1液压与气动概述课件本章主要内容为本章主要内容为：液压传动的定义与发展概况；液压传动的工作原理及系统构成；液压传动的图形符号；液压传动的特点。2液压与气动概述课件1.1液压传动定义与发展概况液压传动定义与发展概况1.1.1液压传动的定义液压传动的定义一部完整的机器是由原动机、传动机构及控制部分、工作机（含辅助装置）组成。传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动机构。流流体体传传动动是以流体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动。它包括液压传动、液力传动和气压传动。液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式。液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。3液压与气动概述课件1.1.1液压传动的定义液压传动的定义液液压压传传动动（Hydraulics）是以液体为工作介质，通过驱动装置将原动机的机械能转换为液压的压力能，然后通过管道、液压控制及调节装置等，借助执行装置，将液体的压力能转换为机械能，驱动负载实现直线或回转运动。？那么，到底什么是液压传动液压传动呢？4液压与气动概述课件1.1.2液压传动的发展概况液压传动的发展概况从17世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，18世纪末英国制成第一台水压机算起，液压传动已有23百年的历史。第二次世界大战前后，成功地将液压传动装置用于舰艇炮塔转向器，其后出现了液压六角车床和磨床，一些通用机床到本世纪30年代才用上了液压传动。泵缸5液压与气动概述课件1.1.2液压传动的发展概况液压传动的发展概况近30年来，由于原子能技术、航空航天技术、控制技术、材料科学、微电子技术等学科的发展，再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济的各个部门都得到了应用，如工程机械、数控加工中心、冶金自动线等。采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。6液压与气动概述课件1.2液压传动的工作原理及系统构成液压传动的工作原理及系统构成 液压千斤顶液压千斤顶液压千斤顶常用于顶升重物,如顶起汽车以便拆换轮胎1.2.1液压传动系统的工作原理液压传动系统的工作原理7液压与气动概述课件1.2.1液压传动系统的工作原理液压传动系统的工作原理液压千斤顶在杠杆上没有作用力时,负载可以停止在任意位置;在液压缸行程范围内,可以将负载提升到任意位置。其实液压千斤顶是前面讨论过的简化模型的进一步完善，它具有以下一些简化摸型所不具备的功能：8液压与气动概述课件1.2.1液压传动系统的工作原理液压传动系统的工作原理磨床工作台液压系统磨床工作台液压系统 磨床工作台磨床工作台 磨床工作时，要求其工作台水平往复运动。 实现工作台水平往复运动控制的是一套液压控制系统，如图所示是一台磨床的液压系统结构原理图。9液压与气动概述课件磨床工作台液压系统磨床工作台液压系统 图1.1磨床工作台液压传动系统工作原理磨床工作台磨床工作台1-油箱；2-过滤器；3,12,14-回油管；4-液压泵；5-弹簧；6-钢球；7-溢流阀；8,10-压力油管；9-手动换向阀；11,16-换向手柄；13-节流阀；15-换向阀；17-活塞；18-液压缸；19-工作台液压缸液压缸由液压泵输入的压力油通过手动换向阀11，节流阀13、换向阀15进入液压缸18的左腔，推动活塞17和工作台19向右移动，液压缸18右腔的油液经换向阀15排回油箱。节流阀节流阀换向阀换向阀10液压与气动概述课件1.2.2液压传动系统的组成液压传动系统的组成从千斤顶和磨床的液压系统组成和工作原理可以看出，液压系统一般有以下几个部分组成：动力元件动力元件传动介质传动介质控制元件控制元件辅助元件辅助元件执行元件执行元件11液压与气动概述课件1.2.2液压传动系统的组成液压传动系统的组成（l）液压泵（动力元件）：是将原动机所输出的机械能转换成液体压力能的元件，其作用是向液压系统提供压力油，液压泵是液压系统的心脏。（2）执行元件：把液体压力能转换成机械能以驱动工作机构的元件，执行元件包括液压缸和液压马达。（3）控制元件：包括压力、方向、流量控制阀，是对系统中油液压力、流量、方向进行控制和调节的元件。如换向阀15即属控制元件。（4）辅助元件：上述三个组成部分以外的其它元件，如：管道、管接头、油箱、滤油器等为辅助元件。（5）工作介质： 液压油的作用是传递能量和信息。12液压与气动概述课件1.3液压系统的图形符号液压系统的图形符号图11（a）所示的液压系统图是一种半结构式的工作原理图。它直观性强，容易理解，但难于绘制。在实际工作中，除少数特殊情况外，一般都采用液压与气动图形符号（参看附录）来绘制，如图12所示。13液压与气动概述课件图形符号表示元件的功能，而不表示元件的具体结构和参数；反映各元件在油路连接上的相互关系，不反映其空间安装位置；只反映静止位置或初始位置的工作状态，不反映其过渡过程。液压缸液压缸液压泵液压泵节流阀节流阀换向阀换向阀油箱油箱溢流阀溢流阀14液压与气动概述课件1.4液压传动的特点液压传动的特点1.4.1液压传动系统的主要优点液压传动系统的主要优点液压传动与机械传动、电气传动相比有以下主要优点：（1）在同等功率情况下，液压执行元件体积小、结构紧凑。（2）液压传动的各种元件，可根据需要方便、灵活地来布置；（3）液压装置工作比较平稳，由于重量轻，惯性小，反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向；（4）操纵控制方便，可实现大范围的无级调速（调速范围达2000：1），它还可以在运行的过程中进行调速；15液压与气动概述课件1.4.1液压传动系统的主要优点液压传动系统的主要优点（5）一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；（6）容易实现直线运动；（7）既易实现机器的自动化，又易于实现过载保护，当采用电液联合控制甚至计算机控制后，可实现大负载、高精度、远程自动控制。（8）液压元件实现了标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。16液压与气动概述课件1.4.2液压传动系统的主要缺点液压传动系统的主要缺点（1）液压传动不能保证严格的传动比，这是由于液压油的可压缩性和泄漏造成的。（2）工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。（3）由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄漏不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。（4）为了减少泄漏，液压元件在制造精度上要求较高，因此它的造价高，且对油液的污染比较敏感。17液压与气动概述课件液压与气压传动液压与气压传动流体力学基础第二章18液压与气动概述课件本章主要内容为本章主要内容为：液压油的主要性能与选用；流体静力学基础；流体动力学基础；管路中液流的压力损失；液体在小孔和缝隙中的流动；液压冲击及气穴现象。19液压与气动概述课件2.1液压油的主要性质及选用液压油的主要性质及选用2.1.1液压油的主要性质液压油的主要性质液压油是液压系统中的传动介质，而且还对液压装置的机构、零件起着润滑、冷却和防锈作用。1液体的可压缩性当液体受压力作用体积减小的特性称为液体的可压缩性。 在常温下，一般认为油液是不可压缩的，但当液体中混有空气时，其抗压缩能力会显著降低。20液压与气动概述课件2液体的粘性液体的粘性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一种阻碍液体分子间进行相对运动的内摩擦力。液体这种产生内摩擦力的性质称为液体的粘性 。粘性的大小可用粘度来衡量。粘性的大小可用粘度来衡量。粘度是选择工作介质的首要因素。液压油的粘性，对减少间隙的泄漏、保证液压元件的密封性能都起着重要作用。液压介质粘度用运动粘度表示。在国际单位制中的单位是，而在实用上油的粘度用（cSt，厘沲）表示。流体的粘度通常有三种不同的测试单位。（1）绝对粘度（2）运动粘度：21液压与气动概述课件（3）相对粘度：粘性的大小可用粘度来衡量。粘性的大小可用粘度来衡量。粘度是选择工作介质的首要因素。液压油的粘性，对减少间隙的泄漏、保证液压元件的密封性能都起着重要作用。液压介质粘度用运动粘度表示。在国际单位制中的单位是，而在实用上油的粘度用（cSt，厘沲）表示。流体的粘度通常有三种不同的测试单位。（1）绝对粘度：单位为N.s/m2（2）运动粘度：22液压与气动概述课件所所有有工工作作介介质质的的粘粘度度都都随随温温度度的的升升高高而而降降低低，粘温特性好是指工作介质的粘度随温度变化小，粘温特性通常用粘度指数表示。一般情况下，在高压或者高温条件下工作时，为了获得较高的容积效率，不使油的粘度过低，应采用高牌号液压油；低温时或泵的吸入条件不好时（压力低，阻力大），应采用低牌号液压油。（2）氧化安定性和剪切安定性好。（3）抗乳化性、抗泡沫性好。（4）闪点、燃点要高，能防火、防爆。（5）有良好的润滑性和防腐蚀性，不腐蚀金属和密封件。（6）对人体无害，成本低。23液压与气动概述课件1.4.2 1.4.2 液压介质的种类液压介质的种类液压传动介质按照GB/T7631.2-87（等效采用ISO6743/4）进行分类，主要有石油基液压油石油基液压油和难燃液压液难燃液压液两大类。1.4.2.1 1.4.2.1 石油基液压油石油基液压油（1）L-HL液压油液压油（又名普通液压油）：采用精制矿物油作基础油，加入抗氧、抗腐、抗泡、防锈等添加剂调合而成，是当前我国供需量最大的主品种，用于一般液压系统，但只适于0以上的工作环境。其牌号有：HL32、HL46、HL68。在其代号L-HL中，L代表润滑剂类，H代表液压油，L代表防锈、抗氧化型，最后的数字代表运动粘度。24液压与气动概述课件（2）L-HM液压油液压油（抗磨液压油，M代表抗磨型）：其基础油与普通液压油同，加有极压抗磨剂，以减少液压件的磨损。适用于-15以上的高压、高速工程机械和车辆液压系统。其牌号有：HM32、HM46、HM68、HMI00、HM150（3）L-HG液压油液压油（又名液压一导轨油）：除普通液压油所具有的全部添加剂外，还加有油性剂，用于导轨润滑时有良好的防爬性能。适用于机床液压和导轨润滑合用的系统。25液压与气动概述课件（4）L-HV液液压压油油（又名低温液压油、稠化液压油、高粘度指数液压油）：用深度脱蜡的精制矿物油，加抗氧、抗腐、抗磨、抗泡、防锈、降凝和增粘等添加剂调合而成。其粘温特性好，有较好的润滑性，以保证不发生低速爬行和低速不稳定现象。适用于低温地区的户外高压系统及数控精密机床液压系统。（5）其它专用液压油：如航空液压油（红油）、炮用液压油、舰用液压油等。26液压与气动概述课件1.4.2.2 1.4.2.2 难燃液压液难燃液压液难燃液压液分为合成型、油水乳化型和高水基型三大类。（1）合成型抗燃工作液）合成型抗燃工作液水一乙二醇液水一乙二醇液（L-HFC液压液）：这种液体含有3555的水，其余为乙二醇及各种添加剂（增稠剂、抗磨剂、抗腐蚀剂等）。其优点是凝点低（50），有一定的粘性，而且粘度指数高，抗燃。适用于要求防火的液压系统。其缺点是价格高，润滑性差，只能用于中等压力（20Mpa以下）。这种液体密度大，所以吸入困难。27液压与气动概述课件（2）油水乳化型抗燃工作液油水乳化型抗燃工作液（L-HFB、L-HFAE液压液）油水乳化液是指互不相溶的油和水，使其中的一种液体以极小的液滴均匀地分散在另一种液体中所形成的抗燃液体。分水包油乳化液和油包水乳化液两大类。（3）高水基型抗燃工作液高水基型抗燃工作液（L-HFAS液压液）这种工作液不是油水乳化液。其主体为水，占95，其余5为各种添加剂（抗磨剂、防锈剂、抗腐剂、乳化剂、抗泡剂、极压剂、增粘剂等）。其优点是成本低，抗燃性好，不污染环境。其缺点是粘度低，润滑性差。28液压与气动概述课件2.2流体静力学基础流体静力学基础 液体的静压力是指静止液体单位面积上所受的法向力，用P表示。2.2.1 液体的压力及其性质 压力为： P=F/A式中：A液体有效作用面积； F液体有效作用面积A上所受的法向力。29液压与气动概述课件2.2.2 液体静力学基本方程及其物理意义液体静力学基本方程及其物理意义液体静力学基本方程液体静力学基本方程：P=P0+gh30液压与气动概述课件2.2.3压力的传递压力的传递压力取决于负载压力取决于负载 仍回到前面的简化模型为了能提升重物W，必须在活塞1上施加主动力F1,这时，重物W就是工作的负载。如果活塞活塞5 5上作用的上作用的W W为为00如果工作负载为工作负载为WW如果液液压压缸缸4 4和和活活塞塞5 5被被一一容容器器取取代代活塞活塞5 5上作用的上作用的W W为为00 在不计活塞磨擦力和活塞自重的情况下，此时系统的液压力回是多少呢？ 很明显在活塞5下的压力 这时活塞1下的压力 ， 主动力F1只能为0，也就是说主动力是加不上去的主动力是加不上去的。泵缸1234A15A231液压与气动概述课件2.2.3 2.2.3 压力的传递原理压力的传递原理如果简化模型中液压缸4和活塞5被一容器取代：如图所示。 在活塞1上施加F1的力后，如果容器4、管路3、液压缸2及活塞1有足够的压强，就可以认为工作负载是无穷大的，那么，系统中的液体压力将为： 根据帕斯卡原理帕斯卡原理帕斯卡原理帕斯卡原理，该压力P1将在这个封闭的液体间等值传递，管道3和容器4内各点都将产生大小和P1相等的液体压力。1缸2A1A23432液压与气动概述课件2.2.3 压力的传递原理压力的传递原理Q运动速度取决于流量运动速度取决于流量请看右下图，由图可知：活塞1向下移动h1,通过液体的能量传输，将使活塞5上升一段距离h2，很显然h1h2。由于不存在泄露及忽略液体的可压缩性，所以在t时间里从液压缸2中挤出的液体体积，将等于通过管道3挤入液压缸4的体积。即：两边同除：则v2缸2A1A234h1h2133液压与气动概述课件2.4压力的表示方法压力的表示方法有两种：一种是绝对压力；另一种是相对压力。1 绝对压力：以绝对真空为零点而计量的压力叫绝对压力。2 相对压力：以大气压为零而计量的压力叫相对压力。 如果流体压力低于大气压力，其相对压力为负值，负的相对压力的绝对值（低于大气压的部分）叫真空度真空度。34液压与气动概述课件绝对压力、相对压力、真空度的关系绝对压力、相对压力、真空度的关系： 绝对压力=大气压力+相对压力 相对压力=绝对压力-大气压力 真空度=大气压力-绝对压力压力的单位压力的单位压力的单位为Pa： 1Pa=1N/m2 1MPa=106pa35液压与气动概述课件2.3流体动力学基础流体动力学基础2.32.3基本概念基本概念 磨床工作台磨床工作台 1 理想液体2 迹线、流线3 流量和平均流速4 液体的流动状态36液压与气动概述课件2.3.2 2.3.2 流动连续性方程流动连续性方程不可压缩流体作稳定流动的连续性方程为：V1A1=V2A2=常数则任一通流断面上的平均流速为：37液压与气动概述课件2.3.3 2.3.3 伯努利方程伯努利方程 1 理想液体的伯努利方程伯努利方程的物理意义： 在密封管道内作稳定流动的理想液体在任一通流断面上压力能、动能、势能可以相互转换，但总能量不变。38液压与气动概述课件2.3.3 2.3.3 伯努利方程伯努利方程 2 实际液体的伯努利方程伯努利方程的适用条件：（1）稳定流动的不可压缩液体，（2）液体所受的只有重力。39液压与气动概述课件2.3.4 2.3.4 动量方程动量方程 磨床工作台磨床工作台流动液体的动量方程为：它是一个矢量表达式，液体对固体壁面的作用力F与液体所受外力F大小相等方向相反。40液压与气动概述课件2.4 2.4 管路中液流的压力损失管路中液流的压力损失液压系统的压力分为二类：一类是沿程压力损失：另一类为局部压力损失。41液压与气动概述课件2.4.1 2.4.1 沿程压力损失沿程压力损失 沿程压力损失：液体在直管中流动时的压力损失称为沿程压力损失。液体层流时的压力损失：42液压与气动概述课件2.4.2 2.4.2 局部压力损失局部压力损失局部压力损失:是液体流经阀口、弯管、过流断面变化等引起的压力损失。式中 为局部阻力系数43液压与气动概述课件2.4.3 2.4.3 管路系统的总压力损失管路系统的总压力损失管路系统的总压力损失等于所有沿程压力损失和局部压力损失之和。即：44液压与气动概述课件2.6 2.6 液压冲击和气穴现象液压冲击和气穴现象2.6.1液压冲击在液压系统中，当极快地换向或关闭液压回路时，致使液流速度急速地改变，由于流动液体的惯性或运动部件的惯性，会使系统内的压力发生突然升高或降低，这种现象称为液压冲击。45液压与气动概述课件2.5 2.5 液体在小孔和缝隙中的流动液体在小孔和缝隙中的流动2.5.1液体在小孔中的流动1、流经薄壁小孔的流量46液压与气动概述课件2.5.2 2.5.2 液体在缝隙中的流动液体在缝隙中的流动1、平行平板间的流动47液压与气动概述课件2.5.2 2.5.2 液体在缝隙中的流动液体在缝隙中的流动2、圆柱环形间隙的流动48液压与气动概述课件减少液压冲击的措施：减少液压冲击的措施：1、缓慢关闭阀门，削减冲击波的强度；2、在阀门前设置蓄能器，以减小冲击波的传播的距离；3、应将管中流速限制地适当范围内；4、在系统中装置安全阀，可起卸载作用；5、降低机械系统的振动。49液压与气动概述课件2.6.2 2.6.2 气穴气穴一般液体中溶解有空气，气体要单独占据液体中的不定期空间而形成小气泡的现象叫气穴现象。 气穴的危害： 气穴现象会引起系统的振动，产生冲击、噪声、气蚀使工作状态发生变化。50液压与气动概述课件减少气穴发生的措施：减少气穴发生的措施：1、限制泵吸油口离油面高度；2、管路密封要好，防止空气渗入；3、节流口压力降要小；4、液压零件应选用抗腐蚀能力强的金属材料，提高零件的表面加工质量。