機械設備控制技術電子教案第6章ppt課件(全)

1、6.1 液壓泵和液壓馬達 液壓泵由原動機（電機）驅動，把輸入的機械能轉換成油液的壓力能再輸入到系統(tǒng)中去，是動力元件；液壓馬達是將輸入油液的壓力能轉換成機械能，輸出扭矩和轉速，它是執(zhí)行元件。從工作原理上說，大部分液壓泵和液壓馬達是可逆的。 6.1.1 概述1.液壓泵和液壓馬達的工作原理和分類 液壓泵的工作原理如圖6-1所示。 容積式液壓泵正常工作的必備條件為： 1）應具有密閉容積，且密閉容積能發(fā)生周期性變 化。 2）具有配流裝置，保證在吸油過程中使油腔a與 油箱相通，而切斷壓油管路；在壓油過程中 使油腔a與壓油管路相通，而切斷吸油管路。 3）油箱必須與大氣相通，保證充分吸油。 按泵的結構形式，可

2、分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵等； 按輸出的流量是否可調(diào)，可分為定量泵和變量泵； 按泵的作用分，可分為單作用和雙作用泵； 按泵的額定壓力高低，可分為低壓泵、中壓泵和高壓泵。 第6章 液壓元件 液壓泵的圖形符號如圖6-2所示。 常用的液壓馬達的結構與類型同液壓泵很相似，液壓馬達是將液體的壓力能轉換為旋轉的機械能輸出的裝置。與液壓泵一樣，也是依靠工作腔的密閉容積變化工作的。從能量轉換的觀點看，液壓馬達與液壓泵具有可逆性，但因二者的工作狀態(tài)不同，液壓馬達與液壓泵在結構上又有所差異。 液壓馬達按其結構類型分為齒輪馬達、葉片馬達、柱塞馬達。它們的結構與同類液壓泵基本相同，只是作馬達用時要求正反轉，要求起動前

3、能形成可靠的密封容積。為保證正反轉均有良好的工作性能，馬達要求結構上具有對稱性，如進、出油口一般大等。 液壓泵的圖形符號如圖6-3所示。6.1 液壓泵和液壓馬達2.液壓泵和液壓馬達的主要工作參數(shù) （1）工作壓力和額定壓力 液壓泵和液壓馬達的工作壓力是指泵（馬達）實際工作時的壓力。對泵來說，工作壓力是指它輸出油液壓力；對馬達來說，則是指它的輸入壓力。液壓泵（馬達）的額定壓力是指泵（馬達）在正常工作條件下按試驗標準規(guī)定的連續(xù)運轉的最高壓力，超過此值就是過載。 （2）排量和流量 液壓泵（液壓馬達）的排量是指泵（馬達）每轉一轉，由其密封幾何尺寸變化所算得的輸出（輸入）液體的體積用 表示，單位m3/r。

4、 液壓泵（液壓馬達）的理論流量是指泵（馬達）在單位時間內(nèi)其密封容積幾何尺寸變化計算得出的輸入（輸出）的液體體積，它等于排量 和轉速n的乘積，用 表示。 液壓泵（液壓馬達）的額定流量是指在正常工作條件下，按試驗標準規(guī)定必須保證的流量。因泵（馬達）存在內(nèi)泄漏，所以額定流量的值和理論流量值是不同的。 （3）功率和效率 液壓泵（液壓馬達）在能量傳遞和轉換過程中，由于泄漏和機械摩擦必然存在能量損失，它包括容積損失和機械損失。 液壓泵和液壓馬達的總效率 是輸出功率 和輸入功率 之比，也是容積效率和機械效率之積即：6.1 液壓泵和液壓馬達6.1.2 液壓泵的結構1.齒輪泵 齒輪泵主要結構形式有外嚙合和內(nèi)嚙合

5、兩種。外嚙合式由于結構簡單、價格低廉、體積小、重量輕、自吸性能好，對油液污染不敏感，所以應用比較廣泛。但缺點是流量脈動大、噪聲大。 （1）齒輪泵工作原理 外嚙合齒輪泵的工作原理如圖6-4。 在泵體內(nèi)裝有一對齒數(shù)相同、寬度和模數(shù)相等的齒輪，齒輪兩側面由端蓋密封（圖中未示出）。泵體、端蓋和齒輪的各個齒槽組成多個密封容積，被齒輪的嚙合線和齒頂分隔成左、右兩個密封油腔，即吸油腔和壓油腔。 當主動齒輪在電動機帶動按圖示方向旋轉時，左側內(nèi) 的輪齒退出嚙合，使密封容積逐漸增大，形成局部真 空，在大氣壓力的作用下從油箱吸進油液，并被旋轉 的齒輪輪槽帶到左側；右側齒進入嚙合狀態(tài)，使密封 容積逐漸變小，油液從齒槽

6、中被擠出而給系統(tǒng)輸入壓 力油。 由上述可知齒輪泵是利用齒輪嚙合與脫開形成密封容 積的變化而進行吸、壓油的。 6.1 液壓泵和液壓馬達 （2） 外嚙合齒輪泵流量計算 外嚙合齒輪泵實際輸出流量 式中： 模數(shù)； 齒數(shù)； 齒寬； 齒輪泵轉數(shù)； 齒輪泵容積效率。 實際上齒輪泵的瞬時流量是脈動的，齒數(shù)越少，齒槽越深，流量脈動越大。流量脈動會引起壓力波動，造成液壓系統(tǒng)的振動和噪聲。 （3） 外嚙合齒輪泵的結構 齒輪泵實物結構如圖6-5所示。齒輪泵結構如圖6-6所示。 外嚙合齒泵在結構上存在的幾個問題： 1）困油現(xiàn)象。 2）徑向不平衡力。 3）泄漏。6.1 液壓泵和液壓馬達 （3） 外嚙合齒輪泵的結構 齒輪泵

