湖南自考工程机械-液压传动部分自学课件

第2章液压传动,例：机床工作台液压系统（停止工位）,2.1概述,工作台快进,图形符号,从中得出的两个重要的概念,（1）液压系统中液体的压力取决于负载（2）执行元件运动速度取决于输入的流量,（1）动力元件（液压泵）：将机械能（转矩T，转速n）转化为液体的压力能（压力p、流量q）（2）执行元件（液压马达、液压缸）：将液体的压力能（压力p、流量q）转化为机械能（转矩T，转速n，或直线运动速度v，输出力F）（3）控制元件（液压阀）：控制液体的压力、流量和方向，从而实现控制执行元件的输出力、运动速度和方向，过载保护和程序控制（4）辅助元件（管道、管接头、油箱和滤油器）（5）工作介质,液压系统的组成,2.2液压泵,液压泵是液压系统的动力元件，将原动机输入的机械能转换为压力能输出，为执行元件提供压力油。,（1）液压泵工作的三个必备条件密闭容积：容积大小可变的密闭容积；周期性的机构运动：密闭容积的大小作周期性的变化（容积由小变大吸油，由大变小压油）；配流机构：密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。单柱塞泵是通过两个单向阀来实现这一要求的。,液压马达是将液压能转换为机械能，实现连续地旋转运动。输出转矩和转速。,液压泵的图形符号,2.2.1齿轮泵,吸、排方向取决于泵的转向,齿轮泵由于摩擦面多,一般只用来排送具有润滑性的油液,由一对齿轮、泵体和端盖组成了泵内的工作容积,按图示方向转动时,左侧轮齿退出啮合P吸入液体,吸入腔与吸入管相连;右侧轮齿进入啮合挤压液体P排出液体,为排出腔与排出管相连,2.2.1齿轮泵,工作原理图Z所示为二齿轮式渐开线外啮合齿轮马达工作原理，两个相互啮合的齿轮工、的中心分别为O1和O2，啮合点半径分别为r1和r2。齿轮I为带有负载的输出轴。当高压油液p1（p2为回油压力）进入齿轮马达的进油腔（由齿1、2、3和1、2、3、4的表面及壳体和端盖的有关内表面组成）之后，由于啮合点的半径小于齿顶圆半径，故在齿1和2的齿面上便产生如箭头所示的不平衡液压力。该液压力对于轴线01和02产生转矩。在该转矩的作用下，齿轮马达按图示方向连续地旋转。随着齿轮的旋转，油液被带到回油腔排出。只要连续不断地向齿轮马达提供压力油，马达就连续旋转，输出转矩和转速。齿轮马达在转动过程中，由于啮合点不断改变位置，故马达的输出转矩是脉动的。,2.2.1柱塞泵,径向柱塞泵,2.2.1柱塞泵,径向柱塞泵,这种泵由柱塞转子、衬套、定子和配油轴组成。定子和转子之间有一个偏心e。衬套固定在转子孔内随之一起转动。配油轴是固定不动的。柱塞在转子(缸体)的径向孔内运动，形成了泵的密封工作容腔。显然，当转子按顺时针方向转动时，位于上半周的工作容腔处于吸油状态，油箱中的油液经配油轴的a孔进入b腔；位于下半周的工作容腔则处于压油状态，c腔中的油将从配油轴的d孔向外输出。改变定子与转子偏心距e的大小和方向，就可以改变泵的输出流量和泵的吸、压油方向。因此径向柱塞泵可以做成单向或双向变量泵。,轴向柱塞泵,图为斜盘式轴向柱塞泵的工作原理。泵由斜盘、柱塞、缸体、配油盘等主要零件组成，斜盘和配油盘是不动的，传动轴带动缸体、柱塞一起转动，柱塞靠机械装置或在低压油作用压紧在斜盘上。当传动轴按图示方向旋转时，柱塞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，产生局部真空，从而将油液经配油盘上的配油窗口a吸入；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g，就可以改变密封工作容积的有效变化量，实现泵的变量。