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目 录 一、液压学 二、液压符号 三、能源装置部分 四、执行装置部分 五、控制调节装置部分 六、辅助装置部分 七、传动介质-液压油 八、液压回路 九、液压应用 十、液压维护 一、液压系统概论 1. 液压学 液压学就是说机械能把油变成液压能去驱动最终执行机构，执行机构只 有二种，一种是液压缸，一种是液压马达，液压缸做直线运动，液压马达做旋转运动。 这二种运动都分不开液压油在管道中的流动方向，管道中的油的流量及流动压力。即液 压三要素方向流量压力。 2. 液压系统的组成部分？ 1、能源装置部分-把机械能转换成流体的压力能的装置，一般指的就是液压泵了， 要是气动就是空气压缩机。也就是动力部分。 2、执行装置部分-把流体的压力转换成机械能的装置，一般指的是液压缸和液压马 达。 3、控制调节装置部分-对液压系统中流体的压力、流量和流动方向进行控制和调节、 装置部分，如溢流阀、节流阀、换向阀等 4、辅助装置部分除了上面的 3 项以外，如油箱、过滤器、蓄能器等。 5、传动介质传递能量的介质 6、液压油是组成液压系统的一个组成部分，液压油一般不会归到辅助装置 二、液压符号 1符号，表示能量传递 在回路图中，图示符号用于表示能量传递和液压管路。为清晰表示回路图，应尽可能地 绘制直线而避免交叉。 2符号，表示能量传递 在加热器和冷却器的符号中，箭头方向与热量流动方向相一致 3符号，表示能量转换 液压泵由带驱动轴符号的圆表示，其中三角符号表示工作油液的流动方向。因工作介质 为有压液体，所以，三角符号为实心。在气动技术中，工作介质为气体，三角符号为空心。 4符号，表示液压马达 液压马达与液压泵的符号不同，其区别在于表示工作油液流动方向的箭头相反。 5符号，表示单作用液压缸 单作用液压缸仅具有一个油口，工作油液只能进入无杆腔。对于单作用液压缸，其回缩 或由外力（图示无前端盖符号）或由复位弹簧（图示第二个符号）来实现。 6符号，表示双作用液压缸 双作用液压缸具有两个油口，工作油液既可进入无杆腔，也可进入有杆腔。差动缸与双 作用液压缸的符号不同，其区别在于差动缸活塞杆末端带两条直线。差动缸面积比通常为 2:1，对于双端活塞杆的液压缸，其面积比为 1:1（同步液压缸）。 7符号，表示换向阀（1） 换向阀符号由油口数和工作位置数表示，通常，换向阀至少含有两个油口和工作位置。 在换向阀符号中，方框数为换向阀的工作位置数，方框内箭头表示工作油液流动方向，而直 线则表示在不同工作位置上各油口的接通情况。换向阀符号一般对应于其静止位置。 8符号，表示换向阀（2） 该图示为二位四通和二位五通换向阀的符号。为标识油口，通常采用下列两种方法，即 一种为采用字母 P、T、R、A、B 和 L，而另一种则采用连续字母 A、B、C 和 D 等。在相 关标准中，通常首选第一种方法。 9符号，表示换向阀（3） 图示为三位四通换向阀的符号，其具有不同中位机能。 10符号，表示人工驱动方式 换向阀工作位置切换可通过各种驱动方式来实现。在换向阀符号中，应采用相应符号表 示驱动方式，如按钮和踏板符号。弹簧通常用于换向阀复位，不过，换向阀复位也可通过再 次驱动来实现，如在带手柄操作和锁定装置的换向阀中。 11. 符号，表示机控方式 图示为推杆式、按钮式和滚轮式驱动方式的符号。 12. 符号，表示压力控制阀 压力控制阀可用方框表示，方框中箭头表示工作油液流动方向。