機(jī)電設(shè)備控制技術(shù) 課件全套 董建榮 第1-7章 液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識- 可編程序控制器及其應(yīng)用

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篇液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)目 錄第

1章 液 壓 傳 動(dòng) 基 礎(chǔ) 知 識第

2章 液 壓 系 統(tǒng) 元 件第3

章液

壓

基

本

回

路

及

典

型

液

壓

系

統(tǒng)第4

章氣 壓 傳 動(dòng) 技 術(shù)第1章 液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識1.1

液壓傳動(dòng)的工作原理及組成1.2

液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)1.4

液體流動(dòng)時(shí)的壓力損失1.5

空穴現(xiàn)象和液壓沖擊1.1

液壓傳動(dòng)的工作原理及組成液壓傳動(dòng)的工作原理，可以用液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韥碚f明。圖1-1

液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D1.1.1

液壓傳動(dòng)的工作原理1.1

液壓傳動(dòng)的工作原理及組成1.1.1

液壓傳動(dòng)的工作原理液壓傳動(dòng)的定義：

液壓傳動(dòng)是利用液體的壓力能傳遞能量的傳動(dòng)方式。工作原理：

液壓泵將輸入的機(jī)械能變?yōu)橐簤耗?，?jīng)密封的管道傳給液壓缸（或液壓馬達(dá)），再轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸出，帶動(dòng)工作機(jī)構(gòu)做功，通過對液體的方向、壓力和流量的控制，

可使工作機(jī)構(gòu)獲得所需的運(yùn)動(dòng)形式。由于能量的轉(zhuǎn)換是通過密封工作容積的變化實(shí)現(xiàn)的，故又稱為容積式液壓傳動(dòng)。1.1

液壓傳動(dòng)的工作原理及組成1.1.2

液壓傳動(dòng)的基本工作特征1）力（或轉(zhuǎn)矩）

的傳遞靠液體壓力來進(jìn)行，

并按照帕斯卡原理來實(shí)現(xiàn)?；钊?下的液體的壓力：11Ap

F22Ap

W同理：根據(jù)帕斯卡原理：F

WA1

A21.1

液壓傳動(dòng)的工作原理及組成1.1.2

液壓傳動(dòng)的基本工作特征2）速度（或轉(zhuǎn)速）的傳遞按容積變化相等的原則進(jìn)行?；钊?在力F作用下向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，重物W隨之上升，還可以傳遞運(yùn)動(dòng)。在Δt時(shí)間里移動(dòng)的液體體積相等

。即：

A1h1

=A2h21.1

液壓傳動(dòng)的工作原理及組成1.1.3

兩個(gè)基本參數(shù)和兩個(gè)重要概念兩個(gè)基本參數(shù)：壓力P和流量q。液壓傳動(dòng)的工作性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和液壓元件的選擇都取決于這兩個(gè)參數(shù)。液體壓力在單位時(shí)間內(nèi)所做的功為液壓功率P：在液壓傳動(dòng)中，通常將壓力分為五級：低壓（0＜p≤2.5

Mpa），中壓（2.5MPa＜p≤8

Mpa），中高壓（8

MPa＜p≤16

Mpa），高壓（16MPa＜p≤32

Mpa），超高壓（p

>32

Mpa）。1.1

液壓傳動(dòng)的工作原理及組成1.1.3

兩個(gè)基本參數(shù)和兩個(gè)重要概念兩個(gè)重要概念：（1）液體壓力取決于負(fù)載。注意：負(fù)載應(yīng)理解為綜合阻力，它包括外負(fù)載和各種流動(dòng)阻力。（2）液壓缸（或液壓馬達(dá)）的運(yùn)動(dòng)速度取決于輸入流量F

WA1

A2注意：理論上與壓力無關(guān)，實(shí)際上壓力通過對液體泄漏的影響，而對運(yùn)動(dòng)速度產(chǎn)生間接的作用。1.1

液壓傳動(dòng)的工作原理及組成1.1.4

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成與表示方法1．液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成1—工作臺

2—液壓缸

3—活塞

4—換向手柄

5—換向閥6，8，16—回油管

7—節(jié)流閥

9—開停手柄10—開停閥

11—壓力管

12—壓力支管

13—溢流閥14—鋼球

15—彈簧

17—液壓泵

18—過濾器19—油箱圖1-2

磨床工作臺液壓系統(tǒng)工作原理圖1.1

液壓傳動(dòng)的工作原理及組成1．液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成一個(gè)完整的、能夠正常工作的液壓系統(tǒng)，由以五個(gè)主要部分組成：（1）動(dòng)力元件：供給液壓系統(tǒng)壓力油，把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能的裝置。如液壓泵。（2）執(zhí)行元件：把液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)的裝置。如液壓缸、液壓馬達(dá)。（3）控制元件：對系統(tǒng)中的壓力、流量或流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置。如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥等。（4）輔助元件：上述三部分之外的其他裝置，例如油箱，過濾器，油管等。（5）工作介質(zhì)：傳遞能量的流體，即液壓油等。1.1

液壓傳動(dòng)的工作原理及組成2．液壓系統(tǒng)的表示方法（1）結(jié)構(gòu)原理圖結(jié)構(gòu)原理圖近似于實(shí)物的剖面，能直觀地表示元件的工作原理和功能，利于故障分析，其繪制較麻煩，尤其是對于復(fù)雜液壓系統(tǒng)，故已趨于淘汰。（2）職能符號圖采用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的圖形符號繪制，凡是功能相同的元件，盡管其結(jié)構(gòu)和工作原理不同，均用同一種符號表示。圖形符號簡潔標(biāo)準(zhǔn)，繪制方便，功能清楚，保密性強(qiáng)，是各國普遍采用的方法。1.2

液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)1.2.1液壓傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)1．液壓傳動(dòng)是油管連接，可以方便靈活地布置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。2．液壓傳動(dòng)裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。3．可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍可達(dá)1∶2000，并可在液壓裝置運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速。4．傳遞運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時(shí)速度較穩(wěn)定。5．液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。6．液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。7．液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。1.2

液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)1.2.2液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的缺點(diǎn)1．液壓系統(tǒng)中的漏油等因素，影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。2．液壓傳動(dòng)對油溫的變化比較敏感。3．為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復(fù)雜。4．液壓傳動(dòng)要求有單獨(dú)的能源，不像電源那樣使用方便。5．液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除。1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)1.3.1液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)一．密度單位體積液體的質(zhì)量稱為液體的密度。體積為Ｖ，質(zhì)量為ｍ的液體的密度為礦物油型液壓油的密度隨溫度的上升而有所減小，隨壓力的提高而稍有增加，但變動(dòng)值很小，可以認(rèn)為是常值。我國采用20攝氏度時(shí)的密度作為油液的標(biāo)準(zhǔn)密度，以ρ20表示。1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)二．可壓縮性液體受壓力作用后體積減小的性質(zhì)，稱為液體的可壓縮性。液體可壓縮性的大小可以用體積壓縮系數(shù)來表示。若壓力為p時(shí)，液體的體積為V，當(dāng)壓力增加Δp，液體的體積減小ΔV，則體積壓縮系數(shù)k表示液體在單位壓力變化時(shí)的體積相對變化量，即1ΔVΔp Vk

-1.3.1

液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)體積壓縮系數(shù)k的倒數(shù)為液體的體積模量，它表示液體產(chǎn)生單位體積相對變化量所需的壓力增量，用K來表示，即k ΔV

-Δp

VK

1液壓油的體積模量與溫度和壓力都有關(guān)系：當(dāng)溫度升高時(shí)，K值減小，在液壓油正常工作溫度范圍內(nèi)，K值會(huì)有5%~25%的變化；當(dāng)壓力增加時(shí)，K值增大，但是這種變化不呈線性關(guān)系，當(dāng)p≥3MPa時(shí)，K值基本上不再增大。1.3.1

液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)三. 黏性1.定義：液體在外力作用下流動(dòng)（或有流動(dòng)趨勢）時(shí)，分子間的內(nèi)聚力將產(chǎn)生阻止相對運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩檫力，這種特性稱為液體的黏性。注意：液體只有在流動(dòng)（或有流動(dòng)趨勢）時(shí)，才會(huì)呈現(xiàn)出黏性；靜止的液體不呈現(xiàn)黏性。1.3.1

液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)流動(dòng)液體相鄰液層之間的內(nèi)摩擦力Ff與液層接觸面積A、液層間的速度梯度du/dy

成正比關(guān)系，即dyfF

μA

du三. 黏性黏性使得液體各層間的運(yùn)動(dòng)速度不等，如圖所示的兩個(gè)平板間充滿液體，下平板固定不動(dòng)，上平板以速度u0向右平移。圖1-3

液體黏性示意圖式中，μ為比例系數(shù)，稱為黏度系數(shù)或動(dòng)力黏度。1.3.1

液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)三. 黏性若用τ表示單位面積上的內(nèi)摩擦力，即液層間的切應(yīng)力，則上式可表示為：圖1-3

液體黏性示意圖dyA

μ

duτ

Ff1.3.1

液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)2.黏性的度量——黏度（1）動(dòng)力黏度μ動(dòng)力黏度又稱為絕對黏度，由牛頓液體內(nèi)摩擦定律可知：du/dyτμ

物理含義：液體以單位速度梯度流動(dòng)時(shí)，液層間單位面積上所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力，其單位為