7、實物結構如圖6-5所示。齒輪泵結構如圖6-6所示。 外嚙合齒泵在結構上存在的幾個問題： 1）困油現(xiàn)象。為了使齒輪泵平穩(wěn)工作，齒輪嚙合的重疊系數(shù) 必須大于1，齒輪泵連續(xù)供油時，總有兩對齒輪同時嚙合，并有 一部分油液被圍困在兩對輪齒所形成的封閉容腔之間，稱為閉 死容積。閉死容積由小變大，形成局部真空，由于不能及時補 油，使溶解于油液中的氣體會分離出來形成氣泡或使油液本身 汽化，產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，引起振動和噪聲。這就是齒輪泵的困油 現(xiàn)象。 為了消除困油現(xiàn)象，通常在前、后端蓋上各銑兩個卸荷槽，使閉 死容積由大變小時，通過右邊的卸荷槽和壓油腔相通；閉死容積 由小變大時，通過左邊的卸荷槽和吸油 腔相通。為 了

8、防止高低 壓腔突然接 通，卸荷槽 位置偏向吸 油腔一側。6.1 液壓泵和液壓馬達 2）徑向不平衡力。齒輪泵工作時，在壓油腔和吸油腔齒輪外圓分別承受著系統(tǒng)工作壓力和吸油壓力；在齒輪齒頂圓與泵體內(nèi)孔的徑向間隙中，可以認為油液壓力由高壓腔壓力逐級下降到吸油腔壓力。這些液體壓力綜合作用的合力，相當于給齒輪一個徑向不平衡作用力，使齒輪和軸承受載。工作壓力愈大，徑向不平衡力越大，嚴重時會造成齒頂與泵體接觸，產(chǎn)生磨損。通常采取縮小壓油口的辦法來減小徑向不平衡力，使高壓油僅作用在一個到兩個齒的范圍內(nèi)。 3）泄漏。外嚙合齒輪泵高壓腔（壓油腔）的壓力油向低壓腔（吸油腔）泄漏有三條路徑。一是通過嚙合處的間隙；二是泵

9、體內(nèi)表面與齒頂圓間的徑向間隙；三是通過齒輪兩端面與兩側端蓋間的端面軸向間隙。三條路徑中，端面軸向間隙的泄漏量最大，約占總泄漏量的70%80%左右。因此普通齒輪泵的容積效率較低，輸出壓力也不容易提高。要提高齒輪泵的壓力，首要的問題是要減少端面軸向間隙。6.1 液壓泵和液壓馬達2.葉片泵 葉片泵分單作用和雙作用兩種。 （1）單作用葉片泵 單作用葉片泵的工作原理如圖6-7所示。定子2的內(nèi)表面是圓柱形孔，定子和轉子1有偏心量，兩側配油盤只有一個吸油腔和一個壓油腔。當轉子旋轉時，由于離心力的作用，使葉片3與定子內(nèi)表面貼緊，這樣在定子、轉子、葉片和兩側配油盤之間形成若干個密封容積。當轉子逆時針旋轉時，右半

10、部密封容積逐漸增大，產(chǎn)生真空實現(xiàn)吸油；左半部密封容積逐漸減小，實現(xiàn)壓油。這種泵轉子每回轉一周，吸油、壓油各一次，稱為單作用葉片泵。又因為轉子受到了徑向不平衡液壓力的作用，又稱為非平衡式葉片泵。改變定子和轉子的偏心量，使可改變泵的排量，故這種泵都是變量泵。 單作用葉片泵實際輸出流量 式中： 葉片寬度； 轉子與定子偏心量； 定子內(nèi)徑； 泵的轉速； 泵的容積效率。 單作用葉片泵的瞬時流量是脈動的，泵內(nèi)葉片數(shù) 越多，流量脈動率越小。此外，奇數(shù)葉片泵的脈 動率比偶數(shù)葉片泵的脈動率小，所以單作用葉片 泵的葉片數(shù)一般為13或15片。6.1 液壓泵和液壓馬達 （2）雙作用葉片泵 雙作用葉片泵的工作原理如圖6-

11、8所示，雙作用葉片泵實物結構如圖6-9所示。 葉片泵的轉子每轉一周，兩葉片間密封容積吸油、壓油各兩次，故稱雙作用葉片泵。泵的兩個吸油腔和兩個壓油腔是徑向對稱的，作用在轉子的徑向液壓力平衡，所以又稱為平衡式葉片泵。 雙作用葉片泵實際輸出流量 式中： 、 定子圓弧部分 的長短半徑 葉片的傾角； 葉片數(shù)； 葉片厚。 雙作用葉片泵的瞬時流量 是脈動的，當葉片數(shù)為4的 倍數(shù)時脈動率小。為此， 雙作用葉片泵的葉片數(shù)一 般都取12或16。6.1 液壓泵和液壓馬達3.柱塞泵 柱塞泵分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵兩大類。 軸向柱塞泵又分為直軸式（斜盤式）和斜軸式兩種。 （1）斜盤式軸柱塞泵工作原理 斜盤式軸向柱塞泵

12、工作原理如圖6-10所示。 如果改變斜盤傾角 的大小，就改變了柱塞的行程，也就改變了 泵的排量；如果改變斜盤傾角的方向，就能改變吸油、壓油的方 向，這就成為雙向變量泵。 柱塞泵每轉的排量為 流量為 式中: 柱塞直徑； 柱塞行程； 缸體上柱塞分布圓直徑； 斜盤傾角； 柱塞數(shù)。 泵的轉速； 泵的容積效率。 實際上，由于柱塞在缸體孔中運動的速度不是恒速的， 因而軸向柱塞泵的瞬時流量也是脈動的。通過理論計算 分析可以知道，當柱塞數(shù)為奇數(shù)時，脈動較小，故軸向 柱塞泵的柱塞數(shù)般為7或9個。 6.1 液壓泵和液壓馬達 （2）徑向柱塞泵 徑向柱塞泵的工作原理如圖6-11所示。 徑向柱塞泵可以做成單向或雙向變量

