华北理工大学2016年液压传动全部课件.ppt

液压与气压传动,液压与气压传动,机械学院,第一章绪论第二章液压系统的能量输入和输出装置第三章液压系统的能量控制第四章液压传动系统的辅助装置,1-1液压传动的发展概况1-2液压传动的工作原理及特征1-3液压传动的优缺点及应用1-4液压传动的工作介质1-5液压油的污染与控制,第一章绪论,1-1液压传动的发展概况帕斯卡原理加在密闭液体任一部分的压强，必然按其原来的大小，由液体向各个方向传递。英国人约瑟夫布拉曼（JosephBramah）于1795年首次在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用到工业中。但这一技术在此后的一百多年的时间里没有得到很大的发展直到20世纪初石油工业的兴起和耐油橡胶的出现，才开始改观并得以迅猛发展。在第二次世界大战期间，由于军事上迫切地需要反应快、重量轻、功率大的各种武器装备，而液压传动技术正好具有这方面的优势，所以获得了较快的发展在与战争紧密相关的行业里，液压技术也得到了迅速的应用和发展。从战后到五十年代，液压技术很快转入民用工业，在机床、工程机械、农业机械、汽车、船舶等行业都获得了较大幅度的发展。,二、我国液压行业历史及现状,20世纪50年代初到60年代为起步阶段6070年代，液压技术的应用逐渐从机床行业推广到农业机械和工程机械等领域，8090年代进入快速发展阶段。液压行业技术水平现状是：国企主导产品是以80年代引进和跟踪仿制为主，基本是国际中档水平，缺少自主知识产权。存在的主要问题是与国外水平相比，主要表现在：国产产品品种、规格少，特别是高档产品差距较大，不能满足主机新机型发展的需求。产品的主要性能指标大体相当国外八、九十年代水平。质量不稳定，早期故障率高，可靠性差，是行业的致命弱点。因此，不少主机厂为提高其市场竞争力，往往选择进口配套件。因而，国产元件，特别是技术含量较高的产品，国内市场占有率明显下降，据不完全统计，进口件约占市场份额的1/3以上。我国液压行业有品种1200多种、10000多规格，约为美国的1/6，德国的1/5；而寿命只有国外产品的1/2。,2003年据行业协会统计，主要企业283个，完成工业总产值106.75亿元，同比增长30.97%；工业增加值41.62亿元，同比增长20.78个百分点；出口交货值9.6亿元。液压与气动销售额在世界同行业中分别占第7位和第12位。在国外，液压工业的发展速度高于机械工业。全世界液压产品产值约200亿美元。据统计，各国液压工业产值约占机械工业产值的23%，而我国仅占0.18%左右，充分说明我国液压技术使用率低，需努力扩大其应用领域。,国内外知名液压元件生产厂,德国Rexroth（力士乐）BoschRexroth（博世力士乐）美国Parker（派克）EATONVickers（伊顿威格士）意大利ATOS（阿托斯）日本YUKEN（油研），Kawasaki（川崎）中国北京华德上海立新贵州力源温州黎明山西榆次,三、发展趋势,1.减少能耗，充分利用能量2.泄漏控制3.污染控制4.主动维护5.机电一体化6.新材料、新工艺的应用7.纯水液压技术8.向着高压化、高速化、集成化、大流量、大功率、高效率、长寿命、低噪声方向发展。系统压力由28MPa提高到35MPa，整个系统减重10左右。,1-2液压传动的工作原理及特征,一、传动方式的分类原动机传动机工作机传动通常分为机械传动、电气传动和流体传动以及它们的组合复合传动等。机械传动发展最早、目前应用最普遍的传动形式电气传动在有交流电源的场合得到了广泛的应用流体传动液体传动和气体传动,在密闭的容器内，以液体作为工作介质，并以其压力能进行能量传递的方式，即为液压传动。,二、液压传动的工作原理,动画,三、液压传动的基本特征,特征一：力（或力矩）的传递是按照帕斯卡定律（静压传递定律）进行的。,动画,单位,液压系统中的压力就是指压强，液体压力通常有绝对压力、相对压力(表压力)、真空度三种表示方法。相对压力(表压力)是相对于大气压(即以大气压为基准零值时)所测量到的一种压力。绝对压力是以绝对真空为基准零值时所测得的压力。当绝对压力低于大气压时，习惯上称为出现真空。,特征二：速度或转速的传递按“容积变化相等”的原则进行。,动画,的物理意义是单位时间内流过截面积为A的液体的体积，称为流量Q,特征三：功率传递,机械功率（忽略损失）由上式可得,四、液压传动装置的组成,1.动力元件：即各种泵，其功能是把机械能转换成液体压力能的元件。如图1-1中的小油缸和单向阀组成一个单缸液压泵。2.执行元件：即油缸（直线运动）和马达（旋转运动）。其主要功能把液体压力能转换成机械能的元件。如图1-1中的大油缸。3.控制元件：即各种控制阀，其主要作用是通过对流体的压力、流量及流动方向的控制，来实现对执行元件的作用力、运动速度及运动方向等的控制；也用于实现过载保护、程序控制等。