Pa·s（1Pa·s

=1N·s

/m2）。1.3.1

液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)2.黏性的度量——黏度（2）運(yùn)動(dòng)黏度ν單位為m2/s（1m2/s=106

mm2/s）

運(yùn)動(dòng)黏度為液體動(dòng)力黏度與其密度的比值，用符號ν表示，即：

常用運(yùn)動(dòng)黏度來表示液壓油的牌號。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，液壓油的牌號是該液壓油在40℃時(shí)運(yùn)動(dòng)黏度的平均值。例如，32號液壓油是指這種油在40℃時(shí)運(yùn)動(dòng)黏度的平均值為32mm2/s，其運(yùn)動(dòng)黏度范圍為28.8

mm2/s～35.2mm2/s。1.3.1

液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)2.黏性的度量——黏度（3）相對黏度相對黏度也稱為條件黏度，是采用特定的黏度計(jì)在規(guī)定條件下測量出來的黏度。由于測量條件不同，各國所用的相對黏度也不相同。恩氏黏度是采用恩氏粘度計(jì)測定200毫升液壓油在某溫度下從黏度計(jì)流出所需的時(shí)間與同體積蒸餾水在20℃流出所需時(shí)間之比，即t2

t1E式中：t1

–

油流出的時(shí)間t2－20OC蒸餾水流出時(shí)間1.3.1

液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)3.黏度與壓力的關(guān)系液壓油所受壓力增大時(shí)，分子間的距離將減小，內(nèi)摩擦力增大，黏度也隨之增大。對于一般液壓系統(tǒng)來說，當(dāng)壓力低于20Mpa時(shí)，壓力對黏度的影響很小，可以忽略不計(jì)。但是當(dāng)液壓系統(tǒng)壓力較高或壓力變化較大時(shí)，則需要考慮壓力對黏度的影響。1.3.1

液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)4.黏度與溫度的關(guān)系液壓油溫度的變化對其黏度的影響較大，溫度升高，液壓油的黏度降低。液壓油的特性隨溫度變化的特性稱為黏溫特性。目前多用黏度指數(shù)表示黏溫特性的好壞。一般油的黏度指數(shù)越大，黏度值隨溫度變化越小，越適合用于溫度多變或變化范圍廣的場合，該油品的黏溫特性越好。1.3.1

液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)四、其他特性抗燃性、抗凝性、抗氧化性、抗泡沫性、抗乳化性、防銹性、潤滑性、導(dǎo)熱性、介電性、相容性、純凈度等。1.3.1

液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)五、液壓油的種類與選用1.

液壓油的分類礦油型合成型乳化型以原油精煉而成，

再加入添加劑，

使其黏溫特性和化學(xué)穩(wěn)定性得到了一定的提高主要有水,

乙二醇液、磷酸酯液和硅油等水包油型乳化液和油包水型乳化液1.3.1

液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)注：液壓油采用統(tǒng)一的命名方式，其一般形式為：類別-品種牌號。例如L-HV22液壓油，

其中：L是有關(guān)產(chǎn)品類別代號，HV指低溫液壓油，22是液壓油的牌號。五、液壓油的種類與選用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，將液壓油分為五個(gè)品種：（1）抗氧防銹液壓油L-HL（2）抗磨液壓油（高壓、普通）L-HM（3）低溫液壓油L-HV（4）超低溫液壓油L-HS（5）液壓導(dǎo)軌油L-HG1.

液壓油的分類1.3.1

液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)2.

液壓油的選用五、液壓油的種類與選用液壓傳動(dòng)對液壓油的性能要求合適的黏度，較好的黏溫特性，以保證良好的潤滑和密封。質(zhì)地純凈，雜質(zhì)少。對金屬和密封件有良好的相容性。有良好的抗氧化性、水解性和熱穩(wěn)定性，長期工作不易變質(zhì)?？古菽院?，抗乳化性好，腐蝕性小，防銹性好，以防止金屬表面銹蝕。體積膨脹系數(shù)小，

比熱容大。流動(dòng)點(diǎn)和凝固點(diǎn)低，燃點(diǎn)和閃點(diǎn)高。對人體無害，成本低。1.3.1

液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)2.

液壓油的選用五、液壓油的種類與選用（2）

液壓油的選擇最主要考慮的是液壓油的黏度：在確定液壓油黏度時(shí)主要考慮液壓系統(tǒng)工作壓力、環(huán)境溫度和工作部件的運(yùn)動(dòng)速度。當(dāng)系統(tǒng)工作壓力較大、環(huán)境溫度較高、工作部件運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)，

為了減小泄漏，

宜采用黏度較高的液壓油；

反之，

則宜選用黏度較低的液壓油。1.3.1

液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)2.

液壓油的選用五、液壓油的種類與選用（3）液壓油的使用與維護(hù)開機(jī)前檢查油位和油中是否有氣泡存在。應(yīng)注意液壓油的溫度。定期過濾液壓油，控制油中的雜質(zhì)含量。定期更換液壓油。在機(jī)器不使用期間應(yīng)罩住油箱，

以免污染物進(jìn)入。1.3.1

液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)

A

0

Ap

lim

F1.3.2

液體靜力學(xué)基礎(chǔ)一、液體靜壓力及其特性壓力P（靜壓力）：液體內(nèi)某點(diǎn)處單位面積ΔA上所受到的法向力ΔF。若法向力F均勻的作用在面積A上，則可表示為 p=F/A 單位:Pa(帕)液體靜壓力的特性:1）液體的靜壓力總是指向承壓面的內(nèi)法線方向；2）靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)處的壓力在各個(gè)方向上都相等。1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)1.3.2

液體靜力學(xué)基礎(chǔ)二、液體靜壓力基本方程p

p0

gh結(jié)

論：靜止液體中任一點(diǎn)處的壓力由液體自重所形成的壓力ρgh和液面壓力p0兩部分組成；靜止液體內(nèi)壓力沿液深呈線性規(guī)律分布（增加）；離液面深度相同處各點(diǎn)的壓力均相等，壓力相等的點(diǎn)組成的面叫等壓面。1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)1.3.2

液體靜力學(xué)基礎(chǔ)二、液體靜壓力基本方程物理意義：靜止液體中單位質(zhì)量液體的壓力能和位能可以互相轉(zhuǎn)換，

但各點(diǎn)的總能量卻保持不變，即能量守衡。帕斯卡原理：根據(jù)靜壓力基本方程，盛放在密閉容器內(nèi)的液體，其外加壓力p0發(fā)生變化時(shí)，只要液體仍保持其原來的靜止?fàn)顟B(tài)不變，液體中任一點(diǎn)的壓力均將發(fā)生同樣大小的變化。這就是說，在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力將以等值同時(shí)傳到各點(diǎn)。這就是靜壓傳遞原理或稱帕斯卡原理。1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)1.3.2

液體靜力學(xué)基礎(chǔ)三、壓力的表示方法及單位法定單位

:

Pa(帕)；常用單位:

MPa(兆帕)換算關(guān)系：1

MPa=106Pa單位換算:1大氣壓=1.01325

×105Pa1工程大氣壓(at)=1kgf/cm2=0.1

MPa1米水柱（mH20）=9.8×103Pa1毫米汞柱（mmHg）=1.33×102Pa1bar＝105

Pa1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)1.3.2

液體靜力學(xué)基礎(chǔ)四、液體靜壓力對固體壁面的作用力靜止液體和固體壁面相接觸時(shí)，固體壁面上各點(diǎn)在這一方向上所受靜壓力作用力的總和。1.固體壁面為平面：作用在該面上壓力的方向是相互平行的1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)1.3.2

液體靜力學(xué)基礎(chǔ)

d

2F

pA

p4四、液體靜壓力對固體壁面的作用力2.

固體壁面為曲面：作用在曲面上各點(diǎn)處的壓力方向是不平行的液體靜壓力在該曲面某方向x上的總作用力Fx等于液體壓力p與曲面在該方向投影面積 Ax

的乘積。1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)1.3.3

液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一、基本概念1、理想液體與恒定流動(dòng)理想液體：就是指沒有粘性、不可壓縮的液體。實(shí)際液體：是既具有粘性又可壓縮的液體。恒定流動(dòng)（或定常流動(dòng)）：液體中任一點(diǎn)的壓力p、速度υ及密度ρ不隨時(shí)間t變化的流動(dòng)。非恒定流動(dòng)（或非定常流動(dòng)）：液體中任一點(diǎn)的p、υ及ρ中有一個(gè)隨時(shí)間t而變化的流動(dòng)。1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)1.3.3

液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一、基本概念2.

