第十四章第十四章 液压传动液压传动 141 液压传动的基本原理及组成 142 液压传动系统的压力与流量 143 液压动力元件 144 液压执行元件 145 液压控制元件 146 液压辅助元件 147 液压系统基本回路 148 液压传动系统应用实例一、液压传动的基本原理 二、液压传动系统的组成三、液压元件的图形符号四、液压传动的应用特点141 液压传动的基本原理及组成 一、液压传动的基本原理液压千斤顶的工作原理 1一杠杆手柄 2一泵体（油腔） 3 排油单向阀 4一吸油单向阀 5一油箱 6、7、9、10一油管 8放油阀 11一液压缸（油腔） 12重物 1泵吸油过程 泵吸油过程2泵压油和重物举升过程 泵压油和重物举升3重物落下过程 重物落下二、液压传动系统的组成 l 动力部分l 执行部分l 控制部分l 辅助部分液压传动系统的组成三、液压元件的图形符号 GB/T786.11993液压气动图形符号 1一杠杆 2一活塞 3泵 4一单向阀 5一单向阀 6一油箱 7放油阀 8活塞缸 9柱塞 液压千斤顶工作原理简化结构示意图 四、液压传动的应用特点 l易于获得很大的力和力矩l调速范围大，易实现无级调速l质量轻，体积小，动作灵敏l传动平稳，易于频繁换向l易于实现过载保护l便于采用电液联合控制以实现自动化l液压元件能够自动润滑，元件的使用寿命长l液压元件易于实现系列化、标准化、通用化l传动效率较低l液压系统产生故障时，不易找到原因，维修困难l为减少泄漏，液压元件的制造精度要求较高一、压力的形成及传递 二、流量和平均流速三、压力损失及其与流量的关系四、液压油的选用142 液压传动系统的压力与流量 一、压力的形成及传递1压力的概念 油液的压力是由油液的自重和油液受到外力作用所产生的。 压强油液单位面积上承受的作用力，在工程中习惯称为压力。2液压系统压力的建立 活塞被压力油推动的条件： 3液压系统及元件的公称压力 额定压力液压系统及元件在正常工作条件下，按试验标准连续运转的最高工作压力。过载工作压力超过额定压力。 额定压力应符合公称压力系列。4静压传递原理（帕斯卡原理） 静止油液压力的特性： l静止油液中任意一点所受到的各个方向的压力都相等，这个压力称为静压力l油液静压力的作用方向总是垂直指向承压表面l密闭容器内静止油液中任意一点的压力如有变化，其压力的变化值将传递给油液的各点，且其值不变。这 称为静压传递原理，即帕斯卡原理 5静压传递原理（帕斯卡原理）在液压传动中的应用 液压系统中的压力取决于负载 【例1】液压千斤顶的压油过程中，柱塞泵活塞1的面积 A1 = 1.1310-4m2，液压缸活塞2的面积A2 = 9.6210-4m2，压 油时，作用在活塞1上的力F1 = 5.78103N。试问柱塞泵油 腔3内油液压强p1为多大？液压缸能顶起多重的重物？ 解题过程二、流量和平均流速 1流量 流量单位时间内流过管道某一截面的液体体积。 2平均流速 流量 平均流速一种假想的均布流速 3液流的连续性 液流连续性原理理想液体在无分支管路中作稳定流动时，通过每一截面的流量相等。液体在无分支管路中作稳定流动时，流经管路不同截面时的平均流速与其截面面积大小成反比。【例2】液压千斤顶压油过程中，柱塞泵活塞1的面积 A1=1.1310-4m2，液压缸活塞2的面积A2=9.6210-4m2，管 路4的截面积A4=1.310-5m2。活塞1下压速度v1为0.2m/s， 试求活塞2的上升速度v2和管路内油液的平均流速v4。 解题过程三、压力损失及其与流量的关系 l由静压传递原理可知，密封的静止液体具有均匀传递压力的性质，即当一处受到压力作用时，其各处的压力均相等l由于流动液体各质点之间以及液体与管壁之间的相互摩擦和碰撞会产生阻力，这种阻碍油液流动的阻力称为液阻l液阻增大，将引起压力损失增大，或使流量减小四、液压油的选用 牌号黏度 黏度液体黏性的大小。 