的力學規(guī)律 流動液體的力學規(guī)律 管路系統(tǒng)流動分析 液壓系統(tǒng)的氣穴與液壓沖擊現(xiàn)象52.1.1 液體的靜壓力 靜壓力: 是指液體處于靜止狀態(tài)時,其單位面積上所受的法向作用力 若包含液體某點的微小面積A上所作用的法向力為F，則該點的靜壓力p定義為： 若法向力F均勻地作用在面積

2、A上，則壓力可表示為:AFpAlim0AFp 62.1.1 液體的靜壓力 靜壓力的特性: 液體的靜壓力的方向總是沿著作用面的內法線方向 靜止液體中任何一點所受到各個方向的壓力都相等 液體靜壓力基本方程:反映了在重力作用下靜止液體中的壓力分布規(guī)律 p=po+gh圖21重心作用下的靜止液體72.1.3 靜壓力基本方程物理意義 p=p0+g(z0 - z) + z= + z0=C Z:單位重量液體的位能,稱位置水頭 :單位重量液體的壓力能,稱壓力水頭 物理意義:靜止液體具有兩種能量形式，即壓力能與位能。這兩種能量形式可以相互轉換，但其總和對液體中的每一點都保持不變?yōu)楹阒担虼遂o壓力基本方程從本質上反

3、映了靜止液體中的能量守恒關系.gpgp0gp82.1.4 壓力的計量單位 法定單位 :牛頓/米2(N/m2)即帕（Pa） 1 MPa=106Pa 單位換算: 1工程大氣壓（at）=1公斤力/厘米2（kgf/m2）105帕=0.1 MPa 1米水柱（mH20）=9.8103Pa 1毫米汞柱（mmHg）=1.33102Pa 1bar 1bar 0.1 Mpa=14.5psi92.1.4 壓力的計量單位 相對壓力（表壓力）: 以大氣壓力為基準，測量所得的壓力 是高于大氣壓的部分 絕對壓力: 以絕對零壓為基準測得的壓力 絕對壓力=相對壓力 + 大氣壓力 真空度:如果液體中某點的絕對壓力小于大氣壓力，則

4、稱該點出現(xiàn)真空。此時相對壓力為負值，常將這一負相對壓力的絕對值稱為該點的真空度 真空度=|負的相對壓力|=|絕對壓力 - 大氣壓力| 圖22 絕對壓力、相對壓力和真空度表 壓 力p絕 對 壓 力真 空 度絕 對 壓 力絕 對 壓 力p = 0102.1.5 壓力的傳遞 帕斯卡原理:若在處于密封容器中靜止液體的部分邊界面上施加外力使其壓力發(fā)生變化，只要液體仍保持其原來的靜止狀態(tài)不變，則液體中任一點的壓力均將發(fā)生同樣大小的變化 液壓傳動是依據帕斯卡原理 實現(xiàn)力的傳遞、放大和方向 變換的 液壓系統(tǒng)的壓力完全決定于液壓系統(tǒng)的壓力完全決定于 外負載外負載 圖2-4帕斯卡原理應用112.2 流動液體的力學

5、規(guī)律 理想液體: 既不可壓縮又無粘性的液體 理想氣體: 可壓縮但沒有粘性的氣體 一維定常流動: 即流場中速度與壓力只是空間點的位置的函數(shù)而與時間無關，則稱流場中的流動為定常流動。在定常流動條件下，如果通過適當選擇坐標（包括曲線坐標）后，使流速與壓力只是一個坐標的函數(shù)，則稱這樣的流動為一維定常流動 122.2.1 基本概念 通流截面:在流場中作一面。若該面與通過面上的每一條流線都垂直，則稱該面為通流截面 流量流量:單位時間內流過某通流截面的流體體積單位時間內流過某通流截面的流體體積 法定單位: 米3/秒(m3/s) 工程中常用升/分（L/min） 通流截面上的平均流速:圖27 流線、流束與通流截

6、面AdAqAdAqAAqAq132.2.1 基本概念 流動液體中的壓力和能量: 由于存在運動，所以理想流體流動時除了具有壓力能與位能外，還具有動能。即流動理想流體具有壓力能，位能和動能三種能量形式 單位重量的壓力能: 單位重量的位能: Z 單位重量的動能:gpg22142.2.2 連續(xù)性方程:質量守恒定律在流動液體情況下的具體應用 q=A=常數(shù) 不可壓縮流體作定常流動時，通過流束（或管道）的任一通流截面的流量相等 通過通流截面的流速則與通流截面的面積成反比 152.2.3 伯努利方程(能量方程):能量守恒定律在流動液體中的表達形式 理想液體的伯努利方程 實際液體的伯努利方程 伯努利方程應用實例

7、16理想液體的伯努利方程圖2-8 伯努利方程推導簡圖理想液體定常流動時，液體的任一 通流截面上的總比能（單位重量液 體的總能量）保持為定值。 總比能由比壓能（）、比位能（Z）和比動能（）組成，可以相互轉化。 由于方程中的每一項均以長度為量綱，所以亦分別稱為壓力水頭，位置水頭和速度水頭 靜壓力基本方程是伯努利方程的特例cgzgpgzgp2222222111cgzgp22gpg2217泄漏 配合間隙 泄漏:當流體流經這些間隙時就會發(fā)生從壓力高處經過間隙流到系統(tǒng)中壓力低處或直接進入大氣的現(xiàn)象(前者稱為內泄漏，后者稱為外泄漏) 泄漏主要是由壓力差與間隙造成的 油液在間隙中的流動狀態(tài)一般是層流 182.