流線、流管、流束和通流截面流線

—

某一瞬時(shí)液流中各處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一條條曲線。流管

—

在流場中畫一不屬于流線的任意封閉曲線，沿該封閉曲線上的每一點(diǎn)作流線，由這些流線組成的表面稱為流管

。流束

—

通過某截面上所有各點(diǎn)作出的流線集合。（流管內(nèi)的流線群）流線流管流束1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)1.3.3

液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一、基本概念通流截面—流束中與所有流線正交的截面。圖中的A面和B面，截面上每點(diǎn)處的流動(dòng)速度都垂直于這個(gè)面。1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)1.3.3

液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一、基本概念3.流量和平均流速流量q—單位時(shí)間內(nèi)流過某通流截面液體體積。單位：m3/s或L/min平均流速—通過整個(gè)通流截面的流量q與通流截 面積A的比值。液體流量和平均流速的關(guān)系：1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)二、連續(xù)性方程連續(xù)性原理—理想液體在管道中恒定流動(dòng)時(shí)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，液體在管道內(nèi)既不能增多，也不能減少，因此單位時(shí)間內(nèi)流入液體的質(zhì)量應(yīng)恒等于流出液體的質(zhì)量。1.3.3

液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)連續(xù)性方程（流量連續(xù)性方程）液體在管內(nèi)作恒定流動(dòng)，任取1、2兩個(gè)通流截面，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在單位時(shí)間內(nèi)流過兩個(gè)截面的液體質(zhì)量相等，即：ρ1v1A1=ρ2v2

A2不考慮液體的壓縮性則得：v1

A1

=

v2

A2=常量即q

=

v

A

= 常量1.3.3

液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)二、連續(xù)性方程結(jié)論：（1）作定常流動(dòng)、不可壓縮流體在無分流、合流時(shí)，流經(jīng)任一通流截面的流量相等。（2）流速與通流截面的面積成反比。（3）在具有分支的管路中具有q1=q2+q3的關(guān)系。（液壓速度調(diào)節(jié)的基本原理）1.3.3

液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1.3

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)三、伯努利方程能量守恒定律：理想液體在管道中穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，根據(jù)能量守恒定律，同一管道內(nèi)任一截面上的總能量應(yīng)該相等。理想液體伯努利方程：2 221

v2

v2

p2

gz2

p1

gz1

物理意義：在密閉管道內(nèi)作恒定流動(dòng)的理想液體具有三種形式的能量，即壓力能、位能和動(dòng)能。在流動(dòng)過程中，三種能量可以互相轉(zhuǎn)化，但各個(gè)通流截面上三種能量之和恒為定值。1.3.3

液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1.4

液體流動(dòng)時(shí)的壓力損失實(shí)際液體具有粘性，流動(dòng)中必有阻力，為克服阻力，須消耗能量，造成能量損失(即壓力損失）。分類：沿程壓力損失、局部壓力損失油液沿等直徑直管流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力損失，由內(nèi)外摩擦力引起的。油液流經(jīng)局部障礙時(shí)，由于液流方向和速度變化，在局部形成的質(zhì)點(diǎn)間、以及與固體壁面間相互碰撞和劇烈摩擦而產(chǎn)生的壓力損失。1.3.3

液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1.4

液體流動(dòng)時(shí)的壓力損失1.4.1

流態(tài)、雷諾數(shù)1.流態(tài)層

流：液體的流動(dòng)是分層的，層與層之間互不干擾

。特點(diǎn)：流速較低，質(zhì)點(diǎn)受粘性制約，不能隨意運(yùn)動(dòng)，粘性力起主導(dǎo)作用。紊流（湍流）：液體流動(dòng)不分層，做混雜紊亂流動(dòng)。特點(diǎn)：流速高，粘性的制約作用減弱，慣性力起主導(dǎo)作用。1.4

液體流動(dòng)時(shí)的壓力損失1.4.1

流態(tài)、雷諾數(shù)2.

雷諾數(shù)液體流動(dòng)時(shí)究竟是層流還是湍流，需用雷諾數(shù)來判別。實(shí)驗(yàn)表明：液體在圓管中的流動(dòng)狀態(tài)與管內(nèi)的平均流速、管徑、液體的運(yùn)動(dòng)黏度有關(guān)。vRe

d式中: Re—雷諾數(shù)，是一個(gè)無因次量；υ—斷面上水的平均流速；ν—運(yùn)動(dòng)黏度；d—管徑。1.4

液體流動(dòng)時(shí)的壓力損失當(dāng)液流的實(shí)際流動(dòng)雷諾數(shù)數(shù)7小于臨界雷諾數(shù)時(shí)，

液流為層流；反之，

液流則為湍流。1.4.1

流態(tài)、雷諾數(shù)1.4

液體流動(dòng)時(shí)的壓力損失1.4.2

液體在直管中流動(dòng)時(shí)的壓力損失一、層流時(shí)的壓力損失層流流動(dòng)時(shí)，

液體流經(jīng)直管的沿程壓力損失:實(shí)際計(jì)算壓力損失時(shí)，簡化為：1.4

液體流動(dòng)時(shí)的壓力損失1.4.2

液體在直管中流動(dòng)時(shí)的壓力損失二、湍流時(shí)的壓力損失公式在形式上與前相同。不同的是此時(shí)的λ不僅與雷諾數(shù)有關(guān)，還與管壁的粗糙度有關(guān)，即λ=f(Re，Δ/d）。具體的λ

值見下表：1.4

液體流動(dòng)時(shí)的壓力損失1.4.3

局部壓力損失局部壓力損失的計(jì)算公式：式中，ζ—局部阻力系數(shù)。各種局部裝置結(jié)構(gòu)的ζ是由實(shí)驗(yàn)測定的，可查手冊。閥類元件局部壓力損失計(jì)算：式中，Δpn—閥在額定流量qn下的壓力損失；qn—閥的額定流量；q—閥的實(shí)際流量

。在管路系統(tǒng)的壓力損失中，液體的流速影響最大，流速高壓力損失會(huì)增大很多。但流速太低會(huì)增加管路和閥類元件的尺寸。合理選擇液體在管路中的流速是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一個(gè)重要問題

。1.4

液體流動(dòng)時(shí)的壓力損失1.4.4

管路系統(tǒng)中的總壓力損失管路系統(tǒng)的總壓力損失等于所有沿程壓力損失和所有局部壓力損失之和，即：1.4

液體流動(dòng)時(shí)的壓力損失1.4.5

壓力損失的影響及其減小措施1．壓力損失的影響：（1）壓力效率低；（2）熱量溫升，影響工作性能；2．措施：（1）降低管道長度；（2）使管道內(nèi)壁光滑；（3）降低液壓油的粘度；（4）提高通流面積，流速。1.5

空穴現(xiàn)象和液壓沖擊1.5.1

空穴現(xiàn)象1．定義在液壓系統(tǒng)中，如果某處的壓力低于空氣分離壓時(shí)，原先溶解在液體中的空氣就會(huì)分離出來，導(dǎo)致液體中出現(xiàn)大量氣泡的現(xiàn)象，稱為氣穴現(xiàn)象。2．產(chǎn)生部位（1）節(jié)流部位氣穴在孔口或閥口處液流形成高速射流，而造成該局部絕對壓力下降，產(chǎn)生氣穴。（2）泵入口處氣穴泵吸入不暢或泵吸入管過長，則其吸入管道中壓降較大，此外泵安裝過高，則泵入口出壓力過低，而產(chǎn)生氣穴。1.5

空穴現(xiàn)象和液壓沖擊3．空穴現(xiàn)象造成的危害（1）使流動(dòng)性能變差；（2）產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲；（3）產(chǎn)生局部高溫，使液體加速變質(zhì)；（4）產(chǎn)生氣蝕（油液中混入了一定量的空氣，隨著壓力的逐漸升高，油液當(dāng)中的氣體會(huì)變成氣泡，當(dāng)壓力升高到某一極限值時(shí)，這些氣泡在高壓的作用下就會(huì)發(fā)生破裂，從而將高溫、高壓的氣體迅速作用到零件的表面上，導(dǎo)致液壓缸產(chǎn)生氣蝕，造成零件的腐蝕性損壞。這種現(xiàn)象稱為

氣蝕現(xiàn)象），造成機(jī)件破壞。1.5.1

空穴現(xiàn)象1.5

空穴現(xiàn)象和液壓沖擊4.預(yù)防和減少空穴現(xiàn)象的措施（1）限制泵吸油口離油面的高度，泵吸油口要有足夠的管徑，過濾器壓力損失要小，自吸能力差的泵用輔助泵供油。（2）管路密封性要好，防止空氣滲入。（3）節(jié)流口壓降要小，一般控制節(jié)流口前后壓力比小于#1%。1.5.1

空穴現(xiàn)象1.5

空穴現(xiàn)象和液壓沖擊1.5.2

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(huì)突然升高，產(chǎn)生很高的壓力峰值，這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊。產(chǎn)生原因：1）閥門突然換向或關(guān)閉，使液體受阻，動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能，使壓力升高。2）運(yùn)動(dòng)部件突然制動(dòng)或換向，使壓力升高。3）某些液壓元件動(dòng)作失靈或不靈敏。1.5

空穴現(xiàn)象和液壓沖擊1.5.2

液壓沖擊液壓沖擊引起的結(jié)果：引起振動(dòng)、噪聲、導(dǎo)致某些元件如密封裝置、管路等損壞；使某些元件（如壓力繼電器、順序閥等）產(chǎn)生誤動(dòng)作，影響系統(tǒng)正常工作。1.5

空穴現(xiàn)象和液壓沖擊1.5.2

液壓沖擊減小液壓沖擊的措施:（1）延長閥門關(guān)閉和運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng)換向的時(shí)間。（2）限制管道流速及運(yùn)動(dòng)部件速度。（3）適當(dāng)加大管道直徑，盡量縮短管路長度。（4）在沖擊區(qū)附近安裝蓄能器等緩沖裝置

。（5）采用軟管，以增加系統(tǒng)的彈性。高等職業(yè)教育“互聯(lián)網(wǎng)+”

新形態(tài)一體化教材上

篇液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)目 錄第

1章 液 壓 傳 動(dòng) 基 礎(chǔ) 知 識第

2章 液 壓 系 統(tǒng) 元 件第3

章液

壓

基

本

回

路

及

典

型

液

壓

系

統(tǒng)第4

章氣 壓 傳 動(dòng) 技 術(shù)第

2

章 液

壓

系

統(tǒng)