51液压与气动概述课件液压与气压传动液压与气压传动液压油缸第三章52液压与气动概述课件本章提要本章提要本章提要本章提要液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点 液压缸的设计计算液压缸的设计计算 液压缸的典型结构液压缸的典型结构 液压缸的密封液压缸的密封 通过本章的学习，要求掌握液压缸设计中应考虑的主要问题，包括结结构构类类型型的的选选择择和参参数计算数计算等，为液压缸设计打下基础。本章主要内容为：53液压与气动概述课件3.1 3.1 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点 液压缸的分类液压缸的分类液压缸的分类液压缸的分类按供油方向分：单作用缸和双作用缸。按结构形式分：活塞缸、柱塞缸、伸缩套筒缸、摆动液压缸。按活塞杆形式分：单活塞杆缸、双活塞杆缸。单杆液压缸单杆液压缸双杆液压缸双杆液压缸柱塞式液压缸柱塞式液压缸54液压与气动概述课件3.1.1 3.1.1 活塞式液压缸活塞式液压缸活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构形式，其安装又有缸筒固定和活塞杆固定两种方式。3.1.1.1 3.1.1.1 双杆活塞液压缸双杆活塞液压缸双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，分为缸体固定和活塞杆固定两种安装形式，如图31所示。(a)缸筒固定式缸筒固定式(b)活塞杆固定活塞杆固定式式55液压与气动概述课件因为双活塞杆液压缸的两活塞杆直径相等两活塞杆直径相等，所以当输入流量和油液压力不变时，其往返运动速度和推力相等。则缸的运动速度V和推力F分别为：（3.1）（3.2）式中:、分别为缸的进、回油压力；分别为缸的容积效率和机械效率；、d 分别为活塞直径和活塞杆直径；q输入流量；A活塞有效工作面积。这种液压缸常用于要求往返运动速度相同的场合。这种液压缸常用于要求往返运动速度相同的场合。56液压与气动概述课件3.1.1.2单活塞杆液压缸单活塞杆液压缸单活塞杆液压缸的活塞仅一端带有活塞杆，活塞双向运动可以获得不同的速度和输出力，其简图及油路连接方式如图3.2所示。(a)无杆腔进油无杆腔进油Ddq(b)有杆腔进油有杆腔进油q57液压与气动概述课件无杆腔进油（3.3）（3.4）活塞的运动速度和推力分别为:(a)无杆腔进油无杆腔进油Ddq58液压与气动概述课件有杆腔进油活塞的运动速度和推力分别为:(b)有杆腔进油有杆腔进油q（3.5）（3.6）59液压与气动概述课件两腔进油,差动联接(c)差动联接差动联接q当单杆活塞缸两腔同时通入压力油时，由于无杆腔有效作用面积大于有杆腔的有效作用面积，使得活塞向右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向右运动，活塞杆向外伸出；与此同时，又将有杆腔的油液挤出，使其流进无杆腔，从而加快了活塞杆的伸出速度，单活塞杆液压缸的这种连接方式被称为差动连接差动连接。60液压与气动概述课件两腔进油,差动联接(c)差动联接差动联接q（3.8）（3.9）在忽略两腔连通油路压力损失的情况下，差动连接液压缸的推力为：q等效活塞的运动速度为：61液压与气动概述课件两腔进油,差动联接(c)差动联接差动联接qq等效差动连接差动连接时时,液压缸液压缸的的有效作用面积有效作用面积是是活塞杆的横截活塞杆的横截面积面积，工作台运动速度比无杆腔进油时的大，而输出力则较小。差动连接是在不增加液压泵容量和功率的条件下，实差动连接是在不增加液压泵容量和功率的条件下，实现快速运动的有效办法。现快速运动的有效办法。62液压与气动概述课件3.1.2 柱塞式液压缸图3.3柱塞式液压缸当活塞式液压缸行程较长时，加工难度大,使得制造成本增加。某些场合所用的液压缸并不要求双向控制,柱塞式液压缸正是满足了这种使用要求的一种价格低廉的液压缸。63液压与气动概述课件柱柱塞塞式式液液压压缸缸是是单单作作用用的的，它它的的回回程程需需要要借借助助自自重重或或弹弹簧簧等等其其它它外外力力来来完完成成。如如果果要要获获得得双双向向运运动动，可可将将两两柱柱塞塞液液压压缸缸成成对对使使用用为为减减轻轻柱柱塞塞的的重重量量，有有时时制制成成空空心心柱塞。柱塞。图3.3柱塞式液压缸QQVdd式中：d柱塞直径，p1进油压力，p2另一缸的回油压力。p1p264液压与气动概述课件3.1.3 摆动式液压缸图3.4摆动液压缸摆动液压缸能实现小于360角度的往复摆动运动，由于它可直接输出扭矩，故又称为摆动液压马达，主要有单叶片式和双叶片式两种结构形式。65液压与气动概述课件图3.4摆动液压缸单单叶叶片片摆摆动动液液压压缸缸主要由定子块1、缸体2、摆动轴3、叶片4、左右支承盘和左右盖板等主要零件组成。定子块固定在缸体上，叶片和摆动轴固连在一起，当两油口相继通以压力油时，叶片即带动摆动轴作往复摆动。66液压与气动概述课件q单叶片摆动液压缸单叶片摆动液压缸的的摆角摆角一般不超过一般不超过280280 ，双叶片双叶片摆动液压缸摆动液压缸的的摆角摆角一般不超过一般不超过150150。当输入压力和流量不变时，双叶片摆动液压缸摆动轴当输入压力和流量不变时，双叶片摆动液压缸摆动轴输出转矩输出转矩是相同参数单叶片摆动缸的两倍，而摆动角速度是相同参数单叶片摆动缸的两倍，而摆动角速度则是单叶片的一半。则是单叶片的一半。67液压与气动概述课件缸体3.1.43.1.4伸缩式液压缸伸缩式液压缸伸缩式液压缸伸缩式液压缸伸出伸出缩回缩回套筒活塞活塞伸缩式单作用缸伸缩式单作用缸68液压与气动概述课件伸缩式双作用缸伸缩式双作用缸伸出伸出BA二级活塞缸体两端有进、出油口A和B。当A口进油，B口回油时，先推动一级活塞向右运动。一级活塞右行至终点时，二级活塞在压力油的作用下继续向右运动。69液压与气动概述课件3.2液压缸的结构图3.9双作用单活塞杆液压缸结构图l缸底；2卡键；3、5、9、11密封圈；4活塞；6缸筒；7活塞杆；8导向套；10缸盖；12防尘圈；13耳轴70液压与气动概述课件缸筒缸筒是液压缸的主体，其内孔一般采用镗削、绞孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造，要求表面粗造度在0.1m0.4m。端盖端盖装在缸筒两端，与缸筒形成封闭油腔，同样承受很大的液压力，因此，端盖及其连接件都应有足够的强度。导导向向套套对活塞杆或柱塞起导向和支承作用，有些液压缸不设导向套，直接用端盖孔导向。 缸缸缸缸筒筒筒筒，端端端端盖盖盖盖和和和和导导导导向向向向套套套套的的的的材材材材料料料料选选选选择择择择和和和和技技技技术术术术要要要要求求求求可可可可参参参参考液压设计手冊。考液压设计手冊。考液压设计手冊。考液压设计手冊。71液压与气动概述课件3.2.3活塞组件活塞组件由活塞、密封件、活塞杆和连接件等组成。活塞与活塞杆的连接形式 如图3.9所示，活塞与活塞杆的连接最常用的有螺纹连接和半环连接形式，除此之外还有整体式结构、焊接式结构、锥销式结构等。1一活塞杆；2一活塞；3一密封圈；4一弹簧圈；5一螺母1一卡键；2一套环；3一弹簧卡圈72液压与气动概述课件活塞装置主要用来防止液压油的泄漏。对对密密封封装装置置的的基基本本要要求求是是具具有有良良好好的的密密封封性性能能，并并随随压压力力的的增增加加能能自自动动提提高高密密封封性性。除此以外，摩擦阻力要小，耐油。油缸主要采用密封圈密封，密封圈有O形、V形、Y形及组合式等数种，其材料为耐油橡胶、尼龙、聚氨脂等。73液压与气动概述课件3.2.3缓冲装置为了防止这种危害，保证安全，应采取缓冲措施，对液压缸运动速度进行控制。 当液压缸带动质量较大的部件作快速往复运动时，由于运动部件具有很大的动能，因此当活塞运动到液压缸终端时，会与端盖碰撞，而产生冲击和噪声。这种机械冲击不仅引起液压缸的有关部分的损坏，而且会引起其它相关机械的损伤。74液压与气动概述课件3.2.3缓冲装置图3.13液压缸缓冲装置75液压与气动概述课件3.2.4排气装置排气装置液压传动系统往往会混入空气，使系统工作不稳定，液压传动系统往往会混入空气，使系统工作不稳定，产生振动、爬行或前冲等现象，严重时会使系统不能正常产生振动、爬行或前冲等现象，严重时会使系统不能正常工作。工作。因此，设计液压缸时，必须考虑空气的排除。因此，设计液压缸时，必须考虑空气的排除。对于速度稳定性要求较高的液压缸和大型液压缸，常在液压缸的最高处设置专门的排气装置，如排气塞、排气阀等。当松开排气塞或阀的锁紧螺钉后，低压往复运动几次，带有气泡的油液就会排出，空气排完后拧紧螺钉，液压缸便可正常。76液压与气动概述课件3.3 液压缸的设计与计算液压缸的计算及验算方法首首先先根根据据使使用用要要求求确确定定液液压压缸缸的的类类型型，再再按按负负载载和和运运动动要要求求确确定定液液压压缸缸的的主主要要结结构构尺尺寸寸，必必要时需进行强度验算，最后进行结构设计。要时需进行强度验算，最后进行结构设计。液液压压缸缸的的主主要要尺尺寸寸包包括括液液压压缸缸的的内内径径D、缸缸的的长长度度L、活活塞塞杆杆直直径径d。主主要要根根据据液液压压缸缸的的负负载载、活塞运动速度和行程等因素来确定上述参数。活塞运动速度和行程等因素来确定上述参数。77液压与气动概述课件3.3.1液压缸主要尺寸的确定液液压压缸缸内内径径D和和活活塞塞杆杆直直径径d可根据最大总负载和选取的工作压力来定，对单杆缸而言，有：有杆腔进油时：有杆腔进油时：（3.17）（3.16）无杆腔进油时无杆腔进油时78液压与气动概述课件有杆腔进油时：有杆腔进油时：（3.17）（3.16）无杆腔进油时无杆腔进油时式（3.17）中的杆径d可根据工作压力选取，见表3.4；当液压缸的往复速度比有一定要求时，由式（3.7）得杆径为（3.18）79液压与气动概述课件计计算算所所得得的的液液压压缸缸内内经经D D和和活活塞塞杆杆直直经经d d应应圆圆整整为标准系列，参见新编液压工程手册。为标准系列，参见新编液压工程手册。 液压缸的缸筒长度由活塞最大行程、活塞长度、活塞杆导向套长度、活塞杆密封长度和特殊要求的长度确定。其中活塞长度为（0.6-1.0）D，导向套长度为（0.6-1.5）d。为减少加工难度，一般液压缸缸筒长度不应大于内径的20-30倍。80液压与气动概述课件3.3.2液压缸的校核3.3.2.1缸筒壁厚的验算中、高压液压缸一般用无缝钢管做缸筒，大多属薄壁筒，即/D0.08。此时，可根据材料力学中薄壁圆筒的计算公式验算缸筒的壁厚，即（3.19） 当/D0.3时，可用下式校核缸筒壁厚(3.20)81液压与气动概述课件当液压缸采用铸造缸筒时，壁厚由铸造工艺确定，这时应按厚壁圆筒计算公式验算壁厚。当/D=0.08-0.3时，可用下式校核缸筒的壁厚(3.21)式中: 缸筒内的最高工作压力缸筒材料的许允应力82液压与气动概述课件 活塞杆长度根据液压缸最大行程活塞杆长度根据液压缸最大行程L L而定。对于而定。对于工作行程中受压的活塞杆，当活塞杆长度工作行程中受压的活塞杆，当活塞杆长度L L与其直与其直径径d d之比大于之比大于1515时，应对活塞杆进行稳定性验算。时，应对活塞杆进行稳定性验算。 关于稳定性验算的内容可查阅液压设计手册关于稳定性验算的内容可查阅液压设计手册。3.2.2.2 3.2.2.2 液压缸稳定性验算液压缸稳定性验算83液压与气动概述课件小小结结液压缸用于实现往复直线运动和摆动，是液压系液压缸用于实现往复直线运动和摆动，是液压系统中最广泛应用的一种液压执行元件。液压缸有时需统中最广泛应用的一种液压执行元件。液压缸有时需专门设计。专门设计。设设设设计计计计液液液液压压压压缸缸缸缸的的的的主主主主要要要要内内内内容容容容1根根据据需需要要的的推推力力计计算算液液压压缸缸内内径径及及活活塞塞杆杆直径等主要参数；直径等主要参数；2对对缸缸壁壁厚厚度度、活活塞塞杆杆直直径径、螺螺纹纹连连接接的的强度及油缸的稳定性等进行必要的校核；强度及油缸的稳定性等进行必要的校核；3确确定定各各部部分分结结构构，其其中中包包括括密密封封装装置置、缸缸筒筒与与缸缸盖盖的的连连接接、活活塞塞结结构构以以及及缸缸筒筒的的固定形式等，进行工作图设计。固定形式等，进行工作图设计。84液压与气动概述课件液压与气压传动液压与气压传动液压泵和液压马达第四章85液压与气动概述课件本章提要本章提要本章主要内容为： 液压泵和液压马达的工作原理与性能参数。液压泵和液压马达的工作原理与性能参数。 齿轮式、叶片式、柱塞式液压泵。齿轮式、叶片式、柱塞式液压泵。 高速液压马达及低速大扭矩马达。高速液压马达及低速大扭矩马达。 通过本章的学习，要求掌握这几种泵和马达的工作原理（泵是如何吸油、压油和配流的，马达怎样产生转速、转矩）、结构特点、及主要性能特点；了解不同类型的泵马达之间的性能差异及适用范围，为日后正确选用奠定基础。86液压与气动概述课件2.1 2.1 液压泵、马达概述液压泵、马达概述2.1.1 2.1.1 2.1.1 2.1.1 容积式泵、马达的工作原理容积式泵、马达的工作原理容积式泵、马达的工作原理容积式泵、马达的工作原理BACO泵吸入泵排出87液压与气动概述课件由此可见，泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的。由此可见，泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的。柱塞向左移动时，工作腔容积变小，已吸入的油液便通过压油阀6排到系统中去。凸轮1旋转时，当柱塞向右移动，工作腔容积变大，产生真空，油液便通过吸油阀5吸入；88液压与气动概述课件液压泵和液压马达工作的必需条件：液压泵和液压马达工作的必需条件：（1）必须有一个大小能作周期性变化的封闭容积；（2）必须有配流动作，即封闭容积加大时吸入低压油封闭容积减小时排出高压油封闭容积加大时充入高压油封闭容积减小时排出低压油（3）高低压油不得连通。液压泵液压泵液压马达液压马达89液压与气动概述课件液压输出液压输出J液压马达液压马达液压泵液压泵机械输入机械输入液压输入液压输入机械输出机械输出液压马达是实现连续旋转运动的执行元件，从原理上讲，向容积式泵中输入压力油，迫使其转轴转动，就成为液压马达，即容积式泵都可作液压马达使用。但在实际中由于性能及结构对称性等要求不同，一般情况下，液压泵和液压马达不能互换。90液压与气动概述课件根据工作腔的容积变化而进行吸油和排油是液压泵的共同特点，因而这种泵又称为容积泵。液压泵按其在单位时间内所能输出油液体积能否调节而分为定量泵和变量泵两类；按结构形式可以分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。液压马达也具有相同的形式。从从工工作作过过程程可可以以看看出出，在在不不考考虑虑漏漏油油的的情情况况下下，液液压压泵泵在在每每一一工工作作周周期期中中吸吸入入或或排排出出的的油油液液体体积积只只取取决决于于工工作作构构件件的的几几何何尺尺寸寸，如如柱柱塞塞泵泵的的柱柱塞塞直径和工作行程。直径和工作行程。91液压与气动概述课件2.1.2液压泵、马达的基本性能参数液压泵、马达的基本性能参数 液液压压泵泵的的基基本本性性能能参参数数主主要要是是指指液液压压泵泵的的压压力力、排排量量、流量、功率流量、功率和和效率效率等。等。 工工作作压压力力：指指泵泵（马马达达）实实际际工工作作时时的的压压力力。泵指输出压力；马达指输入压力。实际工作压力取决于相应的外负载。 额额定定压压力力：泵（马达）在在额额定定工工况况条条件件下下按按试试验验标标准准规规定的连续运转的最高压力定的连续运转的最高压力，超过此值就是过载。 每每弧弧度度排排量量 ：泵（马达）每每转转一一弧弧度度所所排排出出（吸吸入入）液体的体积液体的体积，也称角排量。 每每转转排排量量 ：无无内内外外泄泄漏漏时时，泵泵（马马达达）每每转转一一周周所所排排出（吸入）液体的体积出（吸入）液体的体积。92液压与气动概述课件（2.1）理理论论流流量量 ：无无内内外外泄泄漏漏时时，单单位位时时间间内内泵泵（马马达达）排排出出（吸吸入入）液液体体的的体体积积。泵、马达的流量为其转速与排量的乘积，即。额额定定流流量量 ：在在额额定定转转速速和和额额定定压压力力下下泵泵输输出出（马马达达输输入入）的的流流量量，也是按试验标准规定必须保证的流量。由于泵和马达存在内泄漏，油液具有压缩性，所以额定流量和理论流量是不同的。功功率率和和效效率率：液压泵由原动机驱动，输入量是转矩 和角速度 ，输出量是液体的压力 和流量 ；如果不考虑液压泵、马达在能量转换过程中的损失，则输出功率等于输入功率，也就是它们的理论功率是：93液压与气动概述课件式中： 液压泵、马达的压力和理论流量。 液压泵、马达的理论转矩(N.m)和转速(r/min)。, 实际上，液压泵和液压马达在能量转换过程中是有损失的，因此输出功率小于输入功率。功率损失可以分为容积损失和机械损失两部分： 容积损失是因泄漏、气穴和油液在高压下压缩等造成的流量损失。 机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失。（2.1）94液压与气动概述课件 对液液压压泵泵来说，输出压力增大时，泵实际输出的流量 减小。设泵的流量损失 为，则 。 泵的容积损失可用容积效率 来表征。 泵容积损失95液压与气动概述课件 对液液压压马马达达来说，输入液压马达的实际流量 必然大于它的理论流量 即 ，它的容积效率为：（2.3） 马达容积损失马达容积损失96液压与气动概述课件机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失。对液压泵来说，泵的驱动转矩总是大于其理论上需要的驱动转矩，设转矩损失为，理论转矩为，则泵实际输入转矩为，用机械效率来表征泵的机械损失，则 机械机械损失损失97液压与气动概述课件 马达的机械损失液压马达的总效率等于其容积效率和机械效率的乘积。 液压泵、马达的容积效率和机械效率在总体上与油液的泄漏和摩擦副的摩擦损失有关。 （2.6）98液压与气动概述课件22齿轮泵齿轮泵 齿齿轮轮泵泵是是一一种种常常用用的的液液压压泵泵，它它的的主主要要优优优优点点点点是是结结构构简简单单，制制造造方方便便，价价格格低低廉廉，体体积积小小，重重量量轻轻，自自吸吸性性好好，对对油油液液污污染染不不敏敏感感，工工作作可可靠靠；其其主主要要缺缺缺缺点点点点是是是是流流流流量量量量和和和和压压压压力力力力脉动大，噪声大，排量不可调。脉动大，噪声大，排量不可调。脉动大，噪声大，排量不可调。脉动大，噪声大，排量不可调。 齿轮泵被广泛地应用于采矿设备、冶金设备、建筑机械、工程机械和农林机械等各个行业。 齿轮泵按照其啮合形式的不同，有外外啮啮合合和内内啮啮合合两种，外啮合齿轮泵应用较广，内啮合齿轮泵则多为辅助泵。99液压与气动概述课件 221 外啮合齿轮泵的结构及工作原理泵泵主主要要由由主主、从从动动齿齿轮轮，驱驱动动轴轴，泵泵体体及及侧板等主要零件构成。侧板等主要零件构成。图2.3外啮合齿轮泵的工作原理1泵体;2主动齿轮;3从动齿轮泵体内相互啮合的主、从动齿轮与两端盖及泵体一起构成密封工作容积，齿轮的啮合点将左、右两腔隔开，形成了吸、压油腔。100液压与气动概述课件2 22 22 2 齿轮泵的流量和脉动率齿轮泵的流量和脉动率外啮合齿轮泵的排量可近似看作是两个啮合齿轮的齿谷容积之和。若假设齿谷容积等于轮齿体积，则当齿轮齿数为，模数为，节圆直径为，有效齿高为，齿宽为时，根据齿轮参数计算公式有，齿轮泵的排量近似为（2.7）实际上，齿谷容积比轮齿体积稍大一些，并且齿数越少误差越大，因此,在实际计算中用3.333.50来代替上式中值，齿数少时取大值。（2.8）由此得齿轮泵的输出流量为由此得齿轮泵的输出流量为（2.9）101液压与气动概述课件 齿轮泵的流量脉动齿轮泵的流量脉动若用、来表示最大、最小瞬时流量，表示平均流量，则流量脉动率为（2.10）上式是齿轮泵的平均流量。实际上，在齿轮啮合过程中，排量是转角的周期函数，因此瞬时流量是脉动的。脉动的大小用脉动率表示。（2.9）流量脉动率是衡量容积式泵流量品质的一个重要指标。流量脉动率是衡量容积式泵流量品质的一个重要指标。102液压与气动概述课件2.2.3.1 2.2.3.1 困油的现象困油的现象图2.5齿轮泵的困油现象及消除措施AB间的死容积逐步减小AB间的死容积逐步增大AB间的死容积达到最大齿轮啮合时的重叠系数必大于1，故有一部分油液困在两对轮齿啮合时所形成的封闭油腔之内，这个密封容积的大小随齿轮转动而变化，形成困油。103液压与气动概述课件AB间的死容积逐步减小AB间的死容积逐步增大AB间的死容积达到最大困油现象轮齿间密封容积周期性的增大减小。受困油液受到挤压而产生瞬间高压，密封容腔的受困油液若无油道与排油口相通，油液将从缝隙中被挤出，导致油液发热，轴承等零件也受到附加冲击载荷的作用；若密封容积增大时，无油液的补充，又会造成局部真空，使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴。104液压与气动概述课件2.2.3.2径向不平衡力径向不平衡力在齿轮泵中，油液作用在轮外缘的压力是不均匀的，从低压腔到高压腔，压力沿齿轮旋转的方向逐齿递增，因此，齿轮和轴受到径向不平衡力的作用。压力越高，径向不平衡力越大，它能使泵轴弯曲，使定子偏磨，加速轴承的磨损，降低轴承使用寿命。常采取缩小压油口的办法减小径向不平衡力。105液压与气动概述课件2.2.3.3齿轮泵的泄漏通道及端面间隙的自动补偿齿轮泵的泄漏通道及端面间隙的自动补偿齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途经泄漏到吸油腔去：在这三类间隙中，端面间隙的泄漏量最大，压力越高，由间隙泄漏的液压油就愈多。三是通过齿轮两端面和侧板间的间隙端面间隙端面间隙二是通过泵体定子环内孔和齿顶间的径向间隙齿顶间隙齿顶间隙一是通过齿轮啮合线处的间隙齿侧间隙齿侧间隙106液压与气动概述课件为了提高齿轮泵的压力和容积效率，实现齿轮泵的高压化，需要从结构上来取措施，对端面间隙进行自动补偿。通常采用的自动补偿端面间隙装置有：浮动轴套式和弹性侧板式两种。原理：引入压力油使轴套或侧板紧贴在齿轮端面上，压力愈高，间隙愈小，可自动补偿端面磨损和减小间隙。浮动轴套式107液压与气动概述课件224内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种，其结构示意图见图2.6。图2.6内啮合齿轮泵1吸油腔，2压油腔，3隔板108液压与气动概述课件2.3叶片泵叶片泵单作用叶片泵双作用叶片泵109液压与气动概述课件2.3.1单作用叶片泵单作用叶片泵2.3.1.1工作原理图2.7为单作用叶片泵的工作原理。泵由转2、定子3、叶片4和配流盘等件组成。图2.7单作用叶片泵工作原理1压油口;2转子;3定子;4叶片;5吸油口压油窗口定子吸油窗口压油口吸油口110液压与气动概述课件定子的内表面是圆柱面，转子和定子中心之间存在着偏心，叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及叶片根部油压力作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是两相邻叶片、配油盘、定子和转子便形成了一个密封的工作腔。泵在转子转一转的过程中，吸油、压油各一次，故称单作用叶片泵。转子单方向受力，轴承负载大。改变偏心距，可改变泵排量，形成变量叶片泵。111液压与气动概述课件2.3.1.2单单作作用用叶叶片片泵的平均流量计算泵的平均流量计算112液压与气动概述课件2.3.1.3单作用叶片泵和变量原理单作用叶片泵和变量原理变量叶片泵有内反馈式内反馈式和外反馈式外反馈式两种。（1）限压式内反馈变量叶片泵内反馈式变量泵操纵力来自泵本身的排油压力，内反馈式变量叶片泵配流盘的吸、排油窗口的布置如图2.9。图2.9变量原理1最大流量调节螺钉；2弹簧预压缩量调节螺钉；3叶片；4转子；5定子113液压与气动概述课件（2）限压式外反馈变量叶片泵限压式外反馈变量叶片泵图2.11外反馈限压式变量叶片泵1转子；2弹簧；3定子；4滑块滚针支承；5反馈柱塞；6流量调节螺钉114液压与气动概述课件2.3.22.3.2双作用叶片泵双作用叶片泵双作用叶片泵双作用叶片泵2.3.2.1工作原理双 作 用 叶片泵的原理和单作用叶片泵相似，不同之处只在于定子内表面是由两段长半径圆弧、两段短半径圆弧和四段过渡曲线组成，且定子和转子是同心的。双作用叶片泵115液压与气动概述课件2.3.2.1工作原理图中，当转子顺时针方向旋转时，密封工作腔的容积在左上角和右下角处逐渐增大，为吸油区，在左下角和右上角处逐渐减小，为压油区；吸油区和压油区之间有一段封油区将吸、压油区隔开。图2.12双作用叶片泵工作原理1定子；2压油口；3转子；4叶片；5吸油口116液压与气动概述课件2.3.2.1工作原理这种泵的转子每转一转，每个密封工作腔完成吸油和压油动作各两次，所以称为双作用叶片泵。图2.12双作用叶片泵工作原理1定子；2压油口；3转子；4叶片；5吸油口117液压与气动概述课件双作用叶片泵的叶片“前倾”单作用叶片泵的叶片“后倾” 端面间隙的自动补偿 为了提高压力，减少端面泄漏，将配流盘的外侧与压油腔连通，使配流盘在液压推力作用下压向转子。118液压与气动概述课件2.4 2.4 柱塞泵柱塞泵 柱塞泵是通过柱塞在柱塞孔内往复运动时密封工作容积的变化来实现吸油和排油的。柱塞泵的特点是泄漏小、容积效率高，可以在高压下工作。 轴向柱塞泵可分为斜盘式和斜轴式两大类。119液压与气动概述课件斜盘1和配油盘4不动，传动轴5带动缸体3、柱塞2一起转动。传动轴旋转时，柱塞2在其沿斜盘自下而上回转的半周内逐渐向缸体外伸出，使缸体孔内密封工作腔容积不断增加，油液经配油盘4上的配油窗口a吸入。斜盘1柱塞2缸体3配油盘42.4.1斜盘式轴向柱塞泵吸油口压油口120液压与气动概述课件斜盘1柱塞2缸体3配油盘4柱塞在其自上而下回转的半周内又逐渐向里推入，使密封工作腔容积不断减小，将油液从配油盘窗口b向外排出。缸体每转一转，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸油动作。改变斜盘的倾角，就可以改变密封工作容积的有效变化量，实现泵的变量。121液压与气动概述课件2.4.1.1斜盘式轴向柱塞泵的排量和流量 如图2.18，若柱塞数目为 ，柱塞直径为 ，柱塞孔分布圆直径为 ，斜盘倾角为 ，则泵的排量为：（2.25） 泵的输出流量为：（2.26）斜盘1柱塞2缸体3配油盘4122液压与气动概述课件 实际上，柱塞泵的排量是转角的函数，其输出流量是脉动的。就柱塞数而言，柱塞数为奇数时的脉动率比偶数柱塞小，且柱塞数越多，脉动越小，故柱塞泵的柱塞数一般都为奇数。 从结构工艺性和脉动率综合考虑，常取Z=7或Z=9。123液压与气动概述课件2.4.3径向柱塞泵径向柱塞泵124液压与气动概述课件2.4.3径向柱塞泵径向柱塞泵 转子2的中心与定子1的中心之间有一个偏心量e。在固定不动的配流轴3上，相对于柱塞孔的部位有相互隔开的上下两个配流窗口，该配流窗口又分别通过所在部位的二个轴向孔与泵的吸、排油口连通。 当转子2按图示箭头方向旋转时，上半周的柱塞皆往外滑动，通过轴向孔吸油；下半周的柱塞皆往里滑动，通过配流盘向外排油。125液压与气动概述课件 液压马达和液压泵在结构上基本相同，也是靠密封容积的变化进行工作的。常见的液马达也有齿轮式、叶片式和柱塞式等几种主要形式；从转速转矩范围分,可有高速马达和低速大扭矩马达之分。马达和泵在工作原理上是互逆的，当向泵输入压力油时，其轴输出转速和转矩就成为马达。 由于二者的任务和要求有所不同，故在实际结构上只有少数泵能做马达使用。2.5 2.5 液压马达液压马达126液压与气动概述课件 工作压力工作压力 马达入口油液的实际压力称为马达的工作压力，马达入口压力和出口压力的差值称为马达的工作压差。2.5.1 2.5.1 2.5.1 2.5.1 液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数 流量和排量流量和排量 马达入口处的流量称为马达的实际流量。马达密封腔容积变化所需要的流量称为马达的理论流量。实际流量和理论流量之差即为马达的泄漏量。 马马达达轴轴每每转转一一周周，由由其其密密封封容容腔腔有有效效体体积积变变化化而而排排出的液体体积称为马达的排量。出的液体体积称为马达的排量。127液压与气动概述课件 容积效率和转速 因马达实际存在泄漏，由实际流量 q 计算转速 n时，应考虑马达的容积效率 。当液压马达的泄漏流量为 ，马达的实际流量为 ，则液压马达的容积效率为：（2.29） 马达的输出转速等于理论流量 与排量 的比值，即（2.30）（2.31） 机械效率 128液压与气动概述课件 输出转矩 因马达实际存在机械摩擦，故实际输出转矩应考虑机械效率。 设马达的出口压力为零，入口工作压力为p，排量为V，则马达的理论输出转矩与泵有相同的表达形式,即（2.32）马达的实际输出转矩小于理论输出转矩：（2.33）129液压与气动概述课件 功率和总效率 马达的输入功率为（2.34） 马达的输出功率为（2.35） 马达的总效率为（2.36） 由上式可见，液压马达的总效率亦同于液压泵的总效率，等于机械效率与容积效率的乘积。130液压与气动概述课件液压与气压传动液压与气压传动液压与气压传动液压与气压传动第五章第五章液压控制阀之一液压控制阀之一方向控制阀方向控制阀131液压与气动概述课件本章提要本章提要本章提要本章提要液压控制阀按其作用可分为液压控制阀按其作用可分为方向控制阀方向控制阀、压压力控制阀力控制阀和和流量控制阀流量控制阀三大类。本单元介绍液压三大类。本单元介绍液压控制阀之一控制阀之一方向控制阀。方向控制阀。方向控制阀方向控制阀是用来改变液压系统中各油路之间液流是用来改变液压系统中各油路之间液流通断关系的阀类。如单向阀、换向阀及压力表开关等。通断关系的阀类。如单向阀、换向阀及压力表开关等。本单元主要介绍方向控制阀和方向控制回路。本单元主要介绍方向控制阀和方向控制回路。可用于控制液流的压力、方向和流量的元件可用于控制液流的压力、方向和流量的元件或装置称为液压控制阀。或装置称为液压控制阀。132液压与气动概述课件液压控制阀的分类液压控制阀的分类液压控制阀的分类液压控制阀的分类: :方方向向控控制制阀阀用于控制液流的流用于控制液流的流动方向；动方向；压压力力控控制制阀阀用于控制液流的压用于控制液流的压力大小；力大小；流流量量控控制制阀阀用于控制液流的流用于控制液流的流量大小；量大小；1.按功能按功能:133液压与气动概述课件液压控制阀的分类液压控制阀的分类液压控制阀的分类液压控制阀的分类: :滑阀滑阀阀芯为多端圆柱体，阀芯相对阀体作轴向运动；锥阀锥阀阀芯为锥柱体，阀芯相对阀体作轴向运动；转阀转阀阀芯为带圆周方向槽的圆柱体，阀芯相对阀体转动；2.按阀芯结构按阀芯结构:3.按控制方式按控制方式:有手动操作、电磁铁控制、比例电磁铁控制、液压控制等。4.按安装方式按安装方式:有板式阀、管式阀、叠加阀、插装阀等。134液压与气动概述课件5.1阀口特性与阀芯的运动阻力阀口特性与阀芯的运动阻力对对于于各各种种滑滑阀阀、锥锥阀阀、球球阀阀、节节流流孔孔口口，通通过过阀阀口口的的流量均可用下式表示：流量均可用下式表示：5.1.15.1.1 阀口流量公式及流量系数阀口流量公式及流量系数阀口流量公式及流量系数阀口流量公式及流量系数 式中式中:阀口通流面积；阀口通流面积；阀口前、后压差；阀口前、后压差；流量系数；流量系数；液体密度。液体密度。（5-1）135液压与气动概述课件单向阀只允许经过阀的液流单方向流动，而不许单向阀只允许经过阀的液流单方向流动，而不许反向流动。反向流动。单向阀有单向阀有普通单向阀普通单向阀普通单向阀普通单向阀和和液控单向阀液控单向阀液控单向阀液控单向阀两种。两种。5.2单向阀单向阀5.2.15.2.1普通单向阀普通单向阀普通单向阀普通单向阀图图5.10 5.10 普通单向阀普通单向阀(b)正向导通，正向导通，反向不通反向不通136液压与气动概述课件不能作单向阀不能作单向阀不能作单向阀不能作单向阀137液压与气动概述课件1 1一阀体；一阀体；2 2一阔芯；一阔芯；3 3一弹簧；一弹簧； A A一进油口；一进油口； B B一出油口。一出油口。管式阀管式阀板式阀板式阀 图图5.11 5.11 普通单向阀普通单向阀直通式直通式直角式直角式138液压与气动概述课件(2)对单向阀的要求对单向阀的要求开启压力要小。开启压力要小。能产生较高的反向压力，反向的泄漏要小。能产生较高的反向压力，反向的泄漏要小。正向导通时，阀的阻力损失要小。正向导通时，阀的阻力损失要小。阀芯运动平稳，无振动、冲击或噪声。阀芯运动平稳，无振动、冲击或噪声。(3)单向阀的符号单向阀的符号单向阀和其它阀组合后，成为组合阀，例如单向顺序阀、单向节流阀等。AB图图5.105.10（C C） 单向阀的职能符号单向阀的职能符号139液压与气动概述课件5.1.25.1.2液控单向阀液控单向阀液控单向阀液控单向阀(1)液控单向阀的工作原理和图形符号液控单向阀的工作原理和图形符号140液压与气动概述课件(1)简式内泄型液控单向阀简式内泄型液控单向阀此类阀此类阀不带卸荷阀芯不带卸荷阀芯，无专门的泄油口。无专门的泄油口。 简式内泄型液控单向阀简式内泄型液控单向阀1 1 阀体；阀体；2 2 阀芯；阀芯；3 3 弹簧；弹簧；4 4 阀盖；阀盖；55阀座；阀座；6 6 控制活塞；控制活塞；7 7 下盖。下盖。A正向进油口正向进油口;B正向出油口正向出油口K控制口控制口141液压与气动概述课件25134图中，用单向阀5将系统和泵隔断，泵开机时泵排出的油可经单向阀5进入系统;泵停机时，单向阀5可阻止系统中的油倒流。普通单向阀和普通单向阀和普通单向阀和普通单向阀和液控单向阀的应用液控单向阀的应用液控单向阀的应用液控单向阀的应用（1）用单向阀）用单向阀将系统和泵隔断将系统和泵隔断142液压与气动概述课件(2)用单向阀将两个泵隔断用单向阀将两个泵隔断在下图中，1是低压大流量泵，2是高压小流量泵。低压时两个泵排出的油合流，共同向系统供油。高压时，单向阀的反向压力为高压，单向阀关闭，泵2排出的高压油经过虚线表示的控制油路将阀3打开，使泵1排出的油经阀3回油箱，由高压泵2单独往系统供油，其压力决定于阀4。这样，单向阀将两个压力不同的泵隔断，不互相影响。2143143液压与气动概述课件(3)用单向阀产生背压用单向阀产生背压在右图中，高压油进入缸的无杆腔，活塞右行，有杆腔中的低压油经单向阀后回油箱。单向阀有一定压力降，故在单向阀上游总保持一定压力，此压力也就是有杆腔中的压力，叫做背压，其数值不高一般约为0.5MPa。在缸的回油路上保持一定背压，可防止活塞的冲击，使活塞运动平稳。此种用途的单向阀也叫背压阀。背压阀pb144液压与气动概述课件(4)用单向阀和其它阀组成复合阀用单向阀和其它阀组成复合阀由单向阀和节流阀组成复合阀，叫单向节流阀。用单向阀组成的复合阀还有单向顺序阀、单向减压阀等。在单向节流阀中，单向阀和节流阀共用一阀体。当液流沿箭头所示方向流动时，因单向阀关闭，液流只能经过节流阀从阀体流出。若液流沿箭头所示相反的方向流动时，因单向阀的阻力远比节流阀为小，所以液流经过单向阀流出阀体。此法常用来快速回油。从而可以改变缸的运动速度。145液压与气动概述课件在右图中，通过液控单向阀往立式缸的下腔供袖，活塞上行。停止供油时，因有液控单向阀，活塞靠自重不能下行，于是可在任一位置悬浮。将液控单向阀的控制口加压后，活塞即可靠自重下行。若此立式缸下行为工作行程，可同时往缸的上腔和液控单向阀的控制口加压，则活塞下行，完成工作行程。ABKG G(5)用液控单向阀使立式缸活塞悬用液控单向阀使立式缸活塞悬浮浮146液压与气动概述课件(6)用两个液控单向阀使液压缸用两个液控单向阀使液压缸双向闭锁双向闭锁将高压管A中的压力作为控制压力加在液控单向阀2的控制口上，液控单向阀2也构成通路。此时高压油自A管进入缸，活塞右行，低压油自B管排出，缸的工作和不加液控单向阀时相同。同理，若B管为高压，A管为低压时，则活塞左行。若A、B管均不通油时，液控单向阀的控制口均无压力，阀1和阀2均闭锁。这样，利用两个液控单向阀，既不影响缸的正常动作，又可完成缸的双向闭锁。锁紧缸的办法虽有多种，用液控单向阀的方法是最可靠的一种。