油口采用 P（进油口） 和 T（回油口）或 A 和 B 表示，方框中箭头位置说明阀口是常开还是常闭的，倾斜箭头表 示压力控制阀在其压力范围内可调。压力控制阀分为溢流阀和减压阀等 13. 符号，表示流量阀 流量阀根据其是否受油液粘度影响而有所区别，不受油液粘度影响的流量阀称为节流 阀。流量阀包括节流阀、可调节流阀和调速阀。流量阀采用矩形框表示，矩形框内含有节流 阀符号以及表示压力补偿的箭头。倾斜箭头表示其流量可调。 14. 符号，表示单向阀 单向阀符号用压在阀座上的小球表示。液控单向阀符号则是在单向阀符号外加方框，其 控制管路为虚线，控制油口用字母 X 标识。 15符号，表示测量元件 图示为液压技术中所用的测量元件符号。 三液压能源装置部分 1. 介绍 液压泵和液压马达的工作原理； 液压泵和液压马达的基本性能：压力、流量、效率及其关系； 三种类型的泵（马达）的结构、工作原理、优缺点、应用场合。 2 概述 2.1 .液压系统中的能量转换 注意：液压马达 和液压泵的符号区别， 液压泵是将电机输出的机械能(转矩和角速度的乘积)转变为液压能(液压泵的输出压力 和输出流量的乘积)，为系统提供一定流量和压力的油液，是液压系统中动力源； 液压马达是将系统的液压能(液压马达的输入压力和输入流量的乘积)转变为机械能(液压马 达输出转矩和角速度的乘积)，使系统输出一定的转矩和转速，驱动工作部件运动； 2.2 液压泵和液压马达的工作原理和特点 泵的工作原理：形成若干个密封的工作腔，当密封工作腔的容积从小向大变化时，形成 部分真空、吸油；当密封工作腔的容积从大向小变化时，进行压油（排油） 液压马达的工作原理：形成若干个密封的工作腔，进油时，密封工作腔的容积从小向大 变化；排油时，密封工作腔的容积从大向小变化时。（其输出是转矩和转速） 液压泵正常工作的必备条件 具有密封容积（密封工作腔）； 密封容积能交替变化； 具有配流装置。其作用是保证密封容积在吸油过程中与油箱相通，同时关闭供油通 路；压油时与供油管路相通，而与油箱切断； 吸油过程中油箱必须与大气相通 2.3 液压泵和液压马达的基本性能 1、工作压力和公称压力 液压泵的工作压力：指泵出口处的实际压力，即液压泵所输出的油液为克服阻力所必须 建立起来的压力。泵的工作压力取决于泵的总负载 液压马达的工作压力：指液压马达输入油液的实际压力，其大小同样也是取决于液压马 达的负载。 液压泵的公称压力：液压泵工作压力的最高限值。 液压马达的公称压力：液压马达工作压力的最高限值。 液压泵的液压马达的公称压力均取决于它们本身结构的密封性和规定的使用寿命。 2、排量和流量 液压泵的排量是指在没有泄漏的情况下，液压泵每转一转所排出的油液体积 液压泵的排量仅仅取决于密封工作油腔每转变化的容积而与转速无关。 液压泵的理论流量是指在没有泄漏的情况下，单位时间内输出的油液体积，它等于排量 和转速的乘积，即 液压马达的排量是指在没有泄漏的情况下，液压马达每转一转所输入的油液体积。 液压马达的理论流量是指在没有泄漏的情况下，单位时间内输入的油液体积，它等于排量和 转速的乘积，即 3、功率和效率 理论功率： 容积损失：指因泄漏而造成的流量损失。 对于液压泵，容积效率 表现为实际流量与理论流量之比。 对于液压马达，容积效率 表现为理论流量与实际输入流量之比。 机械损失：指因摩擦而造成的转矩上的损失。 对于液压泵，机械效率表现为理论输入转矩与实际输入转之比。 