元

件2.1

液壓動(dòng)力元件2.2

液壓執(zhí)行元件2.3

液壓控制元件2.4

液壓輔助元件2.1

液壓動(dòng)力元件動(dòng)力元件起著向系統(tǒng)提供動(dòng)力源的作用，是系統(tǒng)不可缺少的核心元件。液壓系統(tǒng)是以液壓泵作為向系統(tǒng)提供一定的流量和壓力的動(dòng)力元件，液壓泵將原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)）輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為工作液體的壓力能，是一種能量轉(zhuǎn)換裝置。2.1

液壓動(dòng)力元件一.液壓泵的工作原理液壓泵是靠密封容腔容積的變化來工作的。當(dāng)凸輪1由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞2便在凸輪1和彈簧4的作用下在缸體3內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。柱塞右移時(shí)，缸體中密封工作腔a的容積變大，產(chǎn)生真空，油箱中的油液便在大氣壓力作用下通過吸油單向閥5吸入缸體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)吸油；柱塞左移時(shí),缸體中密封工作腔a的容量變小，油液受擠壓，便通過壓油單向閥6輸送到系統(tǒng)中去

,實(shí)現(xiàn)壓油如果偏心輪不斷地旋轉(zhuǎn)，液壓泵就會(huì)不斷地完成吸油和壓油動(dòng)作，因此就會(huì)連續(xù)不斷地液壓系統(tǒng)供油。2.1.1

液壓泵概述2.1

液壓動(dòng)力元件液壓泵的特點(diǎn):（1)

具有若干密封而又可以周期性變化的的空間 液壓泵的輸出流量與此空間的容積變化量和單位時(shí)間內(nèi)的變化次數(shù)成正比，與其它因素?zé)o關(guān)。（2）油箱內(nèi)液體的絕對壓力必須恒等于或大于大氣壓力 這是容積式液壓泵能夠吸入油液的外部條件。因此，為保證液壓泵正常吸油，油箱必須與大氣相通，或采用封閉的充壓油箱。（3）具有相應(yīng)的配流機(jī)構(gòu) 將吸液腔和排液腔隔開，保證液壓泵有規(guī)律地連續(xù)吸排液體。液壓泵地結(jié)構(gòu)原理不同，其配流機(jī)構(gòu)也不相同。2.1.1

液壓泵概述2.1

液壓動(dòng)力元件常用的液壓泵的圖形符號:2.1.1

液壓泵概述2.1

液壓動(dòng)力元件二.液壓泵的主要性能參數(shù)1.壓力（1）工作壓力指液壓泵出口處的實(shí)際壓力值。工作壓力值取決于液壓泵輸出到系統(tǒng)中的液體在流動(dòng)過程中所受的阻力。（2）額定壓力指液壓泵在連續(xù)工作過程中允許達(dá)到的最高壓力。額定壓力值的大小由液壓泵零部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和密封性來決定。（3）最高允許壓力指在超過額定壓力的條件下，根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，允許液壓泵短暫運(yùn)行的最高壓力值。2.1.1

液壓泵概述2.1

液壓動(dòng)力元件（1）排量V指在無泄漏情況下，液壓泵轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所能排出的油液體積。（2）

理論流量qt指在無泄漏情況下，液壓泵單位時(shí)間內(nèi)輸出的油液體積。其值等于泵的排量V和泵軸轉(zhuǎn)數(shù)n的乘積，即（3）實(shí)際流量q指單位時(shí)間內(nèi)液壓泵實(shí)際輸出油液體積。

由于工作過程泵的出口壓力不等于零，因而存在內(nèi)部泄漏量q1，使得泵的實(shí)際流量小于泵的理論流量，即（4）額定流量qn泵在額定轉(zhuǎn)數(shù)和額定壓力下輸出的實(shí)際流量。2.排量和流量2.1.1

液壓泵概述2.1

液壓動(dòng)力元件3.功率和效率（1）液壓泵功率1）容積損失 主要是液壓泵內(nèi)部泄漏造成的流量損失。容積損失的大小用容積效率表征，即2）機(jī)械損失 指液壓泵內(nèi)流體粘性和機(jī)械摩擦造成的轉(zhuǎn)矩?fù)p失。機(jī)械損失的大小用機(jī)械效率表征，即2.1.1

液壓泵概述2.1

液壓動(dòng)力元件1）輸入功率Pi驅(qū)動(dòng)液壓泵的機(jī)械功率，由電動(dòng)機(jī)給出，即2）輸出功率po液壓泵輸出的液壓功率，即泵的實(shí)際流量q與泵的進(jìn)、出（2）液壓泵的功率損失口壓差Δp的乘積。在實(shí)際的計(jì)算中，若油箱通大氣，液壓泵吸、壓油口的壓力差△p往往用液壓泵出口壓力p代入。2.1.1

液壓泵概述2.1

液壓動(dòng)力元件（3）液壓泵的總效率液壓泵的總效率是泵的輸出功率與輸入功率之比，即液壓泵的總效率、容積效率和機(jī)械效率可以通過實(shí)驗(yàn)測得。右圖某液壓泵的性能曲線。2.1.1

液壓泵概述2.1

液壓動(dòng)力元件齒輪泵是一種常用的液壓泵，其主要特點(diǎn)是：1.抗油液污染能力強(qiáng)，體積小，價(jià)格低廉；2.內(nèi)部泄漏比較大，噪聲大，流量脈動(dòng)大，排量不能調(diào)節(jié)。上述特點(diǎn)使得齒輪泵通常被用于工作環(huán)境比較惡劣的各種低壓、中壓系統(tǒng)中。齒輪泵中齒輪的齒形以漸開線為多。在結(jié)構(gòu)上可分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵。外嚙合齒輪泵應(yīng)用廣泛。2.1.2

齒輪泵2.1

液壓動(dòng)力元件一、外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)及工作原理由于齒輪端面與殼體端蓋之間的縫隙很小，齒輪齒頂與殼體內(nèi)表面的間隙也很小，因此可以看成將齒輪泵殼體內(nèi)分隔成左、右兩個(gè)密封容腔。在齒輪泵中，吸油區(qū)和壓油區(qū)由相互嚙合的輪齒和泵體分隔開來，因此沒有單獨(dú)的配油機(jī)構(gòu)。2.1.2

齒輪泵2.1

液壓動(dòng)力元件二、外嚙合齒輪泵的特點(diǎn)及應(yīng)用外嚙合齒輪泵的泄漏、

困油和

徑向液壓力不平衡是影響齒輪泵性能指標(biāo)和壽命的三大問題。各種不同齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之所以不同，都采用了不同結(jié)構(gòu)措施來解決這三大問題所致。2.1.2

齒輪泵2.1

液壓動(dòng)力元件1.困油現(xiàn)象一部分油液困在兩對輪齒所形成的封閉容腔之內(nèi)，這個(gè)封閉容腔先隨齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸減小以后又逐漸增大。減小時(shí)會(huì)使被困油液受擠壓而產(chǎn)生高壓，并從縫隙中流出，導(dǎo)致油液發(fā)熱，同時(shí)也使軸承受到不平衡負(fù)載的作用；封閉容腔的增大會(huì)造成局部真空，使溶于油液中的氣體分離出來，產(chǎn)生氣穴，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。2.1.2

齒輪泵2.1

液壓動(dòng)力元件1.困油現(xiàn)象消除困油的方法：通常是在兩端蓋板上開一對矩形卸荷槽。開卸荷槽的原則是：當(dāng)封閉容腔減小時(shí)，讓卸荷槽與泵的壓油腔相通；當(dāng)封閉容腔增大時(shí)，使卸荷槽與泵的吸油腔相通。在開卸荷槽時(shí)，必須保證齒輪泵吸、壓油腔任何時(shí)候不能通過卸荷槽直接相通，否則將使泵的容積效率降低很多。2.1.2

齒輪泵2.1

液壓動(dòng)力元件泄漏外嚙合齒輪泵的泄漏存在著三個(gè)可能產(chǎn)生泄漏的部位：齒輪端面和端蓋間齒輪外圓和殼體內(nèi)孔間兩個(gè)齒輪的齒面嚙合處其中對泄漏影響最大的是齒輪端面和端蓋間的軸向間隙，這部分泄漏量約占總泄漏量的75%－80%。2.1.2

齒輪泵2.1

液壓動(dòng)力元件徑向不平衡力在齒輪泵中，由于在壓油腔和吸油腔之間存在著壓差，液體壓力的合力用在齒輪和軸上，是一種徑向不平衡力。減小徑向不平衡力的方法有：縮小壓油口開壓力平衡槽2.1.2

齒輪泵2.1

液壓動(dòng)力元件齒輪泵的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕、制造方便，價(jià)格低廉，工作可靠，自吸能力強(qiáng)，對油液污染不敏感，維護(hù)容易。缺點(diǎn)：一些機(jī)件承受不平衡徑向力，磨損嚴(yán)重，泄漏大，工作壓力的提高受到限制，流量脈動(dòng)大，噪聲大。應(yīng)用：主要用于負(fù)載小和功率小的液壓設(shè)備以及機(jī)床潤滑和夾緊等精度要求不高及環(huán)境惡劣的場合。2.1.2

齒輪泵2.1

液壓動(dòng)力元件提高外嚙合齒輪泵壓力的措施要提高齒輪泵的壓力，必須要減少端面的泄漏，一般采用齒輪端面間隙自動(dòng)補(bǔ)償?shù)霓k法。利用特制的通道把泵內(nèi)壓油腔的壓力油引到浮動(dòng)軸套的外側(cè)，產(chǎn)生液壓作用力，使軸套壓向齒輪端面，這個(gè)力必須大于齒輪端面作用在軸套內(nèi)側(cè)的作用力，才能保證在各種壓力下，軸套始終自動(dòng)貼緊齒輪端面，減少泵內(nèi)通過端面的泄漏，達(dá)到提高壓力的目的。齒輪泵軸向間隙自動(dòng)補(bǔ)償裝置2.1.2

齒輪泵2.1

液壓動(dòng)力元件葉片泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、流量均勻、噪聲小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)中。但也存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜，吸油能力差，對油液污染比較敏感缺點(diǎn)。葉片泵按結(jié)構(gòu)可分為單作用式(完成一次吸、排油液)和雙作用式（完成兩次吸、排油液）兩大類。單作用片泵多用于變量泵，雙作用葉片泵均為定量泵。2.1.3

葉片泵2.1

液壓動(dòng)力元件一.