12AB147液压与气动概述课件换向阀能改变液流方向，将换向阀与缸连接可以很方便地使缸的活塞改变运动方向。5.3换向阀换向阀换向阀的类型有按阀的结构形式：滑阀式、转阀式、球阀式、锥阀式。按阀的操纵方式：手动式、机动式、电磁式、液动式、电液动式、气动式。按阀的工作位置数和控制的通道数：二位二通阀、二位三通阀、二位四通阀、三位四通阀、三位五通阀等。148液压与气动概述课件 换向阀的工作原理换向阀的工作原理换向阀的工作原理换向阀的工作原理TPAB如下图，换向阀阀体2上开有4个通油口P、A、B、T。换向阀的通油口永远用固定的字母表示，它所表示的意义如下：P压力油口；A、B工作油口；T回油口。PTBA149液压与气动概述课件TPAB下图表示人向一侧搬动控制手柄，阀芯左移阀芯左移阀芯左移阀芯左移，或者说阀芯处于左位左位左位左位的情况。此时P口和A口相通，压力油经P、A到其它元件；从其它元件回来的油经B、阀芯中心孔，T回油箱。P TA B左位150液压与气动概述课件P TA BTPAB下图表示人向另一侧搬动控制手柄阀芯右移阀芯右移阀芯右移阀芯右移，或者说阀芯处于右位右位右位右位时的情况。此时，从P口进来的压力油经P、B到其它元件。从其它元件回来的油经A、T回油箱。右位151液压与气动概述课件5.3.15.3.1换向机能换向机能换向机能换向机能5.3.1.15.3.1.1换向阀的换向阀的换向阀的换向阀的“ “通通通通” ”和和和和“ “位位位位” ”“通”和“位”是换向阀的重要概念。不同的“通”和“位”构成了不同类型的换向阀。“位位”(Position)一指阀芯的位置，通常所说的“二位阀”、“三位阀”是指换向阀的阀芯有两个或三个不同的工作位置，“位”在符号图中用方框表示。所谓“二通阀”、“三通阀”、“四通阀”是指换向阀的阀体上有两个、三个、四个各不相通且可与系统中不同油管相连的油道接口，不同油道之间只能通过阀芯移位时阀口的开关来沟通。152液压与气动概述课件表表5.1不同的不同的“通通”和和“位位”的滑阀式换向阀的滑阀式换向阀主体部分的结构形式和图形符号主体部分的结构形式和图形符号名称结构原理图图形符号二位二通二位三通二位四通三位四通153液压与气动概述课件表5.1中图形符号的含义如下：用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示有几“位”方框内的箭头表示油路处于接通状态，但箭头方向不一定表示液流的实际方向方框内符号“”或“”表示该通路不通方框外部连接的接口数有几个，就表示几“通”154液压与气动概述课件5.3.1.2 5.3.1.2 5.3.1.2 5.3.1.2 滑阀机能滑阀机能滑阀机能滑阀机能 滑阀式换向阀处于中间位置或原始位置时，阀中各油口的连通方式称为换向阀的滑阀机能。两两位位阀阀和和多多位位阀阀的的机机能能是是指指阀阀芯芯处处于于原原始始位位置时置时,阀各油口的通断情况。阀各油口的通断情况。三三位位阀阀的的机机能能是是指指阀阀芯芯处处于于中中位位时时,阀阀各各油油口口的的通通断断情情况况。三三位位阀阀有有多多种种机机能能现现只只介介绍绍最最常常用的几种。用的几种。155液压与气动概述课件三位四通换向阀的滑阀机能有很多种，常见的有表5.1中所列的几种。中间一个方框表示其原始位置，左右方框表示两个换向位。其左位和右位各油口的连通方式均为直通或交叉相通，所以只用一个字母来表示中位的型式。P TA BO型机能型机能156液压与气动概述课件因P口封闭，泵不能卸荷，泵排出的压力油只能从溢流阀排回油箱。可用于多个换向阀并联的系统。当一个分支中的换向阀处于中位时,仍可保持系统压力，不致影响其它分支的正常工作。P TA BO型机能型机能缸的两腔被封闭,活塞在任一位置均可停住,且能承受一定的正向负载和反向负载。1）O型机能型机能阀芯处于中位时, P,A,B,T四个油口均被封闭，其特点是：157液压与气动概述课件2）H型机能型机能阀芯处于中位时,P,A,B,T四个油口互通。P TA BH型机能型机能虽然阀芯已除于中位，但缸的活塞无法停住。中位时油缸不能承受负载。不管活塞原来是左行还是右行，缸的各腔均无压力冲击，也不会出现负压。换向平稳无冲击，换向时无精度可言泵可卸荷。不能用于多个换向阀并联的系统。因一个分支的换向阀一旦处于中位，泵即卸荷，系统压力为零，其它分支也就不能正常工作了。H型机能的特点如下：158液压与气动概述课件3）M型机能型机能阀芯处于中位时, A 、B油口被封闭，P、T油口互通。M型机能是取O型机能的上半部，H型机能的下半部组成的，故兼有二者的特点。M型机能如下：活塞可停在任一位置上，用能承受双向负载。缸的两腔会出现压力冲击或负压，依活塞原来的运动方向而定。活塞有前冲。泵能卸荷。不宜用于多个换向阀并联的系统。P TA BM型机能型机能159液压与气动概述课件此种机能目的是构成差动连接油路，使单活塞杆缸的活塞增速。4）P型机能型机能阀芯处于中位时，P、A、B油口互通，油口T被封闭。P TA BP型机能型机能160液压与气动概述课件此类控制方式的“信号源”是缸的运动件。例如将挡块固定在运动的活塞杆上，当挡块触压阀推杆2的滚滚轮1时，推杆2即推动阀芯3换向。挡块和推杆2端部的滚轮脱离接触后，阀芯即可靠弹簧复位。此种阀的控制方式因和缸的行程有关，也有管此类阀叫“行程阀”。1滚轮滚轮2推杆推杆3阀芯阀芯图图5.18 5.18 机动换向阀机动换向阀5.3.2.2 5.3.2.2 5.3.2.2 5.3.2.2 机动换向阀机动换向阀机动换向阀机动换向阀161液压与气动概述课件电磁换向阀是利用电磁铁吸力推动阀芯来改变阀的工作位置。（1）直流电磁铁和交流电磁铁）直流电磁铁和交流电磁铁5.3.2.3 5.3.2.3 5.3.2.3 5.3.2.3 电磁换向阀电磁换向阀电磁换向阀电磁换向阀阀用电磁铁根据所用电源的不同，有以下三种： 交流电磁铁。寿命较短。 直流电磁铁。需要专用直流电源，使用寿命较长。 本整型电磁铁。本整型指交流本机整流型。（2）干式、油浸式、湿式电磁铁）干式、油浸式、湿式电磁铁不管是直流还是交流电磁，都可做成干式和湿式的。湿式电磁铁具有吸着声小、寿命长、温升低等优点。162液压与气动概述课件图图5.19三位四三位四通电磁换向阀通电磁换向阀右电磁铁右电磁铁通电换向通电换向左、右电磁铁左、右电磁铁断电（复中位）断电（复中位）左电磁铁左电磁铁通电换向通电换向（3 3 3 3） 电磁换向阀的工作原理电磁换向阀的工作原理电磁换向阀的工作原理电磁换向阀的工作原理163液压与气动概述课件图5.20所示为交流式二位三通电磁换向阀。当电磁铁断电时，阀芯2被弹簧7推向左端，P和A接通；当电磁铁通电时，铁芯通过推杆3将阀芯2推向右端，使P和B接通。（4）电磁换向阀的典型结构）电磁换向阀的典型结构图图5.20交流式二位三通电磁换向阀交流式二位三通电磁换向阀164液压与气动概述课件5.3.2.4 5.3.2.4 5.3.2.4 5.3.2.4 液动换向阀液动换向阀液动换向阀液动换向阀液动换向阀是利用控制压力油来改变阀芯位置的换向阀。对三位阀而言，按阀芯的对中形式，分为弹簧对中型和液压对中型两种。165液压与气动概述课件电磁换向阀起先导作用，控制液动换向阀的动作；液动换向阀作为主阀，用于控制液压系统中的执行元件。5.3.2.5 5.3.2.5 5.3.2.5 5.3.2.5 电液动换向阀电液动换向阀电液动换向阀电液动换向阀图图5.23外部控制、外部回油的弹簧对中电液换向阀外部控制、外部回油的弹簧对中电液换向阀电液换向阀是电磁换向阀和液动换向阀的组合。电液换向阀用在大流量的液压系统中。166液压与气动概述课件5.45.4方向阀在换向与锁紧回路中的应用方向阀在换向与锁紧回路中的应用方向阀在换向与锁紧回路中的应用方向阀在换向与锁紧回路中的应用 对于换向要求高的主机（如各类磨床），若用手动换向阀就不能实现自动往复运动，一般采用特殊设计的机液换向阀，以行程挡块推动机动先导阀，由它控制一个可调式液动换向阀来实现工作台的换向，既可避免“换向死点”，又可消除换向冲击。这种换向回路，按换向要求不同可分为时间控制制动式和行程控制制动式两种。5.4.1.15.4.1.1简单换向回路简单换向回路简单换向回路简单换向回路 5.4.1.25.4.1.2复杂换向回路复杂换向回路复杂换向回路复杂换向回路 简单换向回路，只需在泵与执行元件之间采用标准的普通换向阀即可。5.4.15.4.1换向回路换向回路换向回路换向回路 167液压与气动概述课件锁锁紧紧回回路路可可使使活活塞塞在在任任一一位位置置停停止止，可可防防其其窜窜动动。锁锁紧紧的的简简单单的的方方法法是是利利用用三三位位换换向向阀阀的的M、O型型中中位位机机能能封封闭闭液液压压缸缸两两腔腔。但但由由于于换换向向阀阀有有泄泄漏漏，这这种种锁锁紧紧方方法法不不够够可可靠靠，只只适适用用于于锁锁紧要求不高的回路中。紧要求不高的回路中。最常用的方法是采用双最常用的方法是采用双液控单向阀，由于液控单向液控单向阀，由于液控单向阀有良好的密封性能，即使阀有良好的密封性能，即使在外力作用下，也能使执行在外力作用下，也能使执行元件长期锁紧。元件长期锁紧。图5.27锁紧回路5.4.25.4.2锁紧锁紧锁紧锁紧回路回路回路回路 168液压与气动概述课件小小结结单向阀和换向阀是液压系统中控制液流方向的元件。单向阀和换向阀是液压系统中控制液流方向的元件。单单向向阀阀分分成成两两类类：即即普普通通单单向向阀阀（简简称称单单向向阀阀）和和液液控控单单向向阀阀。单单向向阀阀只只允允许许液液流流向向一一个个方方向向通通过过；液液控控单单向向阀阀具具有有普普通通单单向向阀阀的的功功能能，并并且且只只要要在在控控制制口口通通以以一一定定压压力力的的控控制制油油液液，油油流流反反向向也也能能通通过过。单单向向阀阀和和液液控控单单向向阀阀用用于于回回路路需要单向导通的场合，也用于各种锁紧回路。需要单向导通的场合，也用于各种锁紧回路。换换向向阀阀既既可可用用来来使使执执行行元元件件换换向向，也也可可用用来来切切换换油油路路。换换向向阀阀的的各各种种结结构构形形式式中中，滑滑阀阀式式用用得得较较多多。而而各各种种操操纵纵形形式式的的换换向向阀阀中中，则则以以电电磁磁和和电电液液换换向向阀阀用用得得较较多多，因因为为它它易易于于实实现现自自动动化化。换换向向阀阀的的图图形形符符号号明明确确地地表表示示了了阀阀的的作作用用原原理理、工工作作位位置置数数、通通路路数数、通通断断状状态态以以及及操操纵纵方方式式等等，应应予予以足够的重视，并能熟练掌握。以足够的重视，并能熟练掌握。169液压与气动概述课件液压与气压传动液压与气压传动液压与气压传动液压与气压传动第五章第五章液压控制阀之二液压控制阀之二压力控制阀压力控制阀170液压与气动概述课件液压与气压传动液压与气压传动液压与气压传动液压与气压传动压力控制阀压力控制阀简称压力阀。简称压力阀。压力阀包括：压力阀包括：（1）用来控制液压系统压力）用来控制液压系统压力的阀类。的阀类。（2）利用压力变化作为信号来控制）利用压力变化作为信号来控制其它元件动作其它元件动作的阀类。的阀类。按其功能和用途不同可分为溢流阀、按其功能和用途不同可分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。减压阀、顺序阀和压力继电器等。171液压与气动概述课件本单元提要本单元提要本单元提要本单元提要溢流阀溢流阀减压阀减压阀顺序阀顺序阀压力继电器压力继电器本单元主要内容为本单元主要内容为：172液压与气动概述课件5.1溢流阀溢流阀根根据据“并并联联溢溢流流式式压压力力负负反反馈馈”原原理理设设计计而而成成的的液液压压阀阀称称为溢流阀。为溢流阀。溢流阀的主要用途有以下两点：溢流阀的主要用途有以下两点：1）调调压压和和稳稳压压。如如用用在在由由定定量量泵泵构构成成的的液液压压源源中中，用用以以调调节泵的出口压力，保持该压力恒定。节泵的出口压力，保持该压力恒定。2）限限压压。如如用用作作安安全全阀阀，当当系系统统正正常常工工作作时时，溢溢流流阀阀处处于于关关闭闭状状态态，仅仅在在系系统统压压力力大大于于其其调调定定压压力力时时才才开开启启溢溢流流，对对系统起过载保护作用。系统起过载保护作用。溢流阀的特征是：阀与负载相并联，溢流口接回油箱，采用进口压力负反馈，不工作时阀口常开。根据结构不同，溢流阀可分为直动型和先导型两类。173液压与气动概述课件图图5.7滑阀式溢流口，端面测压滑阀式溢流口，端面测压5.1.1 5.1.1 直动型溢流阀直动型溢流阀直动型溢流阀因阀口和测压面结构型式不同，形成了三种基本结构。无论何种结构，均是由调压弹簧和调压手柄、溢流阀口、测压面等三个部分构成。锥阀式溢流口锥阀式溢流口，端面测压，端面测压锥阀式溢流口，锥面测压锥阀式溢流口，锥面测压直动式溢流阀是作用在阀直动式溢流阀是作用在阀芯上的主油路液压力与调压弹芯上的主油路液压力与调压弹簧力直接相平衡的溢流阀。簧力直接相平衡的溢流阀。174液压与气动概述课件5.2.2 5.2.2 先导型溢流阀先导型溢流阀先导型溢流阀的主要特点：由主阀芯负责控制系统的由主阀芯负责控制系统的压力压力，先导级负责向主阀提供指令力先导级负责向主阀提供指令力，作用在主阀芯上的主油路液压力与先导级所输出的“指令压力”相平衡。（1 1）三节同）三节同芯先导型溢芯先导型溢流阀流阀阀口处同芯阀口处同芯活塞处同芯活塞处同芯导向处同芯导向处同芯175液压与气动概述课件图图5.12电磁溢流阀电磁溢流阀5.1.3 5.1.3 电磁溢流阀电磁溢流阀电磁溢流阀是电磁换向阀与先导式溢流阀的组合，用于系统的多级压力控制或卸荷。电磁阀电磁阀部分部分先导式溢先导式溢流阀部分流阀部分176液压与气动概述课件5.1.4 5.1.4 溢流阀静态特性与动态持性溢流阀静态特性与动态持性 静态特性是指阀在稳态工况时的特性，动态特性是指阀在瞬态工况时的特性。图图5.13（1 1） 静态特性静态特性 溢流阀期望压力溢流阀期望压力P指指溢流阀压力溢流阀压力随流量变化曲线随流量变化曲线因开启和闭合时，阀芯因开启和闭合时，阀芯摩擦力方向不同，导致摩擦力方向不同，导致开启曲线与闭合曲线不重合开启曲线与闭合曲线不重合要求要求P开开85%Pn177液压与气动概述课件 先导式溢流阀的启闭特性优于直动式溢流阀。先导式溢流阀的启闭特性优于直动式溢流阀。 也就是也就是说，说， 先导式溢流阀的调压偏差比直动式溢流阀的调压偏先导式溢流阀的调压偏差比直动式溢流阀的调压偏差小，调压精度更高。差小，调压精度更高。先导式溢流阀的启闭特性先导式溢流阀的启闭特性比直动式溢流阀更好比直动式溢流阀更好 对同一个溢流阀.其开启特性总是优于闭合特性。这主要是由于在开启和闭合两种运动过程中，摩擦力的作用方向相反所致。178液压与气动概述课件溢流阀的动态特性是指流量阶跃时的压力响应特性，如图6.14。其衡量指标主要有压力超调量、响应时间等。图图5.13（2 2） 动态特性动态特性 响应时间响应时间t1过渡过程时间过渡过程时间t2179液压与气动概述课件5.2减压阀减压阀根根据据“串串联联减减压压式式压压力力负负反反馈馈”原原理理设设计计而而成成的的液液压压阀阀称称为为减减压压阀阀。减减压压阀阀主主要要用用于于降降低低并并稳稳定定系系统统中中某某一一支路的油液压力，常用于夹紧、控制、润滑等油路中。支路的油液压力，常用于夹紧、控制、润滑等油路中。减减压压阀阀也也有有直直动动型型和和先先导导型型之之分分，直直动动型型减减压压阀阀的的工工作原理如图作原理如图6.4所示，但直动型减压阀较少单独使用。所示，但直动型减压阀较少单独使用。在在先先导导型型减减压压阀阀中中，根根据据先先导导级级供供油油的的引引入入方方式式不不同同，有有“先先导导级级由由减减压压出出口口供供油油式式”和和“先先导导级级由由减减压压进进口口供供油式油式”两种结构形式。两种结构形式。减压阀的特征是：阀与负载相串联，调压弹簧腔有外接泄油口，采用出口压力负反馈，不工作时阀口常闭。180液压与气动概述课件5.2.1 5.2.1 先导级由减压出口供油的减压阀先导级由减压出口供油的减压阀图图5.16图图5.17181液压与气动概述课件5.2.2 5.2.2 先导级由减压进口供油的减压阀先导级由减压进口供油的减压阀图图5.18图图5.19182液压与气动概述课件5.3顺序阀顺序阀顺顺序序阀阀的的作作用用是是利利用用油油液液压压力力作作为为控控制制信信号号，控控制制油路通断。油路通断。顺序阀也有直动型和先导型之分，根据控制压力来源顺序阀也有直动型和先导型之分，根据控制压力来源不同，它还有内控式和外控式之分。通过改变控制方式、不同，它还有内控式和外控式之分。通过改变控制方式、泄油方式以及二次油路的连接方式，顺序阀还可用作背压泄油方式以及二次油路的连接方式，顺序阀还可用作背压阀、卸荷阀和平衡阀等。阀、卸荷阀和平衡阀等。顺序阀顺序阀的特征是：阀的出口一般接负载（串联），调压弹簧腔有外接泄油口，采用进口测压，不工作时阀口常开。183液压与气动概述课件图图5.205.3.1 5.3.1 直动型顺序阀直动型顺序阀直动式顺序直动式顺序阀是作用在阀芯阀是作用在阀芯上的主油路液压上的主油路液压力与调压弹簧力力与调压弹簧力直接相平衡的顺直接相平衡的顺序阀。序阀。184液压与气动概述课件图图5.21外泄量较大的一种先导式顺序阀外泄量较大的一种先导式顺序阀外泄量较大的一种先导式顺序阀外泄量较大的一种先导式顺序阀 5.3.2 5.3.2 先导型顺压阀先导型顺压阀如如果果在在直直动动型型顺顺序序阀阀在在基基础础上上，将将主主阀阀芯芯上上腔腔的的调调压压弹弹簧簧用用半半桥桥式式先先导导调调压压回回路路代代替替，且且将将先先导导阀阀调调压压弹弹簧簧腔腔引引至至外外泄泄口口L L，就就可可以以构构成成图图6.216.21所示先导式顺序阀。所示先导式顺序阀。将主阀芯上腔的调压弹簧用半桥式先导调压回路代替将主阀芯上腔的调压弹簧用半桥式先导调压回路代替185液压与气动概述课件5.4压力继电器压力继电器压压力力继继电电器器是是利利用用油油液液的的压压力力来来启启闭闭电电气气触触点点的的液液压压电气转换元件。电气转换元件。压压力力继继电电器器在在压压力力达达到到调调定定值值时时，发发出出电电信信号号，控控制电气元件动作。制电气元件动作。压力继电器有柱塞式、膜片式、弹簧管式和波纹管压力继电器有柱塞式、膜片式、弹簧管式和波纹管式四种结构形式。