图1-1中的阀1、2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、接头、油箱、滤油器等。,五、液压元件的压力分级,表1-2液压元件的压力分级,1-3液压传动的优缺点及应用,一、液压传动的主要优点1体积小，重量轻，能容量大。2可方便的实现无级调速，调速范围大。3可灵活方便地布置传动机构。4与微电子技术结合，易于实现自动控制。5可实现过载保护。,二、液压传动的主要缺点1传动效率低，且有泄漏。2工作时受温度变化的影响大。3噪声较大。4对污染敏感。5价格较贵。,装载机,压路机,三、液压传动的应用,挖掘机,汽车起重机,盾构机,摊铺机,推土机,挖掘装载机,路面冷铣刨机,混凝土输送泵,混凝土泵车,混凝土搅拌运输车,垃圾车,消防车,两台柴油机，总功率2500千瓦工作重量：800吨挖斗容量：42立方米,注塑机,运动模拟器,航空航天领域,汽车领域,可变气门正时（VVT）自动变速防抱死制动系统（ABS）液压助力转向,1-4液压传动工作介质,1.密度单位体积液体的质量称为液体的密度。,2.可压缩性,液体分子间存在一定间隙，液体受压缩后体积会缩小，这种性质称为液体的可压缩性。压力为p0、体积为V0，如果压力增大p，则体积减小V，液体的可压缩性可用体积压缩系数k，即单位压力变化下的体积相对变化量来表示,液体体积压缩系数的倒数称为体积弹性模量KK=1/k,3.粘性,液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，由于液体分子间的内聚力（吸引力）而产生的阻碍液体分子相互运动的内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。性质：（1）液体只有在流动（或有流动趋势）时才会呈现粘性，静止液体是不呈现粘性的。（2）温度升高时，粘度降低。（3）压力增大时，粘度升高。,为比例常数，称为粘性系数或动力粘度。其法定计量单位为Pas(1Pas1Nsm2)。,运动粘度,它的法定计量单位为m2s。,我国液压油的牌号就是用它在温度为40时的运动粘度平均值来表示的。例如L-HL22普通液压油，就是指这种油在40时的运动粘度平均值为22mm2s。,相对粘度中国、德国、前苏联等采用恩氏粘度：E恩氏粘度计,4.对液压传动工作介质的要求,1）合适的粘，40=（1568）10-6m2/s，良好的粘温性能。2）润滑性能好。3）质地纯净，杂质含量少。4）对金属和密封件有良好的兼容性。5）对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性，使用寿命长。6）消泡性好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好。7）体积膨胀系数小，比热容大。8）凝固点低，流动性好，闪点高（明火能使油面上油蒸气闪燃，而油液本身不燃烧时的温度）。9）对人体无害，成本低。,工作介质的分类和选用,1-5液压油的污染与控制,液压系统多数故障与液压油受到污染有关，因此控制液压油的污染是十分重要的。一、液压油污染的原因已被污染的新油残留污染侵入污染生成污染二、液压油污染的控制,本章应该掌握的知识点,1.液压传动概念；2.液压传动系统的工作原理及特征；3.液压传动系统的组成部分及各部分作用；4.油液的粘温特性；5.液压传动系统的优、缺点；,第二章液压系统的能量输入和输出装置,2-1概述2-2外啮合齿轮泵和齿轮马达2-3叶片泵和叶片马达2-4柱塞泵及柱塞马达2-5液压缸,2-1概述,一、液压泵、液压马达和液压缸的功能,动画,二、液压泵和液压马达的工作原理及特点,三、液压泵和液压马达的基本性能参数,1.液压泵的基本性能参数（1）压力p（MPa）额定压力最大压力工作压力,1）排量V2）理论流量qtqt=VnV液压泵的排量（m3/s）n液压泵主轴转速（r/s）,(2)排量V和流量q（l/min）,3）实际流量q实际流量q小于理论流量qt因为泵的各密封间隙有泄漏，其泄漏量为ql。泵的泄漏量与泵的输出压力有关，压力越高，泄漏量ql增加，即泄漏损失ql与泵的密封程度、工作压力和液压油粘度有关。所以泵的实际流量是随泵的输出压力变化而变化的，而泵的理论流量与泵的输出压力无关。4）额定流量qn,(3)功率和效率,1）液压泵的功率损失a）容积损失容积效率因此液压泵的实际输出流量q为,b）机械损失机械效率Tt理论转矩T实际转矩,（4）液压泵的功率,1）输入功率PiPi=TiTi输入转矩角速度2）输出功率PP=pqp泵吸、排油口之间的压差（Pa）q液压泵实际输出流量（m3/s）P液压泵输出功率（W）工程中多用下面的公式：,p泵吸、排油口之间的压差（MPa）q液压泵实际输出流量（L/min）P液压泵输出功率（kW）,3）液压泵的总效率,泵的自吸能力，是指泵在额定转数下，从低于泵以下的开式油箱中自行吸油的能力。