單作用葉片泵1.單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理組成：由轉(zhuǎn)子l、定子2、葉片3和配油盤等。定子的內(nèi)表面是圓形的，轉(zhuǎn)子與定子之間有一偏心量e，配油盤只開一個(gè)吸油窗口和一個(gè)壓油窗口。當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，圖中右側(cè)的容腔是吸油腔，左側(cè)的容腔是壓油腔。由于在轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周的過程中，每個(gè)密封容腔完成吸油、壓油各一次，因此也稱為單作用式葉片泵。2.1.3

葉片泵2.1

液壓動(dòng)力元件2.單作用葉片泵的特點(diǎn)與應(yīng)用１）改變定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心便可改變流量。２）處在壓油腔的葉片頂部受到壓力油的作用，要把葉片推入轉(zhuǎn)子槽內(nèi)。３）由于轉(zhuǎn)子受到不平衡的徑向液壓作用力，所以這種泵一般不宜用于高壓。2.1.3

葉片泵2.1

液壓動(dòng)力元件二、雙作用葉片泵轉(zhuǎn)子3和定子2是同心的，定子內(nèi)表面由八段曲面拼合而成。在吸油區(qū)和壓油區(qū)上，配油機(jī)構(gòu)提供了相應(yīng)的吸油窗口和壓油窗口，并用封油區(qū)將吸油區(qū)和壓油區(qū)隔開。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)工作容腔完成吸油、壓油動(dòng)作各兩次，所以稱為雙作用葉片泵。2.1.3

葉片泵2.1

液壓動(dòng)力元件雙作用葉片泵的特點(diǎn)及應(yīng)用：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、流量均勻、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小、但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、吸油性能差、對油液的污染很敏感。應(yīng)用：用于功率較小、精度較高的液壓設(shè)備，如磨床液壓系統(tǒng)。2.1.3

葉片泵2.1

液壓動(dòng)力元件柱塞泵是依靠柱塞在缸體中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使密封工作容腔的容積發(fā)生變化來實(shí)現(xiàn)吸油、壓油的。與齒輪泵和葉片泵相比它具有以下特點(diǎn)：工作壓力高易于變量流量范圍大當(dāng)然，柱塞泵也存著在對油污染敏感和價(jià)格較昂貴等缺點(diǎn)。柱塞泵具有額定壓力高，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高及流量調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)。被廣泛用于高壓、大流量和流量需要調(diào)節(jié)的場合，諸如液壓機(jī)、工程機(jī)械和船舶中。按柱塞的排列和運(yùn)動(dòng)方向不同，可分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩大類。2.1.4

柱塞泵2.1

液壓動(dòng)力元件一、軸向柱塞泵的工作原理當(dāng)傳動(dòng)軸5在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柱塞3在缸體1中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)缸體一同旋轉(zhuǎn)。配流盤2是固定不動(dòng)的。如果斜角度γ的大小和方向可以調(diào)節(jié)，則可以改變泵的排量和吸、壓油方向，此時(shí)的泵為雙向變量軸向柱塞泵。2.1.4

柱塞泵2.1

液壓動(dòng)力元件二、軸向柱塞泵的特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：壓力高、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高及流量調(diào)節(jié)方便等。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，有些零件對材料及加工工藝的要求較高，因而在各類容積式泵中，柱塞泵的價(jià)格最高。應(yīng)用：常用于需要高壓大流量和流量需要調(diào)節(jié)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，如龍門刨床、拉床、液壓機(jī)、起重機(jī)械等設(shè)備的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。2.1.4

柱塞泵螺桿泵實(shí)質(zhì)上是一種外嚙合的擺線齒輪泵，泵內(nèi)的螺桿可以有兩個(gè)，也可以有三個(gè)。如圖所示為三螺桿泵的工作原理。隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)，這些密封工作腔一個(gè)接一個(gè)地在左端形成，

不斷地從左向右移動(dòng)（主動(dòng)螺桿每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)密封工作腔移動(dòng)一個(gè)螺旋導(dǎo)程），并在右端消失。2.1

液壓動(dòng)力元件 2.1.5

螺桿泵2.1

液壓動(dòng)力元件螺桿泵特點(diǎn)及應(yīng)用：螺桿泵結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，體積小，重量輕，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，輸油均勻，噪聲小，容許采用高轉(zhuǎn)速，容積效率較高，對油液的污染不敏感，因此它在一些精密車床的液壓系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。螺桿泵的主要缺點(diǎn)是螺桿形狀復(fù)雜，

加工較困難，不易保證精度。2.1.5

螺桿泵2.1

液壓動(dòng)力元件選擇液壓泵的原則：根據(jù)主機(jī)工況、功率大小和系統(tǒng)對工作性能的要求

，首先確定液壓泵的類型，然后按系統(tǒng)所要求的壓力、流量大小確定其規(guī)格型號，還要考慮價(jià)格、維護(hù)方便與否等問題。2.1.6

液壓泵的選用2.2

液壓執(zhí)行元件液壓傳動(dòng)中的執(zhí)行元件是將液體的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，可以驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)做直線運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)（或擺動(dòng)），主要有液壓缸和液壓馬達(dá)兩大類。2.2

液壓執(zhí)行元件液壓缸是將液壓泵輸出的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的執(zhí)行元件，它主要是用來輸出直線運(yùn)動(dòng)（也包括擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)）。一、液壓缸的分類液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式，可以分為活塞缸、柱塞缸和擺動(dòng)缸三類?；钊缀椭讓?shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，輸出推力和速度，擺動(dòng)缸則能實(shí)現(xiàn)小于360度的往復(fù)擺動(dòng)，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。液壓缸除單個(gè)使用外，還可以幾個(gè)組合起來或和其它機(jī)構(gòu)組合起來，以完成特殊的功用。2.2.1

液壓缸2.2

液壓執(zhí)行元件2.2.1

液壓缸2.2

液壓執(zhí)行元件1.活塞式液壓缸（1）雙桿活塞缸：活塞兩端都有一根直徑相等的活塞桿伸出，根據(jù)安裝方式不同又可以分為缸筒固定式和活塞桿固定式兩種。2.2.1

液壓缸2.2

液壓執(zhí)行元件由于雙桿活塞缸兩端的活塞桿直徑是相等的，左、右兩腔的有效面積也相等。當(dāng)分別向左、右腔輸入相同壓力和相同流量的油液時(shí)，液壓缸左、右兩個(gè)方向的推力和速度相等，分別為：2.2.1

液壓缸2.2

液壓執(zhí)行元件（2）單桿活塞缸特點(diǎn)：只在活塞的一端有活塞桿，缸的兩腔有效工作面積不相等。它的安裝也有缸筒固定和活塞桿固定兩種，進(jìn)、出油口根據(jù)安裝方式而定。但工作臺移動(dòng)范圍都為活塞有效行程的兩倍。2.2.1

液壓缸2.2

液壓執(zhí)行元件（2）單桿活塞缸無桿腔進(jìn)油：當(dāng)輸入液壓缸的油液流量為q，液壓缸進(jìn)出油口壓力分別為p1和p2時(shí)，其活塞上所產(chǎn)生的推力F1和速度v1為：2.2.1

液壓缸2.2

液壓執(zhí)行元件有桿腔進(jìn)油：2.2.1

液壓缸2.2

液壓執(zhí)行元件差動(dòng)連接：單活塞桿液壓缸左右兩腔同時(shí)接通壓力油的情況，這種連接方式稱為差動(dòng)連接，此缸稱為差動(dòng)缸。廣泛應(yīng)用于組合機(jī)床的液壓動(dòng)力滑臺和其它機(jī)械設(shè)備的快速運(yùn)動(dòng)中。如果要求快速運(yùn)動(dòng)和快速退回速度相等

即V3

=

V2

，則必須使2.2.1

液壓缸2.2

液壓執(zhí)行元件2.柱塞缸只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的傳動(dòng)，反向運(yùn)動(dòng)要靠外力。若需要實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)，則必須成對使用。這種液壓缸中的柱塞和缸筒不接觸，運(yùn)動(dòng)時(shí)由缸蓋上的導(dǎo)向套來導(dǎo)向，因此缸筒的內(nèi)壁不需精加工，特別適用于行程較長的場合。2.2.1

液壓缸2.2

液壓執(zhí)行元件3.

伸縮缸伸縮式液壓缸又稱多級液壓缸。它是由兩個(gè)或多個(gè)活塞套裝而成，前一級活塞桿是后一級活塞缸的缸筒。伸出時(shí)，可以獲得很長的工作行程，縮回時(shí)可保持很小的結(jié)構(gòu)尺寸。圖（a）為單作用式，靠外力回程圖（b）為雙作用式，靠液壓回程圖（c）為雙作用式伸縮缸結(jié)構(gòu)示意圖2.2.1

液壓缸2.2

液壓執(zhí)行元件4.