8、4 液壓系統(tǒng)的氣穴與液壓沖擊現(xiàn)象 氣穴(空穴): 在流動液體中，由于某點處的壓力低于空氣分離壓而產生汽泡的現(xiàn)象 液壓沖擊:在液壓系統(tǒng)中由于某種原因，液體壓力在一瞬間會突然升高,產生很高的壓力峰值,這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊19流量 流量與速度的關系 流量的調節(jié) 單位20壓力 壓力 壓強 壓力的調節(jié) 壓力的決定因素 壓力表2122液壓傳動的主要優(yōu)缺點 主要優(yōu)點主要優(yōu)點： （1）無級調速； （2）功率體積比功率大，元件布置靈活； （3）易實現(xiàn)過載保護； （4）工作平穩(wěn)； （5）便于實現(xiàn)自動化 ； （6）元件能夠自行潤滑，使用壽命長； （7）液壓元件易實現(xiàn)系列化、標準化和通用化 。23主要缺點：主要缺點：

9、 （1）傳動比不穩(wěn)定,不能保證嚴格的傳動比（泄漏，壓縮性） （2）對油溫變化敏感； （3）不宜遠距離輸送動力，傳動效率較低 （4）元件制造精度要求高，加工裝配較困難，且對油液的污染較敏感。成本高成本高 （5）不易查找故障。 （6）易對環(huán)境造成污染。24液壓系統(tǒng)構成 動力部分 執(zhí)行部分 控制部分 輔助部分 介質25 動力部分：將原動機的機械能轉換為油液的壓力能（液壓能）。電機、液壓泵 液壓泵的結構形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵手動泵雙聯(lián)泵26變量柱塞泵27 執(zhí)行部分：它是將液體的液壓能轉換成機械能。其中，油缸做直線運動，馬達做旋轉運動。2829 控制元件控制元件 ：控制閥，其功能是對系統(tǒng)中的控

10、制閥，其功能是對系統(tǒng)中的壓力、流量或流動方向進行控制，以保證壓力、流量或流動方向進行控制，以保證執(zhí)行元件達到所要求的輸出力（或力矩）、執(zhí)行元件達到所要求的輸出力（或力矩）、運動速度和運動方向。如溢流閥、節(jié)流閥、運動速度和運動方向。如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥等。換向閥等。 輔助元件輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件及油箱等，是一個液壓系統(tǒng)中必不可管件及油箱等，是一個液壓系統(tǒng)中必不可少的元件。少的元件。 工作介質工作介質 工作介質是指各類液壓傳動中的工作介質是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化

11、液，它經過油泵和液動機實液壓油或乳化液，它經過油泵和液動機實現(xiàn)能量轉換。現(xiàn)能量轉換。 3031液壓術語 工作壓力：系統(tǒng)工作時的壓力 Mpa kg/f 決定于負載（液傳動的特點） 最高壓力（系統(tǒng)壓力）：壓力閥調定，安全壓力 溢流閥 流量：單位時間流過的液體量 ml/min，決定了執(zhí)行機構的動作速度 泄漏、排量、響應時間、反饋、開環(huán)、閉環(huán)等32 泵 閥 輔件 油 故障：發(fā)熱 泄漏 維修常見液壓元件33柱塞泵 利用柱塞在泵缸體內往復運動，使柱塞與泵壁間形成容積改變，反復吸入和排出液體并增高其壓力的泵。 柱塞泵具有額定壓力高、結構緊湊、效率高和流量調節(jié)方便等優(yōu)點，被廣泛應用于高壓、大流量和流量需要調節(jié)

12、的場合343536373839徑向柱塞泵40齒輪泵 依靠泵缸與嚙合齒輪間所形成的工作容積變化和移動來輸送液體或使之增壓的回轉泵。 外嚙合 內嚙合 即它的最基本形式就是兩個尺寸相同的齒輪在一個緊密配合的殼體內相互嚙合旋轉，這個殼體的內部類似“8”字形，兩個齒輪裝在里面，齒輪的外徑及兩側與殼體緊密配合。來自于擠出機的物料在吸入口進入兩個齒輪中間，并充滿這一空間，隨著齒的旋轉沿殼體運動，最后在兩齒嚙合時排出。（外嚙合）41外嚙合424344內嚙合45葉片泵 葉片泵葉片泵是轉子槽內的葉片與泵殼(定子環(huán))相接觸，將吸入的液體由進油側壓向排油側的泵。4647雙聯(lián)泵48液壓控制元件及輔件 方向控制閥 壓力控

13、制閥及應 流量控制閥及應用 疊加閥/插裝閥 液壓控制元件主要是各種控制閥，在液壓系統(tǒng)中控制液體流動方向、流量大小和壓力的高低，以滿足執(zhí)行元件的工作要求。 2022年5月29日星期日49 方向控制閥是通過控制液體流動的方向來操縱執(zhí)行元件的運動，如液壓缸的前進、后退與停止，液壓馬達的正反轉與停止等。411 單向閥單向閥（Check valve）使油只能在一個方向流動，反方向則堵塞。其構造及符號如圖4-1所示。液控單向閥如圖4-2所示，在普通單向閥的基礎上多了一個控制口，當控制口空接時，該閥相當于一個普通單向閥；若控制口接壓力油，則油液可雙向流動。 為減少壓力損失，單向閥的彈簧剛度很小，但若置于回油

14、路作背壓閥使用時，則應換成較大剛度的彈簧。41 方向控制閥（direction control valves）2022年5月29日星期日50方向控制閥 單向閥普通單向閥2022年5月29日星期日51 方向控制閥是通過控制液體流動的方向來操縱執(zhí)行元件的運動，如液壓缸的前進、后退與停止，液壓馬達的正反轉與停止等。411 單向閥單向閥（Check valve）使油只能在一個方向流動，反方向則堵塞。其構造及符號如圖4-1所示。液控單向閥如圖4-2所示，在普通單向閥的基礎上多了一個控制口，當控制口空接時，該閥相當于一個普通單向閥；若控制口接壓力油，則油液可雙向流動。 為減少壓力損失，單向閥的彈簧剛度很小

15、，但若置于回油路作背壓閥使用時，則應換成較大剛度的彈簧。41 方向控制閥（direction control valves）2022年5月29日星期日52 單向閥普通單向閥2022年5月29日星期日53方向控制閥 單向閥普通單向閥2022年5月29日星期日54方向控制閥 單向閥普通單向閥2022年5月29日星期日55方向控制閥 液控單向閥液控單向閥2022年5月29日星期日56 液控單向閥液控單向閥2022年5月29日星期日57方向控制閥：單向閥液控單向閥2022年5月29日星期日58 液控單向閥液控單向閥2022年5月29日星期日5941 方向控制閥（direction control va