自吸能力的大小常常以吸油高度表示，或者用真空度表示。高位油箱压力油箱补油泵供油,（5）自吸能力,2.液压马达的基本性能参数（1）排量q（2）输出转速容积效率（3）输出扭矩（4）输出功率,2.液压马达的基本参数,1)液压马达的排量和转矩的关系,2)液压马达的机械效率,3)液压马达的转速,4)调速范围,3.液压泵和液压马达的分类,齿轮泵齿轮泵是一种常用的液压泵，其主要特点是：1.抗油液污染能力强，体积小，价格低廉；2.内部泄漏比较大，噪声大，流量脉动大，排量不能调节。上述特点使得齿轮泵通常被用于工作环境比较恶劣的各种低压、中压系统中。齿轮泵中齿轮的齿形以渐开线为多。在结构上可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。外啮合齿轮泵应用广泛，下面做重点介绍。,2-2外啮合齿轮泵和齿轮马达,一、齿轮泵的工作原理,动画,二、齿轮泵的流量,三、齿轮泵的结构,齿轮泵存在的一些问题,1内泄漏这里所说的泄漏是指液压泵的内部泄漏，即一部分液压油从压油腔流回吸油腔，没有输送到系统中去。泄漏降低了液压泵的容积效率。（1）轴向间隙齿轮端面与侧板之间的间隙泄漏，这部分泄漏量约占总泄漏量的70%-75%。减小端面泄漏是提高齿轮泵容积效率的主要途径。轴向间隙补偿原则（2）径向间隙齿轮齿顶圆与泵体之间间隙（3）啮合线,2困油现象,影片,3径向力不平衡,影片,液压与气压传动,六、齿轮马达,影片,2-3叶片泵和叶片马达,优点：流量均匀，压力脉动小，噪声较低，结构紧凑。缺点：抗污染能力较差，对油液的清洁度要求较高，转速不能太高，一般均在2000r/min下工作。广泛应用于中低压液压系统中，如机床、注塑机、船舶等工程领域。按照转子旋转一周密闭工作腔吸排油次数不同，分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。,一、双作用叶片泵的结构,动画,二、双作用叶片泵的工作原理,影片,动画,三、单作用叶片泵的工作原理,四、限压式变量叶片泵的结构及其工作原理,动画,五、叶片泵的流量计算,1单作用式叶片泵,2双作用式叶片泵,六、叶片倾角,1双作用叶片泵,2.单作用叶片泵,七、叶片马达,动画,2-4柱塞泵及柱塞马达,柱塞泵是依靠柱塞在其缸体内往复运动时泵内的密封工作腔发生容积变化来实现吸油和压油的。由于柱塞与缸体内孔均为圆柱表面，容易得到高精度的配合，所以这类泵的特点是：容积效率高，可达9298，额定工作压力高，可达35MPa易于改变排量流量压力脉动小，运转平稳工作转速高，功率重量比是所有泵中最大的零件制造精密，成本高；使用时对油液的清洁度要求高广泛应用于高压、大流量、大功率的液压系统中，如工程机械、航空、武器装备、冶金、船舶等各个工业部门。按照柱塞的排列和运动方向不同可分为：轴向柱塞泵和径向柱塞泵；轴向柱塞泵是指柱塞与缸体的轴线相平行，可分为斜盘式轴向柱塞泵和斜轴式轴向柱塞泵。,单柱塞,一、斜盘式轴向柱塞泵的工作原理,原理,三对摩擦副,二、轴向柱塞泵的结构,柱塞与滑靴,影片,柱塞马达,1.某泵输出压力为10MPa，转速为1450r/min，排量为200mL/r，泵的容积效率为pv0.95，总效率为p0.9。求泵的输出功率及驱动该泵的电机所需功率。,2.某泵额定压力为p=10Mpa，在压力为5Mpa，转速n=1500r/min时流量Q=100L/min，泵的机械效率pm=0.95，泵空载流量为107L/min，求：（1）泵在此时的容积效率pv；（2）若泵的转速变为n1=1000r/min，求在压力为5Mpa下该转速时的容积效率；（3）在两种不同转速下，泵所需的驱动功率。3.某马达输出扭矩为50Nm，转速为500r/min，排量为70ml/r，设马达出口压力为0，机械效率及容积效率均为0.9。求：（1）马达所需的输入流量及压力；（2）马达的输入、输出功率。,液压与气压传动,2-5液压缸,一、活塞缸1.单杆活塞缸,表2-1速度比与d/D、A2/A1之间的关系,动画,2.双杆活塞缸,缸筒固定,活塞杆固定,二、柱塞缸,原理,回程,三、摆动缸,单叶片,双叶片,四、其他液压缸,1.增速缸,原理,2.伸缩缸,原理,3.增压缸,动画,连续增压,4.齿轮齿条缸,原理,蠕动式液压缸1橡胶管2弹簧加压辊3滑动架,钢缆式液压缸,二、液压缸组件,1.缸体组件,2.活塞组件,在密闭系统中，以（）为工作介质，依靠（）进行能量传递的方式称为液压传动。提高泵自吸能力的措施主要有（）、（）、（）。齿轮泵内泄漏的途径主要有（）、（）、（），其中（）泄漏占总泄漏量的80%85%。齿轮泵中齿轮上受到的径向力主要由（）和（）两部分组成，其中（）齿轮上受到的径向力比较大。