对于液压马达，机械效率表现为实际输出转矩与理论转矩之比。 总效率：输出功率与输入功率之比 对于液压泵 对于液压马达， 液压泵（液压马达）的总效率等于其容积效率与机械效率的乘积 液压泵的输入功率又可表示为 液压马达的输出转矩可表示为 若马达的出口压力不为零，则： Tm = Dp m 1 2p Dp q h jm m m 为马达的入口压力与出口压力之差 4、液压泵和液压马达的类型 按结构分 ：柱塞式 - 轴向柱塞式 径向柱塞式 叶片式 - 单作用叶片式 双作用叶片式 齿轮式 - 外啮合式 内啮合式 按流量方式分： 定量泵 变量泵 - 手动调节排量 自动调节排量 - 恒压式 限压式 恒功率 恒流量 5. 符号 （新标准） 符号 四、执行装置部分执行元件 1. 1.1 介绍（液压缸和液压马达） 液压缸的类型： 1）、按运动方式分： 直线运动（活塞式、柱塞式） 摆动 （摆动液压缸） 2）、按作用方式分： 单作用液压缸： 活塞单向作用，由弹簧使活塞复位； 柱塞单向作用，由外力使柱塞返回。 双作用液压缸： 活塞双作用，左右移动速度不等； 双柱塞双作用。 3、按结构形式分： 活塞式 柱塞式 摆动式 2. 典型液压缸的结构 缸体组件：缸体、前后端盖 活塞组件：活塞、活塞杆 密封装置：密封环，密封圈等 缓冲装置 排气装置 3、密封装置 液压缸中的密封主要指活塞和缸体之间，活塞杆和端盖之间的密封，用于防止内、外 泄漏。 密封装置的要求： (1)在一定工作压力下，具有良好的密封性能。 (2)相对运动表面之间的摩擦力要小，且稳定。 (3)要耐磨，工作寿命长，或磨损后能自动补偿。 (4)使用维护简单，制造容易，成本低。 密封形式： 间隙密封；三角形环形槽（平衡槽） 活塞环密封；活塞环密封（开口金属环）：适用于高压、高速 或密封性能要求较高 的场合 密封圈密封； 密封圈密封优点： (1)结构简单，制造方便，成本低； (2)能自动补偿磨损； (3)密封性能可随压力加大而提高，密封可靠； (4)被密封的部位，表面不直接接触，所以加 工精度可以放低 (5)既可用于固定件，也可用于运动件。 材料要求： 密封圈的材料应具有较好的弹性，适当的机械强度，耐热耐磨性能好，摩擦系数小， 与金属接触不互相粘着和腐蚀，与液压油有很好的相容性。 材料：耐油橡胶；尼聚 氨脂 密封圈形状：O形；Y形；V形。 4、缓冲装置 4.1、型式：1）间隙缓冲装置； 2）可调节流缓冲装置； 3）可变节流缓冲装置。 4.2、缓冲原理：当活塞接近端盖时，增大液压缸回油阻力，使缓冲油腔内产生足够的缓冲 压力，使活塞减速，从而防止活塞撞击端盖。 5、排气装置 排气孔 排气塞 6. 液压缸结构设计中应注意的问题 (1)在保证满足设计要求的前提下，尽量使液压缸的结构简单紧凑，尺寸小，尽量采用 标准形式和标准件，使设计、制造容易，装配、调整、维护方便。 (2)应尽量使活塞扦在受拉力的情况下工作，以免产生纵向弯曲 (3)当确定液压缸在机床上酌固定形式时，必须考虑缸体受热后的伸长问题。 (4)当液压缸很长时，应防止活塞扦由于自重产生过大的下垂而使局部磨损加剧。 (5)应尽量避免用软管连接。 (6)液压缸结构设计完后，应对液压缸的强度、稳定性进行验算。有关验算校核的方法 详见材料力学的有关公式。 五控制调节装置部分 1. 阀类元件的作用是调节控制液压系统油液的压力、油流的方向和流量，使系统在安全的 条件下按规定的要求平稳而协调地工作。