16、lves）602022年5月29日星期日614 41 12 2 換向閥：換向閥：換向閥是利用閥芯對閥體的相對位置改變來控制油路接通、關斷或改變油液流動方向。一般以下述方法分類。1按接口數(shù)及切換位置數(shù)分類接口是指閥上各種接油管的進、出口，進油口通常標為P，回油口則標為R或T，出油口則以A、B來表示。閥內閥芯可移動的位置數(shù)稱為切換位置數(shù),通常我們將接口稱為“通”，將閥芯的位置稱為“位”，例如：圖43所示的手動換向閥有三個切換位置，4個接口，我們稱該閥為三位四通換向閥。該閥的三個工作位置與閥芯在閥體中的對應位置如圖44所示，各種位和通的換向閥符號見圖45所示。41 方向控制閥（direction c

17、ontrol valves）2022年5月29日星期日624 41 12 2 換向閥：換向閥：換向閥是利用閥芯對閥體的相對位置改變來控制油路接通、關斷或改變油液流動方向。一般以下述方法分類。1按接口數(shù)及切換位置數(shù)分類接口是指閥上各種接油管的進、出口，進油口通常標為P，回油口則標為R或T，出油口則以A、B來表示。閥內閥芯可移動的位置數(shù)稱為切換位置數(shù)，通常我們將接口稱為“通”，將閥芯的位置稱為“位”，例如：圖43所示的手動換向閥有三個切換位置，4個接口，我們稱該閥為三位四通換向閥。該閥的三個工作位置與閥芯在閥體中的對應位置如圖44所示，各種位和通的換向閥符號見圖45所示。41 方向控制閥（dire

18、ction control valves）632022年5月29日星期日644 41 12 2 換向閥：換向閥：換向閥是利用閥芯對閥體的相對位置改變來控制油路接通、關斷或改變油液流動方向。一般以下述方法分類。1按接口數(shù)及切換位置數(shù)分類接口是指閥上各種接油管的進、出口，進油口通常標為P，回油口則標為R或T，出油口則以A、B來表示。閥內閥芯可移動的位置數(shù)稱為切換位置數(shù)，通常我們將接口稱為“通”，將閥芯的位置稱為“位”，例如：圖43所示的手動換向閥有三個切換位置，4個接口，我們稱該閥為三位四通換向閥。該閥的三個工作位置與閥芯在閥體中的對應位置如圖44所示，各種位和通的換向閥符號見圖45所示。41 方

19、向控制閥（direction control valves）2022年5月29日星期日654 41 12 2 換向閥：換向閥：換向閥是利用閥芯對閥體的相對位置改變來控制油路接通、關斷或改變油液流動方向。一般以下述方法分類。2按操作方式分類推動閥內閥芯移動的動力有手、腳、機械、液壓、電磁等方法，如圖46所示。閥上如裝彈簧，則當外加壓力消失時，閥芯會回到原位。41 方向控制閥（direction control valves）2022年5月29日星期日663換向閥結構：在液壓傳動系統(tǒng)中廣泛采用的是滑閥式換向閥,在這里主要介紹這種換向閥的幾種結構。1) 手動換向閥：手動換向閥是利用手動杠桿來改變閥芯

20、位置實現(xiàn)換向的,圖4-7所示為手動換向閥的圖形符號。 圖4-7a為自動復位式手動換向閥，手柄左扳則閥芯右移，閥的油口P和A通，B和T通；手柄右扳則閥芯左移，閥的油口P和B通，A和T通；放開手柄，閥芯2在彈簧3的作用下自動回復中位（四個油口互不相通）。 如果將該閥閥芯右端彈簧3的部位改為圖中7b的形式,即成為可在三個位置定位的手動換向閥，圖4-7c、d為其圖形符號圖。41 方向控制閥（direction control valves）2022年5月29日星期日672）機動換向閥：又稱行程閥,它主要用來控制液壓機械運動部件的行程，它是借助于安裝在工作臺上的擋鐵或凸輪來迫使閥芯移動，從而控制油液的流

21、動方向，機動換向閥通常是二位的,有二通、三通、四通和五通幾種,其中二位二三通機動閥又分常閉和常開兩種。 圖4-8a為滾輪式二位二通常閉式機動換向閥，若滾輪未壓住則油口P和A不通，當擋鐵或凸輪壓住滾輪時，閥芯右移,則油口P和A接通。圖4-8b為其圖形符號。41 方向控制閥（direction control valves）2022年5月29日星期日683）電磁換向閥：利用電磁鐵的通、斷電而直接推動閥芯來控制油口的連通狀態(tài)。圖49所示為三位五通電磁換向閥，當左邊電磁鐵通電，右邊電磁鐵斷電時，閥油口的連接狀態(tài)為P和A通，B和T2通，T1堵死；當右邊電磁鐵通電，左邊電磁鐵斷電時，P和B通，A和T1通，

22、T2堵死；當左右電磁鐵全斷電時，五個油口全堵死。41 方向控制閥（direction control valves）692022-5-29液壓與氣動技術a斷電狀態(tài) b)通電狀態(tài) c)電磁鐵a通電b斷電 d) 電磁鐵b通電a斷電 1)直動式702022年5月29日星期日714）液動換向閥 圖410所示為三位四通液動換向閥，當K1通壓力油，K2回油時，P與A接通，B與T接通；當K2通壓力油，K1回油時，P與B接通，A與T接通；當K1、K2都未通壓力油時，P、T、A、B四個油口全堵死。41 方向控制閥（direction control valves）2022年5月29日星期日725）電液換向閥：由

23、電磁換向閥和液動換向閥組合而成。 電磁換向閥起先導作用，它可以改變控制液流的方向，從而改變液動換向閥的位置。由于操縱液動換向閥的液壓推力可以很大，所以主閥可以做得很大，允許有較大的流量通過。這樣用較小的電磁鐵就能控制較大的液流。圖411所示三位四通電液換向閥。該閥的工作狀態(tài)（不考慮內部結構）和普通電磁閥一樣，但工作位置的變換速度可通過閥上的節(jié)流閥調節(jié)。41 方向控制閥（direction control valves）2022年5月29日星期日732)先導式2022年5月29日星期日745）電液換向閥41 方向控制閥（direction control valves）2022年5月29日星期日

