中職機械基礎—第十四章

1、 141 液壓傳動的基本原理及組成 142 液壓傳動系統(tǒng)的壓力與流量143 液壓動力元件144 液壓執(zhí)行元件145 液壓控制元件146 液壓輔助元件147 液壓系統(tǒng)基本回路148 液壓傳動系統(tǒng)應用實例一、液壓傳動的基本原理 二、液壓傳動系統(tǒng)的組成三、液壓元件的圖形符號四、液壓傳動的應用特點141 液壓傳動的基本原理及組成 一、液壓傳動的基本原理液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟硪簤呵Ы镯數(shù)墓ぷ髟?1一杠桿手柄2一泵體（油腔） 3排油單向閥4一吸油單向閥5一油箱6、7、9、10一油管8放油閥11一液壓缸（油腔）12重物 1泵吸油過程 泵吸油過程泵吸油過程2泵壓油和重物舉升過程 泵壓油和重物舉升泵壓油和重物舉

2、升3重物落下過程 重物落下重物落下二、液壓傳動系統(tǒng)的組成 l 動力部分l 執(zhí)行部分l 控制部分l 輔助部分液壓傳動系統(tǒng)的組成液壓傳動系統(tǒng)的組成三、液壓元件的圖形符號 GB/T786.11993液壓氣動圖形符號 1一杠桿2一活塞3泵4一單向閥5一單向閥6一油箱7放油閥8活塞缸9柱塞 液壓千斤頂工作原理簡化結構示意圖 四、液壓傳動的應用特點 l易于獲得很大的力和力矩l調速范圍大，易實現(xiàn)無級調速l質量輕，體積小，動作靈敏l傳動平穩(wěn)，易于頻繁換向l易于實現(xiàn)過載保護l便于采用電液聯(lián)合控制以實現(xiàn)自動化l液壓元件能夠自動潤滑，元件的使用壽命長l液壓元件易于實現(xiàn)系列化、標準化、通用化l傳動效率較低l液壓系統(tǒng)產

3、生故障時，不易找到原因，維修困難l為減少泄漏，液壓元件的制造精度要求較高一、壓力的形成及傳遞 二、流量和平均流速三、壓力損失及其與流量的關系四、液壓油的選用142 液壓傳動系統(tǒng)的壓力與流量 一、壓力的形成及傳遞1壓力的概念 油液的壓力是由油液的自重和油液受到外力作用所產生的。 壓強壓強油液單位面積上承受的作用力，在工程中習慣稱為壓力壓力。2液壓系統(tǒng)壓力的建立 FpA活塞被壓力油推動的條件：活塞被壓力油推動的條件： 3液壓系統(tǒng)及元件的公稱壓力 額定壓力額定壓力液壓系統(tǒng)及元件在正常工作條件下，按試驗標準連續(xù)運轉的最高工作壓力。 過載過載工作壓力超過額定壓力。 額定壓力應符合公稱壓力系列。額定壓力應

4、符合公稱壓力系列。4靜壓傳遞原理（帕斯卡原理） 靜止油液壓力的特性： l靜止油液中任意一點所受到的各個方向的壓力都相等，這個壓力稱為靜壓力靜壓力l油液靜壓力的作用方向總是垂直指向承壓表面l密閉容器內靜止油液中任意一點的壓力如有變化，其壓力的變化值將傳遞給油液的各點，且其值不變。這稱為靜壓傳遞原理靜壓傳遞原理，即帕斯卡原理帕斯卡原理 5靜壓傳遞原理（帕斯卡原理）在液壓傳動中的應用 111FpA22GpA12pp112FGAA液壓系統(tǒng)中的壓力取決于負載液壓系統(tǒng)中的壓力取決于負載 【例【例1】液壓千斤頂?shù)膲河瓦^程中，柱塞泵活塞1的面積A1 = 1.1310-4m2，液壓缸活塞2的面積A2 = 9.6