分为：压力控制阀、方向控制阀、流量控制阀 （ 1）压力控制阀分为溢流阀和减压阀等 （ 2）方向控制阀在液压系统中起阻止和引导油液按规定的流向进出通道，即在油路中起控 制油液流动方向的作用。分为单向阀和换向阀 （ 3）流量控制阀分为 节流阀、可调节流阀和调速阀 1.1 液压阀的分类（按控制方式分） （ 1）开关或定值控制阀：借助于手调机构或通断电磁铁，控制液流通路的开闭，或定 值控制液流的压力流量。这类阀最为常见，称普通液压阀； （ 2）比例控制阀：这类阀输出量与输入量成正比，即输出量可按输入量的变化规律连 续成比例地进行调节。如比例压力阀、比例流量阀、比例方向阀； （ 3）伺服控制阀：输入信号对输出信号（流量、压力）进行连续、成比例地控制。与 比例阀不同的是，其动态性能和静态性能好，主要用于快速、高精度的控制系统中。 2 控制阀的特点（共性） 阀的结构：均由阀体、阀芯和控制动力三大部分组成； 工作原理：利用阀芯与阀体的相对移动，改变通流面积（面），从而控制 液体的压力、流向和流量； 液体流过各种阀均会产生压力损失和温升现象； 从功能上来说，阀不能对外做功，只能用以满足执行元件的压力、速度和 换向等要求。 31. 压力控制阀 3 阀体 （ 1）溢流阀 该溢流阀采用开关阀式结构。当溢流阀处于静止位置时，在调压弹簧作用下，其溢流口 关闭。在这种情况中，对于未带负载液压缸，当活塞杆伸出时，液压泵输出流量全部流入液 压缸。见图 1 一旦进油口 A 上油压所产生的作用力大于调压弹簧的弹簧力，溢流阀则开启。在这种 情况中，液压缸活塞杆完全伸出后，液压泵输出流量全部通过溢流口流回油箱。见图 2 该图示说明了基本液压回路中的溢流阀（用于控制双作用液压缸）。溢流阀中调压弹簧 力应包括出口处流阻（油箱管路和回油过滤器）。见下左图 这个回路不仅在有杆腔侧安装减速阀，而且在无杆腔侧还安装了单向阀，这样在换向阀 关闭时，如果在无杆腔中有真空现象产生，则油箱中油液可以补充进来。见下右图 背压阀可阻挡拉力负载的惯性作用。该图示为在有杆腔侧带背压阀的回路。当液压缸活 塞杆回缩时，单向阀将背压阀旁通。背压阀只对压力补偿，回油口应能够带压力负载。见左 图 （ 2） 减压阀见右图 3.2 方向控制阀 (1) 单向阀 单向阀只允许工作油液向一个方向流动。对于图示流动方向，在复位弹簧和工作油液作 用下，阀芯将阀口关闭。单向阀中也可以不带复位弹簧。由于在关闭位置不允许有泄漏，所 以，单向阀通常为开关阀式结构。见左图 对于图示流动方向，在工作油液作用下，单向阀开启。 见右图 在这种回路图中，单向阀用于保护液压泵。当电动机关闭时，单向阀可以防止工作油液 倒流入液压泵，且压力峰值对液压泵也不会产生影响，而是通过溢流阀卸放 如果控制油口（X）有信号，则液控单向阀开启，油口 B 与油口 A 接通。 为了可靠开启液控单向阀，控制活塞有效面积必须大于阀口有效面积。液控单向阀也可用于 双液控单向阀。液控单向阀回路见右图 双控单项阀及回路图 （ 2）换向阀 二位二通换向阀具有三个油口，即工作口 A、进油口 P 和泄油口 L。在此图示中，换向 阀处于静止位置时，进油口 P 与工作油口 A 不接通。在泄油口上可连接泄油管路，以泄掉 复位弹簧和阀芯腔中的油液。 驱动二位二通换向阀动作时，则进油口 P 与工作油口 A 接通。二位二通换向阀也可以 为常开式，即在静止位置时，进油口 P 与工作口 A 接通。 