24、756比例式電磁換向閥 比例方向閥（Proportional Directional-Flow Valve）是以在閥芯外裝置的電磁線圈所產生的電磁力，來控制閥芯的移動，依靠控制線圈電流來控制方向閥內閥芯的位移量，故可同時控制油流動的方向和流量。 圖412為比例式方向閥的職能符號，通過控制器可以得任何想要之流量和方向，同時也有壓力及溫度補償?shù)墓δ?；比例式方向閥有進油和回油流量控制兩種類型。41 方向控制閥（direction control valves）2022年5月29日星期日76方向控制回路PTABABPT溢流閥溢流閥液壓泵液壓泵2022年5月29日星期日77方向控制回路PTABABPT溢

25、流閥溢流閥液壓泵液壓泵2022年5月29日星期日78方向控制回路ABPT溢流閥溢流閥液壓泵液壓泵PTAB2022年5月29日星期日79換向閥：滑閥式換向閥ABPT溢流閥溢流閥液壓泵液壓泵PTAB2022年5月29日星期日80換向閥：滑閥式換向閥ABPTPTAB2022年5月29日星期日81換向閥ABPTPTAB2022年5月29日星期日825 中位機能當液壓缸或液壓馬達需在任何位置均可停止時，須使用3位閥，（即除前進端與后退端外，還有第三位置），此閥雙邊皆裝彈簧，如無外來的推力，閥芯將停在中間位置，稱此位置為中間位置，簡稱為中位，換向閥中間位置各接口的連通方式稱為中位機能，各種中位機能如表41

26、所示。換向閥不同的中位機能,可以滿足液壓系統(tǒng)的不同要求，由表4-1可以看出中位機能是通過改變閥芯的形狀和尺寸得到的。在分析和選擇三位換向閥的中位機能時,通?？紤]以下幾點:41 方向控制閥（direction control valves）2022年5月29日星期日8341 方向控制閥（direction control valves）2022年5月29日星期日8441 方向控制閥（direction control valves）2022年5月29日星期日85 滑閥的中位機能 三位的滑閥三位的滑閥在中位時各在中位時各油口的連通油口的連通方式體現(xiàn)了方式體現(xiàn)了換向閥的控換向閥的控制機能，稱制機能，

27、稱之為滑閥的之為滑閥的中位機能。中位機能。2022年5月29日星期日865 中位機能1）系統(tǒng)保壓中位為“O”型，如圖413所示，P口被堵塞時，此時油需從溢流閥流回油箱，增加功率消耗；但是液壓泵能用于多缸系統(tǒng)。41 方向控制閥（direction control valves）2022年5月29日星期日872）系統(tǒng)卸荷：中位“M”型，圖414所示，當方向閥于中位時，因P、T口相通，泵輸出的油液不經溢流閥即可流回油箱，由于直接接油箱，所以泵的輸出壓力近似為零，也稱泵卸荷，減少功率損失。3）液壓缸快進：中位“P”型，圖415所示，當換向閥于中位時，因P、A、B相通，故可用作差動回路。41 方向控制閥

28、（direction control valves）2022年5月29日星期日88換向閥ABPPAB（O型）型）T1T2T1T2（T）PABT三位四通三位四通三位五通三位五通2022年5月29日星期日89換向閥ABPPAB（H型）型）T1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位四通三位五通三位五通2022年5月29日星期日90換向閥ABPPAB（Y型）型）T1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位四通三位五通三位五通2022年5月29日星期日91換向閥ABPPAB（J型）型）T1T2T1T2（T）PABT三位四通三位四通三位五通三位五通2022年5月29日星期日92換向閥ABPPAB（C型）型）

29、T1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位四通三位五通三位五通2022年5月29日星期日93換向閥ABPPAB（P型）型）T1T2T1T2（T）PABT三位四通三位四通三位五通三位五通2022年5月29日星期日94換向閥ABPPAB（K型）型）T1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位四通三位五通三位五通2022年5月29日星期日95換向閥ABPPAB（X型）型）T1T2T1T2B（T）PAT三位四通三位四通三位五通三位五通2022年5月29日星期日96換向閥ABPPAB（M型）型）T1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位四通三位五通三位五通2022年5月29日星期日97換向閥ABPPAB（

30、U型）型）T1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位四通三位五通三位五通2022年5月29日星期日98在液壓傳動系統(tǒng)中，控制液壓油壓力高低的液壓閥稱之為壓力控制閥，這類閥的共同點主要是利用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的原理來工作的。4 42 21 1 溢流閥及其應用溢流閥及其應用 當液壓執(zhí)行元件不動時，由于泵排出的油無處可去而成一密閉系統(tǒng)，理論上壓力將一直增至無限大，實際上壓力將增至液壓元件破裂為止，此時電機為維持定轉速運轉，輸出電流將無限增大至電機燒掉為止；前者使液壓系統(tǒng)破壞，液壓油四濺；后者會引起火災；因此要絕對避免，防止方法就是在執(zhí)行元件不動時，提供一條旁路使液壓油能經此路回到油箱，它

31、就是“溢流閥（Reliefvalve）”，其主要用途有二個：42 壓力控制閥及其應用 2022年5月29日星期日99“溢流閥（Reliefvalve）”，其主要用途有二個：1）作溢流閥用：在定量泵的液壓系統(tǒng)中如圖416（a）所示，常利用流量控制閥調節(jié)進入液壓缸的流量，多余的壓力油可經溢流閥流回油箱，這樣可使泵的工作壓力保持定值。2）作安全閥用：圖416（b）所示液壓系統(tǒng)，在正常工作狀態(tài)下，溢流閥是關閉的，只有在系統(tǒng)壓力大于其調整壓力時，溢流閥才被打開溢流，對系統(tǒng)起過載保護作用。42 壓力控制閥及其應用 2022年5月29日星期日1001溢流閥結構及分類1）直動型溢流閥（Springloaded

32、typereliefvalve）結構如圖417b所示，壓力由彈簧設定，當油的壓力超過設定值時，提動頭上移，油液就從溢流口流回油箱，并使進油壓力等于設定壓力。由于壓力為彈簧直接設定，一般當安全閥使用。圖417c為直動式溢流閥的職能符號。42 壓力控制閥及其應用 2022年5月29日星期日101壓力控制回路PT符號符號PT1022022年5月29日星期日103 2） 先導型溢流閥（Pilotoperatedreliefvalve）：）：結構如圖418所示，由主閥和先導閥兩部分組成，主要特點是利用主閥平衡活塞上下兩腔油液壓力差和彈簧力相平衡。42 壓力控制閥及其應用 2022年5月29日星期日104