斜盘式轴向柱塞泵工作过程中的三对运动摩擦副为（）、（）、（）。液压油的粘度随温度的降低而（）。双作用叶片泵的叶片在转子槽中的安装方向是（），限压式变量叶片泵的叶片在转子槽中的安装方向是（）。柱塞泵的柱塞个数通常为（），其主要原因是（）。变量泵是指（）可以改变的液压泵。斜盘式轴向柱塞泵是通过改变（）实现变量的，而单作用叶片泵是通过改变（）实现变量的。,为了消除齿轮泵的困油现象，通常在两侧盖板上开（），使闭死容积由大变少时与（）腔相通，闭死容积由小变大时与（）腔相通。液压系统是由（）、（）、（）、（）等四部分组成的。计算泵和马达组成系统，已知泵输出油压pp100105Pa，排量Vp=10cm3/r，机械效率mp=0.95，容积效率vp=0.9；马达排量VM=10cm3/r，机械效率mM=0.95，容积效率vM=0.9，泵出口处到马达入口处管路的压力损失为5105Pa，泄漏量不计，马达回油管和泵吸油管的压力损失不计，试求：1）泵转速为1500r/min时，所需的驱动功率Prp；（W）2）泵输出的液压功率Pop；（W）3）马达输出转速nM；（r/min）4）马达输出功率PM；（W）5）马达输出转矩TM。（.）,3.密封装置,（1）间隙密封,（2）活塞环密封,（3）密封圈密封,4.缓冲装置,当液压缸所驱动的工作部件质量较大，移动速度较快时，由于具有的动量大，致使在行程终了时，活塞与端盖发生撞击，造成液压冲击和噪声，甚至严重影响工作精度和发生破坏性事故，因此在大型、高速或要求较高的液压缸中往往须设置有缓冲装置。,间隙缓冲,小孔缓冲,5.排气装置,小孔,排气阀,如图为两个结构相同相互串联的液压缸，无杆腔的面积A1=10010-4m2，有杆腔的面积A2=8010-4m2，左缸输入压力p1=0.9MPa，输入流量q=12L/min，不计损失和泄露，求：（1）两缸承受相同负载（F1=F2）时，该负载的数值及两缸的运动速度；（2）右缸的输入压力是左缸的一半时（p2=1/2p1）时，两缸各能承受多少负载；（3）左缸不承受负载（F1=0）时，右缸能承受多少负载。,在图示液压系统中，泵的额定压力为ps2.5MPa，流量Q=10l/min，溢流阀调定压力py1.8MPa，两油缸活塞面积相等，A1=A2=30cm2，负载R1=3000N，R2=4200N其他忽略不计。试分析液压泵启动后：1）两个缸速度分别是多少；2)若负载R1=3000N，R2=6000N，两个缸速度分别是多少,本章应该掌握的知识点,1.泵、马达计算公式2.齿轮泵、马达工作原理，会判断吸排油口3.齿轮泵的三条内泄漏途径4.齿轮泵的困油现象及解决措施5.齿轮泵的径向力,6.单、双作用叶片泵、马达工作原理，会判断吸排油口7.单、双作用叶片泵叶片倾角方向及原因8.柱塞泵、马达工作原理，会判断吸排油口9.柱塞泵柱塞个数及原因，斜盘式轴向柱塞泵工作过程三对摩擦副10.掌握液压缸输出力及速度的计算11.增速缸工作原理，柱塞缸的运动速度与缸筒内径无关，伸缩缸伸出与缩回时的运动顺序12.液压缸的缓冲装置,本章应该掌握的知识点,3-1概述3-2液压回路的方向控制3-3压力控制阀3.4流量控制阀3-5液压回路综述3-6叠加阀及应用回路3-7逻辑阀及应用回路,第三章液压系统的能量控制,一、能量控制的方法,阀控用阀给出理想的控制状态；泵控用泵本身来控制（都是采用变量泵）；执行元件控制改变执行元件的排量来实现（常采用马达）。,3-1概述,一个简单的液压系统图,二、液压阀的分类,（一）按功能分类,（二）按控制方式分类,（三）按连接方式分类,1压力控制阀用来控制液压系统中液流压力的阀。2流量控制阀用来控制液压系统中液流流量的阀。3方向控制阀用来控制液压系统中液流的流动方向的阀。,1定值或开关控制阀2比例控制阀3伺服控制阀,管式,板式,叠加,插装,三、液压阀的基本参数和特点,1公称通径2公称压力3公称流量,从阀的结构来看，均由阀体、阀芯和控制动力三大部分组成。2从阀的工作原理来看，都是利用阀芯和阀体的相对位移来改变通流面积，从而控制压力、流向和流量。3各种阀都可以看成在油路中的一个液阻，只要有液体流过，都会产生压力降（有压力损失）和温度升高等现象。,共同特点：,3-2液压回路的方向控制,一、换向阀及其应用,根据阀芯运动方式不同，换向阀可分为滑阀式和转阀式两种。,工作机构的启动、停止或改变运动方向，是由控制进入回路的油流的通断及流向改变来实现的，这种控制回路称为方向控制回路。在液压系统中，方向控制阀主要有换向阀和单向阀两类。,液压与气压传动,一、换向阀及其应用,1滑阀式换向阀的工作原理及典型结构,动画,回路,二位二通,二位三通,二位四通,三位四通,一个实线方框表示一个工作位置（若由虚线构成的方框则表示过渡位置），有几个方框表示几位。,一个方框中的箭头或堵塞符号和与方框上边和下边的交点数为油口通路数，有几个交点表示几通。