三位四通换向阀是由二位四通换向阀和一个静止位置组成。三位四通换向阀具有多种中 位机能形式（如图示三位四通换向阀，其中位机能为 M 型）。在图示工作位置，进油口 P 与 工作口 B 接通，而工作口 A 则与回油口 T 接通 三位四通换向阀处于静止位置，此时进油口 P 与回油口 T 接通，而工作油口 A 和 B 则 关闭。由于液压泵出口油液流向油箱，所以，这种工作位置称之为液压泵卸荷或液压泵旁通。 在液压泵卸荷情况下，其工作压力仅为三位四通换向阀的阻力损失，这并不引起系统发热。 上右图为三位四通换向阀直接控制双作用液压缸，这里三位四通换向阀以剖视图表示。 当三位四通换向阀处于静止位置时，液压泵出口油液通过旁通油路流回油箱。当驱动三位四 通换向阀动作时，液压缸活塞杆伸出，此时单向阀用于保护液压泵。 33 流量控制阀 （ 1）节流阀-针阀、缝隙旋塞阀 节流阀与溢流阀一起来实现流量控制。当节流阀流阻比溢流阀设定压力大时，溢流阀就 开启，从而达到调节流量目的。因可调节流阀动作与负载大小有关，所以，流入负载元件的 流量是变化的。节流阀单项节流阀见下右图 （ 2）调速阀可提供恒定流量，而与其进出口压力变化无关。首先，通过调节螺杆调节节流 口开度，以获得期望流量，其次，定差减压阀可以保证其节流口前后之间压差恒定。图示为 调速阀处于静止位置。调速阀总是与溢流阀一起使用，即多余流量可通过溢流阀流回油箱。 当工作油液流过调速阀时，定差减压阀可保证其节流口前后之间压差恒定。 对于调速阀，定差减压阀可保证其节流口前后之间压差（压力 p_1 与 p_2 之间）恒定。 如果由于负载影响，压力 p_3 升高，则可以通过打开定差减压阀而使调速阀的整个流阻减小， 从而使节流口前后之间压差（压力 p_1 与 p_2 之间）恒定。 在负载变化时，为获得液压缸恒定进给速度，将调速阀安装在无杆腔油路上。当液压缸 活塞杆回缩时，工作油液通过单向阀流出。 （ 3）调速阀 DEMO 当液压缸带负载向前运动到一半行程时，调速阀仍可使液压缸活塞杆伸出速度恒定。从 0 到 2.5 秒，液压缸不带负载，且压力条件保持不变。当液压缸带负载时，调速阀出口压力 p_3 升高（为更加清晰地显示该操作，现时间标尺变为 1/100 秒），定差减压阀出口压力 p_2 也暂时升高，接着，定差减压阀的控制活塞向左移动，从而使压力 p_2 又降至原来值，即压 力 p_1 与 p_2 之间压差保持不变。由于压力 p_3 在几步内增加至 25 bar，且定差减压阀开度 越来越大（在压力达到 25 bar 时，时间标尺变回 0.25 秒），因此，图示调节操作需重复多次。 液压缸活塞杆回缩快慢与负载无关。 六、辅助装置部分 1. 油管、管接头 2. 油箱 作用：储存油液、沉淀和散热。 3. 滤油器 作用：过滤污物。 4. 热交换器 5. 蓄能器 （ 1）作用 储存油液的压力能。 （2）应用 1）短时大量放油。 2）维持系统压力。 3）减小液压冲击。 （ 3）种类 皮囊式 弹簧式 6. 增压器 七、传动介质-液压油 1. 液压油 (hydraulic fluid)：是一种润滑油，用作液压传动系统中的工作介质。此外，还具 有润滑、冷却和防锈作用。通常由深度精制的石油润滑油基础油或合成润滑油（见合成润滑 油脂）加入抗磨和抗氧剂等石油产品添加剂调制而成。广泛用于机床、矿山工程机械、农业 机械、铸锻机械、交通运输机械、航空、航天等方面。 2.不同型号液压油不可混合使用 2.