式四种结构形式。柱塞式压力继电器的结构和图形符号如图柱塞式压力继电器的结构和图形符号如图6.23所示，所示，当进油口当进油口P处油液压力达到压力继电器的调定压力时，作处油液压力达到压力继电器的调定压力时，作用在柱塞用在柱塞1上的液压力通过顶杆上的液压力通过顶杆2的推动，合上微动电器开的推动，合上微动电器开关关4，发出电信号。图中，发出电信号。图中，L为泄油口。改变弹簧的压缩为泄油口。改变弹簧的压缩量，可以调节继电器的动作压力。量，可以调节继电器的动作压力。186液压与气动概述课件图图5.23压力继电器压力继电器压力继电器符号压力继电器符号进油口进油口电器开关原理电器开关原理测压面测压面调压弹簧调压弹簧电器开关电器开关调压螺丝调压螺丝柱塞柱塞187液压与气动概述课件液压与气压传动液压与气压传动液压与气压传动液压与气压传动第五章第五章液压控制阀之三液压控制阀之三流量控制阀流量控制阀188液压与气动概述课件本单元提要本单元提要节流口的流量特性；节流口的流量特性；流量负反馈；流量负反馈；节流阀、调速阀、分流阀等三种流量控制阀的节流阀、调速阀、分流阀等三种流量控制阀的原理、结构、主要性能和应用；原理、结构、主要性能和应用；其它液压阀，如插装阀、电液比例阀、电液伺其它液压阀，如插装阀、电液比例阀、电液伺服阀的工作原理及应用。服阀的工作原理及应用。 本单元主要内容为：本单元重点是节流口的流量特性、流量负反馈、调本单元重点是节流口的流量特性、流量负反馈、调速阀的工作原理和性能。学习时应从液压桥路和流量负速阀的工作原理和性能。学习时应从液压桥路和流量负反馈等基本概念着手理解这些阀的工作原理。反馈等基本概念着手理解这些阀的工作原理。189液压与气动概述课件本单元提要本单元提要流量控制阀简称流量阀，它通过改变节流口通流面积或通流通道的长短来改变局部阻力的大小，从而实现对流量的控制，进而改变执行机构的运动速度。流量控制阀包括节流阀、调速阀、分流集流阀等。本单元除讨论普通的流量阀之外，还要简要介绍插装阀、电液比例阀和电液伺服阀。190液压与气动概述课件本单元提要本单元提要对流量控制阀的主要性能要求是：l）阀的压力差变化时，通过阀的流量变化小。2）油温变化时，流量变化小。3）流量调节范围大，在小流量时不易堵塞，能得到很小的稳定流量。4）当阀全开时，通过阀的压力损失要小。5）阀的泄漏量要小。对于高压阀来说，还希望其调节力矩要小。191液压与气动概述课件对于节流孔口来说，可将流量公式写成下列形式:（5.1）5.1节流口的流量特性节流口的流量特性5.1.15.1.1 节流口流量公式节流口流量公式节流口流量公式节流口流量公式 式中:阀口通流面积；阀口前、后压差；由节流口形状和结构决定的指数，0.5ml；节流系数。Qp图图5.1 5.1 节流口的节流口的流量流量- -压力特性压力特性细长孔细长孔m=1簿壁口簿壁口m=0.5192液压与气动概述课件关于薄壁薄壁薄壁薄壁节流口的流量公式，在流体力学中已然推导和证明过，我们只引用其结论即可。令,m=0.5流过薄壁小孔的流量公式由式（7.1）变为:式中:Cd流量系数；油液密度。在流体力学中，我们遇到过两大类节流口。一类是细长孔，细长孔，细长孔，细长孔，m=1m=1。在液压工程中，往往把这类节流口当作固定(不可调)节流器使用。Qp细长孔细长孔m=1簿壁口簿壁口m=0.5另一类是薄壁节流口薄壁节流口薄壁节流口薄壁节流口,m=0.5,m=0.5。用紊流计算这一类节流口的流量。常常把它们作为节流阀阀口使用。193液压与气动概述课件液压系统在工作时，希望节流口大小调节好后，流量Q稳定不变。但实际上流量总会有变化，特别是小流量时，影响流量稳定性与节流口形状、节流压差以及油液温度等因素有关。7.1.27.1.2影响流量稳定性的因素影响流量稳定性的因素影响流量稳定性的因素影响流量稳定性的因素 （1）压差变化对流量稳定性的影响）压差变化对流量稳定性的影响当节流口前后压差变化时，通过节流口的流量将随之改变，节流口的这种特性可用流量刚度T来表征。（5.2）194液压与气动概述课件（2）油温变化对流量稳定性的影响）油温变化对流量稳定性的影响油温升高，油液粘度降低。对于细长孔，当油温升高油温升高，油液粘度降低。对于细长孔，当油温升高使油的粘度降低时，流量使油的粘度降低时，流量Q Q就会增加。所以节流通道长时就会增加。所以节流通道长时温度对流量的稳定性影响大。温度对流量的稳定性影响大。对于薄壁孔，油的温度对流量的影响是较小的，这是由于流体流过薄刃式节流口时为紊流状态，其流量与雷诺数无关，即不受油液粘度变化的影响；节流口形式越接近于薄壁孔，流量稳定性就越好。195液压与气动概述课件节流阀的阻塞现象节流阀的阻塞现象节流阀的阻塞现象节流阀的阻塞现象一般节流阀，只要保持油足够清洁，不会出现阻塞。有的系统要求缸的运动速度极慢，节流阀的开口只能很小,于是导致阻塞现象的出现。此时，通过节流阀的流量时大时小，甚至断流。（3）阻塞对流量稳定性的影响）阻塞对流量稳定性的影响流量小时，流量稳定性与油液的性质和节流口的结构都有关。196液压与气动概述课件5.1.35.1.3节流口的形式与特征节流口的形式与特征节流口的形式与特征节流口的形式与特征(1)直角凸肩节流口直角凸肩节流口hB；B阀体沉割槽的宽度。 直角凸肩节流口直角凸肩节流口DB Bh h本结构的特点是过流面积和开口量呈线性结构关系，结构简单，工艺性好。但流量的调节范围较小，小流量时流量不稳定，一般节流阀较少使用。节流口是流量阀的关键部位，节流口形式及其特性在很大程度上决定着流量控制阀的性能。197液压与气动概述课件(2)针阀式（锥形凸肩）节流口针阀式（锥形凸肩）节流口图图5.2(a) 5.2(a) 针阀（锥形）节流口针阀（锥形）节流口Dh(a)特点：结构简单，可当截止阀用。调节范围较大。由于过流断面仍是同心环状间隙，水力半径较小，小流量时易堵塞，温度对流量的影响较大。一般用于要求较低的场合。198液压与气动概述课件(3)偏心式节流口偏心式节流口节流口由偏心的三角沟槽组成。阀芯有转角时，节流口过流断面面积即产生变化。本结构的特点是，小流量调节容易。但制造略显得麻烦、阀芯所受的径向力不平衡，只宜用在低压场合。199液压与气动概述课件(4)轴向三角槽式节流口轴向三角槽式节流口沿阀芯的轴向开若干个三角槽。阀芯做轴向运动，即可改变开口量h，从而改变过流断面面积。本节流口结构简单，水力半径大，调节范围较大。小流量时稳定性好，最低对流量的稳定流量为50ml/min。因小流量稳定性好，是目前应用最广的一种节流口。因小流量稳定性好，是目前应用最广的一种节流口。因小流量稳定性好，是目前应用最广的一种节流口。因小流量稳定性好，是目前应用最广的一种节流口。lDh图图5.2(c)三角槽式节流口三角槽式节流口200液压与气动概述课件5.2节节流流阀阀5.2.15.2.1节流阀节流阀节流阀节流阀液流从进油口流入经节流口后，从阀的出油口流出。本阀的阀芯3的锥台上开有三角形槽。转动调节手轮1，阀芯3产生轴向位移，节流口的开口量即发生变化。阀芯越上移开口量就越大。阀芯阀芯调节调节手轮手轮螺帽螺帽阀体阀体(a)201液压与气动概述课件当节流阀的进出口压力差为定值时，改变节流口的开口量，即可改变流过节流阀的流量。节流阀和其它阀，例如单向阀、定差减压阀、溢流阀，可构成组合节流阀。图图 5.5 5.5202液压与气动概述课件5.2.25.2.2单向节流阀单向节流阀单向节流阀单向节流阀流体正向流动时，与节流阀一样，节流缝隙的大小可通过手柄进行调节；当流体反向流动时，靠油液的压力把阀芯4压下，下阀芯起单向阀作用，单向阀打开，可实现流体反向自由流动。节流阀芯分成了上阀芯和下阀芯两部分。203液压与气动概述课件根据“流量负反馈”原理设计而成的流量阀称为调速阀。根据“串联减压式”和“并联分流式”之差别，又分为调速阀和溢流节流阀2种主要类型，调速阀中又有普通调速阀和温度补偿型调速阀两种结构。调速阀和节流阀在液压系统中的应用基本相同，主要与定量泵、溢流阀组成节流调速系统。节流阀适用于一般的系统，而调速阀适用于执行元件负载变化大而运动速度要求稳定的系统中。5.3调调速速阀阀204液压与气动概述课件串联减压式调速阀是由定差减压阀1和节流阀2串联而成的组合阀。节流阀1充当流量传感器，节流阀口不变时，定差减压阀2作为流量补偿阀口，通过流量负反馈，自动稳定节流阀前后的压差，保持其流量不变。因节流阀（传感器）前后压差基本不变，调节节流阀口面积时，又可以人为地改变流量的大小。5.3.15.3.1串联减压式调串联减压式调串联减压式调串联减压式调速阀的工作原理速阀的工作原理速阀的工作原理速阀的工作原理图图 5.8(a) 5.8(a)205液压与气动概述课件p1p3(c)简化简化符号(b)符号原理符号原理p1p3p2图图5.8调速阀工作原理调速阀工作原理1-减压阀芯；减压阀芯；2-节流阀芯节流阀芯acd1A2eb2ghp1(a)p2A2结构原理结构原理206液压与气动概述课件分流阀的作用是使液压系统中由同一个油源向两个以上执行元件供应相同的流量(等量分流)，或按一定比例向两个执行元件供应流量(比例分流)，以实现两个执行元件的速度保持同步或定比关系。集流阀的作用，则是从两个执行元件收集等流量或按比例的回油量，以实现其间的速度同步或定比关系。分流集流阀则兼有分流阀和集流阀的功能。它们的图形符号如图7.11所示。5.4分分流流阀阀分流阀又称为同步阀，它是分流阀、集流阀和分流集流阀的总称。207液压与气动概述课件图5.11分流集流阀符号(a)分流阀；(b)集流阀；(c)分流集流阀208液压与气动概述课件 插插装装阀阀又又称称逻逻辑辑阀阀，是是一一种种较较新新型型的的液液压压元元件件，它它的的特特点点是是通通流流能能力力大大，密密封封性性能能好好，动动作作灵灵敏敏、结结构构简简单单，因因而而主主要要用用于于流流量量较较大大系系统统或或对密封性能要求较高的系统。对密封性能要求较高的系统。5.5.15.5.1 插装阀插装阀插装阀插装阀5.5插装阀、比例阀、伺服阀插装阀、比例阀、伺服阀209液压与气动概述课件图5.16插装阀的组成1先导控制阀；2控制盖板；3逻辑单元（主阀）、4，阀块体插装阀由控制盖板、插装单元（由阀套、弹簧、阀芯及密封件组成）、插装块体和先导控制阀（如先导阀为二位三通电磁换向阀）组成。由于插装单元在回路中主要起通、断作用，故又称二通插装阀。210液压与气动概述课件流量负反馈比压力负反馈更为复杂，关键在于要将流量转化成便于比较的力以后，再反馈到阀芯上。将流量转化成力的过程称为流量的传感测量，转换部件称为流量传感器。流量阀的流量测量方法有两种：“压差法”和“位移法”。用“压差法”测量时，先将流量转化成压力差，再用测压法测量，因此用于稳定流量的调速阀被称为“定差”阀。“位移法”测量时，先将流量转化成位移，再用弹簧将其转化为反馈力。小小结结调速阀和分流阀是根据流量负反馈原理工作的，用于调节和稳定流量。流量负反馈的核心是将被控流量转化为力信号与指令力比较，指令力可用调压弹簧或比例电磁铁产生，比较元件一般是流量调节阀芯或先导阀。211液压与气动概述课件液压与气压传动液压辅助元件第六章212液压与气动概述课件本章提要本章提要本章提要本章提要液压辅助元件有滤滤油油器器、蓄蓄能能器器、管管件件、密密封件封件、油箱油箱和热交换器热交换器等。液液压压辅辅助助元元件件和和液液压压元元件件一一样样，都都是是液液压压系系统统中中不不可可缺缺少少的的组组成成部部分分。它们对系统的性能、效率、温升、噪声和寿命的影响不亚于液压元件本身。通通过过学学习习，要要求求掌掌握握液液压压辅辅件件的的结结构构原原理理，熟知其使用方法及适用场合。熟知其使用方法及适用场合。本章主要内容为本章主要内容为：213液压与气动概述课件6.1滤油器滤油器6.1.1对过滤器的要求对过滤器的要求液压油中往往含有杂质，会造成液压元件相对运动表面的磨损、滑阀卡滞、节流孔口堵塞。在系统中安装一定精度的滤油器，是保证液压系统正常工作的必要手段。过滤器的过滤精度是指滤芯能够滤除的最小杂质颗粒的大小，以直径d作为公称尺寸表示。按精度可分为粗过滤器（d100）、普通过滤器(d10）、精过滤器（d5）、特精过滤器（d1）。214液压与气动概述课件一般对过滤器的基本要求是：（1）能满足液压系统对过滤精度要求，即能阻挡一定尺寸的杂质进入系统。（2）滤芯应有足够强度，不会因压力而损坏。（3）通流能力大，压力损失小。（4）易于清洗或更换滤芯。系统类别系统类别润滑润滑传动系统传动系统伺服伺服工作压力工作压力(MPa)02.5 141432 32 21精度精度d( m) 1002550 25 10 5表6.1 各种液压系统的过滤精度要求215液压与气动概述课件按滤芯的材料和结构形式，滤油器可分为网网网网式式式式、线线线线隙隙隙隙式式式式、纸纸纸纸质质质质滤滤滤滤芯芯芯芯式式式式、烧烧烧烧结结结结式式式式滤滤滤滤油油油油器器器器及及及及磁磁磁磁性性性性滤滤滤滤油油油油器器器器等。按滤油器安放的位置不同，还可以分为吸滤器、压滤器和回油过滤器，考虑到泵的自吸性能，吸油滤油器多为粗滤器。6.1.2过滤器的类型及特点过滤器的类型及特点216液压与气动概述课件6.1.3过滤器的安装过滤器的安装（1）泵入口的吸油粗滤器）泵入口的吸油粗滤器粗滤油器用来保护泵，使其不致吸入较大的机械杂质。为了不影响泵的吸油性能，防止发生气穴现象，滤油器的过滤能力应为泵流量的两倍以上，压力损失不得超过0.010.035MPa。（2）泵出口油路上的高压滤油器）泵出口油路上的高压滤油器主要用来滤除进入液压系统的污染杂质，一般采用过滤精度1015m的滤油器。它应能承受油路上的工作压力和冲击压力，其压力降应小于0.35MPa，并应有安全阀或堵塞状态发讯装置，以防泵过载和滤芯损坏。217液压与气动概述课件大型液压系统可专设一液压泵和滤油器构成的滤油子系统，滤除油液中的杂质，以保护主系统。一般滤油器只能单向使用，即进、出口不可互换。一般滤油器只能单向使用，即进、出口不可互换。（3）系统回油路上的低压滤油器）系统回油路上的低压滤油器因回油路压力很低，可采用滤芯强度不高的精滤油器，并允许滤油器有较大的压力降。（4）安装在系统以外的旁路过滤系统）安装在系统以外的旁路过滤系统安装滤油器时应注意安装滤油器时应注意安装滤油器时应注意安装滤油器时应注意218液压与气动概述课件6.2蓄能器蓄能器6.2.1蓄能器的作用蓄能器的作用（1 1）作辅助动力源）作辅助动力源）作辅助动力源）作辅助动力源在间歇工作或周期性动作中，蓄能器可以把泵输出的多余压力油储存起来。当系统需要时，由蓄能器释放出来。这样可以减少液压泵的额定流量，从而减小电机功率消耗。219液压与气动概述课件蓄能器能吸收系统压力突变时的冲击，也能吸收液压泵工作时的流量脉动所引起的压力脉动。（2 2）系统保压或作紧急动力源）系统保压或作紧急动力源）系统保压或作紧急动力源）系统保压或作紧急动力源对于执行元件长时间不动作，而要保持恒定压力的系统，可用蓄能器来补偿泄漏，从而使压力恒定。对某些系统要求当泵发生故障或停电时，执行元件应继续完成必要的动作时，需要有适当容量的蓄能器作紧急动力源。（3 3）吸收系统脉动，缓和液压冲击）吸收系统脉动，缓和液压冲击）吸收系统脉动，缓和液压冲击）吸收系统脉动，缓和液压冲击220液压与气动概述课件活塞式蓄能器中的气体和油液由活塞隔开。活塞1的上部为压缩空气，活塞1随下部压力油的储存和释放而在缸筒2内来回滑动。这种蓄能器活塞有一定的惯性，和O形密封圈存在较大的摩擦力，所以反应不够灵敏。图6.7活塞式蓄能器（1）活塞式蓄能器）活塞式蓄能器6.2.26.2.2蓄能器的结构形式蓄能器的结构形式蓄能器的结构形式蓄能器的结构形式221液压与气动概述课件皮囊式蓄能器中气体和油液用皮囊隔开。皮囊用耐油橡胶制成，内充入惰性气体，壳体下端的提升阀能防止皮囊膨胀挤出油口。图6.8皮囊式蓄能器壳体皮囊充气阀提升阀（2）皮囊式蓄能器）皮囊式蓄能器222液压与气动概述课件重力式蓄能器主要用冶金等大型液压系统的恒压供油，其缺点是反应慢，结构庞大，现在已很少使用。（3）薄膜式蓄能器）薄膜式蓄能器（4）弹簧式蓄能器）弹簧式蓄能器（5）重力式蓄能器）重力式蓄能器223液压与气动概述课件储存油液散掉系统累计的热量促进油液中空气的分离沉淀油液中的污垢6.3油箱油箱油油箱箱的的基基本本功功能能是是：储储储储存存存存工工工工作作作作介介介介质质质质；散散散散发发发发系系系系统统统统工工工工作作作作中中中中产产产产生生生生的热量；分离油液中混入的空气；沉淀污染物及杂质。的热量；分离油液中混入的空气；沉淀污染物及杂质。的热量；分离油液中混入的空气；沉淀污染物及杂质。的热量；分离油液中混入的空气；沉淀污染物及杂质。按油面是否与大气相通，可分为开式油箱与闭式油箱。开式油箱广泛用于一般的液压系统；闭式油箱则用于水下和高空无稳定气压的场合，这里仅介绍开式油箱。6.3.1油箱的基本功能油箱的基本功能224液压与气动概述课件6.3.2油箱的容积与结构油箱的容积与结构在初步设计时，油箱的有效容量可按下述经验公式确定（6.5）式中：油箱的有效容量液压泵的流量经验系数，低压系统：=24，中压系统：=57，中高压或高压系统：=612 对对对对功功功功率率率率较较较较大大大大且且且且连连连连续续续续工工工工作作作作的的的的液液液液压压压压系系系系统统统统，必必必必要要要要时时时时还还还还要要要要进进进进行行行行热平衡计算，以此确定油箱容量。热平衡计算，以此确定油箱容量。热平衡计算，以此确定油箱容量。热平衡计算，以此确定油箱容量。225液压与气动概述课件下面根据图6.8所示的油箱结构示意图分述设计要点如下:（1 1） 泵的吸油管与系统回油管之间的距离应尽可能远泵的吸油管与系统回油管之间的距离应尽可能远泵的吸油管与系统回油管之间的距离应尽可能远泵的吸油管与系统回油管之间的距离应尽可能远些些些些，管口都应插于最低液面以下，但离油箱底要大于管，管口都应插于最低液面以下，但离油箱底要大于管径的径的2-32-3倍，以免吸空和飞溅起泡。吸油管端部所安装的倍，以免吸空和飞溅起泡。吸油管端部所安装的滤油器，离箱壁要有滤油器，离箱壁要有3 3倍管径的距离，以便四面进油。回倍管径的距离，以便四面进油。回油管口应截成油管口应截成4545 斜角，以增大回流截面，并使斜面对斜角，以增大回流截面，并使斜面对着箱壁，以利散热和沉淀杂质。