箭头表示两油口连通，但不表示流动方向，表示该油口堵死。,将阀与系统供油路连通的油口用字母P表示，将阀与系统回油路连通的油口用字母O或T表示，将阀与执行元件连通的油口用字母A和B表示。,换向阀都有两个以上的工作位置，其中一个是常位（即在不对换向阀施加外力的情况下阀芯所处的位置），绘制液压系统图时，油路一般应该连接在常位上。,过渡位置,正重迭过渡,负重迭过渡,零重迭过渡,过渡位置的滑阀机能因为不是具体的换向工作位置，因此，有过渡位置的换向阀的职能符号其过渡位置方框用虚线划出。,根据改变阀芯位置的操纵方式不同，换向阀可分为：手动、行程、电磁、液动和电液换向阀。换向阀职能符号是按照不同的位数、通道及操纵方式组合而成。,1）手动换向阀,无定位,有定位,定位机构,2）机动换向阀,动画,3）电磁换向阀,动画,电磁铁结构1阀体；2阀芯；3静密封；4推动杆；5外壳；6分磁环；7动铁；8定铁芯；9线圈；10动密封,4）液动换向阀,5）电液动换向阀,工作原理,转阀,动画,多路阀,（二）换向阀性能分析,1滑阀机能,滑阀机能是指没有对阀芯进行操纵的原始位置时，它的各个油口的连通关系。,二位二通滑阀只对所连通的两个油口进行通、断（开、关）控制，最为简单。以电磁阀为例，按照在断电时两个油口的连接关系，分为常开式和常闭式。三位换向阀，当阀芯处于中间位置时，通道内部连通型式称为三位换向阀的中位机能。,O,M,P,Y,在分析和选择中位机能时，通常考虑一下因素：,（1）系统卸荷。当阀处于中间位置时，P口能够通畅地与T口连通，使系统处于卸荷状态，既节约能量，又防止油液发热，如中位机能为M和H型；,（2）执行机构浮动。当阀处于中间位置时，如果A、B两油口互通，执行机构处于浮动状态，可通过其他机构移动调整其位置，如中位机能为U、Y和H型；,（3）执行机构在任意位置停止。当阀处于中间位置时，如果A、B两油口封闭，则可使执行机构在任意位置停止，如O和M型；,（4）系统保压。当P口被封闭时，系统保压，液压泵能够用于多缸系统；,（5）换向平稳性和精度。当阀处于中间位置时，如果A、B两油口封闭，换向过程不平稳，易产生液压冲击，但换向精度高。反之，A、B两油口都与T口连通时，换向过程中工作部件不易制动，换向精度低，但液压冲击小；,（6）起动平稳性。阀在中间位置时，液压缸的一个腔如果接通油箱，则起动时该腔因无油液起缓冲作用，起动不太平稳。,换向阀的应用,利用换向阀换向卸荷回路,动画,用行程阀（机动换向阀）实现顺序动作回路,动画,正向,反向,普通单向阀,直角式,动画,液控单向阀,1正向,2反向,液控单向阀是可以根据需要来实现逆向流动的单向阀。,外泄式液控单向阀,带卸荷阀芯的液控单向阀,动画,a）保压b）锁紧c）快速放油,动画,双向液控单向阀（液压锁）,动画,梭阀,梭阀又叫选择阀或双单向阀，它实际上是一种三通式液控单向阀，可以自动地进行油路的选择。如果执行元件由两个压力油源交替供油，而较高压力油口应打开时，使用梭阀。,动画,+,+,+,+,+,差动回路,3-3压力控制阀,实现系统压力控制的阀类称为压力控制阀，常用的有溢流阀、顺序阀、减压阀和压力继电器等，它们的特点是都是利用油液的压力与阀中的弹簧力平衡条件来调节阀的开口量以改变液阻的大小，从而达到控制液流压力的目的。,压力控制阀主要确定液压泵及整个液压系统的工作压力，以此来控制执行机构输出力或输出扭矩的大小。,1溢流阀,1.1直动式溢流阀,p,典型结构,差动式直动型溢流阀,直动型溢流阀通常用于小流量液压系统，溢流稳压效果较好。当溢流量变化较大时，由于阀芯移动量变化大，使调压弹簧压缩量变化大，从而造成Fs变化较大，故压力波动较大，影响系统的工作性能。直动型溢流阀在系统中一般作安全阀使用。,1.2先导式溢流阀,动画,先导式溢流阀的工作原理,p由先导阀调定，保持基本不变,三节同心式,动画,遥控口的应用,1.3溢流阀的性能,静态特性,调压范围、压力稳定性和压力偏移,启闭特性，包括开启特性和闭合特性,内泄漏量,压力损失,卸荷压力,曲线离原点越远，溢流阀所控制的压力值p越大，一定的溢流量变化对应的压力变化量越小，流量压力特性越好。一般情况下，溢流阀调定压力在额定压力附近其性能最好。,动态特性,压力超调量p,压力回升时间t2。又称过渡过程时间或调整时间t2=0.10.5s,卸荷时间t1t10.030.1s,1）压力调定回路,溢流阀的应用,2）安全回路,动画,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,7,6,5,4,3,2,1,0,减压阀,直动式定值减压阀,如果不加说明，就是指定值减压阀,定值减压阀在液压系统中起减压作用，使液压系统中某一支路得到一个降低了的稳定压力。