为了减少漏损，在使用温度、压力较高或速度较 低时，应采用黏度较大的油。为了减少管路内的摩擦损失，在使用温度、压力 较高低或速度较高时，应采用黏度较小的油。 一、液压泵工作原理 二、液压泵的类型及图形符号三、常用液压泵四、液压泵的比较与选择143 液压动力元件 液压泵液压系统的动力元件，它把电动机或其他原动机输出的机械能转换成液压能的装置。其作用是向液压系统提供压力油。 一、液压泵工作原理1偏心轮2柱塞3泵体4弹簧5、6单向阀 液压泵工作原理二、液压泵的类型及图形符号 1液压泵的类型 l 按结构：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆 泵l 按输油方向：单向泵、双向泵l 按输出流量：定量泵、变量泵l 按额定压力：低压泵、中压泵、高压泵 2液压泵的图形符号 单向定量泵 双向定量泵 单向变量泵 双向变量泵 三、常用液压泵 1齿轮泵：外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵 齿轮泵工作原理2叶片泵：单作用式叶片泵和双作用式叶片泵 双作用式叶片泵工作原理图 叶片泵工作原理3柱塞泵：径向柱塞泵（淘汰）和轴向柱塞泵 1配流盘 2缸体 3柱塞 4斜盘 4螺杆泵：转子式容积泵和回转式容积泵 单螺杆泵结构 螺杆泵工作原理图 四、液压泵的比较与选择 类类型优优点缺点工作压压 力齿轮 泵结构简单 ，不需要配 流装置，价格低，工 作可靠，维护 方便易产生振动和噪声， 泄漏大，容积效率低， 径向液压力不平衡。流 量不可调低压叶片泵输油量均匀，压力脉 动小，容积效率高结构复杂，难加工， 叶片易被脏物卡死中压轴向柱 塞泵结构紧凑，径向尺寸 小，容积效率高结构复杂，价格较贵高压螺杆泵结构简单，体积小，重量 轻，运转平稳，噪声小， 寿命长，流量均匀，自吸 能力强，容积效率高螺杆齿形复杂，不易 加工，精度难以保证4 40MPa应应用场场合液压泵压泵 的选择选择一般负载小、功率低的机床 设备齿轮泵 或双作用式叶片泵精度较高的机床（如磨床）螺杆泵或双作用式叶片泵负载大、功率大的机床（如 龙门刨、拉床等）柱塞泵机床辅助装置（如送料、夹 紧等）齿轮泵一、液压缸类型及图形符号 二、液压缸典型结构 144 液压执行元件 液压缸液压系统中的执行元件，将液压能转换为直线（或旋转）运动形式的机械能，输出运动速度和力，结构简单，工作可靠。 一、液压缸类型及图形符号 l 单作用液压缸l 双作用液压缸l 组合液压缸液压缸的类型及符号二、液压缸典型结构 1活塞式液压缸 l 双作用双活塞杆式液压缸 l 双作用单活塞杆式液压缸 l 双作用双活塞杆式液压缸 缸体固定式1缸体 2活塞 3活塞杆 4工作台 活塞杆固定式 双作用双活塞杆式液压缸的工作特点 1）液压缸两腔的活塞杆直径d和活塞有效作用面积A通常相等。当左、右两腔相继进入压力油时，若流量qv及压力p相等，则活塞（或缸体）往返运动的速度（v1与v2）及两个方向的液压推力（F1与F2）相等。 2）缸体固定的其工作台往复运动范围为活塞有效行程的3倍，占地面积较大，常用于小型设备；活塞杆固定的工作台往复运动的范围为活塞有效行程的2倍，占地面积较小，常用于中、大型设备。 l 双作用单活塞杆式液压缸 结构特点：活塞的一端有杆，而另一端无杆，活塞两端的有效作用面积不等。 实现机床的较大负载，但慢速工作进给和空载时快速退回。 缸体固定 活塞杆固定 （活塞杆带动工作台移动）（缸体带动工作台移动）双作用单活塞杆式液压缸的工作特点 1）工作台往复运动速度不相等。2）活塞两方向的作用力不相等。工作台慢速运动时，活塞获得的推力大；工作台作快速运动时，活塞获得的推力小。 3）可作差动连接。 双作用单活塞杆式液 压缸工作特点2其他液压缸简介 l 柱塞式液压缸 l 伸缩缸 l 齿条活塞缸 l 柱塞式液压缸 特点：1）缸体内壁与柱塞不接触，不需要精加工。