33、壓力控制回路調節(jié)螺釘調節(jié)螺釘錐閥錐閥 錐閥座錐閥座調壓彈簧調壓彈簧閥體閥體主閥芯主閥芯主閥體主閥體主閥彈簧主閥彈簧遙控口遙控口K進油口進油口P出油口出油口TPT符號符號1052022年5月29日星期日106壓力控制回路2022年5月29日星期日107壓力控制回路2022年5月29日星期日108壓力控制回路2022年5月29日星期日1092溢流閥的應用：除了圖416（a）所示作溢流閥用在回路中起調壓作用、圖416（b）所示作安全閥用外，還有下列用途：1）遠程壓力控制回路：從較遠距離的地方來控制泵工作壓力的回路，圖419所示回路壓力調定是由遙控溢流閥（remotecontrolreliefvalv

34、es）所控制，回路壓力維持在3MPa。遙控溢流閥的調定壓力一定要低于主溢流閥調定壓力，否則等于將主溢流閥引壓口堵塞。42 壓力控制閥及其應用 2022年5月29日星期日1102溢流閥的應用：除了圖416（a）所示作溢流閥用在回路中起調壓作用、圖416（b）所示作安全閥用外，還有下列用途：2）多級壓力切換回路：如圖420利用電磁換向閥可調出三種回路壓力，注意最大壓力一定要在主溢流閥上設定。42 壓力控制閥及其應用 2022年5月29日星期日1114 42 22 2 減壓閥及其應用減壓閥及其應用當回路內有兩個以上液壓缸，其中之一需要較低的工作壓力，同時其它的液壓缸仍需高壓運作 時 ， 此 刻 就

35、得 用 減 壓 閥（Reducingvalve）提供一較系統(tǒng)壓力為低的壓力給低壓缸。1減壓閥結構及工作原理：減壓閥有直動型和先導型兩種，圖421所示，為先導型減壓閥，由主閥和先導閥組成，先導閥負責調定壓力，主閥負責減壓作用。42 壓力控制閥及其應用 2022年5月29日星期日112壓力控制回路1131142022年5月29日星期日1152減壓閥的應用1）減壓回路：圖422為減壓回路，不管回路壓力多高，A缸壓力決不會超過3MPa。42 壓力控制閥及其應用 2022年5月29日星期日116例題1：如圖423所示，溢流閥調定壓力ps1=4.5MPa，減壓閥的調定壓力ps2=3MPa，活塞前進時，負荷

36、F=1000N，活塞面積A=2010-4m2，減壓閥全開時的壓力損失及管路損失忽略不計，求：（1）活塞在運動時和到達盡頭時，A、B兩點的壓力。（2）當負載F=7000N時，A、B兩點的壓力是多少？42 壓力控制閥及其應用 2022年5月29日星期日1174 42 23 3 順序閥及其應用順序閥及其應用1順序閥的結構及動作原理：順序閥（sequencevalve）是使用在一個液壓泵要供給兩個以上液壓缸依一定順序動作場合的一種壓力閥。順序閥的構造及其動作原理類似溢流閥，有直動式和先導式兩種，目前較常用直動式。順序閥與溢流不同的是：出口直接接執(zhí)行元件，另外有專門的泄油口。2順序閥的應用1）用于順序動

37、作回路：圖424所示為一定位與夾緊回路，其前進的動作順序是先定位后夾緊，后退是同時退后。42 壓力控制閥及其應用 1182022年5月29日星期日1192）起平衡閥的作用：在大形壓床上由于壓柱及上模很重，為防止因自重而產生的自走現(xiàn)象，必須加裝平衡閥（順序閥），如圖425所示。42 壓力控制閥及其應用 2022年5月29日星期日1204 42 24 4 增壓器及其應用：增壓器及其應用：回路內有三個以上液壓缸，其中之一需要較高的工作壓力，同時其它的液壓缸仍用較低的壓力，此時即可用增壓器（Booster）提供高壓給那特定的液壓缸；或是在液壓缸進到底時，不用泵而增壓時用，如此可使用低壓泵產生高壓，以降

38、低成本。圖426為增壓器動作原理及符號。42 壓力控制閥及其應用 2022年5月29日星期日121壓力控制回路2022年5月29日星期日122壓力控制回路2022年5月29日星期日1234 42 24 4 增壓器及其應用：增壓器及其應用：圖427所示為增壓應用例子，當液壓缸不需高壓時，由順序閥來截斷增壓器的進油；當液壓缸進到底時壓力升高，油又經順序閥進入增壓器提高液壓缸的推力，圖中減壓閥是用來控制增壓器的輸入壓力。42 壓力控制閥及其應用 2022年5月29日星期日1244 42 25 5 壓力繼電器：壓力繼電器：是一種將液壓系統(tǒng)的壓力信號轉換為電信號輸出的元件。其作用是，根據液壓系統(tǒng)壓力的變

39、化，通過壓力繼電器內的微動開關，自動接通或斷開電氣線路，實現(xiàn)執(zhí)行元件的順序控制或安全保護。 42 壓力控制閥及其應用 2022年5月29日星期日1254 42 25 5 壓力繼電器：壓力繼電器：是一種將液壓系統(tǒng)的壓力信號轉換為電信號輸出的元件。其作用是，根據液壓系統(tǒng)壓力的變化，通過壓力繼電器內的微動開關，自動接通或斷開電氣線路，實現(xiàn)執(zhí)行元件的順序控制或安全保護。 壓力繼電器按結構特點可分為柱塞式、彈簧管式和膜片式等。圖428為單觸點柱塞式壓力繼電器，主要零件包括柱塞1、調節(jié)螺帽2和電氣微動開關3。如圖所示,壓力油作用在柱塞的下端，液壓力直接與上端彈簧力相比較。當液壓力大于或等于彈簧力時，柱塞向