,2.3液压缸,液压缸是将液压能转变为机械能，用来实现直线往复运动的执行元件,工作原理和基本结构,一、液压缸的分类,按结构形式分：活塞缸：分单杆活塞缸、双杆活塞缸柱塞缸伸缩缸摆动缸按作用方式分：单作用液压缸一个方向的运动依靠液压作用力实现，另一个方向依靠弹簧力、重力等实现；双作用液压缸两个方向的运动都依靠液压作用力来实现；,双作用：双活塞杆液压缸,双杆活塞缸活塞两侧都有活塞杆伸出，根据安装方式不同又分为活塞杆固定式和缸筒固定式两种。,当缸筒固定时，运动部件移动范围是活塞有效行程的三倍；当活塞杆固定时，运动部件移动范围是活塞有效行程的两倍。,单活塞杆式液压缸,柱塞式液压缸,摆动式液压缸,摆动液压缸能实现小于360角度的往复摆动，可直接输出扭矩,2.4.1压力阀与压力控制回路,压力控制阀：控制油液压力高低或利用压力变化实现某种动作的阀。常见的压力控制阀按功用分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等共同特点：利用作用于阀芯上的液体压力和弹簧力相平衡的原理进行工作压力控制回路：对系统整体或系统某一部分的压力进行控制的回路溢流阀与调压回路减压阀与减压回路顺序阀与顺序回路卸荷回路平衡回路,2.4操纵控制阀及液压基本回路,溢流阀主要作用有两个：一是定量泵节流调节系统中，用来保持液压泵出口压力恒定，并将液压泵多余的油液溢流回油箱。这时溢流阀起定压溢流作用；二是在系统中起安全作用。,1.溢流阀与卸荷回路,（P型低压）直动式溢流阀,结构如图所示，压力由弹簧设定，当油的压力超过设定值时，提动头上移，油液就从溢流口流回油箱，并使进油压力等于设定压力。由于压力为弹簧直接设定，一般当安全阀使用。图c为直动式溢流阀的职能符号。,（Y型）先导式溢流阀,由先导阀和主阀两部分组成.主阀：控制主油路溢流的开口先导阀：控制主阀的开启压力调节螺母1可调节调压弹簧2的压紧力，从而调定了液压系统的压力远程遥控口C：接远程调压阀：远程调压接油箱：卸荷额定压力6.3Mpa调压范围：0.56.3Mpa,2）先导型溢流阀：结构如图所示，由主阀和先导阀两部分组成，主要特点是利用主阀平衡活塞上下两腔油液压力差和弹簧力相平衡。,P,T,符号,先导阀弹簧的作用：调节溢流压力主阀弹簧的作用：主阀弹簧只用于克服主阀芯的摩擦力，因此弹簧很软,溢流,不溢流,p进口油压pc溢流阀的开启压力,卸荷回路作安全阀（常闭）,作用：防止系统过载。,此时阀是常闭的。只有当系统压力超过溢流阀调整压力时，阀才打开，油液经阀流回油箱，系统压力不再增高，因而可以防止系统过载，起安全作用。,二、减压阀,主要用途当回路内有两个以上液压缸，其中之一需要较低的工作压力，同时其它的液压缸仍需高压运作时，此刻就得用减压阀提供一较系统压力为低的压力给低压缸。,减压阀分类减压阀有直动型和先导型两种。,特点：出口压力控制阀芯动作，有单独泄油口,减压原理减压阀是一种利用液流流过隙缝产生压降的原理，使出口压力低于进口压力，并保持恒定，故又称定值减压阀。,p2pt时，导阀打开，主阀两端产生压差当PF软t时，主阀阀芯右移，f，p2,减压阀与溢流阀比较,溢流阀减压阀a保持进口压力不变出口压力不变,b内部回油外部回油,c阀口常闭阀口常开,d阀芯二凸肩阀芯三凸肩,e一般并联于系统一般串联于系统,使夹紧缸获得稳定的低压。,减压回路,顺序阀是一种依靠系统中液体压力控制阀口通断的压力阀，因用于控制液压系统中两个以上的执行元件间动作的先后顺序。,顺序阀的出口不是通油箱，而是通向二次油路，因而它的内泄漏油液必须单独接回油箱。,顺序阀按结构不同可分为直动式和先导式两大类,顺序阀的类型,三、顺序阀,直动式顺序阀,先导式顺序阀,顺序阀的结构,液控顺序阀,阀口的开启与闭合与阀的主油路进油口压力无关，而只决定于控制口C引入的控制压力,应用：,控制液压缸动作顺序,当换向阀处于左位时，压力油首先进入4缸使其伸出，系统压力达到顺序阀调定的压力时，5缸再伸出；当换向阀处于右位时，两缸同时退回。,四、压力继电器,作用：利用系统中压力变化，控制电路的通断。