着箱壁，以利散热和沉淀杂质。（2 2） 在在在在油油油油箱箱箱箱中中中中设设设设置置置置隔隔隔隔板板板板，以以便便将将吸吸、回回油油隔隔开开，迫迫使使油液循环流动，利于散热和沉淀。油液循环流动，利于散热和沉淀。226液压与气动概述课件（3 3） 设设设设置置置置空空空空气气气气滤滤滤滤清清清清器器器器与与与与液液液液位位位位计计计计。空空气气滤滤清清器器的的作作用用是是使使油油相相箱箱与与大大气气相相通通，保保证证泵泵的的自自吸吸能能力力，滤滤除除空空气气中中的的灰灰尘尘杂杂物物，有有时时兼兼作作加加油油口口。它它一一般般布布置置在顶盖上靠近油箱边缘处。在顶盖上靠近油箱边缘处。227液压与气动概述课件（5 5） 油油油油箱箱箱箱正正正正常常常常工工工工作作作作温温温温度度度度应应应应在在在在15-6615-6615-6615-66 C C C C之之之之间间间间，必必要要时时应应安装温度控制系统，或设置加热器和冷却器。安装温度控制系统，或设置加热器和冷却器。（6） 最高油面只允许达到油箱高度的80%，油箱底脚高度应在150mm以上，以便散热、搬移和放油，油箱四周要有吊耳，以便起吊装运。（4 4） 设置放油口与清洗窗口。设置放油口与清洗窗口。设置放油口与清洗窗口。设置放油口与清洗窗口。将油箱底面做成斜面，将油箱底面做成斜面，在最低处设放油口，平时用螺塞或放油阀堵住，换油时将在最低处设放油口，平时用螺塞或放油阀堵住，换油时将其打开放走油污。为了便于换油时清洗油箱，大容量的油其打开放走油污。为了便于换油时清洗油箱，大容量的油箱一般均在侧壁设清洗窗口。箱一般均在侧壁设清洗窗口。228液压与气动概述课件6.4管管件件管件包括管道、管接头和法兰等。6.4.1管道管道种类：钢管、紫铜管、橡胶管 管管管管道道道道的的的的内内内内径径径径d d和和和和壁壁壁壁厚厚厚厚 可采用下列两式计算，并需圆整为标准数值，即（6.6）（6.7）允许流速；式中：管道材料的抗拉强度，可由材料手册查出。 n 安全系数229液压与气动概述课件安装要求管道应尽量短，最好横平竖直，拐弯少。为避免管道皱折，减少压力损失，管道装配的弯曲半径要足够大，管道悬伸较长时要适当设置管夹。管管道道尽尽量量避避免免交交叉叉，平平行行管管距距要要大大于于100mm，以以防防接接触振动，并便于安装管接头。触振动，并便于安装管接头。6.4.2管接头管接头 （1 1）硬管接头）硬管接头）硬管接头）硬管接头按管接头和管道的连接方式分，有扩口式管接头，扩口式管接头，扩口式管接头，扩口式管接头，卡套式管接头和焊接式管接头卡套式管接头和焊接式管接头卡套式管接头和焊接式管接头卡套式管接头和焊接式管接头三种。230液压与气动概述课件扣压式胶管接头扣压式胶管接头扣压式胶管接头扣压式胶管接头图6.11 （2 2）软管接头）软管接头）软管接头）软管接头231液压与气动概述课件6.5热交换器如果液压系统靠自然冷却仍不能使油温控制在上述范围内时，就须安装冷却器；反之，如环境温度太低，无法使液压泵启动或正常运转时，就须安装加热器。液压系统的工作温度一般希望保持在3050C的范围之内，最高不超过最高不超过最高不超过最高不超过6565 C C，最低不低于，最低不低于，最低不低于，最低不低于1515 C C。232液压与气动概述课件6.5.1冷却器冷却器图6.11对流式多管头冷却器233液压与气动概述课件6.5.2加热器加热器液压系统的加热一般采用电加热器，它用法兰盘水平安装在油箱侧壁上，发热部分全部浸在油液内。图6.12加热器的安装234液压与气动概述课件小小结结 蓄蓄蓄蓄能能能能器器器器在在大大型型及及高高精精度度液液压压系系统统占占有有重重要要的的地地位位，通通常常用用于于吸吸收收脉脉动动、冲冲击击及及作作为为液液压压系系统统的的辅辅助助油油源源，在在结结构构上上有有：皮皮皮皮囊囊囊囊式式式式、膜膜膜膜片片片片式式式式、重重重重力力力力式式式式、弹弹弹弹簧簧簧簧式式式式及及及及活活活活塞塞塞塞式式式式。蓄蓄能能器器在在工工作作时时基基本本上上是是处处于于动动态态工工况况，往往往往关关心心的的也也是是其其动动态特性。态特性。 热热热热交交交交换换换换器器器器包包括括加加热热器器和和冷冷却却器器，它它们们的的功功能能是是使使液液压压传动介质处在设定的温度范围内，提高传动质量。传动介质处在设定的温度范围内，提高传动质量。 油油油油箱箱箱箱作作为为一一非非标标辅辅件件，根根据据不不同同情情况况进进行行设设计计，主主要要用用于传动介质的储存、供应、回收、沉淀、散热等。于传动介质的储存、供应、回收、沉淀、散热等。 235液压与气动概述课件液压与气压传动液压基本回路第七章236液压与气动概述课件本章提要本章提要 本章介绍液压基本回路，这些回路主要包括： 调速回路(包括节流调速回路和容积调速回路)快速运动回路同步回路顺序回路平衡回路和卸荷回路熟悉和掌握这些基本回路的组成、工作原理及应用，是分析、设计和使用液压系统的基础。注意注意237液压与气动概述课件快快速速运运动动回回路路的功用在于使执行元件获得尽可能大的工作速度，以提高劳动生产率并使功率得到合理的利用。实现快速运动可以有几种方法。7.1快速运动回路快速运动回路这里仅介绍液液压压缸缸差差动动连连接接的的快快速速运运动动回路回路和双泵供油的快速运动回路。双泵供油的快速运动回路。238液压与气动概述课件7.1.1 7.1.1 7.1.1 7.1.1 液压缸差动连液压缸差动连液压缸差动连液压缸差动连接的快速运动回路接的快速运动回路接的快速运动回路接的快速运动回路 换向阀2处于原位时，液压泵1输出的液压油同时与液压缸3的左右两腔相通，两腔压力相等。由于液压由于液压缸无杆腔的有效面积缸无杆腔的有效面积A1A1大大于有杆腔的有效面积于有杆腔的有效面积A2A2，使活塞受到的向右作用力大于向左的作用力，导致活塞向右运动。图图7.1 7.1 液压缸差动连接的快速运动回路液压缸差动连接的快速运动回路239液压与气动概述课件当换向阀6处于图示位置，并且由于外负载很小，使系统压力低于顺序阀3的调定压力时，两个泵同时向系统供油，活塞快速向右运动；图图7.2双泵供油的快速运动回路双泵供油的快速运动回路设设定定双双泵泵供供油油时时系系统统的的最最高高工工作作压力压力低低压压大大流流量量泵泵1 1和和高高压压小小流流量量泵泵2 2组组成成的的双双联联泵作为系统的动力源。泵作为系统的动力源。7.1.27.1.2双泵供油的快速运动回路双泵供油的快速运动回路双泵供油的快速运动回路双泵供油的快速运动回路240液压与气动概述课件7.2调速回路7.2.1 7.2.1 7.2.1 7.2.1 调速方法概述调速方法概述调速方法概述调速方法概述液压系统常常需要调节液液压压缸缸和和液液压压马马达达的运动速度，以适应主机的工作循环需要。液液压压缸缸和和液液压压马马达达的的速度决定于排量速度决定于排量及及输入流量输入流量。液压缸的速度为： 液压马达的转速: 式中 q 输入液压缸或液压马达的流量； A 液压缸的有效面积（相当于排量）； VM 液压马达的每转排量。 241液压与气动概述课件目前常用的调速回路主要有以下几种： (1)(1)节节流流调调速速回回路路 采用定量泵供油，通过改变回路中节流面积的大小来控制流量，以调节其速度。 (2)(2)容容积积调调速速回回路路 通过改变回路中变量泵或变量马达的排量来调节执行元件的运动速度。 (3)容积节流调速回路（联合调速）容积节流调速回路（联合调速） 下面主要讨论节流调速回路节流调速回路和容积调速回路容积调速回路。 7.2.2 7.2.2 7.2.2 7.2.2 采用节流阀的节流调速回路采用节流阀的节流调速回路采用节流阀的节流调速回路采用节流阀的节流调速回路 节流调速回路有进进进进油油油油路路路路节节节节流流流流调调调调速速速速，回回回回油油油油节节节节路路路路流流流流调调调调速速速速，旁路节流调速旁路节流调速三种基本形式。242液压与气动概述课件7.2.2.17.2.2.1进油路节流调速回路进油路节流调速回路进油路节流调速回路进油路节流调速回路图7.3进油路节流调速回路进油节流调速回路正常工作的条件:泵的出口压力为溢流阀的调定压力并保持定值。注意注意节流阀串联在泵和缸之间243液压与气动概述课件7.2.2.2 7.2.2.2 7.2.2.2 7.2.2.2 回油路节流调速回路回油路节流调速回路回油路节流调速回路回油路节流调速回路 图7.5回油路节流调速回路采采用用同同样样的的分分析析方方法法可可以以得得到到与与进进油油路路节节流流调调速速回回路路相相似的速度负载特性似的速度负载特性. 节节流流阀阀串串联联在在液压缸的回油路上液压缸的回油路上，244液压与气动概述课件进油路和回油路节流调速的比较进油路和回油路节流调速的比较(1) (1) (1) (1) 承承承承受受受受负负负负值值值值负负负负载载载载的的的的能能能能力力力力 回油节流调速能承受一定的负值负载 (2) (2) (2) (2) 运动平稳性运动平稳性运动平稳性运动平稳性 回油节流调速回路运动平稳性好。 (3) (3) (3) (3) 油油油油液液液液发发发发热热热热对对对对回回回回路路路路的的的的影影影影响响响响 进油节流调速的油液发热会使缸的内外泄漏增加；(4) (4) (4) (4) 启启启启动动动动性性性性能能能能 回油节流调速回路中重新启动时背压不能立即建立，会引起瞬间工作机构的前冲现象。 进油路、回油路节流调速回路结构简单，但效率较低，只宜用在负载变化不大，低速、小功率场合，如某些机床的进给系统中。 245液压与气动概述课件7.2.2.37.2.2.3旁油路节流调速回路旁油路节流调速回路旁油路节流调速回路旁油路节流调速回路图7.6旁油路节流调速回路节节流流阀阀装装在在与与液液压压缸缸并并联联的的支支路路上上，利利用用节节流流阀阀把把液液压压泵泵供供油油的的一一部部分分排排回回油油箱实现速度调节箱实现速度调节溢溢流流阀阀作作安安全全阀阀用用，液液压压泵泵的的供供油油压压力力P Pp p取决于负载取决于负载。246液压与气动概述课件7.2.3 7.2.3 7.2.3 7.2.3 容积调速回路容积调速回路容积调速回路容积调速回路 容积调速回路有泵泵- -缸缸式式回回路路和泵泵- -马马达达式式回回路路。这里主要介绍泵-马达式容积调速回路。7.2.3.1 7.2.3.1 7.2.3.1 7.2.3.1 变变变变量量量量泵泵泵泵- - - -定定定定量量量量马马马马达达达达式容积调速回路式容积调速回路式容积调速回路式容积调速回路 马达为定量,改变泵排量VP可使马达转速nM随之成比例地变化.247液压与气动概述课件图7.7变量泵-定量马达容积调速回路防止回路过载 补偿泵3和马达5的泄漏调 定 油 泵 1的供油压力辅辅助助泵泵使使低低压压管管路路始始终终保保持持一一定定压压力力, , 改改善善了了主主泵泵的的吸吸油油条条件件, ,且且可可置置换换部部分分发发热热油油液液, ,降降低低系系统温升。统温升。248液压与气动概述课件图7.7变量泵-定量马达容积调速回路图7.8变量泵-定量马达容积调速回路工作特性曲线防止回路过载 补偿泵3和马达5的泄漏调 定 油 泵 1的供油压力249液压与气动概述课件7.2.3.27.2.3.27.2.3.27.2.3.2定定定定量量量量泵泵泵泵- - - -变变变变量量量量马马马马达达达达式容积调速回路式容积调速回路式容积调速回路式容积调速回路250液压与气动概述课件7.2.3.3 7.2.3.3 变变量量泵泵- -变变量量马马达达式式容容积积调速回路调速回路 。251液压与气动概述课件7.3同步回路 同步运动包括速度同步和位置同步两类。速度同步是指各执行元件的运动速度相同；而位置同步是指各执行元件在运动中或停止时都保持相同的位移量。 7.3.17.3.1 液液液液压压压压缸缸缸缸机机机机械械械械联联联联结结结结的的的的同同同同步回路步回路步回路步回路图7.13用机械联结的同步回路 252液压与气动概述课件7.3.17.3.1液压缸机械联结的同步回路液压缸机械联结的同步回路液压缸机械联结的同步回路液压缸机械联结的同步回路图7.13用机械联结的同步回路 由于机械零件在制造，安装上的误差，同步精度不高。同时，两个液压缸的负载差异不宜过大，否则会造成卡死现象。 这这种种同同步步回回路路是是用用刚刚性性梁梁齿齿轮轮齿齿条条等等机机械械零零件件在在两两个个液液压压缸缸的的活活塞塞杆杆间间实实现现刚刚性性联联结结以便来实现位移的同步。以便来实现位移的同步。253液压与气动概述课件7.3.27.3.2 采采采采用用用用调调调调速速速速阀阀阀阀的的的的同步回路同步回路同步回路同步回路 这这种种同同步步回回路路结结构构简简单单，但但是是两两个个调调速速阀阀的的调调节节比比较较麻麻烦烦, ,而而且且还还受受油油温温 泄泄漏漏等等的的影影响响故故同同步步精精度度不不高高, ,不不宜宜用用在在偏偏载载或或负负载变化频繁的场合。载变化频繁的场合。 图7.14 用调速阀的同步回路 254液压与气动概述课件 7.3.37.3.3用串联液压缸的同步回路用串联液压缸的同步回路用串联液压缸的同步回路用串联液压缸的同步回路 图7.15用串联液压缸的同步回路 当当两两缸缸同同时时下下行行时时, ,若若缸缸5 5活活塞塞先先到到达达行行程程端端点点, ,则则挡挡块块压压下下行行程程开开关关1S1S，电电磁磁铁铁3YA3YA得得电电, ,换换向向阀阀3 3左左位位投投入入工工作作, ,压压力力油油经经换换向向阀阀3 3和和液液控控单单向向阀阀4 4进进入入缸缸6 6上上腔腔, ,进进行行补补油油, ,使使其其活活塞塞继继续续下下行行到到达达行行程程端端点点，从而消除累积误差。从而消除累积误差。 这种回路同步精度较高,回路效率也较高.注意:回路中泵的供油压力至少是两个液压缸工作压力之和。255液压与气动概述课件7.3.4 7.3.4 7.3.4 7.3.4 用同步马达的同步回路用同步马达的同步回路用同步马达的同步回路用同步马达的同步回路图7.16 用同步马达的同步回路 两两个个马马达达轴轴刚刚性性连连接接，把把等等量量的的油油分分别别输输入入两两个个尺尺寸寸相相同同的的液液压压油油缸缸中中，使使两两液压缸实现同步液压缸实现同步。消除行程端点两缸的位置误差256液压与气动概述课件7.4顺序回路顺序回路顺序动作回路，根据其控制方式的不同，分为行行程程控控制制、压压力力控控制制和时时间间控控制制三类，这里只对前两种进行介绍。257液压与气动概述课件7.4.17.4.1行程控制顺序动作回路行程控制顺序动作回路行程控制顺序动作回路行程控制顺序动作回路图7.17 用行程开关和电磁阀配合的顺序回路首先按动启动按钮，使电磁铁1YA得电，压力油进入油缸3的左腔,使活塞按箭头1所示方向向右运动。动作动作1258液压与气动概述课件7.5平衡回路平衡回路为了防止立式液压缸与垂直运动的工作部件由于自重而自行下落造成事故或冲击，可以采用平衡回路。7.5.17.5.1用用用用单单单单向向向向顺顺顺顺序序序序阀的平衡回路阀的平衡回路阀的平衡回路阀的平衡回路图7.19用单向顺序阀的平衡回路259液压与气动概述课件 调节单向顺序阀1的开启压力,使其稍大于立式液压缸下腔的背压.活塞下行时,由于回路上存在一定背压支承重力负载,活塞将平稳下落;换向阀处于中位时,活塞停止运动.图7.19用单向顺序阀的平衡回路 此处的单向顺序阀又称为平衡阀260液压与气动概述课件7.5.27.5.2 采采采采用用用用液液液液控控控控单单单单向阀的平衡回路向阀的平衡回路向阀的平衡回路向阀的平衡回路261液压与气动概述课件7.6卸荷回路卸荷回路当系统中执行元件短时间工作时,常使液压泵在很小的功率下作空运转.这种卸荷可以减少液压泵磨损，降低功率消耗，减小温升。卸荷的方式有两类，一类是液液液液压压压压缸缸缸缸卸卸卸卸荷荷荷荷，执行元件不需要保持压力；另一类是液压泵卸荷，液压泵卸荷，液压泵卸荷，液压泵卸荷，执行元件需要保持压力。262液压与气动概述课件7.6.17.6.1执行元件不需保压的卸荷回路执行元件不需保压的卸荷回路执行元件不需保压的卸荷回路执行元件不需保压的卸荷回路 7.6.1.17.6.1.1用换向阀中位机能的卸荷回路用换向阀中位机能的卸荷回路用换向阀中位机能的卸荷回路用换向阀中位机能的卸荷回路当换向阀处于中位时，液压泵出口直通油箱，泵卸荷。因回路需保持一定的控制压力以操纵执行元件，故在泵出口安装单向阀。图7.21 用换向阀中位机能的卸荷回路263液压与气动概述课件7.6.1.27.6.1.2用电磁溢流阀的卸荷回路用电磁溢流阀的卸荷回路用电磁溢流阀的卸荷回路用电磁溢流阀的卸荷回路 图7.22 用电磁溢流阀的卸荷回路电磁溢流阀是带遥控口的先导式溢流阀与二位二通电磁阀的组合。当执行元件停止运动时，二位二通电磁阀得电，溢流阀的遥控口通过电磁阀回油箱，泵输出的油液以很低的压力经溢流阀回油箱，实现泵卸荷。264液压与气动概述课件7.6.27.6.2执行元件需要保压的卸荷回路执行元件需要保压的卸荷回路执行元件需要保压的卸荷回路执行元件需要保压的卸荷回路7.6.2.17.6.2.1限压式变量泵的卸荷回路限压式变量泵的卸荷回路限压式变量泵的卸荷回路限压式变量泵的卸荷回路当系统压力升高达到变量泵压力调节螺钉调定压力时，压力补偿装置动作，液压泵3输出流量随供油压力升高而减小，直到维持系统压力所必需的流量，回路实现保压卸荷，系统中的溢流阀1作安全阀用，以防止泵的压力补偿装置的失效而导致压力异常。图7.23用限压式变量泵的卸荷回路265液压与气动概述课件7.6.2.27.6.2.2用卸荷阀的卸荷回路用卸荷阀的卸荷回路用卸荷阀的卸荷回路用卸荷阀的卸荷回路 当电磁铁1YA得电时，泵和蓄能器同时向液压缸左腔供油，推动活塞右移，接触工件后，系统压力升高。当系统压力升高到卸荷阀1的调定值时，卸荷阀打开，液压泵通过卸荷阀卸荷，而系统压力用蓄能器保持。 图中的溢流阀2是当安全阀用。 图7.24用卸荷阀的卸荷回路蓄能器保压卸荷阀使泵卸荷266液压与气动概述课件小小结结本章所介绍的是一些比较典型和比较常用的基本回路。对于其他一些基本回路，感兴趣的读者可以根据书后所列的参考文献查阅。学习基本回路的目的，就是要掌握它的基本原理、特点，并能将它们有机的组合应用于复杂液压系统的设计当中，以满足所设计系统特定的工作要求。 