齒輪缸齒輪式液壓缸又稱無桿式活塞缸，它由兩個(gè)柱塞缸和一套齒輪齒條傳動(dòng)裝置組成，當(dāng)壓力油推動(dòng)活塞左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，齒條就推動(dòng)齒輪往復(fù)旋轉(zhuǎn)，從而齒輪驅(qū)動(dòng)工作部件作周期性往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2.2.1

液壓缸2.2

液壓執(zhí)行元件二、液壓缸的典型結(jié)構(gòu)和組成液壓缸的結(jié)構(gòu)可分為缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置五個(gè)部分。2.2.1

液壓缸2.2

液壓執(zhí)行元件1.缸筒與缸蓋缸體組件包括缸筒、缸蓋和一些連接零件。缸筒可以用鑄鐵（低壓時(shí)）和無縫鋼管（高壓時(shí)）制成。圖

a)是法蘭連接，加工和拆裝都很方便，只是外形尺寸大些。圖

b)是半環(huán)連接，要求缸筒有足夠的壁厚。圖c）是螺紋連接，外形尺寸小，但拆裝不方便，要有專用工具。缸筒和缸蓋的常見連接方式2.2.1

液壓缸2.2

液壓執(zhí)行元件２.活塞和活塞桿活塞組件包括活塞和活塞桿兩部分?；钊ǔＪ怯描T鐵制成的，活塞桿通常用鋼料制成。（1）螺母連接：圖（a）所示。結(jié)構(gòu)簡單，

安裝方便可靠，但在活塞桿上車螺紋將削弱其強(qiáng)度，它適用負(fù)載較小，

受力無沖擊的液壓缸中。（2）卡環(huán)式連接：圖（b、c）所示，拆裝不便，但強(qiáng)度高。（3）

銷式連接：圖

(d)所示，這種連接方式特別適用于雙出桿式活塞。2.2.1

液壓缸2.2

液壓執(zhí)行元件3.緩沖裝置緩沖裝置是利用活塞或缸筒移動(dòng)到接近終點(diǎn)時(shí)，將活塞和缸蓋之間的一部分液體封住，迫使液體從小孔或縫隙中擠出，從而產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件制動(dòng)，避免活塞和缸蓋的相互碰撞。2.2.1

液壓缸2.2

液壓執(zhí)行元件4.排氣裝置液壓缸在安裝過程中或長時(shí)間停放重新工作時(shí)，液壓缸里和管道系統(tǒng)中會(huì)滲入空氣，為了防止執(zhí)行元件出現(xiàn)爬行，噪聲和發(fā)熱等不正常現(xiàn)象，需把缸中和系統(tǒng)中的空氣排出。一般可在液壓缸的最高處設(shè)置進(jìn)出油口把氣帶走。1—缸蓋

2—放氣小孔

3—缸體

4—活塞桿2.2.1

液壓缸2.2

液壓執(zhí)行元件2.2.2

液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的轉(zhuǎn)換元件。在液壓系統(tǒng)中，它是靠輸入的壓力油產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)做功。液壓馬達(dá)分類：按結(jié)構(gòu)形式分為齒輪馬達(dá)、葉片馬達(dá)和柱塞馬達(dá)；按排量是否可調(diào)分為變量馬達(dá)和定量馬達(dá)，變量馬達(dá)還可以分為單向變量馬達(dá)和雙向變量馬達(dá)。2.2

液壓執(zhí)行元件2.2.2

液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)的圖形符號：2.2

液壓執(zhí)行元件一、液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)與工作原理1.齒輪馬達(dá)齒輪馬達(dá)密封性能差，容積效率較低，不能產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，且瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩隨嚙合點(diǎn)而變化，因此僅用于高速小轉(zhuǎn)矩的場合，如工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械及對轉(zhuǎn)矩均勻性要求不高的設(shè)備。2.2.2

液壓馬達(dá)2.2

液壓執(zhí)行元件2.葉片馬達(dá)葉片馬達(dá)體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)作靈敏，可適用于換向頻率較高的場合，但是泄漏量較大，低速工作時(shí)不夠穩(wěn)定，適用于轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)速高、機(jī)械性能要求不嚴(yán)格的場合。2.2.2

液壓馬達(dá)2.2

液壓執(zhí)行元件3.軸向柱塞馬達(dá)可用作變量馬達(dá)。改變斜盤傾角，不僅影響馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩，而且影響它的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。斜盤傾角越大，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)速越低。2.2.2

液壓馬達(dá)2.2

液壓執(zhí)行元件二、液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)（1）工作壓力和額定壓力工作壓力：馬達(dá)入口油液的實(shí)際壓力。額定壓力：馬達(dá)在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。與泵相同，馬達(dá)的額定壓力亦受泄漏和零件強(qiáng)度的制約，超過此值時(shí)就會(huì)過載。2.2.2

液壓馬達(dá)2.2

液壓執(zhí)行元件二、液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)（2）流量和排量排量：馬達(dá)軸每轉(zhuǎn)一周，由其密封容腔幾何尺寸 變化計(jì)算而得的液體體積。理論流量：馬達(dá)密封容腔容積變化所需要的流量。實(shí)際流量：馬達(dá)入口處所需的流量。實(shí)際流量和理論流量之差即為馬達(dá)的泄漏量。2.2.2

液壓馬達(dá)2.2

液壓執(zhí)行元件qt與排量V的比值，即則馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速為：tvq q q

q

q

ql

1

qlvVn

q

V因馬達(dá)實(shí)際存在泄漏，由實(shí)際流量q計(jì)算轉(zhuǎn)速n時(shí)，應(yīng)考慮到馬達(dá)的容積效率

v。當(dāng)液壓馬達(dá)的泄漏流量為ql

時(shí)，

則馬達(dá)的實(shí)際流量為q=qt+ql 。這時(shí)，液壓馬達(dá)的容積效率為：n

qt二、液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)(3)轉(zhuǎn)速和容積效率馬達(dá)的理論輸出轉(zhuǎn)速n等于輸入馬達(dá)的流量2.2.2

液壓馬達(dá)2.2

液壓執(zhí)行元件泵相同的表達(dá)形式 ，即因馬達(dá)實(shí)際上存在著機(jī)械摩擦，故在計(jì)算實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)考慮機(jī)械效率

m。當(dāng)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩?fù)p失為Tl，則馬達(dá)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩為T=Tt-Tl。這時(shí)，液壓馬達(dá)的機(jī)械效率為t2

T

pVmTt

TtT

T

Tt

Tl

1

Tltt mm2

則馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩為：T

T

pV

二、液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)(4)轉(zhuǎn)矩和機(jī)械效率設(shè)馬達(dá)的出口壓力為零，入口壓力即工作壓力為p，排量為V，則馬達(dá)的理論輸出轉(zhuǎn)矩Tt有與2.2.2

液壓馬達(dá)2.2

液壓執(zhí)行元件ii馬達(dá)的輸入功率P

為：

P

pq馬達(dá)的輸出功率Po為：

Po

2

nT馬達(dá)的總效率

即為：vm vPipqp

VnTpV

v2

Po

2

nT

2

nT

二、液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)(5)

功率和總效率2.2.2

液壓馬達(dá)2.3

液壓控制元件一、液壓閥作用液壓閥是液壓系統(tǒng)中控制液流流動(dòng)方向，壓力高低、流量大小的控制元件。二、液壓閥分類按用途分：壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥操縱方式分：人力操縱閥、機(jī)械操縱閥、電動(dòng)操縱閥連接方式分：管式連接、板式及疊加式連接、插裝式連接按結(jié)構(gòu)分類：滑閥,

座閥,

射流管閥按控制方式：電液比例閥,

伺服閥,

數(shù)字控制閥2.3

液壓控制元件三、液壓系統(tǒng)對閥的基本要求（1）動(dòng)作靈敏，使用可靠，工作時(shí)沖擊和振動(dòng)要小。（2）閥口全開時(shí)，液流壓力損失要?。婚y口關(guān)閉時(shí)，密封性能要好。（3）所控制的參數(shù)（壓力或流量）要穩(wěn)定，受外干擾時(shí)變化量要小。（4）結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)試、維護(hù)方便，通用性要好。2.3

液壓控制元件2.3.1

方向控制閥作用：控制液流方向，從而改變執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向。分類：單向閥 換向閥性能要求：正向流動(dòng)阻力損失小，反向時(shí)密封性好，動(dòng)作靈敏2.3

液壓控制元件一、單向閥1.普通單向閥工作原理：壓力油從閥體1左端的通口P1流入時(shí)，克服彈簧3作用在閥芯2上的力，使閥芯2向右移動(dòng)，打開閥口，并通過閥芯2上的徑向孔a、軸向孔b從閥體右端的通口流出。當(dāng)壓力油從閥體1右端的通口P2流入時(shí)，它和彈簧力一起使閥芯2壓緊在閥座上，使閥口關(guān)閉，油液無法通過。圖2-27（b）所示為單向閥的圖形符號。2.3.1

方向控制閥2.3

液壓控制元件一、單向閥普通單向閥應(yīng)用：①

安裝在泵的出口，一方面防止壓力沖擊影響泵的正常工作，另一方面防止泵不工作時(shí)系統(tǒng)油液倒流經(jīng)泵回油箱；②

用來分隔油路，以防止高低壓干擾；③

與其他的閥組成復(fù)合閥，如單向節(jié)流閥、單向減壓閥、單向順序閥等；④

安裝在執(zhí)行元件的回油路上，使回油具有一定背壓。2.3.1

方向控制閥2.3

液壓控制元件2.