5、210-4m2，壓油時，作用在活塞1上的力F1 = 5.78103N。試問柱塞泵油腔3內油液壓強p1為多大？液壓缸能頂起多重的重物？ 解題過程解題過程二、流量和平均流速 1流量 流量流量單位時間內流過管道某一截面的液體體積。 vVqt2平均流速 流量 vVlqAAvtt平均流速vqvA一種假想的均布流速一種假想的均布流速 3液流的連續(xù)性 液流連續(xù)性原理液流連續(xù)性原理理想液體在無分支管路中作穩(wěn)定流動時，通過每一截面的流量相等。1 122AvA v 液體在無分支管路中作穩(wěn)定流動時，流經管路不同截面時的平均流速與其截面面積大小成反比。 【例【例2】液壓千斤頂壓油過程中，柱塞泵活塞1的面積A1=1.1

6、310-4m2，液壓缸活塞2的面積A2=9.6210-4m2，管路4的截面積A4=1.310-5m2?；钊?下壓速度v1為0.2m/s，試求活塞2的上升速度v2和管路內油液的平均流速v4。 解題過程解題過程三、壓力損失及其與流量的關系 l由靜壓傳遞原理可知，密封的靜止液體具有均勻傳遞壓力的性質，即當一處受到壓力作用時，其各處的壓力均相等l由于流動液體各質點之間以及液體與管壁之間的相互摩擦和碰撞會產生阻力，這種阻礙油液流動的阻力稱為液阻液阻l液阻增大，將引起壓力損失增大，或使流量減小四、液壓油的選用 牌號黏度 黏度黏度液體黏性的大小。 為了減少漏損，在使用溫度、壓力較高或速度較低時，應采用黏度較

7、大的油。 為了減少管路內的摩擦損失，在使用溫度、壓力較高低或速度較高時，應采用黏度較小的油。 一、液壓泵工作原理 二、液壓泵的類型及圖形符號三、常用液壓泵四、液壓泵的比較與選擇143 液壓動力元件 液壓泵液壓泵液壓系統(tǒng)的動力元件，它把電動機或其他原動機輸出的機械能轉換成液壓能的裝置。其作用是向液壓系統(tǒng)提供壓力油。 一、液壓泵工作原理1偏心輪2柱塞3泵體4彈簧5、6單向閥 液壓泵工作原理液壓泵工作原理二、液壓泵的類型及圖形符號 1液壓泵的類型 l 按結構：齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵l 按輸油方向：單向泵、雙向泵l 按輸出流量：定量泵、變量泵l 按額定壓力：低壓泵、中壓泵、高壓泵 2液壓泵的圖

8、形符號 單向定量泵 雙向定量泵 單向變量泵 雙向變量泵 三、常用液壓泵 1齒輪泵：外嚙合齒輪泵外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵內嚙合齒輪泵 齒輪泵工作原理齒輪泵工作原理2葉片泵：單作用式葉片泵單作用式葉片泵和雙作用式葉片泵雙作用式葉片泵 雙作用式葉片泵工作原理圖 葉片泵工作原理葉片泵工作原理3柱塞泵：徑向柱塞泵徑向柱塞泵（淘汰）和軸向柱塞泵軸向柱塞泵 1配流盤 2缸體 3柱塞 4斜盤 4螺桿泵：轉子式容積泵轉子式容積泵和回轉式容積泵回轉式容積泵 單螺桿泵結構 螺桿泵工作原理圖 四、液壓泵的比較與選擇 一、液壓缸類型及圖形符號 二、液壓缸典型結構 144 液壓執(zhí)行元件 液壓缸液壓缸液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件

9、，將液壓能轉換為直線（或旋轉）運動形式的機械能，輸出運動速度和力，結構簡單，工作可靠。 一、液壓缸類型及圖形符號 l 單作用液壓缸l 雙作用液壓缸l 組合液壓缸液壓缸的類型及符號液壓缸的類型及符號二、液壓缸典型結構 1活塞式液壓缸 l 雙作用雙活塞桿式液壓缸 l 雙作用單活塞桿式液壓缸 l 雙作用雙活塞桿式液壓缸 缸體固定式缸體固定式1缸體 2活塞 3活塞桿 4工作臺 活塞桿固定式活塞桿固定式 雙作用雙活塞桿式液壓缸的工作特點雙作用雙活塞桿式液壓缸的工作特點 1）液壓缸兩腔的活塞桿直徑d和活塞有效作用面積A通常相等。當左、右兩腔相繼進入壓力油時，若流量qv及壓力p相等，則活塞（或缸體）往返運動