40、上移壓下微動開關觸頭，接通或斷開電氣線路。當液壓力小于彈簧力時，微動開關觸頭復位。顯然,柱塞上移將引起彈簧的壓縮量增加，因此壓下微動開關觸頭的壓力(開啟壓力與微動開關復位的壓力(閉合壓力)存在一個差值，此差值對壓力繼電器的正常工作是必要的，但不易過大。 42 壓力控制閥及其應用 2022年5月29日星期日1264 42 25 5 壓力繼電器：壓力繼電器：是一種將液壓系統(tǒng)的壓力信號轉換為電信號輸出的元件。其作用是，根據液壓系統(tǒng)壓力的變化，通過壓力繼電器內的微動開關，自動接通或斷開電氣線路，實現(xiàn)執(zhí)行元件的順序控制或安全保護。 42 壓力控制閥及其應用 2022年5月29日星期日1274 42 26

41、 6 比例式壓力閥比例式壓力閥前面所述的壓力閥都需用手動調整的方式來作壓力設定，若應用時碰到需經常調整壓力或需多級調壓的液壓系統(tǒng)，則回路設計將變得非常復雜，操作時只要稍不注意就會產生失控狀態(tài)。若回路要有多段壓力用傳統(tǒng)作法則需多個壓力閥與方向閥；但亦可只用一個比例式壓力閥和控制電路來產生多段壓力。比例式壓力閥（Proportional Pressure Valve ）基本上是以電磁線圈所產生的電磁力，來取代傳統(tǒng)壓力閥上的彈簧設定壓力，由于電磁線圈產生的電磁力是和電流的大小成正比，所以控制線圈電流就能得到所要的壓力；可以無級調壓，而一般的壓力閥僅能調出特定的壓力。42 壓力控制閥及其應用 2022

42、年5月29日星期日128 液壓系統(tǒng)在工作時，常需隨工作狀態(tài)的不同而以不同的速度工作，只要控制流量就控制了速度；無論那一種流量控制閥，內部一定有節(jié)流閥的構造，因此節(jié)流閥可說是最基本的流量控制閥了。4 43 31 1 速度控制的概念速度控制的概念 1對液壓執(zhí)行元件而言，控制“流入執(zhí)行元件的流量”或“流出執(zhí)行元件的流量”都可控制執(zhí)行元件的速度。 43 流量控制閥及其應用2022年5月29日星期日1292任何液壓系統(tǒng)都要有泵，不管執(zhí)行元件的推力、速度如何變化，定量泵的輸出流量永遠是固定不變的，所謂速度控制或控制流量只是使流入執(zhí)行元件之流量小于泵的流量而已，故常將其稱為節(jié)流調速。 圖430所示說明定量泵

43、在無負載且設回路無壓力損失的狀況下，其節(jié)流前后的差異；節(jié)流前泵打出的的油全進入回路，此時泵輸出壓力趨近于零；節(jié)流后泵50L/min的流量才有30L/min能進入回路，雖然其壓力趨近于零，但是剩余的20L/min得經溢流閥流回油箱，若將溢流閥壓力設定為5MPa，此時就算是沒有負載，系統(tǒng)壓力仍將會大于4MPa，也就是說不管負載的大小如何，只要作了速度控制，則泵的輸出壓力將會趨近溢流閥的設定壓力，趨近的程度由節(jié)流量的多少與負載大小來決定。43 流量控制閥及其應用2022年5月29日星期日1304 43 32 2 節(jié)流閥：節(jié)流閥：節(jié)流閥（Throttle valve）是根據第1章中孔口與阻流管原理所作

44、出的，圖431為節(jié)流閥的結構，油液由入口進入，經滑軸上的節(jié)流口后，由出口流出。調整手輪使滑軸軸向移動，以改變節(jié)流口節(jié)流面積的大小，從而改變流量大小達到調速的目的。圖中油壓平衡用孔道在于減小作用于手輪上的力，使滑軸上下油壓平衡。 圖432為單向節(jié)流閥，與普通節(jié)流閥不同的是：只能控制一個方向的流量大小，而在另一個方向則無節(jié)流作用。43 流量控制閥及其應用1312022年5月29日星期日1324 43 32 2 節(jié)流閥：節(jié)流閥：43 流量控制閥及其應用2022年5月29日星期日133流量控制閥 節(jié)流閥2022年5月29日星期日134流量控制閥 節(jié)流閥2022年5月29日星期日135流量控制閥 節(jié)流閥

45、入口、出口壓差入口、出口壓差Q = K A pmK節(jié)流系數(shù)節(jié)流系數(shù)A過流面積過流面積流量特性方程流量特性方程pm孔口形狀指數(shù)孔口形狀指數(shù)136理想液體的伯努利方程l以上兩式即為理想液體作定常流動的伯努利方程2022年5月29日星期日137理想流體柏努利方程幾何意義和能量意義gu2222p2z0gu2211p1z0速度水頭速度水頭壓力水頭壓力水頭位置水頭位置水頭基準線基準線(比動能比動能)(比壓能比壓能)(比位能比位能)2022年5月29日星期日138實際流體柏努利方程vHhgvgPhgvgP22221211222022年5月29日星期日139液體流動時，改變流通截面面積，可改變流體的壓力和流量

46、，據此可作出節(jié)流閥。 1孔口如圖19所示，當 l/d=4時稱為阻流管，流量Q等于式中： 運動粘度（st,） 43 流量控制閥及其應用vlppgdQ128)(2122022年5月29日星期日1411節(jié)流閥的壓力特性：圖433（a）所示液壓系統(tǒng)未裝節(jié)流閥，若推動活塞前進所需最低工作壓力為1MPa,那么當活塞前進時，壓力表指示的壓力為1MPa；當裝了節(jié)流閥控制活塞前進速度如圖433（b）所示，那么當活塞前進時，則節(jié)流閥入口壓力會上升到溢流閥所調定的壓力，溢流閥被打開，一部分油液經溢流閥流入油箱。43 流量控制閥及其應用2022年5月29日星期日1421節(jié)流閥流量特性：節(jié)流閥的節(jié)流口形式可歸納為三種基