267液压与气动概述课件液压与气压传动典型液压系统分析第八章268液压与气动概述课件本章提要本章提要 本章以机床液压系统、锻压机械液压系统、冶金机械液压系统及起重运输机械液压系统为例，介绍实际的液压系统及其基本回路，分析它们的工作原理和特点。269液压与气动概述课件 8.1组合机床组合机床动力动力滑台液压系统滑台液压系统动力滑台是组合机床的一种通用部件，在滑台上可以配置各种工艺用途的切削头。YT4543型组合机床液压动力滑台可以实现多种不同的工作循环，其中一种比较典型的工作循环是：快进 一工进二工进死挡铁停留快退停止。270液压与气动概述课件使使液液压压缸缸差差动动联联接接以以实实现现快速运动快速运动；系系统统中中采采用用限限压压式式变变量量叶叶片片泵泵供油；供油；用用行行程程阀阀、液液控控顺顺序序阀阀实实现现快快进与工进的转换；进与工进的转换；271液压与气动概述课件表8.1 液压系统的电磁铁和行程阀的动作表。1YA（1DT）2YA（2DT）3YA（3DT）行程阀快进导通一工进+切断二工进+切断死挡铁停留+切断快退+切断-导通原位停止导通272液压与气动概述课件 系统特点：调调速速回回路路：采用了由限压式变量泵和调速阀的调速回路，调速阀放在进油路上，回油经过背压阀；快快速速运运动动回回路路：采用限压式变量泵在低压时输出的流量大的特点，并采用差动连接来实现快速前进；换换向向回回路路：采用电液动换向阀实现换向，并由压力继电器与时间继电器发出的电信号控制换向信号；快快速速运运动动与与工工作作进进给给的的换换接接回回路路：采用行程换向阀实现速度的换接。同时利用换向后系统中的压力升高使液控顺序阀接通，系统由快速运动的差动联接转换为使回油直接排回油箱； 两两种种工工作作进进给给的的换换接接回回路路：采用了两个调速阀串联的回路结构。 273液压与气动概述课件8.2液压机液压系统 液压机是用于调直、压装、冷冲压、冷挤压和弯曲等工艺的压力加工机械，它是最早应用液压传动的机械之一。 液压机工作循环中，主缸要求有“快进减速接近工件及加压保压延时泄压快速回程及保持活塞停留在行程的任意位置”等基本动作。图9.2 液压机的典型工艺循环图 274液压与气动概述课件本机最大工作压力为 450KN，用于薄板的拉伸成形等冲压工艺。双动薄板冲压机液压机液压系统顶出缸系统顶出缸系统调压与卸荷调压与卸荷压边缸压边缸主缸主缸275液压与气动概述课件 表8.2 双动薄板冲压机液压系统电磁铁动作顺序表拉伸滑块压边滑块顶出缸电磁铁手动换向阀1Y2Y3Y4Y5Y6Y快速下降快速下降+减速减速+拉伸压紧工件+快退返回快退返回+上升+左位下降+右位液压泵卸荷276液压与气动概述课件8.3 8.3 汽车起重机液压系统汽车起重机液压系统 汽车起重机是将起重机安装在汽车底盘上的一种起重运输设备。它主要由起升、回转、变幅、伸缩和支腿等工作机构组成，这些动作的完成由液压系统来实现。对于汽车起重机的液压系统，一般要求输出力大、动作要平稳、耐冲击、操作要灵活、方便、可靠、安全。277液压与气动概述课件 图 8.4是 Q2-8型汽车起重机外形图支腿液压缸大臂变幅大臂伸缩大臂伸缩回转回转起起升升回回路路 278液压与气动概述课件支腿液压缸(1)支腿回路支腿回路起吊时，须由支腿液压缸来承受负载作业结束后，先收前支腿，再收后支腿。缸9锁紧后桥板簧，同时缸8放下后支腿到所需位置，再由缸10放下前支腿。双向液压锁防止 “软腿现象”279液压与气动概述课件液压与气压传动液压系统的设计和计算第九章280液压与气动概述课件本章提要本章提要本章介绍设计液压传动系统的基本步骤和方法，对于一般的液压系统，在设计过程中应遵循以下几个步骤：明确设计要求，进行工况分析；拟定液压系统原理图；计算和选择液压元件；发热及系统压力损失的验算；绘制工作图，编写技术文件。上述工作大部分情况下要穿插、交叉进行，对于比较复杂的系统，需经过多次反复才能最后确定；在设计简单系统时，有些步骤可以合并或省略。通过本章学习，要求对液压系统设计的内容、步骤、方法有一个基本的了解。281液压与气动概述课件液压传动系统的设计是整机设计的一部分，它除了应符合主机动作循环和静、动态性能等方面的要求外，还应当满足结构简单，工作安全可靠，效率高，经济性好，使用维护方便等条件。液压系统的设计，根据系统的繁简、借鉴的资料多少和设计人员经验的不同，在做法上有所差异。各部分的设计有时还要交替进行，甚至要经过多次反复才能完成。下面对液压系统的设计步骤予以介绍。9.1液压传动系统的设计计算液压传动系统的设计计算282液压与气动概述课件9.1.1 9.1.1 9.1.1 9.1.1 明确设计要求、工作环境，进行工况分析明确设计要求、工作环境，进行工况分析明确设计要求、工作环境，进行工况分析明确设计要求、工作环境，进行工况分析液压系统的动作和性能要求主要有：运动方式、行程、速度范围、负载条件、运动平稳性、精度、工作循环和动作周期、同步或联锁等。就工作环境而言，有环境温度、湿度、尘埃、防火要求及安装空间的大小等。要使所设计的系统不仅能满足一般的性能要求，还应具有较高的可靠性、良好的空间布局及造型。9.1.1.1 9.1.1.1 9.1.1.1 9.1.1.1 明确设计要求及工作环境明确设计要求及工作环境明确设计要求及工作环境明确设计要求及工作环境283液压与气动概述课件工况分析，就是查明每个执行元件的速速度度和负负载载的变化规律，必要时还应作出速度、负载随时间或位移变化的曲线图。就缸而言，负载主要由六部分组成，即工工作作负负载载，导导向向摩摩擦擦负负载载，惯惯性性负负载载，重重力力负负载载，密密封封负负载和背压负载载和背压负载。9.1.1.2 9.1.1.2 9.1.1.2 9.1.1.2 执行元件的工况分析执行元件的工况分析执行元件的工况分析执行元件的工况分析 284液压与气动概述课件(1)(1)工作负载工作负载工作负载工作负载不同的机器有不同的工作负载。工作负载与液压缸运动方向相反时为正值，方向相同时为负值。导向摩擦负载是指液压缸驱动运动部件时所受的导轨摩擦阻力。(2)(2)导向摩擦负载导向摩擦负载导向摩擦负载导向摩擦负载 惯性负载是运动部件在启动加速或制动减速时的惯性力，其值可按牛顿第二定律求出。(3)(3)惯性负载惯性负载惯性负载惯性负载 285液压与气动概述课件(4)(4)重力负载重力负载重力负载重力负载 密封负载是指液压缸密封装置的摩擦力，一般通过液压缸的机械效率加以考虑，常取机械效率值为0.900.97。(5)(5)密封负载密封负载密封负载密封负载 背压负载是指液压缸回油腔压力所造成的阻力。(6)(6)背压负载背压负载背压负载背压负载 286液压与气动概述课件液压系统原理图是表示液压系统的组成和工作原理的重要技术文件。拟定液压系统原理图是设计液压系统的第一步，它对系统的性能及设计方案的合理性、经济性具有决定性的影响。9.1.2 9.1.2 9.1.2 9.1.2 液压系统原理图的拟定液压系统原理图的拟定液压系统原理图的拟定液压系统原理图的拟定9.1.2.1 9.1.2.1 9.1.2.1 9.1.2.1 确定油路类型确定油路类型确定油路类型确定油路类型一般具有较大空间可以存放油箱的系统，都采用开式油路；相反，凡允许采用辅助泵进行补油，并借此进行冷却交换来达到冷却目的的系统，可采用闭式油路。通通常常节节流流调调速速系系统统采采用用开开式式油油路路，容容积积调调速速系系统统采采用用闭闭式回路式回路。287液压与气动概述课件根据各类主机的工作特点、负载性质和性能要求，先确定对主机主要性能起决定性影响的主要回路，然后再考虑其它辅助回路。例如:对于机床液压系统,调速和速度换接回路调速和速度换接回路调速和速度换接回路调速和速度换接回路是主要回路；对于压力机液压系统，调压回路调压回路调压回路调压回路是主要回路；有垂直运动部件的系统要考虑平衡回路平衡回路平衡回路平衡回路；惯性负载较大的系统要考虑缓冲制动回路缓冲制动回路缓冲制动回路缓冲制动回路。有多个执行元件的系统可能要考虑顺序动作顺序动作顺序动作顺序动作、同步回路同步回路同步回路同步回路；有空载运行要求的系统要考虑卸荷回路卸荷回路卸荷回路卸荷回路等。9.1.2.2 9.1.2.2 9.1.2.2 9.1.2.2 选择液压回路选择液压回路选择液压回路选择液压回路288液压与气动概述课件将挑选出来的各典型回路合并、整理，增加必要的元件或辅助回路，加以综合，构成一个结构简单，工作安全可靠、动作平稳、效率高、调整和维护保养方便的液压系统，形成系统原理图。9.1.2.3 9.1.2.3 9.1.2.3 9.1.2.3 绘制液压系统原理图绘制液压系统原理图绘制液压系统原理图绘制液压系统原理图289液压与气动概述课件9.1.3 9.1.3 9.1.3 9.1.3 液压元件的计算和选择液压元件的计算和选择液压元件的计算和选择液压元件的计算和选择结构参数的确定是指根据执行元件工作压力和最大流量确定执行元件的排量或油缸面积。9.1.3.1 9.1.3.1 9.1.3.1 9.1.3.1 执行元件的结构形式及参数的确定执行元件的结构形式及参数的确定执行元件的结构形式及参数的确定执行元件的结构形式及参数的确定运动形式往复直线运动回转运动往复摆动短行程长行程高速低速建议采用的执行元件的形式活塞式液压缸柱塞式液压缸液压马达与齿轮/齿条或螺母/丝杠机构高 速液 压马达低速大扭矩液压马达高速液压马达带减速器摆 动液 压缸表10.1选择执行元件的形式290液压与气动概述课件先根据设计要求和系统工况确定泵的类型，然后根据液压泵的最大供油量和系统工作压力来选择液压泵的规格。9.1.3.2 9.1.3.2 9.1.3.2 9.1.3.2 选择液压泵选择液压泵选择液压泵选择液压泵（9.11）式中: 执行元件的最高工作压力；进油路上总的压力损失。（1 1） 液压泵的最高供油压力液压泵的最高供油压力液压泵的最高供油压力液压泵的最高供油压力291液压与气动概述课件液压泵的最大供油量为：（2 2 2 2）确定液压泵的最大供油量）确定液压泵的最大供油量）确定液压泵的最大供油量）确定液压泵的最大供油量（9.11）式中:K系统的泄漏修正系数，一般取K=1.11.3；同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。292液压与气动概述课件液压泵的规格型号按计算值在产品样本选取，为了使液压泵工作安全可靠，液压泵应有一定的压力储备量，通常泵的额定压力可比工作压力高25%60%。泵的额定流量则宜与相当，不要超过太多，以免造成过大的功率损失。（3 3）选择液压泵的规格型号）选择液压泵的规格型号）选择液压泵的规格型号）选择液压泵的规格型号293液压与气动概述课件驱动泵的电机根据驱动功率和泵的转速来选择。在整个工作循环中，泵的压力和流量在较多时间内皆达到最大工作值时，驱动泵的电动机功率为：（4 4）选择驱动液压泵的电动机）选择驱动液压泵的电动机）选择驱动液压泵的电动机）选择驱动液压泵的电动机（9.13）式中：液压泵的总效率，数值可见产品样本。限压式变量叶片泵的驱动功率，可按泵的实际压力流量特性曲线拐点处的功率来计算。工作中泵的压力和流量变化较大时，可分别计算出各个阶段所需的驱动功率，然后求其均方根值即可。294液压与气动概述课件各种阀类元件的规格型号，按液压系统原理图和系统工况提供的情况从产品样本中选取，各种阀的额定压力和额定流量，一般应与其工作压力和最大通过流量相接近。具体选择时，应注意溢流阀按液压泵的最大流量来选取；流量阀还需考虑最小稳定流量，以满足低速稳定性要求。9.1.3.3 9.1.3.3 9.1.3.3 9.1.3.3 选择阀类元件选择阀类元件选择阀类元件选择阀类元件295液压与气动概述课件油管的规格尺寸大多由所连接的液压元件接口处尺寸决定，只有对一些重要的管道才验算其内径和壁厚。对于固定式的液压设备，常将液压系统的动力源，阀类元件集中安装在主机外的液压站上，这样能使安装与维修方便，并消除了动力源的振动与油温变化对主机工作精度的影响。9.1.3.4 9.1.3.4 9.1.3.4 9.1.3.4 选择液压辅助元件选择液压辅助元件选择液压辅助元件选择液压辅助元件 296液压与气动概述课件9.1.4 9.1.4 9.1.4 9.1.4 液压系统技术性能的验算液压系统技术性能的验算液压系统技术性能的验算液压系统技术性能的验算 液压系统初步设计完成之后，需要对它的主要性能加以验算，以便评判其设计质量，并改进和完善液压系统。297液压与气动概述课件9.1.5 9.1.5 9.1.5 9.1.5 绘制正式工作图和编制技术文件绘制正式工作图和编制技术文件绘制正式工作图和编制技术文件绘制正式工作图和编制技术文件9.1.5.1 9.1.5.1 9.1.5.1 9.1.5.1 绘制正式工作图绘制正式工作图绘制正式工作图绘制正式工作图 正式工作图包括液压系统原理图、液压系统装配图、液压缸等非标准元件装配图及零件图。液压系统原理中应附有液压元件明细表，表中标明各液压元件的型号规格、压力和流量等参数值，一般还应绘出各执行元件的工作循环图和电磁铁的动作顺序表。液压系统装配图是液压系统的安装施工图，包括油箱装配图，管路安装图等。298液压与气动概述课件9.1.5.2 9.1.5.2 9.1.5.2 9.1.5.2 编制技术文件编制技术文件编制技术文件编制技术文件技术文件一般包括液压系统设计计算说明书，液压系统使用及维护技术说明书，零、部件目录表及标准件、通用件、外购件表等。299液压与气动概述课件液压与气压传动气压传动第十章300液压与气动概述课件本章提要本章提要本章主要内容为：气压传动的组成及特点。气动元件，含气源装置、气马达、气缸、气压控制方向阀、气压控制压力阀、气压控制流量阀和附件，要掌握这些元件的工作原理、图形符号、结构形式等。气动回路实例分析。本本章章重重点点是是气气气气动动动动元元元元件件件件的的的的工工工工作作作作原原原原理理理理、图图图图形形形形符符符符号和结构特点号和结构特点号和结构特点号和结构特点。301液压与气动概述课件10.1.110.1.1气压传动的组成及工作原理气压传动的组成及工作原理气压传动的组成及工作原理气压传动的组成及工作原理10.1气压传动概述气压传动概述气压传动，是以压缩空气为工作介质进行能量传递和信号传递的一门技术。气压传动的工作原理是利用空压机把电动机或其它原动机输出的机械能转换为空气的压力能，然后在控制元件的作用下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作，并对外做功。302液压与气动概述课件气压传动系统和液压传动系统类似，也是由四部分组成的，它们是：(1)气气源源装装置置获得压缩空气的装置。其主体部分是空气压缩机，它将原动机供给的机械能转变为气体的压力能；(2)控控制制元元件件用来控制压缩空气的压力、流量和流动方向的，以便使执行机构完成预定的工作循环。它包括各种压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀等；(3)执执行行元元件件是将气体的压力能转换成机械能的一种能量转换装置。包括气缸、气马达、摆动马达；(4)辅辅助助元元件件是保证压缩空气的净化、元件的润滑、元件间的连接及消声等所必须的，它包括过滤器、油雾气、管接头及消声器等。303液压与气动概述课件气动技术广泛应用于机械、电子、轻工、纺织、食品、医药、包装、冶金、石化、航空、交通运输等各个工业部门。气动机械手、组合机床、加工中心、生产自动线、自动检测和实验装置等已大量涌现。在提高生产效率、自动化程度、产品质量、工作可靠性和实现特殊工艺等方面显示出极大的优越性。这主要是因为气压传动与机械、电气、液压传动相比有以下特点：10.1.210.1.2气压传动的优缺点气压传动的优缺点气压传动的优缺点气压传动的优缺点304液压与气动概述课件10.1.2.110.1.2.1气压传动的优点气压传动的优点气压传动的优点气压传动的优点(1)工作介质是空气，取之不尽、用之不竭。气体不易堵塞流动通道，用过后可将其随时排入大气中，不污染环境。(2)空气的特性受温度影响小。在高温下能可靠地工作，不会发生燃烧或爆炸。且温度变化时，对空气的粘度影响极小，故不会影响传动性能。(3)空气的粘度很小（约为液压油的万分之一），所以流动阻力小，在管道中流动的压力损失较小，所以便于集中供应和远距离输送。(4)相对液压传动而言，气动动作迅速、反应快，一般只需0.020.3秒就可达到工作压力和速度。液压油在管路中流动速度一般为15m/s，而气体的流速最小也大于10m/s，有时甚至达到音速，排气时还达到超音速。305液压与气动概述课件(5)气体压力具有较强的自保持能力，即使压缩机停机，关闭气阀，但装置中仍然可以维持一个稳定的压力。液压系统要保持压力，一般需要能源泵继续工作或另加蓄能器，而气体通过自身的膨胀性来维持承载缸的压力不变。(6)气动元件可靠性高、寿命长。电气元件可运行百万次，而气动元件可运行20004000万次。(7)工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中，比液压、电子、电气传动和控制优越。(8)气动装置结构简单、成本低、维护方便、过载能自动保护。306液压与气动概述课件10.1.2.210.1.2.2气压传动的缺点气压传动的缺点气压传动的缺点气压传动的缺点(1)因空气的可压缩性较大，气动装置的动作稳定性较差。(2)气动装置工作压力低，输出力或力矩受到限制。在结构尺寸相同的情况下，气压传动装置比液压传动装置输出的力要小得多。(3)气动装置中的信号传动速度比光、电控制速度慢，所以不宜于信号传递速度要求十分高的复杂线路中。同时实现生产过程的遥控也比较困难，但对一般的机械设备，气动信号的传递速度是能满足工作要求的。(4)噪声较大，尤其是在超音速排气时要加消声器。307液压与气动概述课件气压传动系统中的气源装置是为气动系统提供满足一定质量要求的压缩空气，它是气压传动系统的重要组成部分。由空气压缩机产生的压缩空气，必须经过降温、净化、减压、稳压等一系列处理后，才能供给控制元件和执行元件使用。而用过的压缩空气排向大气时，会产生噪声，应采取措施，降低噪声，改善劳动条件和环境质量。