,先导式定值减压阀,动画,定差减压阀,动画,定比减压阀,动画,减压阀与溢流阀的主要区别,主阀芯结构不同，溢流阀的阀口是常闭的，而减压阀的阀口是常开的,溢流阀的先导阀弹簧腔的油液直接与回油口相通，而减压阀由于出口接负载，因此先导阀弹簧腔的油液单独接油箱，与进出孔道不连通；,溢流阀主阀芯的控制油是从进口处引过来的，而减压阀主阀芯的控制油是从出口处引过来的,溢流阀通常并联在系统中，控制其进口压力，出口接油箱；而减压阀通常串联在系统中，控制其出口压力，出口接负载,减压阀,顺序阀,直动型顺序阀（内控）,动画,外控顺序阀,动画,卸荷阀,先导型顺序阀,动画,单向顺序阀,单向阀和顺序阀并联组成的复合阀，又称为平衡阀,压力控制顺序动作回路,动画,压力继电器,将油液的压力信号转换成电信号的小型电液控制元件,PL=1MPa,PL=4MPa,油缸运动过程中与运动到终点，A、B两点压力,两个电磁换向阀处于中位；1DT通电；1DT断电，2DT通电,溢流阀、顺序阀、减压阀的主要区别,3.4流量控制阀,液压系统中执行元件的运动速度的大小，由输入执行元件的油液流量的大小来确定的。流量控制阀的主要用途，是根据执行机构运动速度的要求供给所需的流量。它们都是依靠改变阀口的通流面积的大小或通流通道的长短来控制流量的。它的主要品种有节流阀、调速阀及分流集流阀等。,1节流阀,动画,1.1结构和工作原理,1.2节流口形式,1.3节流调速原理,1.4节流阀的流量特性,K系数，由阀孔及液体性质决定；m指数，由阀孔形状决定，一般在0.5m1范围内。调速用节流阀要求m接近于0.5。p节阀前后的压力差；a阀孔的通流截面积。,2）当阀孔调节好后（a不变），p节值主要决定于负载与溢流阀的调整压力之差。K值主要决定于油温。实际使用中，负载和油温是变化的。因此，即使a不变，通过节流阀的流量也经常在变化，致使工作部件运动不平稳。,3）从使用角度讲，对节流阀的要求是，p节变化时流量变化愈小愈好。由图3-48特性曲线所示，设节流阀前后压差由p1变为p2时，指数m=0.5的流量变化要比指数m=1的流量变化QA要小得多。因此，设计节流阀时，其结构形式（主要是指阀孔形状）采用指数m接近于0.5的。,1）当阀孔形式、油的粘度和节流阀前后压差（K、m、p节）一定时，只要改变通流截面积a值，便可调节流量。,2调速阀,调速阀是由一个定差式减压阀串联一个普通节流阀组成,动画,调速阀正常工作时，要求调速阀两端的压差至少为0.40.5MPa。,温度补偿调速阀,图321,调速回路,液压与气压传动,调速回路,节流调速回路及性能分析,1.进口节流调速回路,节流阀串联在液压泵和液压缸之间,2.出口节流调速回路,节流阀串联在回油路上的调速回路,3.旁路节流调速回路,节流阀并联在旁路上,液压泵的供油压力为一定值，故节流阀两端压差为,进口节流调速回路,最大承载能力,无论a为多大，当,时，油缸速度为零,因此，最大承载能力,功率和效率,液压泵的输出功率为,液压缸的输入功率为,回路功率：执行元件的输入功率与液压泵的输出功率之比定义为回路效率,出口节流调速回路,性能基本与进口节流调速回路相同,旁路节流调速回路,通过节流阀的流量Q1为,进入油缸的流量Q2为,活塞移动速度,最大承载能力随节流阀通流面积a的增加而减小，即旁路节流调速回路的低速承载能力很差，调速范围也小。,所以旁路节流调速回路只宜用在负载变化不大、对速度稳定性要求不高、高速大负载的场合。,旁路节流调速回路只有节流损失而无溢流损失，泵的输出压力随负载而变化，即节流损失和输入功率随负载而变化，所以比前两种调速回路效率高。,3-5液压回路综述,1.压力控制回路,（1）单级调压回路,远程调压回路,二级调压回路,三级调压回路,减压回路,图3-44三级减压回路,增压回路,动画,卸荷回路,2.多执行元件控制回路,(1)顺序动作回路,压力控制顺序动作回路,动画,动画,动画,同步动作回路,同步精度取决于构件的刚性。这种回路用于两缸负载差别不大的情况，否则易产生卡死现象。,刚性梁齿轮、齿条,机械联结式,3.速度控制回路,(1)节流调速回路,(2)增速回路,增速缸增速回路,动画,双泵供油回路,用充液阀的快速运动回路,速度换接回路,锁紧回路,液压马达控制回路,液压马达的串、并联回路,液压马达制动回路,保压回路,自保,蓄能器报压,容积调速回路是用改变泵或马达的排量来实现调速的主要优点是没有节流损失和溢流损失，因而效率高，油液温升小，适用于高速、大功率调速系统。缺点是变量泵和变量马达的结构较复杂，成本较高。,根据油路的循环方式，容积调速回路可以分为开式回路和闭式回路，后者采用较多。在开式回路中，液压泵从油箱吸油，执行元件的回油直接回油箱。这种回路结构简单，油液在油箱中能得到充分冷却，但油箱体积较大，空气和脏物易进入回路。在闭式回路中，执行元件的回油直接与泵的吸油腔相连，结构紧凑，只需很小的补油箱，空气和脏物不易进入回路，但油液的冷却条件差，需附设辅助泵补油、冷却和换油等。