13、泵。 柱塞的行程為兩倍偏心距 ，泵的排量 泵的實際輸出流量為 式中： 柱塞直徑； 偏心距； 柱塞數(shù)； 泵的轉速； 泵的容積效率。 徑向柱塞泵的瞬時流量也是脈動的，與軸向柱塞泵相同，為了 減少脈動，柱塞數(shù)通常也取奇數(shù)。 徑向柱塞泵的優(yōu)點是制造工藝性好（主要配合面為圓柱面）， 變量容易，工作壓力較高，軸向尺寸小，便于做成多排柱塞的 形式。其缺點是徑向尺寸大，配流軸受有徑向不平衡液壓力的 作用，易磨損，泄漏間隙不能補償。配流軸中的吸、排油流道 的尺寸受到配流軸尺寸的限制不能做大，從而影響泵的吸入性 能。6.1 液壓泵和液壓馬達6.1.3 液壓泵常見故障及排除方法 液壓泵是液壓系統(tǒng)的心臟，它一旦發(fā)生故

14、障就會立即影響系統(tǒng)的正常工作。液壓泵常見故障的分析和排除方法見表6-2。6.1 液壓泵和液壓馬達序號 故障現(xiàn)象 故障原因 排除方法 1軸 不 轉 動 1電氣或電動機故障2溢流閥或單向閥故障而悶油 3泵軸上的連接鍵漏裝或折斷4泵內(nèi)部滑動副因配合間隙過小而卡死5油液太臟，泵的吸油腔進入臟物而卡死6油溫過高使零件熱變形 1檢查電氣或電動機故障原因并排除2檢修溢流閥和單向閥，合理調(diào)節(jié)溢流閥壓力值3補裝新鍵或更換鍵-4拆開檢修，按要求選配間隙，使配合間隙5過濾或更換油液，清洗并在吸油口安裝吸油過慮器6檢查冷卻器的冷卻效果和油箱油量 2噪 聲 大 1吸油位置太高或油箱油位太低2過濾器或吸油管部分被堵或通過

15、面積小3泵或吸油管密封不嚴 4泵吸入不敷出腔通道不暢5油的黏度過高6油箱氣孔被堵7泵的軸承或內(nèi)部零件磨損嚴重8泵的結構設計不佳，困油嚴重9吸入不敷出氣泡10泵安裝不良，泵與電動機同軸度差 1降低泵的安裝高度或加油至油位線2清洗濾芯或吸油管，更換合適的過濾器或吸油管3檢查連接處和結合面的密封性，并緊固4拆泵清洗檢查5檢查油質(zhì)，按要求選用油的黏度6清洗通氣孔7拆開修復或更換8改進設計，提高卸荷能力9進行空載運轉，排除空氣；吸油管與回油管隔開 定距離，使回油管口插入油面下一定的深度10重新安裝，達到技術要求 3不 吸 油 1泵軸反轉 2見本表序號2中153泵的轉速太低4變量機構失靈5葉片未伸出，卡死

16、在轉子的槽內(nèi) 1糾正轉向2見本表序號2中153控制在規(guī)定的最低轉速以上4拆開檢查，調(diào)整、修配或更換5拆開清洗；合理選配間隙，檢查油質(zhì)，過濾或更換 油液液壓泵是液壓系統(tǒng)的心臟，它一旦發(fā)生故障就會立即影響系統(tǒng)的正常工作。液壓泵常見故障的分析和排除方法見續(xù)表6-2。6.1 液壓泵和液壓馬達序號 故障現(xiàn)象 故障原因 排除方法 4輸油不足或壓力升不高 1，泵滑動零件嚴重磨損2裝配間隙過大，葉片和轉子反裝等造成的裝配不良3用錯油或油溫過高造成油的黏度過低 4電動機有故障或驅動功率過小 5泵排量選得過大或壓力調(diào)得過高造成驅動功率不足 1拆開清洗、修理或更換2重新裝配，達到技術要求3更換油液，找出油溫過高的原

17、因，提出降溫措施4檢查電動機并排除故障，核算驅動功率5重新計算匹配壓力、流量和功率，使之合理 5壓力和流量不穩(wěn)定 1吸油過濾器郡分堵塞2吸油管伸入不敷出油面較淺3油液過臟，個別葉片被卡住或伸出困難4泵的裝配不良（個別葉片在轉子槽內(nèi)間隙過大或過小，或個別柱塞與缸體孔配合間隙過大） 5泵結構不佳，困油嚴重 6變量機構工作不良 1清洗或更換過濾器2適當加長吸油管長度3過濾或更換油液4修配后使間隙達到要求5改進設計，提高卸荷能力6拆開清洗、修理，過濾或更換油液 6.1.4 液壓馬達1.液壓馬達的工作原理 （1）葉片式液壓馬達 圖6-12所示為葉片式液壓馬達工作原理圖。 為使葉片馬達正常工作，其結構與葉

18、片泵有一些重要區(qū)別。根據(jù)液壓馬達有雙向旋轉的要求，馬達的葉片需要徑向放置葉片應始終緊貼定子內(nèi)表面，以保證正常啟動，因此，在吸、壓油腔通入葉片根部的通路上應設置單向閥、保證葉片底部總能與壓力油相通，此外還另設彈簧，使葉片始終處于伸出狀態(tài)，保證初始密封。 葉片馬達的轉子慣性小，動作靈敏，可以頻繁換向，但泄漏量較大，不宜在低速下工作。因此葉片馬達一般用于轉速高、轉矩小、動作要求靈敏的場合。6.1 液壓泵和液壓馬達 （2）徑向柱塞式液壓馬達 圖6-13為徑向柱塞式液壓馬達工作原理圖。當壓力油經(jīng)固定的配油軸4的窗口進入缸體3內(nèi)柱塞1的底部時，柱塞向外伸出，緊緊頂住定子2的內(nèi)壁，由于定子與缸體存在一偏心距