10.210.2气源装置及辅件气源装置及辅件气源装置及辅件气源装置及辅件308液压与气动概述课件10.2.1.210.2.1.2压缩空气站的设备组成及布置压缩空气站的设备组成及布置压缩空气站的设备组成及布置压缩空气站的设备组成及布置压缩空气站的设备一般包括空气压缩机和使气源净化的辅助设备。图10.1压缩空气站设备组成及布置示意图1-空气压缩机；2-后冷却器；3-油水分离器；4、7-贮气罐；5-干燥器；6-过滤器309液压与气动概述课件（1 1） 气压缩机的分类及选用原则气压缩机的分类及选用原则气压缩机的分类及选用原则气压缩机的分类及选用原则分分类类按其工作原理可分为容积型压缩机和速度型压缩机，容积型压缩机的工作原理是压缩气体的体积，使单位体积内气体分子的密度增大以提高压缩空气的压力。速度式压缩机的工作原理是提高气体分子的运动速度，然后使气体的动能转化为压力能以提高压缩空气的压力。空空气气压压缩缩机机的的选选用用原原则则选用空气压缩机需用根据压力和流量两个参数。一般空气压缩机为中压空气压缩机，额定排气压力为1MPa。另外还有低压空气压缩机，排气压力0.2MPa；高压空气压缩机，排气压力为10MPa；超高压空气压缩机，排气压力100MPa。310液压与气动概述课件（2 2） 气压缩机的工作原理气压缩机的工作原理气压缩机的工作原理气压缩机的工作原理气压传动系统中最常用的空气压缩机是往复活塞式。图11.2往复活塞式空气压缩机工作原理图1-排气阀；2-汽缸；3-活塞；4-活塞杆；5、6-十字头与滑道；7-连杆；8-曲柄9-吸气阀10-弹簧311液压与气动概述课件10.2.210.2.2气动辅助元件气动辅助元件气动辅助元件气动辅助元件11.2.2.111.2.2.1气源净化装置气源净化装置气源净化装置气源净化装置气动辅助元件分为气源净化装置和其它辅助元件两大类。压缩空气净化装置一般包括：后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器、过滤器等。1.冷却器冷却器后冷却器安装在空压机出口，作用是将空气压缩机排出的压缩空气由14001700降至400500，使压缩空气中的油雾和水汽迅速达到饱和，让大部分析出并凝结成油滴和水滴，以便经油水分离器排出。后冷却器的结构形式有：蛇形管、列管、散热片、管套式。有水冷和气冷两种方式。312液压与气动概述课件2.水分离器水分离器油水分离器安装在后冷却器出口，作用是分离并排出压缩空气中凝聚的油分、水分等，使压缩空气得到初步净化。油水分离器的结构形式有环形回转式、撞击折回式、离心旋转式、水浴式以及以上形式的组合使用等。图10.4撞击折回并回转式油水分离器313液压与气动概述课件3贮气罐贮气罐作用：(1)储存一定数量的压缩空气，以备发生故障或临时需要应急使用。(2)消除由于空气压缩机断续排气而对系统引起的压力脉动，保证输出气流的连续性和平稳性。(3)进一步分离压缩空气中的油、水等杂质。贮气罐一般采用焊接结构，以立式居多。图10.5贮气罐结构图314液压与气动概述课件4.干燥器干燥器经过后冷却器、油水分离器和贮气罐后得到初步净化的压缩空气，已满足一般气压传动的需要。但压缩空气中仍含一定量的油、水以及少量的粉尘。如果用于精密的气动装置、气动仪表等，上述压缩空气还必须进行干燥处理。压缩空气干燥方法主要采用吸附法和冷却法吸附法和冷却法。吸吸附附法法是利用具有吸附性能的吸附剂（如硅胶铝胶等）来吸附压缩空气中含有的水分，而使其干燥。冷冷却却法法是利用制冷设备使空气冷却到一定的露点温度，析出空气中超过饱和水蒸气部分的多余水分，从而达到所需的干燥度。吸附法最普通吸附法最普通。315液压与气动概述课件5.过滤器过滤器过滤器的作用是进一步滤除压缩空气中的杂质。常用的过滤器有一次性过滤器（也称简易过滤器，滤灰效率为5070%）；二次过滤器（滤灰效率为7099%）。在要求高的特殊场合，还可使用高效率的过滤器。一次过滤器。图10.7所示为一种一次性过滤器，气流由切线方向进入筒内，在离心力的作用下分离出液滴，然后气体由下而上通过多片钢板、毛、毡、硅胶、焦炭、滤网等过滤吸附材料，干燥清洁的空气从筒顶输出。316液压与气动概述课件分水滤气器。分水滤气器滤灰能力较强，属于二次过滤器。它和减压阀、油雾器一起称为气气动动三三联联件件，是气动系统不可缺少的辅助元件。图10.8普通分水滤气器结构图1-旋份叶子；2-滤芯；3-存水杯；4-挡水板；5-手动排水阀317液压与气动概述课件10.2.2.210.2.2.2其它辅助元件其它辅助元件其它辅助元件其它辅助元件（1）油雾器）油雾器油雾器是一种特殊的注油装置。它以空气为动力，使润滑油雾化后，注入空气流中，并随空气进入需要润滑的部件，达到润滑的目的。图10.9普通油雾器（也称一次油雾器）的结构简图1-喷嘴；2-钢球；3-弹簧；4-阀座；5-存油杯；6-吸油管；7-单向阀；8-节流阀；9-视油器；10、12-密封垫；11-油塞；13-螺母、螺钉318液压与气动概述课件（2）消声器）消声器在气压传动系统之中，气缸、气阀等元件工作时，排气速度较高，气体体积急剧膨胀，会产生刺耳的噪声。噪声的强弱随排气的速度、排量和空气通道的形状而变化。排气的速度和功率越大，噪声也越大，一般可达100120dB，为了降低噪声可以在排气口装消声器。消声器就是通过阻尼或增加排气面积来降低排气速度和功率，从而降低噪声的。气动元件使用的消声器一般由三种类型：吸吸收收型型消消声声器器、膨胀干涉型消声器和膨胀干涉吸收型消声器。膨胀干涉型消声器和膨胀干涉吸收型消声器。319液压与气动概述课件（3）管道连接件）管道连接件吸收型消声器结构简单，具有良好的消除中、高频噪声的性能。消声效果大于20dB。在气压传动系统中，排气噪声主要是中、高频噪声，尤其是高频噪声，所以采用这种消声器是合适的。在主要是中低频噪声的场合，应使用膨胀干涉型消声器。管道连接件包括管子和各种管接头。有了管子和各种管接头，才能把气动控制元件、气动执行元件以及辅助元件等连接成一个完整的气动控制系统，因此，实际应用中，管道连接件是不可缺少的。320液压与气动概述课件管子可分为硬硬管管和和软软管管两种。如总气管和支气管等一些固定不动的、不需要经常装拆的地方，使用硬管。连接运动部件、临时使用、希望装拆方便的管路应使用软管。硬管有铁管、铜管、黄铜管、紫铜管和硬塑料管等；软管有塑料管、尼龙管、橡胶管、金属编织塑料管以及挠性金属导管等等。常用的是紫铜管和尼龙管。气动系统中使用的管接头的结构及工作原理与液压管接头基本相似；分为卡卡套套式式、扩扩口口螺螺纹纹式式、卡卡箍箍式式、插入快换式插入快换式等。321液压与气动概述课件10.3.110.3.1气缸气缸气缸气缸10.3气动执行元件气动执行元件气缸是气动系统的执行元件之一。除几种特殊气缸外，普通气缸其种类及结构形式与液压缸基本相同。目前最常选用的是标准气缸，其结构和参数都已系列化、标准化、通用化。QGA系列为无缓冲普通气缸；QGB系列为有缓冲普通气缸。其它几种较为典型的特殊气缸有气液阻尼缸、薄膜式气缸和冲击式气缸等。气动执行元件包括气缸和气马达。322液压与气动概述课件（1）气液阻尼缸）气液阻尼缸普通气缸工作时，由于气体的压缩性，当外部载荷变化较大时，会产生“爬行”或“自走”现象，使气缸的工作不稳定。为了使气缸运动平稳，普遍采用气-液阻尼缸。气液阻尼缸是由气缸和油缸组合而成。利用油液的不可压缩性和控制油液排量来获得活塞的平稳运动和调节活塞的运动速度。它将油缸和气缸串联成一个整体，两个活塞固定在一根活塞杆上。323液压与气动概述课件（2）薄膜式气缸）薄膜式气缸薄膜式气缸是一种利用压缩空气通过膜片推动活塞杆做往复直线运动的气缸。它由缸体、膜片、膜盘和活塞杆等主要零件组成。其功能类似于活塞式气缸，它分单作用式和双作用式两种。如图10.14所示。324液压与气动概述课件（3）冲击气缸）冲击气缸冲击气缸是一种体积小、结构简单、易于制造、耗气功率小但能产生相当大的冲击力的一种特殊气缸。与普通气缸相比，冲击气缸的结构特点是增加了一个具有一定容积的蓄能腔和喷嘴。图10.15冲击式气缸工作原理图325液压与气动概述课件11.3.211.3.2气马达气马达气马达气马达气马达也是气动执行元件的一种。它的作用相当于电动机或液压马达。即输出力矩，拖动机构作旋转运动。(1)气马达的分类及特点气马达的分类及特点气马达按结构形式可分为：叶片式气马达、活塞式气马达和齿轮式气马达等。最为常见的是活塞式气马达和叶片式气马达。叶片式气马达制造简单、结构紧凑，但低速运动转矩小、低速性能不好，适由于中低功率的机械，目前在矿山及风动工具中应用普遍。活塞式气马达在低速情况下有较大的输出功率，它的低速性能好，适宜于载荷较大和要求低速转矩的机械，如起重机、铰车、铰盘、拉管机等。326液压与气动概述课件薄膜式气马达薄膜式气马达薄膜式气马达薄膜式气马达。它实际上是一个薄膜式气缸，当它做往复运动时，通过推杆端部的棘爪使棘轮转动。图10.16气马达工作原理图薄膜式327液压与气动概述课件10.4气动控制元件气动控制元件在气压传动系统中，气动控制元件是控制和调节压缩空气的压力、流量和方向的各类控制阀，其作用是保证气动执行元件（如气缸、气马达等）按设计的程序正常地进行工作。气气压压控控制制阀阀按按作作用用可可分分为为压压力力控控制制阀阀、流量控制阀流量控制阀和和方向控制阀方向控制阀。328液压与气动概述课件气动系统不同于液压系统，一般每一个液压系统都自带液压源（液压泵）；而在气动系统中，一般来说由空气压缩机先将空气压缩，储存在贮气罐内，然后经管路输送给各个气动装置使用。而储气罐的空气压力往往比各台设备实际所需要的压力高些，同时其压力波动值也较大。因此需要用减减压压阀阀（调压阀）将其压力减到每台装置所需的压力，并使减压后的压力稳定在所需压力值上。10.4.110.4.1压力控制阀压力控制阀压力控制阀压力控制阀(1)(1)压力控制阀的作用及分类压力控制阀的作用及分类压力控制阀的作用及分类压力控制阀的作用及分类329液压与气动概述课件有些气动回路需要依靠回路中压力变化实现控制两个执行元件的顺序动作，所用的这种阀就是顺顺序序阀阀。顺序阀与单向阀的组合称为单向顺序阀单向顺序阀。所有的气动回路或贮气罐为了安全起见，当压力超过允许压力值时，需要实现自动向外排气，这种压力控制阀叫安全阀安全阀（溢流阀）。330液压与气动概述课件1-手柄；2、3-调压弹簧；4-溢流口；5-膜片；6-阀杆；7-阻尼孔；8-阀座；9-阀芯；10-复位弹簧；11-排气孔职能符号图10.17QTY型减压阀（1）减压阀（调压阀）减压阀（调压阀）减压阀减压阀331液压与气动概述课件（2）顺序阀）顺序阀顺序阀是依靠气路中压力的作用而控制执行元件按顺序动作的压力控制阀，它根据弹簧的预压缩量来控制其开启压力。当输入压力达到或超过开启压力时，顶开弹簧，于是P到A才有输出，反之A无输出。图10.18顺序阀工作原理图a)关闭状态b)开启状态332液压与气动概述课件单向顺序阀单向顺序阀单向顺序阀单向顺序阀 顺序阀一般很少单独使用，往往与单向阀配合在一起，构成单向顺序阀单向顺序阀。333液压与气动概述课件（3）安全阀）安全阀当储气罐或回路中压力超过某调定值，要用安全阀向外放气，安全阀在系统中起过载保护作用。安全阀在系统中起过载保护作用。安全阀在系统中起过载保护作用。安全阀在系统中起过载保护作用。图10.20安全阀工作原理图334液压与气动概述课件10.4.210.4.2流量控制阀流量控制阀流量控制阀流量控制阀在气压传动系统中，有时需要控制气缸的运动速度，有时需要控制换向阀的切换时间和气动信号的传递速度，都需要调节压缩空气的流量来实现。流流量量控控制制阀阀就就是是通通过过改改变变阀阀的的通通流流截截面面积积来来实实现现流流量量控控制的元件。制的元件。流流量量控控制制阀阀包包括括节节流流阀阀、单单向向节节流流阀阀、排排气气节节流流阀阀和和快快速排气阀速排气阀等。等。335液压与气动概述课件图 10.21所 示 为圆柱斜切型节流阀的结构图。压缩空气由P口进入，经过节流后，由A口流出。旋转阀芯螺杆，就可改变节流口的开度，这样就调节了压缩空气的流量。由于这种节流阀的结构简单、体积小，故应用范围较广。(1)(1)节流阀节流阀节流阀节流阀 图10.21节流阀336液压与气动概述课件10.4.310.4.3方向控制阀方向控制阀方向控制阀方向控制阀方方向向控控制制阀阀是通过改变压缩空气的流动方向和气流的通断，来控制执行元件启动、停止及运动方向的气动阀。根据方向控制阀的功能、控制方式、结构形式、阀内气流的方向及密封形式等，可将方向控制阀分为表10.2几类。分类方式形式按阀内气体的流动方向单向阀、换向阀按阀芯的结构形式截止阀、滑阀按阀的密封形式硬质密封、软质密封按阀的工作位数及通路数二位三通、二位五通、三位五通等按阀的控制操纵方式分气压控制、电磁控制、机械控制、手动控制337液压与气动概述课件(1)(1) 气气气气压压压压控控控控制制制制换换换换向向向向阀阀阀阀图10.26单气控加压截止式换向阀工作原理图1-阀芯；2-弹簧单气控加压式换向阀单气控加压式换向阀单气控加压式换向阀单气控加压式换向阀338液压与气动概述课件图（a）为有气控信号K2时，P与A、B与O相通。图（b）为有气控信号K1时，P与B、A与O相通。双气控滑阀具有记忆功能。即气控信号消失后，阀仍能保持在有信号时的工作状态。图10.28双气控滑阀式换向阀工作原理图 双气控加压式换向阀双气控加压式换向阀双气控加压式换向阀双气控加压式换向阀 339液压与气动概述课件差动控制换向阀是利用控制气压作用在阀芯两端不同面积上所产生的压力差来使阀换向的一种控制方式。图10.29二位五通差压控制换向阀的结构原理图1-端盖；2-缓冲垫片；3-控制活塞；4-密封垫；5-衬套；6-阀体；7-隔套；8-挡片；9-阀芯 差动控制换向阀差动控制换向阀差动控制换向阀差动控制换向阀340液压与气动概述课件常用的电磁换向阀有直动式和先导式两种。(2)(2)电磁控制换向阀电磁控制换向阀电磁控制换向阀电磁控制换向阀图10.30直动式单电控电磁阀的工作原理图a)断电时状态；b)通电时状态1-电磁铁；2-阀芯 直动式电磁换向阀直动式电磁换向阀直动式电磁换向阀直动式电磁换向阀341液压与气动概述课件 先导式电磁换向阀先导式电磁换向阀先导式电磁换向阀先导式电磁换向阀直动式电磁阀是由电磁铁直接推动阀芯移动的，当阀通径较大时，用直动式结构所需的电磁铁体积和电力消耗都必然加大，为克服此弱点可采用先导式结构。先先导导式式电电磁磁阀阀是是由由电电磁磁铁铁首首先先控控制制气气路路，产产生生先先导导压压力力，在在由由先先导导压压力力推推动动主主阀阀阀阀芯芯，使使其换向。其换向。342液压与气动概述课件机械控制换向阀又称行程阀，常依靠凸轮、挡块或其他机械外力推动阀芯，使阀换向。(3)(3)机械控制换向阀机械控制换向阀机械控制换向阀机械控制换向阀 图10.33机械控制换向阀1-滚轮；2-杠杆；3-顶杆；4-缓冲弹簧；5-阀芯；6-密封弹簧；7-阀体343液压与气动概述课件这类阀分为手动及脚踏两种操纵方式。手动阀的主体部分与气控阀类似，其操纵方式有多种形式，如按钮式、旋钮式、锁式及推拉式等。(4)(4)人力控制换向阀人力控制换向阀人力控制换向阀人力控制换向阀图10.34推拉式手动阀344液压与气动概述课件时间控制换向阀是使气流通过气阻（如小孔、缝隙等）节流后到气容（储气空间）中，经一定的时间使气容内建立起一定的压力后，再使阀芯换向的阀类。在不允许使用时间继电器（电控制）的场合，（如易燃、易爆、粉尘大等），用气动时间控制就显出其优越性。(5)(5) 时时时时间间间间控控控控制制制制换换换换向向向向阀阀阀阀345液压与气动概述课件梭阀相当于两个单向阀组合的阀。图11.38为梭阀的工作原理图。(6)(6)梭阀梭阀梭阀梭阀 图10.38梭阀的工作原理图346液压与气动概述课件10.5气动回路举例气动回路举例气动技术是实现工业生产机械化、自动化的方式之一，由于气压传动本身所具有的独特优点，所以应用日益广泛。以土木机械为例，随着人们生活水平的不断提高，土木机械的结构越来越复杂，自动化程度不断提高。由于土木机械在加工时转速高、噪声大，木屑飞溅十分严重。在这样的条件下采用气动技术非常合适，因此近期研发或引进的土木机械上，普通采用气动技术。下面以下面以八轴仿形铣加工机床八轴仿形铣加工机床为例加以分析。为例加以分析。347液压与气动概述课件八轴仿形铣加工机床是一种高效专用半自动加工木质工件的机床。其主要功能是仿形加工，如梭柄、虎形腿等异型空间曲面。工件表面经粗、精铣、砂光等仿形加工后，可得到尺寸精度较高的木质构件。八轴仿形铣加工机床一次可加工八个工件。在加工时，把样品放在居中位置，铣刀主轴转速一般为8000r/min左右。工件转速、纵向进给运动速度的改变，都是根据仿形轮的几何轨迹变化，反馈给变频调速器后，再控制电动机来实现的。该机床的接料盘升降、工件的夹紧松开，粗、精铣，砂光和仿形加工等工序都是由气动控制与电气控制配合来实现的。（1）八轴仿形铣加工机床简介）八轴仿形铣加工机床简介348液压与气动概述课件盖板下启动工件夹紧(B1)托盘降(A0)铣刀下(D0)粗铣(E0)精铣(E1)平衡缸盖板上砂光进砂光退铣刀上托盘升工件松开平衡缸（2）气动控制回路的工作原理八轴仿形铣加工机床使用加紧缸B（共8只），接料盘升降缸A（共2只），盖板升降缸C，铣刀上、下缸D，粗、铣缸E，砂光缸F，平衡缸G共计15只气缸。其动作程序为：349液压与气动概述课件该机床的气控回路如图10.39所示图10.39八轴仿形铣加工机床气控回路图1-气动三联件；2、3、4、8、9、11、12-气控阀；5、6、7、10-减压阀；13、14、16-气容；15、17-单向节流阀A-托盘缸；B-夹紧缸；C-盖板缸；D-铣刀缸；E-粗、精铣缸；F-砂光缸；G-平衡缸350液压与气动概述课件小小结结本本章章主主要要讲讲述述了了气气压压传传动动组组成成及及特特点点，气气源源装装置置及及附附件件，气气缸缸，气气马马达达及及控控制制阀阀（压压力力控控制制阀阀、流流量量控控制制阀阀、方方向向控控制制阀阀）的的工工作作原原理理，并并给给出出气气动动回回路路实实例例加加以以分分析析。限限于于篇篇幅幅，对对射射流流元元件件、逻逻辑辑元元件件、基基本本回回路路及及气气动动系系统统的的设设计计没没有有介介绍绍，感感兴兴趣趣的的读读者者可可参参阅阅书书后后所所列列有有关关文文献献或专著。或专著。351液压与气动概述课件