10、的速度（v1與v2）及兩個方向的液壓推力（F1與F2）相等。 2）缸體固定的其工作臺往復運動范圍為活塞有效行程的3倍，占地面積較大，常用于小型設備；活塞桿固定的工作臺往復運動的范圍為活塞有效行程的2倍，占地面積較小，常用于中、大型設備。 l 雙作用單活塞桿式液壓缸 結構特點：結構特點：活塞的一端有桿，而另一端無桿，活塞兩端的有效作用面積不等。 實現(xiàn)機床的較大負載，但慢速工作進給和空載時快速退回。 缸體固定 活塞桿固定 （活塞桿帶動工作臺移動）（缸體帶動工作臺移動）雙作用單活塞桿式液壓缸的工作特點雙作用單活塞桿式液壓缸的工作特點 1）工作臺往復運動速度不相等。 2）活塞兩方向的作用力不相等。工作

11、臺慢速運動時，活塞獲得的推力大；工作臺作快速運動時，活塞獲得的推力小。 3）可作差動連接。 雙作用單活塞桿式液雙作用單活塞桿式液壓缸工作特點壓缸工作特點2其他液壓缸簡介 l 柱塞式液壓缸 l 伸縮缸 l 齒條活塞缸 l 柱塞式液壓缸 特點： 1）缸體內壁與柱塞不接觸，不需要精加工。因此，行程較長時，宜采用柱塞式液壓缸。 2）柱塞常做成空心的，可以減輕重量，防止柱塞下垂（水平放置時），降低密封裝置的單面磨損。 成對使用的柱塞式液壓缸：得到大行程的雙向運動。 柱塞缸柱塞缸l 伸縮缸 又稱多級缸，由兩級或多級活塞缸套裝而成，前一級活塞缸的活塞就是后一級活塞缸的缸筒。收縮后液壓缸的總長較短，結構緊湊，

12、適用于安裝空間受到限制而行程要求很長的場合。 伸縮缸伸縮缸l 齒條活塞缸 由帶有齒條桿的雙活塞缸和齒輪齒條機構所組成，活塞的往復移動經齒輪齒條機構變成齒輪軸的往復轉動。多用于自動線、組合機床等的自動轉位或分度機構中。 齒條桿小齒輪3液壓缸的密封 包括固定件的靜密封固定件的靜密封和運動件的動密封運動件的動密封。 常用的密封方法：l 間隙密封間隙密封l 密封圈密封密封圈密封l 間隙密封間隙密封 依靠運動件之間很小的配合間隙來保證密封的。 摩擦力小，內泄漏量大，密封性能差且加工精度要求高，只適用于低壓、運動速度較快的場合。 l 密封圈密封密封圈密封 密封圈通常是用耐油橡膠壓制而成，它通過本身的受壓彈

13、性變形來實現(xiàn)密封。 1前端蓋2活塞3缸體4后端蓋a動密封b靜密封 支承環(huán) 密封環(huán) 壓環(huán) 4液壓缸的緩沖 目的目的：防止活塞在行程終了時，由于慣性力的作用與端蓋發(fā)生撞擊，影響設備的使用壽命。 原理：原理：當活塞將要達到行程終點，接近端蓋時，增大回油阻力，以降低活塞的的運動速度，從而減小和避免對活塞的撞擊。 5液壓缸的排氣 液壓系統(tǒng)中的油液如果混有空氣將會嚴重地影響工作部件的平穩(wěn)性，為了便于排除積留在液壓缸內的空氣，油液最好從液壓缸的最高點進入和排出。對運動平穩(wěn)性較高的液壓缸，常在兩端裝有排氣塞。 一、方向控制閥 二、壓力控制閥三、流量控制閥145 液壓控制元件 控制閥控制閥為了控制與調節(jié)液流的方