,压力继电器是一种将液压系统的压力信号转换为电信号输出的元件。它的作用是在液压系统中的油压达到一定数值后，发出电信号，控制电气元件动作，实现系统的程序控制或安全保护。,工作原理：,pps,微动开关闭合，发出电信号。pps,微动开关断开，电信号撤销。,职能符号：,应用：1.控制电磁阀动作。2.控制系统压力，出故障时，自动停车。,应用：,控制电磁阀，实现油缸顺序动作。,压力阀小结,作用：控制液压系统中的压力。共性：利用液压力和弹簧力比较，控制阀口的开与关；或控制开口大小。溢流阀：控制进口压力减压阀：控制出口压力顺序阀：控制阀口通与不通，进而控制执行元件的动作顺序。压力继电器：利用系统中压力变化，控制电路的通断。要求：掌握各种阀的工作原理及应用场合。,2.4.2流量阀及控制回路,分类,流量控制阀群图,通过改变阀口通流面积来调节输出流量，从而控制执行元件的运动速度。,节流阀调速阀溢流节流阀分流集流阀,功用,1、节流阀,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。,(a)针阀（锥形）节流口,偏心式节流口,(d)周向缝隙式节流口,节流阀的结构及原理,1.普通节流阀,节流阀是普通单向阀的简称，其节流口采用轴向三角槽形式。压力油从P1口流入，经阀芯的节流口从P2口流出。转动手轮，通过推杆使阀芯作轴向移动，可改变节流口通流面积，实现流量的调节。,图形符号,二、调速阀,调速阀由定差减压阀和节流阀串联而成。,FP3xPP2（P2P3）基本不变。,注：P1由溢流阀调定，基本保持不变。,一、方向阀的功用及分类：1、功用：通断油路或改变油液流动方向，从而控制执行元件的启动、停止，改变其运动方向2、类型：单向阀、换向阀,二、单向阀,类型：普通单向阀、液控单向阀,1、普通单向阀,作用：只允许油液沿一个方向流动，不允许油液反向倒流（起止回作用）。,2.4.3方向阀及回路,对单向阀的性能要求：,（1）正向导通时，压力损失要小；,结构与工作原理,单向阀,（2）反向截止时，密封性要好。,2、液控单向阀,作用：,（1）起止回作用；（2）必要时解除逆止，允许油液反向通过。,结构与工作原理：,3、换向阀,作用：,利用阀芯相对于阀体间的相对位置改变，使油路接通、关断，或改变油流的方向，从而使液压执行元件启动、停止或变换运动方向。,类型,按阀芯的形状分类,滑阀【包括控制部分、主体部分（位、通）】,转阀,按阀的安装方式分类：,管式、板式、法兰式。,按操纵方式分类：,。,手动,机动,电动,弹簧控制,液动,液压先导控制,电液动,换向原理及图形符号,1)换向阀结构及图形符号,二位二通阀,二位四通阀,二位五通阀,二位三通阀,图形符号含义：,用方格数表示阀的工作位置数。,一个方格内，箭头或“”与方格的交点数为油口通路数。箭头表示油口相通，“”表示油口不通。,三位四通阀,三位五通阀,换向阀的滑阀机能,常态位：,换向阀的阀芯未受到外部操纵力作用时所处的位置。,滑阀机能：,阀芯处于常态位（原始位置）时各油口的连通方式。如二位阀有“常通型”、“常断型”。,中位机能：,三位换向阀的阀芯在中间位置时，各油口的连通方式，称为换向阀的中位机能。,三位换向阀常用的中位机能：“O”、“H”、“M”、“P”、“K”、“Y”型。,3、几种典型换向阀的结构,手动换向阀,机动换向阀,又称行程阀。,它是借助于安装在工作台上的挡铁或凸轮来迫使阀芯移动。通常是二位的，有二通、三通、四通和五通几种，其中二位二通机动阀又分常闭和常开两种。,电磁换向阀,工作原理：,利用电磁铁的通电吸合与断电释放而直接推动阀芯来控制液流方向的。,液动换向阀,工作原理：,利用控制油路的油液压力来改变阀芯位置的换向阀。,结构：,一、换向回路左图所示为采用二位四通电磁换向阀的换向回路,二、锁紧回路,锁紧回路是使液压缸能停留在任意位置上，且停留后不会因有外力作用而移动位置的回路。使用中位机能为O形或M形的均可组成锁紧回