补油泵的流量一般为主泵流量的10%15%,压力通常为0.31MPa左右。调节对象的不同，容积调速方法可有三种,，,容积调速回路,变量泵和定量液压执行元件容积调速回路,变量泵缸,变量泵定量马达,泵的流量是根据执行元件的运动速度要求来调节的，需要多少流量就供给多少流量，没有多余流量从溢流阀溢走。当不考虑管路损失时，泵的供油压力等于执行元件的工作压力并由负载决定，随负载的增减而增减，允许最大工作压力由安全阀调定。,1.当不计漏损时，液压马达或液压缸的最高与最低运动速度决定于变量泵的最大与最小流量,这种调速回路具有如下特性：,2.在各种速度下，液压马达能产生的转矩和液压缸能产生的推力分别为：,当负载转矩或负载一定时，在整个调速范围内，液压马达的输出转矩或液压缸产主的推力不变；由于安全阀的调定压力一定，故其最大输出转矩或最大推力亦不变。,因此，这种调速方式称为恒扭矩或恒推力调速。,3.忽略系统的损失，液压马达或液压缸的有效功率等于泵的输出功率。当负载一定时，执行元件的功率随液压泵输油量呈线性变化。,4.液压泵和执行元件的容积效率随负载的增加而下降。泄漏增加，因而执行元件的速度将随之下降，故这种回路也有速度随负载增加而下降的特性，速度低时，负载增加，转速容易变成零。,定量泵和变量液压马达组成的调速回路,这种调速回路有如下特性：,1.液压马达的最高转速与最低转速，相应于其最小排量与最大排量，即:,故液压马达的最小排量qmmin不能调得太小，否则输出转矩太小，带不动负载，所以调速范围较小。,2.在马达各种转速下，泵的供油量不变，且其最大工作压力由安全阀调定，故泵的最大输出功率恒定。,如不考虑系统效率，则液压马达的输出功率在整个调速范围内亦恒定，故称恒功率调速。,当外负载所要求的工作压力低于调定的最大工作压力时，液压马达的输出功率与输出转矩亦低于其可能输出的最大功率与最大转矩。减少排量，转速提高，输出转矩下降,3.不宜采用双向液压马达在运转中实现换向，因为换向时，双向液压马达的偏心量（或倾斜角）必须要经历一个变小为零反向增大的过程，也就是马达的排量变小为零变大的过程。输出转矩就要经历转速变高输出转矩太小带不动负载转矩而使转速为零反向高转速的过程。调节很不方便，甚至会因转速太高（飞车）而造成事故。,4.液压泵和液压马达随负载的增加而容积效率降低，使泄漏增加，故这种回路也存在随负载增加而速度下降的现象。,变量泵和变量马达组成的调速回路,一般工作部件都在低速时要求有较大的转矩，因此，这种系统在低速范围内调速时，先将液压马达的排量调为最大（使马达能获得最大输出转矩），然后改变泵的输油量，当变量泵排量由小变大，直至达到最大输油量时，液压马达转速亦随之升高，输出功率随之线性增加，若要进一步加大液压马达转速，则可将变量马达的排量由大变小，此时输出转矩随之降低，而泵则处于最大功率输出状态不变，故液压马达亦处于恒功率输出状态。,3-6叠加阀及应用回路,安装在板式换向阀和底板之间，由有关的压力、流量和单向控制阀组成的一个集成化控制回路,每个叠加阀除了具有液压阀功能外，还起油路管道的作用。,标准化、通用化、集成化程度高，设计、加工、装配周期短，结构紧凑、体积小、重量轻、占地面积小。,当液压系统改变而需增减元件时，将其重新组装方便迅速。,回路形式较少，通径较小，不能满足较复杂和大功率的液压系统的需要。,3-7逻辑阀及应用回路,用常规液压阀构成集成系统的各种方式，仅对小流量的液压系统能收到较为良好的效果，对中、大流量，特别是流量大于200l/min的液压系统，采用这些方式进行集成仍不免有很多困难，一般还只能采用管道进行阀间连接，组成系统。由于流量大，管道粗，因此配管工作量很大，安装、维修困难，且易出现漏油、振动等弊病，这逐渐成了液压技术发展中的一个难题。七十年代初，作为液压技术的一个新的分支液压逻辑阀出现了。它不仅能实现常用液压控制阀的各种动作要求，而且与普通液压阀相比，在控制同等功率的情况下，具有重量轻，体积小，功率损失小，动作速度快和易于集成等突出的优点，特别适用于大流量液压系统的控制和调节。,逻辑阀,逻辑阀是一种组合式阀。它以若干个插装式二通锥阀为基本元件来进行组合，并配用适当的电磁先导阀来控制这些锥阀的启、闭，以达到控制液流的目的。,动画1,动画2,方向控制逻辑阀,22,23,24,压力控制逻辑阀,动画,流量控制逻辑阀,4-1油箱4-2热交换器4-3管路及管接头4-4滤油器4-5蓄能器4-6传感器及检测元件,第四章液压传动系统的辅助装置,指除液压泵、液压缸（包括液压马达）和各种控制元件之外的其它各类组成元件,油箱、滤油器、蓄能器、密封件、管件和各类检测元件等,保证液压系统可靠、稳定、持久地工作。,4-1油箱,油箱的用途主要是储油、散热和分离液压油中的空气、杂质等。