19、 。在柱塞與定子接觸處，定子對柱塞的反作用力為 。 力可分解為 和 兩個分力。當作用在柱塞底部的油液壓力為 ，柱塞直徑為 力 與 之間的夾角為 時，它們分別為 力 對缸體產(chǎn)生一轉矩，使缸體旋轉。缸體再通過端面 連接的傳動軸向外輸出轉矩和轉速。 以上分析的一個柱塞產(chǎn)生轉矩的情況，由于在壓油區(qū)作 用有好幾個柱塞，在這些柱塞上所產(chǎn)生的轉矩都使缸體 旋轉，并輸出轉矩。徑向柱塞液壓馬達多用于低速大轉 矩的情況下。6.1 液壓泵和液壓馬達2.液壓馬達常見故障及其排除方法液壓馬達常見的故障及其排除方法見表6-36.1 液壓泵和液壓馬達6.2 液壓缸 液壓缸是液壓系統(tǒng)中常用的一種執(zhí)行元件，它是把液體的壓力能轉

20、變?yōu)闄C械能的轉換裝置。一般用于實現(xiàn)直線往復運動或擺動。 液壓缸按其結構特點的不同，可分為活塞缸、柱塞缸和擺動缸三大類?；钊缀椭子靡詫崿F(xiàn)往復運動，輸出推力和速度。擺動缸能實現(xiàn)小于360的往復運動，輸出轉矩和角速度。 液壓缸按其作用方式的不同，可分為單作用式和雙作用式兩種。單作用式液壓缸中的液壓力只能使活塞（或柱塞）單方向運動，反方向運動必須靠外力（如彈簧或自重）來實現(xiàn)。雙作用式液壓缸可由液壓力實現(xiàn)兩個方向的運動。 液壓缸可以單個使用，還可以幾個組合起來或和其他機構組合起來，以完成特殊的功用。6.2 液壓缸6.2.1 活塞式液壓缸 活塞式液壓缸又分為雙桿活塞缸和單桿活塞缸兩種。其固定方式有缸

21、體固定和活塞桿固定兩種。1.雙活塞桿液壓缸 缸體固定雙活塞桿液壓缸的工作原理如圖6-14所示。 雙活塞液壓缸兩根活塞桿的直徑 是相等的，因此它左、右兩腔有效作用面積 也是相等的。當供油壓力 、流量 以及回油壓力 相同時，液壓缸左、右兩個運動方向的液壓推力 和運動速度 相等，即 式中： 輸入流量； 活塞有效面積； 、 為活塞、活塞桿 直徑； 、 分別為缸進、出口 壓力。6.2 液壓缸2.單活塞桿液壓缸 單活塞桿液壓缸工作原理如圖6-15所示。這種液壓缸工作臺的最大運動范圍都是活塞缸筒有效行程 的兩倍，結構緊湊，應用廣泛。 單活塞桿液壓缸僅有一根活塞桿，活塞兩端的有效面積不相等。當供油壓力、流量以

22、及回油壓力相同時，液壓缸左、右兩個運動方向的液壓推力運動速度不相等。 當無桿腔進油，有桿腔回油時如圖6-15a 當有桿腔進油，無桿腔回油時 比較以上各式，由于 ， 所以 ， 。 必須注意，單活塞桿液壓缸的回油流量 和進油流量也是不相等的。 圖形符號如圖6-15c所示。6.2 液壓缸 差動連接 單活塞桿液壓缸在其左、右兩腔相互接通并同時輸入壓力油時，稱為差動連接。 液壓缸的差動連接如圖6-16所示。 差動液壓缸左、右兩腔的壓力是相等的，因此無桿腔的推力大于有桿腔，故活塞向右移動（缸固定），并使有桿腔中的油液 也進入無桿腔。 液壓缸的液壓推力 為： 差動連接時，無桿腔的進油流量 為： 故差動連接液

23、壓缸的運動速度 為： 式中： 、 、 活塞左、右端和活塞桿截面面積； 、 、 無桿腔進油、有桿腔進油和差動連接的推力； 、 、 無桿腔進油、有桿腔進油和差動連接速度。 將差動連接和非差動連接時相比較，可以看出，差動連接的運動速度提高了，而液壓推力減小了。 差動液壓缸常用于需要獲得“快進（差動連接）工進（無桿腔 進油）快退（有桿腔進油）”工作循環(huán)的組合機床和各類專機 的液壓系統(tǒng)中。6.2 液壓缸6.2.2 柱塞缸1.柱塞缸 柱塞缸是單作用缸，即靠液壓力作用只能實現(xiàn)單方向運動，回程需借助其它外力來實現(xiàn)。圖6-17a）所示為單作用柱塞缸原理圖，柱塞由缸蓋處的導向套導向，與缸體內(nèi)壁不接觸，因而缸體內(nèi)孔

24、不需要精加工，工藝性好，制造成本低。特別適用于行程長的場合。 當柱塞缸垂直安放時，可利用負載的重力實現(xiàn)回程。當柱塞直徑大、行程長且水平安裝時，為防止柱塞因自重而下垂，常制成空心柱塞并設置支承套和托架。 在龍門刨床、導軌磨床、大型拉床等大行程設備的液壓系統(tǒng)中，為了使工作臺得到雙向運動，柱塞缸常成對使用，如圖6-17b）所示為雙作用柱塞缸原理圖。6.2 液壓缸2.伸縮缸 伸縮缸又稱多級缸，其作用工作原理與柱塞缸相似。圖6-18所示為伸縮缸的結構原理。圖6-18a所示為單作用伸縮缸，圖6-18b所示為雙作用伸縮缸。 它們由兩級或多級缸套裝而成，前一級缸的柱塞（或活塞）是后一級缸的缸筒，柱塞（或活塞）