47、本形式：孔口、阻流管、與介于兩者之間的節(jié)流孔。根據實驗，通過節(jié)流口的流量可用下式表式： 由（4-1）式可知，當k、p、m不變時，改變節(jié)流閥的節(jié)流面積A可改變通過的流量大小，又當k、A、m不變時，節(jié)流閥進出口壓力差p有變化，通過的流量也會有變化。 當液壓缸所推動的負載變化時，使得節(jié)流閥進出口壓力差變化，通過的流量也有變化，從而活塞的速度不穩(wěn)定。為使活塞運動速度不會因負載的變化而變化，應該采用下文所述的調速閥。43 流量控制閥及其應用2022年5月29日星期日1434 43 33 3 調速閥：調速閥：調速閥能在負載變化的狀況下，保持進口、出口壓力差恒定。 圖434所示調速閥的結構，其動作原理說明如

48、下： 43 流量控制閥及其應用2022年5月29日星期日1444 43 33 3 調速閥：調速閥：調速閥能在負載變化的狀況下，保持進口、出口壓力差恒定。 圖434所示調速閥的結構，其動作原理說明如下： 壓力油Pl進入調速閥后，先經過定差減壓閥的閥口x(壓力由p1減至p2,然后經過節(jié)流閥閥口y流出,出口壓力為p3。從圖中可以看到,節(jié)流閥進出口壓力p2、p3經過閥體上的流道被引到定差減壓閥閥芯的兩端(p3引到閥芯彈簧端,p2 引到閥芯無彈簧端),作用在定差減壓閥芯上的力包括液壓力、彈簧力。調速閥工作時的靜態(tài)方程如下: 此時只要將彈簧力固定，則在油溫無什么變化時，輸出流量即可固定。另外，要使閥能在工

49、作區(qū)正常動作，進、出口間壓力差要在0.51MPa以上。 以上講的調速閥是壓力補償調速閥，即不管負載如何變化，通過調速閥內部具有一活塞和彈簧來使主節(jié)流口的前后壓差保持固定，從而控制通過的流量維持不變。 另外還有溫度補償流量調整閥，能在油溫變化的情況下，保持通過閥的流量不變。 43 流量控制閥及其應用2022年5月29日星期日1454 43 34 4 基本的速度控制回路：基本的速度控制回路：有進油節(jié)流調速、回油節(jié)流調速、旁路節(jié)流調速三種方法。1進油節(jié)流調速：就是控制執(zhí)行元件入口的流量，圖435所示，該回路不能承受負負載，如有負向負荷（負荷與運動方向同向者），則速度失去控制。43 流量控制閥及其應用

50、2022年5月29日星期日146 2.回油節(jié)流調速：就是控制執(zhí)行元件出口的流量，圖436所示，回油節(jié)流調速是控制排油，節(jié)流閥可提供背壓，使液壓缸能承受各種負荷。43 流量控制閥及其應用2022年5月29日星期日147 3旁路節(jié)流調速：是控制不需流入執(zhí)行元件也不經溢流閥而直接流回油箱的油的流量，從而達到控制流入執(zhí)行元件油液流量的目的。圖4-37所示旁路節(jié)流調速回路，該回路的特點是液壓缸的工作壓力基本上等于泵的輸出壓力，其大小取決于負載，該回路中的溢流閥只有在過載時才打開。43 流量控制閥及其應用2022年5月29日星期日148從上所述，此三種調速方法不同點為：1）進油調速和回油調速會使回路壓力升

51、高，造成壓力損失；旁路調速則幾乎不會。2）用旁路調速作速度控制時，無溢流損失，效率最高，控制性能最差，主要用于負載變化很小的正向負載的場合。3）用進油調速作速度控制時，效率次之，主用于負荷變化較大之正向負載的場合。 4）用回油調速作速度控制時，效率最差，控制性能最佳，主要用于有負向負載的場合。43 流量控制閥及其應用2022年5月29日星期日149 4 43 35 5 行程減速閥及其行程減速閥及其應用應用 一般的加工機械如車床、銑床，其刀具尚未接觸工件時，需快速進給以節(jié)省時間，開始切削則應慢速進給，以保證加工質量；或是液壓缸前進時，本身沖力過大，需要在行程的未端使其減速，以便液壓缸能停止在正確

52、的位置，此時就需要用圖438所示行程減速閥。 43 流量控制閥及其應用2022年5月29日星期日150行程減速閥的應用如圖所示。43 流量控制閥及其應用2022年5月29日星期日1514 43 36 6 比例式流量閥：比例式流量閥：前面所述之流量閥都需用手動調整的方式來作流量設定，在需要經常調整流量或要作精密流量控制的液壓系統(tǒng)，就得用到比例式流量閥了。 比例式流量閥（ProportionalFlowControlValve）也是以在提動桿外裝置的電磁線圈所產生的電磁力，來控制流量閥的開口大小，由于電磁線圈有良好的線性度，故其產生的電磁力是和電流的大小成正比，在應用時可產生連續(xù)變化的流量了，從而

53、可任意控制流量閥的開口大小。 比例式流量閥也有附單向閥的，各種比例式流量閥的符號如圖440所示。 43 流量控制閥及其應用152電液比例閥是閥內比例電磁鐵輸入電壓信號產生相應動作，使工作閥閥芯產生位移，閥口尺寸發(fā)生改變并以此完成與輸入電壓成比例壓力、流量輸出元件。閥芯位移也可以以機械、液壓或電形式進行反饋。電液比例閥具有形式種類多樣、容易組成使用電氣及計算機控制各種電液系統(tǒng)、控制精度高、安裝使用靈活以及抗污染能力強等多方面優(yōu)點，應用領域日益拓寬液控伺服閥主要是指電液伺服閥,它在接受電氣模擬信號后,相應輸出調制的流量和壓力.它既是電液轉換元件,也是功率放大元件,它能夠將小功率的微弱電氣輸入信號轉