因此，行程较长时，宜采用柱塞式液压缸。2）柱塞常做成空心的，可以减轻重量，防止柱塞下垂（水平放置时），降低密封装置的单面磨损。 成对使用的柱塞式液压缸：得到大行程的双向运动。 柱塞缸l 伸缩缸 又称多级缸，由两级或多级活塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞就是后一级活塞缸的缸筒。收缩后液压 缸的总长较短，结构紧凑，适用于安装空间受到限制而 行程要求很长的场合。 伸缩缸l 齿条活塞缸 由带有齿条杆的双活塞缸和齿轮齿条机构所组成，活塞的往复移动经齿轮齿条机构变成齿轮轴的往复转动。多 用于自动线、组合机床等的自动转位或分度机构中。 齿条杆小齿轮3液压缸的密封 包括固定件的静密封和运动件的动密封。常用的密封方法：l 间隙密封l 密封圈密封l 间隙密封依靠运动件之间很小的配合间隙来保证密封的。摩擦力小，内泄漏量大，密封性能差且加工精度要 求高，只适用于低压、运动速度较快的场合。 l 密封圈密封密封圈通常是用耐油橡胶压制而成，它通过本身的受压弹性变形来实现密封。 1前端盖2活塞3缸体4后端盖a动密封b静密封 支 承 环密 封 环压 环 4液压缸的缓冲 目的：防止活塞在行程终了时，由于惯性力的作用与端盖发生撞击，影响设备的使用寿命。原理：当活塞将要达到行程终点，接近端盖时，增大回油阻力，以降低活塞的的运动速度，从而减小和避免对活塞的撞击。 5液压缸的排气 液压系统中的油液如果混有空气将会严重地影响工作部件的平稳性，为了便于排除积留在液压缸内的空气，油液最好从液压缸的最高点进入和排出。对运动平稳性较高的液压缸，常在两端装有排气塞。 一、方向控制阀 二、压力控制阀三、流量控制阀145 液压控制元件 控制阀为了控制与调节液流的方向、压力和流量，以满足工作机械的各种要求，就要用控制阀。控制阀又称液压阀，简称阀。 一、方向控制阀 控制油液流动方向的阀。单向阀 换向阀 1单向阀 作用：保证通过阀的液流只向一个方向流动而不能反方向流动。 直通式直角式符号压力油从进油口p1流入，从出油口p2流出。反向时， 因油口p2一侧的压力油将阀芯紧压在阀体上，使阀口关闭，油流不能流动。 结构原理图 图形符号 1控制活塞 2顶杆 3阀芯4阀体 5弹簧 2换向阀 l 换向阀的结构和工作原理 电磁铁断电状态 电磁铁通电状态 1阀体 2复位弹簧 3阀芯 4电磁铁 5衔铁 l 换向阀的分类 按阀芯在阀体的工作位置数和换向阀所控制的油口通路数分，换向阀有二位二通、二位三通、二位四通、二位五通、三位四通、三位五通等类型。不同的位数和通数，是由阀体上不同的沉割槽和阀芯上台肩组合形成的。 l 换向阀的符号表示 一个换向阀的完整符号应具有工作位置数、通口数和在各工作位置上阀口的连通关系、控制方法以及复位、定位方法等。 三位四通电磁换向阀 位：指阀与阀的切换工作位置数，用方格表 示。一位二位三位位与通：“通”指阀的通路口数，即箭头“”或封 闭符号 “”与方格的交点数。三位阀的中格、两位阀画有弹簧的一格为阀的 常态位。常态位应绘出外部连接油口（格外短竖线 ）的方格 。二位二通（常开） 二位三通 二位四通 二位五通 三位四通 三位五通 换向阀常用的控制方式符号 l 三位换向阀的中位机能 三位换向阀的阀芯在阀体中有左、中、右三个工作位置。中间位置可利用不同形状及尺寸的阀芯结构，得到多种不同的油口连接方式。三位换向阀在常态位置（ 中位）时各油口的连通方式称为中位机能。 型号：OP、A、B、T四个通口全部封闭，液压缸闭锁，液压泵不卸荷。 型号：HP、A、B、T四个通口全部相通，液压缸活塞呈浮动状态，液压泵卸荷。 型号：Y通口P封闭，A、B、T三个通口相通，液压缸活塞呈浮动状态，液压泵不卸荷。 型号：PP、A、B三个通口相通，通口T封闭，液压泵与液压缸两腔相通，可组成差动回路。 型号：M通口P、T相通，通口A、B封闭，液压缸闭锁，液