25、伸出后可獲得很長的行程，縮回后可保持很小的安裝尺寸。通入壓力油時，各級柱塞（或活塞）的伸出按有效工作面積的大小依次先后動作；在插入流量不變的情況下，輸出速度逐級增大。 當安裝空間受到限制，且行程又比較長時，可采用伸縮缸。6.2 液壓缸3.擺動缸擺動缸（亦稱擺動馬達）是一種輸出轉矩并實現(xiàn)往復擺動的液壓執(zhí)行元件，主要用來驅動做間歇回轉運動的工作機構。它有單葉片和雙葉片兩種結構形式，圖6-19所示為它們的工作原理圖。它們由定子塊1、葉片2、擺動軸3、缸體4、兩端支承盤及端蓋（圖中未畫出）等零件組成。定子塊固定在缸體上，葉片與輸出軸連為一體。當兩油口交替通入壓力油時，葉片即帶動輸出軸作往復擺動。單片缸

26、的擺動角一般不超過310，雙葉片缸當其它結構尺寸相同時，其輸出轉矩是單葉片缸的兩倍，而擺動角度為單葉片缸的一半（一般不超過150）擺動液壓缸緊湊，輸出轉矩大，但密封性較差，常用于機床的送料裝置、間歇進給機構、回轉夾具、工業(yè)機器人手臂和手腕的回轉裝置及工程機械回轉機構等的液壓系統(tǒng)中。6.2 液壓缸6.3 液壓控制元件 在液壓系統(tǒng)中，除需要液壓泵供油和液壓執(zhí)行元件來驅動工作裝置外，還要配備一定數(shù)量的液壓控制元件，液壓控制閥就是用來對液流的流動方向、壓力的高低以及流量的大小進行預期的控制，以滿足負載的工作要求的控制元件。 液壓閥主要分為以下幾類： 1）按用途，液壓閥可以分為：壓力控制閥（如溢流閥、順

27、序閥、減壓閥等）、流量控制閥（如節(jié)流閥、調(diào)速閥等）、方向控制閥（如單向閥、換向閥等）三大類。 2）按控制方式，可以分為：定值或開關控制閥、比例控制閥、伺服控制閥。 3）按操縱方式，可以分為：手動閥、機動閥、電動閥、液動閥、電液動閥等。 4）按安裝形式，可以分為：管式連接、板式連接、集成連接等。6.3 液壓控制元件6.3.1 壓力控制閥 壓力控制閥主要有溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等。1 .溢流閥 溢流閥是通過閥口的開啟溢流，使被控制系統(tǒng)的壓力維持恒定，實現(xiàn)穩(wěn)壓、調(diào)壓或限壓作用。溢流閥有直動式溢流閥和先導式溢流閥兩種。 （1）溢流閥的工作原理及結構 圖6-22所示為直動式溢流閥。 圖6-2

28、3所示為一種先導式溢流閥。6.3 液壓控制元件7/26/202226 溢流閥的主要作用：作溢流閥用，使系統(tǒng)的壓力保持恒定。作安全閥用，對系統(tǒng)起過載保護作用。作背壓閥用，接在系統(tǒng)的回油路上，產(chǎn)生一定的回油阻力，以改善執(zhí)行裝置的運動平穩(wěn)性。作卸荷閥用，由先導式溢流閥和二位二通電磁閥配合使用，可使系統(tǒng)卸荷。作遠程調(diào)壓閥用，用管道將先導式溢流閥的控制口接至調(diào)節(jié)方便的遠程調(diào)壓閥進口處，以實現(xiàn)遠程控制的目的。6.3 液壓控制元件7/26/2022272.減壓閥 減壓閥是使閥的出口壓力（低于進口壓力）保持恒定的壓力控制閥，當液壓系統(tǒng)的某一部分的壓力要求穩(wěn)定在比供油壓力低的壓力上時，一般常用減壓閥來實現(xiàn)。 減

29、壓閥有直動式和先導式之分，直動式較少單獨使用，先導式應用較多。 （1）先導式減壓閥的工作原理及結構 圖6-24所示為先導式減壓閥。 6.3 液壓控制元件7/26/202228（2）減壓閥的應用降低液壓泵輸出油液的壓力，供給低壓回路使用，如控制回路、潤滑系統(tǒng)以及夾緊、定位和分度等裝置回路。穩(wěn)定壓力。減壓閥輸出的二次壓力比較穩(wěn)定，供給執(zhí)行裝置工作可以避免一次壓力油波動對它的影響。與單向閥并聯(lián)，實現(xiàn)單向減壓。遠程減壓。減壓閥遙控口K接遠程調(diào)壓閥可以實現(xiàn)遠程減壓，但必須是遠程控制減壓后的壓力在減壓閥壓力調(diào)定值的范圍之內(nèi)。6.3 液壓控制元件293.順序閥 順序閥有直動式和先導式兩種。 （1）順序閥的結

30、構和工作原理 圖6-25為直動式內(nèi)控順序閥的工作原理。 （2）順序閥的應用 用于實現(xiàn)多個執(zhí)行裝置的順序動作。用于壓力油卸荷，作雙泵供油系統(tǒng)中低壓泵的卸荷閥。與單向閥組合成單向順序閥，作平衡閥用。作背壓閥用，接在回油路上，增大背壓，使執(zhí)行元件的運動平穩(wěn)。6.3 液壓控制元件304.壓力繼電器 （1）壓力繼電器的結構和工作原理 壓力繼電器按其結構特點可分為柱塞式、彈簧式和膜片式等。 圖6-26所示為柱塞式壓力繼電器的結構。 （2）壓力繼電器的應用 用于安全保護。用于控制執(zhí)行裝置的動作順序。用于液壓泵的起閉或卸荷。6.3 液壓控制元件316.3.2 流量控制閥 流量控制閥是通過改變閥口通流面積的大小