54、換為大功率的液壓能(流量和壓力)輸出.在電液伺服系統(tǒng)中,它將電氣部分與液壓部分連接起來,實現(xiàn)電液信號的轉換與液壓放大.電液伺服閥是電液伺服系統(tǒng)控制的核心。比例閥與伺服閥153154比例溢流閥155比例閥放大板156對控制過程中反映出來的微弱信號進行放大(電流或電壓)以驅動比例閥參數(shù)按比例隨之變化,實現(xiàn)自動控制的目的. 比例閥放大板比例閥的放大板:在閥上有兩種形式. 1:內置放大板,廠家配7針插頭, 2:外置放大版,可以自己選擇配置,原廠配的最好! 放大板的作用處理型號的作用:1,電壓信號 2,電流信號157Atos電液比例閥通過比例控制技術，機器可獲得快速、平穩(wěn)、精確的運動控制。 比例閥工作的

55、基本原理:電磁鐵推力與基準信號成正比，因此，閥芯抵抗彈簧復進力后的位移也就與基準信號成正比。158比例閥比例閥七芯插頭159160丹尼遜比例閥比例閥系列161簡單地說，所謂伺服系統(tǒng)就是帶有負反饋的控制系統(tǒng)，而伺服閥就是帶有負反饋的控制閥。 控制方式大體分為滑閥式、噴嘴擋板式、射流式 動鐵式 動圈式 單級 雙級 三級 壓力型 流量型 根據要求準確合適的選閥位置和速度一般用流量型伺服閥力或壓力控制流量型和壓力型都可 慣性小、負載大速度高宜用流量反饋式伺服閥 慣性大、負載小的位置或速度控制最適合用一種叫做P-Q的伺服閥 但總的來說用流量型伺服閥的較多162傳統(tǒng)噴嘴擋板伺服閥的結構傳統(tǒng)噴嘴擋板伺服閥的

56、結構(三級三級)163傳統(tǒng)射流管伺服閥的結構傳統(tǒng)射流管伺服閥的結構(二級二級)164傳統(tǒng)伺服閥的缺點傳統(tǒng)伺服閥的缺點 抗污染能力差抗污染能力差：過濾精度要求高，噴嘴擋板與噴嘴過濾精度要求高，噴嘴擋板與噴嘴 間的間隙只有間的間隙只有0.020.05mm. 射流管伺服閥有所改善射流管伺服閥有所改善. 可可 靠靠 性性 差差: 力矩馬達電流小力矩馬達電流小,零點漂移受壓力及溫度影響大零點漂移受壓力及溫度影響大. 需需 穩(wěn)穩(wěn) 定定 油油 源源: 否則易產生嘯叫及閥芯振動否則易產生嘯叫及閥芯振動. 安安 裝裝 要要 求求 高高: 不同材料的安裝底板伺服閥增益可能不一樣不同材料的安裝底板伺服閥增益可能不一

57、樣. 維維 護護 麻麻 煩煩: 伺服閥需要專業(yè)人員及設備維修伺服閥需要專業(yè)人員及設備維修. 價價 格格 昂昂 貴貴: 伺服閥價格伺服閥價格=23倍倍ATOS比例伺服閥價格比例伺服閥價格 頻頻 響響: 不論是二級還是三級與控制壓力密切相關不論是二級還是三級與控制壓力密切相關. 反反 饋饋: 先導級先導級(二級二級)一般是機械力反饋一般是機械力反饋, 精度差精度差. 中中 位位 泄泄 漏漏: 非常大非常大, 不安全不安全, 需另加隔離電磁閥需另加隔離電磁閥165伺服閥的缺點伺服閥的缺點:中位不安全中位不安全,需加隔離電磁閥需加隔離電磁閥166新型伺服閥新型伺服閥: 比例伺服閥比例伺服閥 高性能比例

58、閥 閉環(huán)比例閥 高頻響比例閥 比例伺服閥 伺服比例閥167ATOS比例伺服閥結構比例伺服閥結構168ATOS比例伺服閥結構比例伺服閥結構(二級二級)169ATOS比例伺服閥結構特點比例伺服閥結構特點 單電磁鐵單電磁鐵, 高頻響高頻響, 磁滯小磁滯小. 閥芯及閥套閥芯及閥套: 高耐磨材料高耐磨材料. 6通徑通徑DLHZO, 10通徑通徑DLKZOR與伺服閥一樣閥芯帶閥套。與伺服閥一樣閥芯帶閥套。 16通徑以上通徑以上DPZO-LE二級閥與射流管二級伺服閥一樣主閥芯不二級閥與射流管二級伺服閥一樣主閥芯不帶閥套帶閥套,大閥芯行程大閥芯行程,低速性能好。低速性能好。 不論是單級還是二級都是電反饋不論是

59、單級還是二級都是電反饋, 閉環(huán)回路增益高閉環(huán)回路增益高, 頻響快頻響快. 6,10通徑中位通徑中位 0遮蓋遮蓋, 16通徑以上中位機能通徑以上中位機能0遮蓋另加遮蓋另加O,Y選擇選擇 有斷電安全位：有斷電安全位：傳統(tǒng)伺服閥中位泄漏不安全，比例伺服閥從傳統(tǒng)伺服傳統(tǒng)伺服閥中位泄漏不安全，比例伺服閥從傳統(tǒng)伺服閥發(fā)展過來增加第四斷電安全位置閥發(fā)展過來增加第四斷電安全位置, NG16以上主閥芯中位有失電安全偏置以上主閥芯中位有失電安全偏置. ATOS的電子放大器使能選項的電子放大器使能選項/Q: 使執(zhí)行機構動作更安全使執(zhí)行機構動作更安全.170閥對流量的控制可以分為兩種： 一種是開關控制：要么全開、要么

60、全關，流量要么最大、要么最小，沒有中間狀態(tài)，如普通的電磁換向閥、電液換向閥。 另一種是連續(xù)控制：閥口可以根據需要打開任意一個開度，由此控制通過流量的大小，這類閥有手動控制的，如節(jié)流閥，也有電控的，如比例閥、伺服閥。171所以使用比例閥或伺服閥的目的就是：以電控方式實現(xiàn)對流量的節(jié)流控制（當然經過結構上的改動也可實現(xiàn)壓力控制等），既然是節(jié)流控制，就必然有能量損失，伺服閥和其它閥不同的是，它的能量損失更大一些，因為它需要一定的流量來維持前置級控制油路的工作。atos比例閥比例閥系列172伺服閥的主閥一般來說和換向閥一樣是滑閥結構，只不過閥芯的換向不是靠電磁鐵來推動，而是靠前置級閥輸出的液壓力來推動，