14、向、壓力和流量，以滿足工作機械的各種要求，就要用控制閥?？刂崎y又稱液壓閥液壓閥，簡稱閥閥。 一、方向控制閥 控制油液流動方向的閥。單向閥 換向閥 1單向閥 作用：保證通過閥的液流只向一個方向流動而不能反方向流動。 直通式直角式符號 壓力油從進油口p1流入，從出油口p2流出。反向時，因油口p2一側的壓力油將閥芯緊壓在閥體上，使閥口關閉，油流不能流動。 結構原理圖 圖形符號 1控制活塞 2頂桿 3閥芯4閥體 5彈簧 2換向閥 l 換向閥的結構和工作原理 電磁鐵斷電狀態(tài) 電磁鐵通電狀態(tài) 1閥體 2復位彈簧 3閥芯 4電磁鐵 5銜鐵 l 換向閥的分類 按閥芯在閥體的工作位置數(shù)和換向閥所控制的油口通路數(shù)

15、分，換向閥有二位二通二位二通、二位三通二位三通、二位四通二位四通、二位五通二位五通、三位四通三位四通、三位五通三位五通等類型。 不同的位數(shù)和通數(shù)，是由閥體上不同的沉割槽和閥芯上臺肩組合形成的。 l 換向閥的符號表示 一個換向閥的完整符號應具有工作位置數(shù)、通口數(shù)和在各工作位置上閥口的連通關系、控制方法以及復位、定位方法等。 三位四通電磁換向閥 位位：指閥與閥的切換工作位置數(shù)，用方格表示。一位二位三位 位與通位與通：“通”指閥的通路口數(shù)，即箭頭“”或封閉符號 “”與方格的交點數(shù)。 三位閥的中格、兩位閥畫有彈簧的一格為閥的常態(tài)位。常態(tài)位應繪出外部連接油口（格外短豎線）的方格 。二位二通（常開） 二位

16、三通 二位四通 二位五通 三位四通 三位五通 換向閥常用的控制方式符號換向閥常用的控制方式符號 l 三位換向閥的中位機能 三位換向閥的閥芯在閥體中有左、中、右三個工作位置。中間位置可利用不同形狀及尺寸的閥芯結構，得到多種不同的油口連接方式。三位換向閥在常態(tài)位置。三位換向閥在常態(tài)位置（中位）時各油口的連通方式稱為中位機能。（中位）時各油口的連通方式稱為中位機能。 型號：型號：O P、A、B、T四個通口全部封閉，液壓缸閉鎖，液壓泵不卸荷。 型號：型號：H P、A、B、T四個通口全部相通，液壓缸活塞呈浮動狀態(tài)，液壓泵卸荷。 型號：型號：Y 通口P封閉，A、B、T三個通口相通，液壓缸活塞呈浮動狀態(tài)，液

17、壓泵不卸荷。 型號：型號：P P、A、B三個通口相通，通口T封閉，液壓泵與液壓缸兩腔相通，可組成差動回路。 型號：型號：M 通口P、T相通，通口A、B封閉，液壓缸閉鎖，液壓泵卸荷。 二、壓力控制閥 用來控制液壓系統(tǒng)中的壓力，或利用系統(tǒng)中的壓力的變化來控制其它液壓元件的動作，簡稱壓力閥壓力閥。 工作原理工作原理：利用作用于閥芯上液壓力與彈簧力相平衡的原理。 l 溢流閥l 減壓閥l 順序閥l 壓力繼電器 1溢流閥 l 溢流和穩(wěn)壓作用，保持液壓系統(tǒng)的壓力恒定l 限壓保護作用，防止液壓系統(tǒng)過載作用：作用：分類：分類：l 直動式溢流閥l 先導式溢流閥 （1）直動式溢流閥 PT1閥體 2閥芯 3彈簧 4調