31、或通流通道的長短來改變液阻，從而控制通過閥的流量，達到調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運行速度的目的。按其功能和用途，可分為節(jié)流閥、調(diào)速閥等。 液壓系統(tǒng)中使用的流量控制閥應滿足以下要求： 1）調(diào)節(jié)范圍足夠大； 2）能保證穩(wěn)定的最小流量； 3）溫度和壓力對流量的影響要??； 4）調(diào)節(jié)方便；泄漏小等。6.3 液壓控制元件321.節(jié)流閥 節(jié)流閥是一個最簡單又最基本的流量控制閥，其實質(zhì)相當于一個可變的節(jié)流口。 （1）節(jié)流閥閥的結構和工作原理 圖6-27所示為一種普通節(jié)流閥的結構。 （2）節(jié)流閥的應用 應用在定量泵與溢流閥組成的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，起節(jié)流調(diào)速作用。在流量一定的某些液壓系統(tǒng)中，改變節(jié)流閥節(jié)流口的通流截面積將導致閥

32、的前后壓力差改變。此時，節(jié)流閥起負載阻尼作用，簡稱為液阻。節(jié)流中通流截面積越小，則閥的液阻越大。 在液流壓力容易發(fā)生突變的部位安裝節(jié) 流閥，可延緩壓力突變的影響，起保護 作用。 普通節(jié)流閥由于負載和溫度的變化對其 流量穩(wěn)定性影響較大，因此只適用于負 載和溫度變化不大或速度穩(wěn)定性要求較 低的液壓系統(tǒng)。6.3 液壓控制元件332.調(diào)速閥 （1）調(diào)速閥工作原理 圖6-28所示為調(diào)速閥工作原理圖 （2）調(diào)速閥的應用 調(diào)速閥和節(jié)流閥一樣，也是在定量泵液壓系統(tǒng)中，與溢流閥配合組成節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)， 以斷執(zhí)行元件的運動速度。由于調(diào)速閥的流量與負載變化無關，因此適用于執(zhí)行元件的負載變化大，而運動速度穩(wěn)定性又要求較

33、 高的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)。 6.3 液壓控制元件34 調(diào)速閥與節(jié)流閥的流量特性（與之關系）曲線如圖6-29所示。 由圖中曲線可以看出，節(jié)流閥的流量隨其進出口壓差的變化而變化；調(diào)速閥在其進出口壓差大于一定值后，流量基本不變。但在調(diào)速閥進出口壓差很小時，由于定差減壓閥閥芯被彈簧推至最右端，減壓口全部打開，不起減壓作用，此時流量特性與節(jié)流閥相同（曲線重合部分）。所以要保證調(diào)速閥正常工作，應使其進出口最小壓差0.5MPa。6.3 液壓控制元件356.3.3 方向控制閥 主要有單向閥、換向閥兩大類。1.單向閥 有普通單向閥和液控單向閥兩種。 （1）普通單向閥 圖6-30為一種管式普通單向閥的結構。 （2）液控

34、單向閥 圖6-31為一種液控單向閥的結構。 單向閥的主要用途： 控制油路單向接通、作背壓閥使 用、接在泵的出口處，防止系統(tǒng) 過載或液壓沖擊時影響液壓泵的 正常工作或對液壓泵造成損害、 分隔油路，防止油路間的干擾和 其它控制元件組合成具有單向功 能的控制元件等。6.3 液壓控制元件362.換向閥 換向閥是利用閥芯對閥體的相對運動，使油路接通、關斷或變換液流的方向，從而實現(xiàn)液壓執(zhí)行元件及其驅動機構的啟動、停止或變換運動方向。 換向閥按操作方式來分有手動、機動、電磁動、液動和電液動等多種； 按閥芯工作時在閥體中所處的位置有二位和三位等； 按換向閥所控制的通路數(shù)不同有二通、三通、四通和五通等。 按閥芯

35、相對于閥體的運動方式來分有滑閥、轉閥和球閥等； （1）換向閥的工作原理 圖6-32所示為滑閥式換向閥的工作原理圖。 當閥芯向右移動一定的距離時，由液壓泵輸出的壓力油從閥的P口經(jīng)A 口輸向液壓缸左腔，液壓缸右腔的油經(jīng)B 口流回油箱，液壓缸活塞向右運動；反之，若閥芯向左移動某一距離時，液流反向，活塞向左運動。6.3 液壓控制元件7/26/202237 圖6-33為常用的二位和三位換向閥的位和通路的符號。 圖6-34所示操縱方式符號。 不同的操縱方式與圖6-33所示的換向閥的位和通路符號組合就可以得到不同的換向閥，如三位四通電磁換向閥、三位五通液動換向閥等。6.3 液壓控制元件7/26/202238

36、 滑閥的機能 是指閥芯在初始位置時所控制的各油口 之間的連接關系。三位閥的中位為初始 位置，其機能稱為中位機能，它有多種 形式，見表6-4所列。三位五通閥的情 況與之相似。不同的中位機能是通過改 變閥芯的形狀和尺寸實現(xiàn)的，它可以實 現(xiàn)不同的控制和滿足不同的使用要求。6.3 液壓控制元件39 （2）換向閥的結構 1）手動換向閥 2）機動換向閥 3）電動換向閥6.3 液壓控制元件7/26/2022404）液動換向閥。液動換向閥是利用控制油路的壓力油來改變閥芯位置的換向閥，圖6-39所示為三位四通液動換向閥的結構。閥芯是由其兩端密封腔中油液的壓差來移動的，當控制油路的壓力油從閥右邊的控制油口K2進入