液控單向閥組成：普通單向閥+小活塞缸特點(diǎn)：a.

無控制油時(shí)，與普通單向閥一樣，b.

通控制油時(shí)，正反向都可以流動(dòng)液控單向閥一般用于保壓回路和鎖緊回路中。2.3.1

方向控制閥2.3

液壓控制元件二、換向閥利用閥芯對閥體的相對運(yùn)動(dòng)，使油路接通、關(guān)斷或變換油流的方向，從而實(shí)現(xiàn)液壓執(zhí)行元件及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)、停止或變換運(yùn)動(dòng)方向。分類：

按閥芯相對于閥體的運(yùn)動(dòng)方式：滑閥和轉(zhuǎn)閥

按操作方式：手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電磁動(dòng)、液動(dòng)和電液動(dòng)等

按閥芯工作時(shí)在閥體中所處的位置：二位和三位等

按換向閥所控制的通路數(shù)不同：二通、三通、四通和五通等。2.3.1

方向控制閥2.3

液壓控制元件1．換向閥的工作原理工作原理：當(dāng)液壓缸兩腔不通液壓油時(shí)，閥體上的油口P、T、A、B不同，活塞處于停機(jī)狀態(tài)。若使換向閥的閥芯左移，則油口P和A連通、B和T連通。這時(shí)，液壓油經(jīng)P、A進(jìn)入液壓缸左腔，右腔油液經(jīng)B、T回油箱，活塞向右運(yùn)動(dòng)。反之，若使閥芯右移，則P和B連通，A和T連通，活塞便向左運(yùn)動(dòng)。2.3.1

方向控制閥2.3

液壓控制元件2.換向閥的圖形符號1）用方框來表示閥芯的工作位置，符號中有幾個(gè)方框，就表示有幾“位”。2）方框內(nèi)的箭頭表示油路處于接通狀態(tài)，箭頭方向不一定表示實(shí)際液流的方向。3）方框內(nèi)┴

和

┬

兩個(gè)截止符號表示油路不通。4）方框外部連接的接口數(shù)有幾個(gè)，就表示幾“通”。5）一般來說，閥與系統(tǒng)供油路連接的進(jìn)油口用字母P表示，閥與系統(tǒng)回油路連通的回油口用T表示，而閥與執(zhí)行元件連接的油口用A、B表示。6）常態(tài)位為閥芯不受外力時(shí)所處的工作位置，繪制系統(tǒng)圖時(shí)，油路一般應(yīng)連接在換向閥的常態(tài)位上，所以常態(tài)位要畫出頭。2.3.1

方向控制閥2.3

液壓控制元件2.3.1

方向控制閥2.3

液壓控制元件換向閥閥芯相對于閥體的運(yùn)動(dòng)需要由外力來操縱，常用的操縱方式有：手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電磁動(dòng)、液動(dòng)和電液動(dòng)等，其符號如圖所示。不同的操縱方式與換向閥的位和通路組合，就可以得到不同的換向閥，如二位二通機(jī)動(dòng)換向閥、三位四通電磁換向閥等。2.3.1

方向控制閥2.3

液壓控制元件3．常見換向閥（1）手動(dòng)換向閥手動(dòng)換向閥是用手動(dòng)杠桿操縱閥芯換位的換向閥。按換向定位方式的不同，分為鋼球定位式（圖a）和彈簧復(fù)位式（圖b）兩種。當(dāng)操縱手柄的外力取消后，前者因鋼球卡在定位溝槽中，可保持閥芯處于換向位置，后者則在彈簧力作用下使閥芯自動(dòng)回復(fù)到初始位置。手動(dòng)換向閥結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作可靠，但由于需要人工操縱，故只適用于間歇?jiǎng)幼鞫乙笕斯た刂频膱龊稀?.3.1

方向控制閥2.3

液壓控制元件(2)機(jī)動(dòng)換向閥機(jī)動(dòng)換向閥又稱行程閥，主要用來控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的行程，借助于安裝在工作臺上的檔鐵或凸輪迫使閥芯運(yùn)動(dòng)，從而控制液流方向。2.3.1

方向控制閥2.3

液壓控制元件（3）電磁換向閥利用電磁鐵吸力操縱閥芯換位的換向閥。當(dāng)右端電磁鐵通電吸合時(shí)，銜鐵通過推桿將閥芯推至左端，換向閥就在右位工作；反之，左端電磁鐵通電吸合時(shí)，換向閥就在左位工作。電磁換向閥易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，主要用于小流量的場合。2.3.1

方向控制閥2.3

液壓控制元件（4）液動(dòng)換向閥利用壓力油來推動(dòng)閥芯移動(dòng)的換向閥。特點(diǎn)：①換向速度易于控制，結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作平穩(wěn)可靠；②由于液壓驅(qū)動(dòng)力大，適用于高壓、大流量的場合；③其控制油路必須有開關(guān)或換向裝置。2.3.1

方向控制閥2.3

液壓控制元件（5）電液換向閥電磁閥（稱先導(dǎo)閥）用于改變控制油的流動(dòng)方向，從而導(dǎo)致液動(dòng)閥（稱主閥）換向，改變主油路的通路狀態(tài)。2.3.1

方向控制閥2.3

液壓控制元件4.換向閥的中位機(jī)能三位換向閥的閥芯在中間位置時(shí)，各油口間有不同的連通方式，可以滿足不同的使用要求。這種連通方式稱為換向閥的中位機(jī)能。（1）系統(tǒng)保壓。當(dāng)P口被堵塞，系統(tǒng)保壓，液壓泵能用于多缸系統(tǒng)。（2）系統(tǒng)卸荷。Ｈ型、Ｋ型或Ｍ型的三位換向閥處于中位時(shí)，泵輸出的油液直接流回油箱，構(gòu)成卸荷回路，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，這種方法比較簡單，但是不適用于一個(gè)液壓泵驅(qū)動(dòng)兩個(gè)或兩個(gè)以上執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)。（3）啟動(dòng)平穩(wěn)性。閥在中位時(shí)，液壓缸某腔如通油箱，則啟動(dòng)時(shí)該腔內(nèi)因無油液起緩沖作用，啟動(dòng)不太平穩(wěn)。2.3.1

方向控制閥2.3

液壓控制元件4.換向閥的中位機(jī)能（4）液壓缸“浮動(dòng)”狀態(tài)。利用Ｈ型、Ｙ型中位機(jī)能實(shí)現(xiàn)液壓缸的浮動(dòng)。閥在中位，當(dāng)A、B

兩口互通時(shí)，臥式液壓缸呈“浮動(dòng)”狀態(tài)，可利用其他機(jī)構(gòu)移動(dòng)工作臺，調(diào)整其位置。（5）液壓缸制動(dòng)或鎖緊。為了使運(yùn)動(dòng)著的工作機(jī)構(gòu)在任意需要的位置上停下來，并防止其停止后因外界影響而發(fā)生移動(dòng)，可以采用制動(dòng)回路。Ｍ型或Ｏ型的換向閥可使執(zhí)行元件迅速停止運(yùn)動(dòng)。2.3.1

方向控制閥2.3

液壓控制元件2.3

液壓控制元件2.3.2

壓力控制閥壓力控制閥是用來控制液壓系統(tǒng)中油液壓力或通過壓力信號實(shí)現(xiàn)控制的閥類。壓力控制閥包括溢流閥、減壓閥、順序閥和壓力繼電器。其共同點(diǎn)都是通過作用于閥芯上的液壓力與彈簧力相平衡的原理進(jìn)行工作的。分類：按用途：溢流閥、減壓閥、順序閥按閥芯結(jié)構(gòu)：滑閥、球閥、錐閥按工作原理：直動(dòng)式、先導(dǎo)式2.3

液壓控制元件一、溢流閥溢流閥的主要作用是調(diào)壓和穩(wěn)壓以及安全保護(hù)（限壓）。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，溢流閥可分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩類。1．直動(dòng)式溢流閥由閥芯、閥體、彈簧、上蓋、調(diào)節(jié)桿、調(diào)節(jié)螺母等零件組成。原始狀態(tài)，閥芯在彈簧力的作用下處于最下端位置，進(jìn)出油口隔斷。進(jìn)口油液經(jīng)閥芯徑向孔、軸向孔作用在閥芯底端面，當(dāng)液壓力小于彈簧力時(shí)，閥芯不動(dòng)作，閥口關(guān)閉；當(dāng)液壓力等于或大于彈簧力時(shí)，閥芯上移，閥口開啟，進(jìn)口壓力油經(jīng)閥口溢流回油箱。2.3.2

壓力控制閥2.3

液壓控制元件直動(dòng)式溢流閥的特點(diǎn)：1）對應(yīng)調(diào)壓彈簧一定的預(yù)壓縮量，閥的進(jìn)口壓力基本為一定值。2）彈簧腔的泄漏油經(jīng)閥內(nèi)泄油通道至閥的出口引回油箱，若閥的出口壓力不為零，則背壓將作用在閥芯上端，使閥的進(jìn)口壓力增大。3）對于高壓大流量的壓力閥，要求調(diào)壓彈簧具有很大的彈簧力，這樣不僅使閥的調(diào)節(jié)性能變差，結(jié)構(gòu)上也難以實(shí)現(xiàn)。所以直動(dòng)式溢流閥一般用于低壓小流量場合。2.3.2