18、壓螺桿 （2）先導式溢流閥 PT1主閥彈簧 2主閥芯 3阻尼孔 4先導閥 5調壓彈簧 2減壓閥 l 直動型減壓閥l 先導型減壓閥 作用：作用：降低系統(tǒng)某一支路的油液壓力，使同一系統(tǒng)有兩個或多個不同壓力。 減壓原理：減壓原理：利用壓力油通過縫隙（液阻）降壓，使出口壓力低于進口壓力，并保持出口壓力為一定值?？p隙愈小，壓力損失愈大，減壓作用就愈強。 分類：分類：（1）直動型減壓閥 1調壓螺栓2調壓彈簧3閥芯4閥體 （2）先導式減壓閥 1主閥芯 2主閥閥體 3主閥彈簧 4錐閥5先導閥閥體 6調壓彈簧7調壓螺帽a軸心孔 b阻尼孔c、d通孔3順序閥 作用：作用：利用液壓系統(tǒng)中的壓力變化來控制油路的通斷，從

19、而實現(xiàn)某些液壓元件按一定的順序動作。 分類：分類：直動型順序閥先導型順序閥 內控式外控式 結構和工作原理 控制油路連接方式 （1）直動型順序閥 （2）先導型順序閥 1調節(jié)螺母 2調壓彈簧 3錐閥4主閥彈簧5主閥芯 4壓力繼電器 一種將液壓信號轉變?yōu)殡娦盘柕霓D換元件。當控制流體壓力達到調定值時，它能自動接通或斷開有關電路，使相應的電氣元件（如電磁鐵、中間繼電器等）動作，以實現(xiàn)系統(tǒng)的預定程序及安全保護。 一般壓力繼電器都是通過壓力和位移的轉換使微動開關動作，借以實現(xiàn)其控制功能。 常用的壓力繼電器有柱塞式柱塞式、膜片式膜片式、彈簧管式彈簧管式和波波紋管式紋管式等，其中以柱塞式最為常用。 1柱塞 2限

20、位擋塊 3頂桿 4調節(jié)螺桿5微動開關 6調壓彈簧 液壓柱塞式壓力繼電器液壓柱塞式壓力繼電器 三、流量控制閥 作用作用：控制液壓系統(tǒng)中液體的流量，簡稱流量閥流量閥。 原理：原理：流量閥是通過改變閥口過流斷面積來調節(jié)通過閥口的流量，從而控制執(zhí)行元件運動速度的控制閥。 分類：分類：l 節(jié)流閥l 調速閥1節(jié)流閥 節(jié)流閥常用節(jié)流口形式節(jié)流閥常用節(jié)流口形式 2調速閥 由減壓閥和節(jié)流閥串聯(lián)而成的組合閥。 1減壓閥閥芯 2節(jié)流閥閥芯 3溢流閥一、過濾器 二、蓄能器 三、油管和管接頭 四、油箱 146 液壓輔助元件 一、過濾器 作用：保持油的清潔。 安裝在液壓泵的吸油管路上或液壓泵的輸出管路上以及重要元件的前面

21、。通常情況下，泵的吸油口裝粗過濾器，泵的輸出管路上與重要元件之前裝精過濾器。 二、蓄能器 儲存壓力油的一種容器，可以在短時間內供應大量壓力油，補償泄漏以保持系統(tǒng)壓力，消除壓力脈動與緩和液壓沖擊等。 三、油管和管接頭 1油管 常用的油管有鋼管、銅管、橡膠軟管、尼龍管和塑料管等。 固定元件間的油管常用鋼管和銅管，有相對運動的元件之間一般采用軟管連接。 2管接頭 用于油管與油管、油管與液壓元件間的連接。 管接頭的類型及特點管接頭的類型及特點四、油箱 作用：作用：除了用于儲油外，還起散熱及分離油中雜質和空氣的作用。 在機床液壓系統(tǒng)中，可以利用床身或底座內的空間作油箱。 精密機床多采用單獨油箱。 液壓泵