,对油箱的要求：1能储存足够的油液，以满足液压系统正常工作的需要；2应有较大的表面积，能散发工作时产生的热量；3应使油液在油箱中平缓地流动，以利于油中空气的分离和污垢的沉淀；4应能防止外部污染物的侵入，保证液压泵正常吸油；5应为箱内元件的维修与装拆提供方便，并便于注油和放油；6根据需要，提供安装液压元件的面积。,油箱的种类按箱内液面是否与大气相接触来分，可分为开式油箱和加压油箱。,壁板：厚度一般为34mm；容量大的油箱可取46mm。对于大容量的油箱，为了清洗方便，在油箱侧壁开较大的窗口，并用侧盖板紧密封闭。,底板与底脚：底板应比侧板稍厚一些，底板应有适当斜度以便排净存油和清洗。油箱的底部应装设底脚，底脚高度一般为150200mm，以利于通风散热及排出箱内油液。,顶板：顶板一般取得厚一些，为610mm，若泵、阀和电机安装在油箱顶部时，顶板厚度应选大值。,油管：回油管及吸油管为了防止出现吸空和回油冲击油面形成泡沫，油泵的吸油管和回油管应布置在油箱最低液面50100mm以下，管口与箱底距离不应小于2倍管径，防止吸入沉淀物。管口应切成45，切口面向箱壁，与箱壁之距离为3倍管径。,隔板：油箱内一般设有隔板，隔板的作用是使回油区与泵的吸油区隔开，增大油液循环的路径，降低油液的循环速度，有利于降温散热、气泡析出和杂质沉淀。隔板一般沿油箱的纵向布置，其高度一般为最低液面高度的2334。,油箱的其它附件,空气滤清器：空气滤清器是液压系统必备的液压附件，其结构由空气过滤和加油过滤两部分组成，直接安装在油箱盖板上，即可以滤除液压系统工作时由空气中带入油箱内的尘埃，又可以滤除加油过程中带入的颗粒杂物，从而简化了油箱的结构，有利于油液的净化。,它可指示液位及液温的高低。,液位液温计,清洁盖,用于管路进入油箱的密封。,油箱清洗盖,是对油箱进行清洗时的工作窗口。要保证人手及工具从该窗口伸人至油箱内部后，彻底清除有关污染；,二、油箱的容量,对于固定式的油箱，当系统为低压系统时取其有效容量应为液压泵每分钟流量的24倍。当系统为中高压系统时取液压泵每分钟流量的57倍。,油箱的容积，即油面高度为油箱高度80时的油箱有效容积，,对于行走机械一般取上述数值的0.50.7倍。,4-2热交换器,为了提高液压系统的工作稳定性，应使系统在允许的温度下工作并保持热平衡。液压系统的油液工作温度一般希望保持在3050范围内，最高不超过65，最低不低于15。,油温过高将使油液变质，加速其污染，同时油的粘性和润滑能力降低，增加油液的泄漏，缩短液压元件的寿命。油温过低，则液压泵启动时吸油有困难，系统的压力损失也增大。,冷却器和加热器，控制液压系统油液温度处于正常工作范围。它们的图形符号如图所示。,蛇管式冷却器多管式冷却器,冷却器,根据冷却介质的不同，冷却器分为水冷式、风冷式,动画,风冷式冷却器,翅管式风冷却器,结构简单，缺水或不便用水处皆可冷却，但冷却效果较差。,翅片式风冷却器,冷却器的安装,回油路冷却,独立式冷却,自动调节油温冷却,加热器,1）水平安装于油箱侧面2）加热部分全部侵入油内3）功率不宜过高，以使油液老化，可在不同部位多装几个加热器。,4-3管路及管接头,液压系统用油管来传递工质，用管接头把油管或有关元件互相连接，,油管和管接头应具有足够的强度及良好的密封性，一般要求流动液体的压力损失要小，拆装便利，,油管,可分为硬管和软管两大类,d-油管内径，mQ-通过油管最大流量，m3/sV0-油管内允许流速，吸油管0.51.5m/s；回油管1.52.5m/s；压油管路：当压力p14MPa时，5m/s；工程机械和行走机械，当p21MPa时，可取56m/s。,计算出来的内径应按有关标准圆整为标准值。对橡胶软管，无论用于何种管路，流速都不能超过35m/s。,金属油管的壁厚,金属油管的壁厚；mmp油管内液体的最大工作压力；MPad油管内径；mms许用拉伸应力。MPa,按受拉伸薄壁筒公式计算壁厚,焊接式管接头,卡套式管接头,扩口管接头,铰接管接头,法兰式管接头,快速接头,1）具有较好的过滤能力、即能阻挡一定尺寸以上的机械杂质；2）通油性能好，即油液全部通过时不致引起过大的压力损失；3）过滤材料要有足够的机械强度，在压力油作用下不致破坏；4）过滤材料耐腐蚀，在一定温度下工作有足够的耐久性；5）容易清洗和便于更换滤芯；6）价格便宜。,4-4滤油器,过滤器按过滤原理区分主要有：表面型过滤器、深度型过滤器和磁性过滤器,网式滤油器,这是一种以铜丝网作为过滤材料构成的过滤器，一般装在液压系统的吸油管路入口处，避免吸入较大的杂质，以保护液压泵。,线隙式滤油器,用铜线或铝线绕在筒形芯架上，利用线间缝隙过滤油液，主要用于压油管路中。若用于液压泵吸油口，则只允许通过它的额定流量的2/31/2，,片式滤油器,由许多薄铜片叠装组成滤芯，利用片与片之间的间隙滤油，间隙在0.080.2mm之间，因此过滤精度低。这种滤油器强度大，通油性好，清洗方便，现在已很少采用。,金属烧结式滤