壓力控制閥2.3

液壓控制元件2．先導(dǎo)式溢流閥2.3.2

壓力控制閥2.3

液壓控制元件2．先導(dǎo)式溢流閥特點(diǎn)：1）先導(dǎo)閥和主閥閥芯均受力平衡。閥的進(jìn)口壓力值主要由先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧的預(yù)壓縮量確定，主閥彈簧起復(fù)位作用。2）通過先導(dǎo)閥的流量很小，因此其尺寸很小，即使是高壓閥，其彈簧剛度也不大。閥的調(diào)節(jié)性能改善。。3）主閥芯開啟是利用液流流經(jīng)阻力孔形成的壓力差。阻力孔一般為細(xì)長孔，孔徑很小，孔長較長。4）先導(dǎo)閥前腔有一控制口K，用于卸荷和遠(yuǎn)程調(diào)壓。2.3.2

壓力控制閥2.3

液壓控制元件二、減壓閥減壓閥是利用液流流過縫隙產(chǎn)生壓力損失，使其出口壓力低于進(jìn)口壓力的壓力控制閥。減壓閥也有直動(dòng)式和先導(dǎo)式之分，先導(dǎo)式減壓閥應(yīng)用較多。按調(diào)節(jié)要求不同，減壓閥又分為定值減壓閥、定差減壓閥、定比減壓閥三種類型。其中定值減壓閥應(yīng)用最廣，簡稱減壓閥。2.3.2

壓力控制閥2.3

液壓控制元件1.減壓閥的結(jié)構(gòu)與工作原理當(dāng)出油口壓力較低時(shí)，先導(dǎo)閥關(guān)閉，主閥芯兩端壓力相等，主閥芯被平衡彈簧4壓在最下端，減壓閥口開度為最大，壓降為最小，不起減壓作用。當(dāng)出油口壓力達(dá)到先導(dǎo)閥的調(diào)定壓力時(shí)，先導(dǎo)閥開啟，此時(shí)P2腔的部分壓力油經(jīng)孔e、c、b、先導(dǎo)閥口、孔a和泄漏口L流回油箱。由于阻尼小孔e的作用，主閥芯兩端產(chǎn)生壓力差，主閥芯便在此壓力差作用下克服平衡彈簧的彈力上移，減壓閥口減小，使出油口壓力降低至調(diào)定壓力。2.3.2

壓力控制閥2.3

液壓控制元件減壓閥的特點(diǎn)與先導(dǎo)式溢流閥相比較，有以下幾點(diǎn)不同：1）閥在工作時(shí)，減壓閥保持出口壓力基本不變，而溢流閥保持進(jìn)口壓力基本不變。2）閥在不工作時(shí)，減壓閥進(jìn)出口互通，而溢流閥進(jìn)出口不通。3）減壓閥彈簧腔的泄漏油需要通過泄油口單獨(dú)外接油箱（外泄），而溢流閥彈簧腔的泄漏油可以經(jīng)閥體內(nèi)的通道和出油口連接（內(nèi)泄），不必單獨(dú)外接油箱。減壓閥的應(yīng)用減壓閥用在液壓系統(tǒng)中獲得壓力低于系統(tǒng)壓力的二次油路上，如夾緊回路、潤滑回路和控制回路。2.3.2

壓力控制閥2.3

液壓控制元件三、順序閥順序閥的作用是利用油液壓力作為控制信號，控制油路通斷，從而實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的順序動(dòng)作。順序閥也有直動(dòng)式和先導(dǎo)式之分，根據(jù)控制壓力來源不同，它還有內(nèi)控式和外控式之分。順序閥還可用作背壓閥、卸荷閥和平衡閥等。2.3.2

壓力控制閥2.3

液壓控制元件三、順序閥油液從進(jìn)油口P1進(jìn)入，當(dāng)進(jìn)油腔壓力較低時(shí)，進(jìn)油口和出油口不相通。當(dāng)作用在閥芯下端的油液的作用力大于彈簧的預(yù)緊力時(shí)，閥芯向上移動(dòng)，閥口打開，油液便經(jīng)閥口從出油口P2流出，從而操縱其他液壓元件工作。通過改變上蓋或底蓋的裝配位置可得到內(nèi)控外泄、外控外泄、外控內(nèi)泄、內(nèi)控內(nèi)泄四種結(jié)構(gòu)類型。2.3.2

壓力控制閥2.3

液壓控制元件四、壓力繼電器將油液壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號的電液控制元件。主要組成包括柱塞1、調(diào)節(jié)螺釘2和微動(dòng)開關(guān)3。壓力油作用在柱塞下端，液壓力直接與彈簧力比較。當(dāng)液壓力大于或等于彈簧力時(shí)，柱塞向上移壓微動(dòng)開關(guān)觸頭，接通或斷開電氣線路。反之，微動(dòng)開關(guān)觸頭復(fù)位。圖（b）所示為壓力繼電器的圖形符號。2.3.2

壓力控制閥2.3

液壓控制元件2.3.3

流量控制閥流量控制閥通過改變節(jié)流口通流面積或通流通道的長短來改變局部阻力的大小，從而實(shí)現(xiàn)對流量的控制，進(jìn)而改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度。常用的流量控制閥主要有節(jié)流閥和調(diào)速閥。2.3

液壓控制元件一、節(jié)流閥壓力油從進(jìn)油口流入，經(jīng)節(jié)流口從出油口流出。節(jié)流口的形式為軸向三角槽式。當(dāng)調(diào)節(jié)節(jié)流閥的手輪時(shí)，通過頂桿帶動(dòng)節(jié)流閥芯上下移動(dòng)；節(jié)流閥芯的上下移動(dòng)改變著節(jié)流口的開口量，從而實(shí)現(xiàn)對流體流量的調(diào)節(jié)。節(jié)流閥結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，體積小，但是負(fù)載變化對流量的穩(wěn)定性影響較大，因此僅用于負(fù)載和溫度變化不大或?qū)λ俣确€(wěn)定性要求不高的液壓系統(tǒng)中。2.3.3

流量控制閥2.3

液壓控制元件二、調(diào)速閥調(diào)速閥是由定差減壓閥與節(jié)流閥串連而成，在負(fù)載變化的情況下，可以保證流量不變。只要將彈簧力固定，就可以通過定差減壓閥保證節(jié)流閥進(jìn)出口壓力差為一確定值，若油溫不變化，輸出流量即可固定。2.3.3

流量控制閥2.3

液壓控制元件一、疊加閥疊加閥的工作原理與一般液壓閥基本相同，

但在具體結(jié)構(gòu)和連接尺寸上則不相同，

它自成系列，每個(gè)疊加閥既有一般液壓元件的控制功能，

又起到通道體的作用，

每一種通徑系列的疊加閥其主油路通道和螺栓連接孔的位置都與所選用的相應(yīng)通徑的換向閥相同，

因此同一通徑的疊加閥都能按要求疊加起來組成各種不同控制功能的系統(tǒng)。2.3.4

其他控制閥2.3

液壓控制元件2.3.4

其他控制閥一、疊加閥1.用疊加閥組成的液壓系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：１）

用疊加閥組成的液壓系統(tǒng)，

結(jié)構(gòu)緊湊，

體積和質(zhì)量小。２）

疊加閥液壓系統(tǒng)安裝簡便，

裝配周期短。３）

液壓系統(tǒng)如有變化，

改變工況，

需要增減元件時(shí)，

組裝方便迅速。４）

實(shí)現(xiàn)無管連接，

消除了因油管、管接頭等引起的泄漏、振動(dòng)和噪聲。５）

整個(gè)系統(tǒng)配置靈活，

外觀整齊，

維護(hù)保養(yǎng)容易。６）

標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和集成化程度較高。2.3

液壓控制元件2.3.4

其他控制閥2.3

液壓控制元件根據(jù)工作功能的不同，疊加閥通常分為單功能閥和復(fù)合功能閥兩大類型。2.3.4

其他控制閥2.3

液壓控制元件2.工作原理與典型結(jié)構(gòu)（1）單功能疊加閥單功能疊加閥的一個(gè)閥體中有P、A、B、T四條通路，因此各閥根據(jù)其控制點(diǎn)，可以有許多種不同的組合。這一點(diǎn)和普通單功能液壓閥有很大差異的。單功能疊加閥的工作原理及結(jié)構(gòu)與三大類普通液壓閥相似。單功能疊加閥中的各種閥的結(jié)構(gòu)可參看有關(guān)產(chǎn)品型譜系列。2.3.4

其他控制閥2.3

液壓控制元件（2）復(fù)合功能疊加閥復(fù)合功能疊加閥是在一個(gè)控制閥芯中實(shí)現(xiàn)兩種以上控制機(jī)能的液壓閥。①疊加式順序節(jié)流閥由順序閥和節(jié)流閥復(fù)合而成的復(fù)合閥。此閥可用于多回路集中供油的液壓系統(tǒng)中，以解決備執(zhí)行器工作時(shí)的壓力干擾問題。2.3.4

其他控制閥2.3

液壓控制元件②疊加式電動(dòng)單向調(diào)速閥此閥由板式連接的調(diào)速閥部分I、疊加閥的主體部分II、板式結(jié)構(gòu)的先導(dǎo)閥部分III等三部分組合而成。2.3.4

其他控制閥2.3

液壓控制元件3.使用場合與注意事項(xiàng)（1）使用場合由疊加閥組成的液壓系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、集成化程度高，設(shè)計(jì)、加工、裝配周期短、重量輕、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。疊加閥