37、滑閥右腔時，K1接通回油，閥芯向左移動，使壓力油口P與B相通，A與T相通；當K1接通壓力油，K2接通回油時，閥芯向右移動，使得P與A相通，B與T相通；當K1、K2都通回油時，閥芯在兩端彈簧和定位套作用下回到中間置。6.3 液壓控制元件7/26/2022416.3 液壓控制元件6.3.4 其他控制閥 疊加閥、插裝閥、電液比例控制閥、電液數(shù)字閥等，都是近二十年隨著制造工業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的新型液壓控制閥，它們的出現(xiàn)擴大了液壓系統(tǒng)的使用范圍，為液壓技術的發(fā)展、普及和推廣開辟了新的道路。 1.疊加閥 疊加閥是在板式閥集成化基礎上發(fā)展起來的一種新型元件。每個疊加閥不僅起到控制閥的功能，而且起到連接塊和通道的作用

38、；每個疊加閥的閥體均有上、下兩個安裝平面及45個公共流道，每個疊加閥的進出油口與公共流道或并聯(lián)或串聯(lián)；同一通徑的疊加閥，其上、下安裝平面的油口相對位置與標準的板式換向閥的油口位置相一致。疊加閥同普通液壓閥一樣，也分為壓力、流量和方向控制閥，只是方向閥中僅有單向閥類，而換向閥采用的就是標準的板式換向閥。 圖6-40a所示為一組疊加閥的結構。 422.插裝閥 插裝閥也是一種新型的液壓控制元件，其主要連接元件均采用插入式安裝方式而得名。每個插裝閥具有通、斷兩種狀態(tài)，又稱邏輯閥或二通插裝閥。 二通插裝閥結構原理如圖6-41所示。它主要由閥芯4、閥套2和彈簧3等組成，1為控制蓋板，有控制口C與錐閥單元的

39、上腔相通。將此錐閥單元插入有兩個通道A、B、 （主油路）的閥體5中，控制蓋板對錐閥單元的啟閉起控制作用；錐閥單元上配置不同的蓋板就可以實現(xiàn)各種不同的工作機能。若干個不同工作機能的錐閥單元組裝在一個閥體內(nèi)，實現(xiàn)集成化，就可組成所需的液壓回路和系統(tǒng)，插裝式錐閥通過不同的蓋板和各種先導閥組合，便可構成方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥。 插裝閥的結構簡單、制造容易、 一閥多能的特點，將在制造業(yè)、 工程建設的大流量液壓系統(tǒng)中得 到更為廣泛的應用。6.3 液壓控制元件433.電液比例控制閥 電液比例控制閥簡稱比例閥，它是根據(jù)輸入的電信號連續(xù)地、按比例地控制液壓系統(tǒng)中液流的壓力、流量和方向，使之與輸入電信

40、號成比例地變化，并可阻止液壓沖擊的控制閥。大多數(shù)的比例閥是在普通液壓閥的基礎上，用比例電磁鐵取代原有的手調(diào)機構或通斷型電磁鐵，以實現(xiàn)對閥輸出參數(shù)的連續(xù)、成比例地控制。 圖6-42所示為電液比例壓力閥的結構示意圖。由壓力閥1和移動式力馬達2兩部分組成。當力馬達的線圈通入電流時，推桿3通過鋼球4、彈簧5把電磁推力傳給錐閥6。推力大小與電流成比例，當進口P處的壓力油作用在錐閥上的力超過彈簧力時，錐閥打開，油液通過T口排出。只要連續(xù)地按比例調(diào)節(jié)輸入電流，就能連續(xù)地按比例控制錐閥的開啟壓力。這種閥可作為直動式壓力閥使用，也可作為壓力先導閥使用。6.3 液壓控制元件444.電液數(shù)字閥 用計算機對電液系統(tǒng)進

41、行控制是今后技術發(fā)展的必然趨勢。但電液比例閥或伺服閥能接受的信號是連續(xù)變化的電壓或電流，而計算機的指令是“開”或“關”的數(shù)字信息，要用計算機控制必須進行“數(shù)一?！鞭D換，結果使設備復雜，成本高，可靠性降低。數(shù)字閥的出現(xiàn)為計算機在液壓領域的應用開拓了一個新的途徑。 數(shù)字閥是用數(shù)字信息直接控制閥口的啟閉，從而控制液流壓力、流量、方向的液壓控制閥。圖6-43所示為數(shù)字式流量控制閥。計算機發(fā)出信號后，步進電動機1轉動，通過滾珠絲杠2轉化為軸向位移，帶動節(jié)流閥閥芯3移動，開啟閥口。步進電動機轉過一定步數(shù)，可控制閥口的一定開度，從而實現(xiàn)流量控制。如圖所示，該閥有兩個節(jié)流口，其中，右節(jié)流口為非圓周通流，閥口較

42、?。蛔蠊?jié)流口為全圓周通流，閥口較大。這種節(jié)流口開口大小分兩段調(diào)節(jié)的形式，可改善小流量時的調(diào)節(jié)性能。該閥無反饋功能，但裝有零位傳感器6， 在每個控制周期終了，閥芯 可在它控制下回到零位，以 保證每個周期都在相同的位 置開始，使閥的重復精度比 較高。6.3 液壓控制元件456.4 液壓輔助元件 液壓系統(tǒng)中的輔助元件，是指除液壓動力元件，執(zhí)行元件和控制元件以外的其它各類組成元件，包括管道、管接頭、油箱、蓄能器、過濾器及密封件等。這些元件，在液壓系統(tǒng)中應用數(shù)量多，分布很廣，影響很大，必須給予足夠的重視。除油箱常需自行設計外，其余的輔助元件已標準化和系列化，皆為標準件，但應注意合理選用。6.4 液壓輔助