22、臥式安置的油箱液壓泵臥式安置的油箱 1電動機 2聯(lián)軸器 3液壓泵 4吸油管 5蓋板6油箱體 7過濾器 8隔板 9回油管 10加油口11控制閥連接板 12液位計 一、方向控制回路 二、壓力控制回路 三、速度控制回路 四、順序動作控制回路 147 液壓系統(tǒng)基本回路 液壓基本回路液壓基本回路由某些液壓元件和附件所構成的能完成某種特定功能的回路。 一、方向控制回路 在液壓系統(tǒng)中，控制執(zhí)行元件的起動、停止（包括鎖緊）及換向的回路。 1換向回路 2鎖緊回路 1換向回路 采用二位四通電磁換向閥的換向回路 采用三位四通手動換向閥的換向回路 2鎖緊回路 采用O型中位機能三位四通電磁換向閥的鎖緊回路 采用液控單向

23、閥的鎖緊回路 1、2液控單向閥 二、壓力控制回路 利用壓力控制閥來調節(jié)系統(tǒng)或系統(tǒng)某一部分的壓力的回路。壓力控制回路可以實現(xiàn)調壓、減壓、增壓、卸荷等功能。 1調壓回路 2減壓回路 3增壓回路 4卸荷回路 1調壓回路 功用：功用：使液壓系統(tǒng)整體或某一部分的壓力保持恒定或不超過某個數(shù)值。調壓功能主要由溢流閥完成。 采用溢流閥的調壓回路 2減壓回路 功用：功用：使系統(tǒng)中的某一部分油路具有較低的穩(wěn)定壓力。減壓功能主要由減壓閥完成。 1溢流閥2減壓閥3單向閥 采用減壓閥的減壓回路采用減壓閥的減壓回路 3增壓回路 功用：使系統(tǒng)中局部油路或個別執(zhí)行元件的壓力得到比主系統(tǒng)壓力高得多的壓力。 采用增壓液壓缸的增壓

24、回路 4卸荷回路 功用：功用：使液壓泵驅動電動機不頻繁啟閉，讓液壓泵在接近零壓的情況下運轉，以減少功率損失和系統(tǒng)發(fā)熱，延長泵和電動機的使用壽命。 二位二通換向閥構成的卸荷回路 三位四通換向閥構成的卸荷回路 三、速度控制回路 控制執(zhí)行元件運動速度的回路，一般是采用改變進入執(zhí)行元件的流量來實現(xiàn)的。 速度控制回路 調速回路 速度換接回路 定量泵的節(jié)流調速回路 變量泵的容積調速回路 容積節(jié)流復合調速回路 進油節(jié)流調速回路 回油節(jié)流調速回路 旁路節(jié)流調速回路 1調速回路 用于調節(jié)工作行程速度的回路。 l 進油節(jié)流調速回路l 回油節(jié)流調速回路 l 變量泵的容積調速回路 l 進油節(jié)流調速回路 將節(jié)流閥串聯(lián)在

25、液壓泵與液壓缸之間。 泵輸出的油液一部分經節(jié)流閥進入液壓缸的工作腔，泵多余的油液經溢流閥流回油箱。由于溢流閥有溢流，泵的出口壓力pB保持恒定。調節(jié)節(jié)流閥通流截面積，即可改變通過節(jié)流閥的流量，從而調節(jié)液壓缸的運動速度。l 回油節(jié)流調速回路 將節(jié)流閥串接在液壓缸與油箱之間。 調節(jié)節(jié)流閥流通面積，可以改變從液壓缸流回油箱的流量，從而調節(jié)液壓缸運動速度。l 變量泵的容積調速回路 依靠改變液壓泵的流量來調節(jié)液壓缸速度的回路。 液壓泵輸出的壓力油全部進入液壓缸，推動活塞運動。改變液壓泵輸出油量的大小，從而調節(jié)液壓缸運動速度。 溢流閥起安全保護作用。該閥平時不打開，在系統(tǒng)過載時才打開， 從而限定系統(tǒng)的最高壓力。2速度換接回路 使不同速度相互轉換的回路。 l 液壓缸差動連接速度換接回路 l 短接流量閥速度換接回路 l 串聯(lián)調速閥速度換接回路 l 并聯(lián)調速閥速度換接回路 l 液壓缸差動連接速度換接回路 利用液壓缸差動連接獲得快速運動的回路。 液壓缸差動連接時，當相同流量進入液壓缸時，其速度提高。圖示用一個二位三通電磁換向閥來控制快慢速度的轉