新油液使用前必须过滤 3.油液粘度不宜过高或过低 4.乳化液介质不能用于 0以下及 65 以上的系统 5液压油的命名分类方法 液压油的种类繁多，分类方法各异，长期以来，习惯以用途进行分类，也有根据油品类 型、化学组分或可燃性分类的。这些分类方法只反映了油品的性质，但缺乏系统性，也难以 了解油品间的相互关系和发展。 类 品种 数字 L Hv 22 其中：L-类别(润滑剂及有关产品，GB7631.1) HV-品种(低温抗磨) 22-牌号(粘度级，GB3141) 液压油的粘度牌号由GB 3141 做出了规定，等效采用ISO的粘度分类法，以 40运动粘 度的中心值来划分牌号。共分为 10、15（10、12、15 为军用飞机用油）22、32（北方民用）、 46（南方民用）、68、100、150 八个粘度等级。 八、液压回路 1、调压回路 作用：调整或限定系统压力。 1.1 单级调压回路 作用：调整系统压力并保持恒定 2、减压回路 作用：使系统中某一部分获得稳定的低压。 3. 顺序控制 九、液压应用 机床是液压技术的典型应用。在现代数控机床（CNC）中，刀具和工件由液压设备夹紧， 滑台进给和主轴转动也可以由液压驱动。 在液压挖掘机中，挖掘作业（直线驱动）和挖掘机本身运动（旋转驱动）都采用液压 驱动。挖掘机主要动力设备为柴油机。这里，显示了液压技术优点，例如较小元件具有较大 输出力。 十、液压系统的使用维护 液压传动系统具有许多优势，广泛应用于各种机械上。但如果使用方法和维护保养不当， 也会出现各种故障，以至影响生产。因此，正确地使用和维护液压系统是保证系统延长使用 寿命，保证工作稳定、灵敏、可靠的重要因素。下面分析发生故障的主要原因，并提出其防 护方法。 1.防止液压油的污染 液压油的污染，是指从外界混入空气、水分和各种固化物等，使用中如混入锈蚀的金属 粉末，就破坏了密封材料，涂料等碎状物。油液的污染，会加剧液压元件中相对运动零件间 的磨损，造成节流小孔的堵塞或滑阀运动幅卡死，使液压元件不能正常工作。据资料统计， 液压系统的故障 75%以上是由于油液污染所至。因此，必须采用各种措施来防止或减少油 液的污染。 防止油液污染的主要方法是： 安装前对管道、铸件等须经过彻底清洗，液压系统完成总装后还要进行彻底清洗； 各种液压元件装配时，禁止用带纤维的织物（如棉纱）擦拭； 油箱要合理密封，通大气处要设空气滤清器； 密封必须可靠，禁止使用不耐油的密封及胶管； 合理选用滤清器的类型和安装位置。系统中应根据需要配置粗、精滤油器。滤油器应当经 常检查使用情况，发现损坏应及时更换； 定期更换油液，一般在累计工作 10000 多小时后，应当换油。如继续使用，油液将失去润 滑性能，并可能呈现酸性，从而引起液压系统中金属部分的腐蚀等。若间断使用，可根据具 体情况隔半年或一年换油一次。 2.防止空气进入液压系统 液压系统中所用的油液压缩性很小，在一般情况下可认为油是不可压缩的。但空气的可 压缩性很大，约为油液的一万倍，所以即使系统中含有少量的空气，它的影响也是很大的， 溶解在油液中的空气，在低压时就会从油液中逸出，产生气泡，形成孔穴现象，到了高压区， 在压力油作用下，这些气泡又很快被击碎，急剧受到压缩，使系统中产生噪音，同时在气体 突然受到压缩时会放出大量的热量，从而引起局部过热，加速油温升高，使液压元件和液压 油受到损坏。空气的可压缩性大，还会导致工作器官产生爬行等故障，破坏了工作的平稳性， 有