43、元件466.4.1 管道及管接頭 管道和管接頭是液壓系統(tǒng)中傳導工作液的重要元件，系統(tǒng)用管道輸送油液，用管接頭把油管和油管及油管與元件連接起來構成管路系統(tǒng)。 1.管道的種類和選用 液壓系統(tǒng)中使用的油管有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管和橡膠管等材料。采用哪種油管，主要根據(jù)液壓系統(tǒng)各部位的壓力、工作要求、各部件間的位置關系和使用環(huán)境等確定。油管的特點和使用范圍如表6-5所示。 表6-5油管的特點和使用范圍6.4 液壓輔助元件種 類特點和使用范圍硬管鋼管能承受高壓，價格低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好，但裝配時不能任意彎曲。常在裝拆方便處用作壓力管道（中、高壓用無縫管，低壓用焊接管）紫銅管易彎曲成各種形狀，但承

44、壓壓力一般不超過6.510 MPa，抗振能力較弱，又易使油液氧化。通常用在液壓裝置內(nèi)配接不便之處軟管尼龍管乳白色半透明，加熱后可以隨意彎曲成形或擴口，冷卻后又能定形不變，承壓能力因材質(zhì)而異，自2.5 MPa至8 MPa不等塑料管質(zhì)輕耐油，價格便宜，裝配方便，但承壓能力低，長期使用會變質(zhì)老化，只宜用作壓力低于0.5 MPa的回油管、泄油管等橡膠管高壓管由耐油橡膠夾幾層鋼絲編織網(wǎng)制成，鋼絲網(wǎng)層數(shù)越多，耐壓越高，價格越高。常用作中、高壓系統(tǒng)中兩個相對運動件之間的壓力管道低壓管由耐油橡膠夾帆布制成，可用作回油管道2.管接頭 管接頭是油管與油管、油管與液壓件間可拆裝的連接件。它應滿足拆裝方便、連接牢固、

45、密封可靠、外形尺寸小、通油能力大、壓力損失小及工藝性好等要求。 管接頭種類很多，按通路數(shù)和流向可分為直通、彎頭、三通和四通等；按管接頭和油管的連接方式可分為擴口式、焊接式、卡套式等。應用時可參閱有關手冊。管接頭與液壓件之間都采用螺紋連接，在中、低壓系統(tǒng)中采用英制螺紋，外加防漏填料；在高壓系統(tǒng)中則采用公制細牙螺紋，外加端面墊圈。常用管接頭的特點及其使用范圍見表6-6。6.4 液壓輔助元件486.4.2 油箱 油箱用于儲存系統(tǒng)所需的足夠油液，并且有散熱、沉淀雜質(zhì)和分離油中氣泡等作用。液壓系統(tǒng)中的油箱有總體式和分離式兩種?？傮w式是利用機器設備機身內(nèi)腔作為油箱；分離式是單獨設置油箱與主機分開。油箱還有

46、開式和閉式之分，開式油箱上部開有通氣孔，使油面與大氣相通，用于一般的液壓系統(tǒng)。閉式油箱完全封閉，箱內(nèi)充有壓縮氣體，用于水下、高空或對工作穩(wěn)定性等有嚴格要求的地方。本節(jié)只介紹廣泛應用的開式油箱。 油箱不是標準件，一般要根據(jù)具體情況自行設計， 圖6-44所示是一個油箱的結構簡圖。圖中1為吸油管，4為回油管，中間有兩個隔板7 和9，隔板7用作阻擋沉淀雜物進入吸油管，隔板9用 作阻擋泡沫進入吸油管，臟物可以從放油閥8放出， 空氣過濾器3設在回油管一側的上部，兼有加油和通 氣的作用，6是油面指示器，當徹底清洗油箱時可將 上蓋5卸開。 如果將壓力不高的壓縮空氣引入油箱中，使油箱中的 壓力大于外部壓力，這就

47、是所謂壓力油箱，壓力油箱 中通氣壓力一般為0.05MPa左右，這時外部空氣和灰 塵絕無滲入的可能，這又提高液壓系統(tǒng)的抗污染能力， 改善吸入條件都是有益的。6.4 液壓輔助元件496.4.3 蓄能器 蓄能器是液壓系統(tǒng)中一種能夠儲存油液的壓力能并在需要時釋放出來供給系統(tǒng)的能量儲存裝置。1.蓄能器的類型、結構及特點 充氣式蓄能器按結構的不同可分為活塞式、氣囊式等。 活塞式蓄能器的結構如圖6-45所示。 這種蓄能器的優(yōu)點是結構簡單，安裝容易，維護方便、壽命長。 缺點是由于受活塞運動時慣性和摩擦力的影響，反應不夠靈敏， 不適于作吸收脈動和液壓沖擊用。此外，缸筒和活塞 之間有密封性能要求，且密封件磨損后，

48、會使氣液混 合，影響系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。（2）氣囊式蓄能器 氣囊式蓄能器的結構如圖6-46所示。 這種蓄能器的優(yōu)點是氣囊慣性小，反映靈敏，可吸收 急速的壓力沖擊和脈動，體積小，重量輕，是目前應 用最廣泛的一種蓄能器，已形成系列化批量生產(chǎn)。6.4 液壓輔助元件502.蓄能器功用 （1）作應急動力源 在有些液壓系統(tǒng)中，當泵或電源發(fā)生故障，供油突然中斷時，可能會發(fā)生事故。如果在液壓系統(tǒng)中增設蓄能器作為應急動力源，當供油突然中斷時，在短時間內(nèi)仍可維持一定的壓力，使執(zhí)行元件繼續(xù)完成必要的動作。 （2）作輔助動力源 當執(zhí)行元件作間歇運動或只作短時間的快速運動時，為了節(jié)省能源和功率，降低油溫，提高效率，可采用蓄能器做輔助動力源和液壓泵聯(lián)合使用的方式。當執(zhí)行元件慢進或不動時，蓄能器儲存液壓泵的輸油量，當執(zhí)行元件需快速動作時，蓄能器和液壓泵一起供油。 （3）補漏保壓 當執(zhí)行元件停止