液压传动与控制PPT演示课件

1,液压传动与控制,上海应用技术学院,2,第一章液压传动概述,1.1液压传动的工作原理及工作特点1.2液压系统的主要参数1.3液压系统的组成1.4液压系统的图形符号1.5液压传动的主要优缺点,3,1.1液压传动的工作原理及工作特点,一.工作原理,图11,二.工作特点,4,5,1.液压传动是以液体为介质，依靠运动液体的压力能来传递动力的传动。(液力传动则是依靠运动液体的动能来传递动力的传动。),2.液压系统工作时能量转换过程:,3.液压传动系统的油液是在受控状态下工作.(液压传动与液压控制是密切相连的),4.液压传动系统必须满足其液压执行元件（液压缸或液压马达）对力和速度方面的要求,6,1.2液压系统的主要参数,一.压力p和负载F,活塞的平衡方程,pA=F,当活塞有效作用面积A确定时,P正比于F，压力决定于负载。负载是第一性的,压力p=F/A,7,定义,二.流量Q与速度v,活塞有效作用面积A确定时,流量QV/tAL/tAv,t时间内行程为L时，进入油缸的油液体积为,V=AL,Q正比于v，速度决定于流量,三.液压功率,NFvpAvpQ,8,一.能源装置（能量转换装置）,将系统元件按功能分为四个组成部分,二.执行元件（能量转换装置）,压力和流量,转矩和转速,压力和流量,力和速度或转矩和转速,1.3液压系统的组成,9,三.调节控制元件,四.辅助元件,控制液压系统中油液的流量、压力和流动方向,主要包括各种控制阀、变量泵和变量马达,保证液压系统的可靠、稳定持久的工作,是除以上三项外的其它装置。如油箱、滤油器、油管、管接头、压力表等。,10,以下符号摘自GB/T786.193参照ISO12191977，括号内的图形符号为本书所用符号，摘自GB78676。,定量泵,变量泵,双向变量泵,单杆、双作用活塞油缸,单杆、单作用活塞油缸,双杆、双作用活塞油缸,1.4液压系统的图形符号,11,节流阀,（直动式）溢流阀,换向阀,1）位：阀芯相对阀套的位置一位一个方框,2）通：阀对外的通路一个断头一通，一个箭头二通同一阀各位通路数相等。,3）操纵方式,12,顶杆机械控制,油箱,单向阀,滤油器,单作用电磁控制,手动控制,液动控制,图12为图11的职能符号图（液压系统工作原理图）,13,14,液压传动与机械、电力等传动相比，有以下优缺点,1.5液压传动的主要优缺点,优点,无级调速，调速范围大体积小，质量轻、功率大，即功率质量比大易实现自动控制和过载保护可实现无间隙传动，运动平稳液压元件的自我润滑作用液压元件实现了标准化、系列化、通用化系统中间的减速装置可省，使传动简化,15,缺点,液压传动系统对温度和油液污染比较敏感，使用和维护要求高，故障排除较困难；为防止漏损，元件加工精度较高，液压传动系统成本可能较高；由于油液的压缩性和泄漏等因素影响，液压传动不能保证严格的传动比；,第二章液压油和液压流体力学基础,2.1液压油的性质和选用2.2静止液体力学2.3流动液体力学2.4液体在管道中的流动2.5液流流经小孔及缝隙的流量计算2.6液压冲击和空穴现象,16,17,一.液体的密度和重度,2.1液压油的性质和选用,密度1)定义:单位体积液体的质量,对于均质液体：,18,2)单位,国际单位制（SI）中，kg/m3,19,3)密度与压力、温度的关系,温度升高，密度减小压力增大，密度增大一般情况下，视密度为常数,矿物油，=（850960）kg/m3,一般取=900kg/m3,20,2.液体的重度,1)定义重度：单位体积液体的重量,3)单位：N/m3,2)与的关系,21,“”使为正值（p为正时，V/V为负）,二.液体的压缩性,1.定义：液体的压缩性液体受压后体积缩小的性质,22,1)压缩性系数物理意义：单位压力增加时引起的液体体积的相对缩小率。,2.液体压缩性的表示方法,23,2)液体的体积（容积）弹性模量e,e越大，压缩性越小，抗压缩性能强,液压油e油（1.42.0）109N/m2,钢e钢2.061011N/m2,物理意义：液体体积的相对缩小率为1时所需的压力增加值,24,AttentionPlease!,）,）,静态时，p/t=0（p常数）Q压=0可忽略油液压缩性。,动态时，p/t很大，尤其当行程L较大时，液体容积V较大，Q压不能忽略。计压缩性。,25,3.等效体积（容积）弹性模量e,液体,容器壁,气体体积,总体积,气体g1.4p,气体体积占总体积的比例,26,例表明：,1）尽管液压油混入少量空气，e显著下降,Vg/V=0.01、p35bar时，e0.37109N/m20.25e,例：采用钢管,Vg/V=0.05、p35bar时，e0.09109N/m20.06e,2）增加压力会提高e,例：采用钢管,Vg/V=0.01、p35bar时，e0.37109N/m2,Vg/V=0.01、p140bar时，e0.83109N/m2,增加了124%,27,3）采用软管，将更进一步显著降低e,例：Vg/V=0.01p35bar,采用钢管时e0.37109N/m2,采用软管时e0.17109N/m2,以溶解形式存在于液体中的空气对液体的压缩性无影响,以混合形式存在于液体中的空气对液体的压缩性影响很大,液压系统设计和使用中应尽量设法不使油液中混入空气,28,三.液体的粘性和粘度,1.粘性,定义,液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力阻碍分子间的相对运动，而产生的一种内摩擦力的性质,特点,液体流动时才呈现粘性,29,2.粘度（表示液体粘性大小的物理量）,1)绝对粘度（动力粘度）,液体粘性示意图,30,实验证明：,液体流动时，相邻液层间的内摩擦力Ff,液层的接触面积,速度梯度,比例系数，表征液体粘性大小的物理参量，称为粘性系数或绝对粘度,31,单位面积上的内摩擦力_内摩擦应力,牛顿液体内摩擦定律,du/dy一定时，比例系数大，大小，小,单位：,SI制Pas,C.G.S.制P（泊）,1P(泊)1dyns/cm2100cP(厘泊),1Pas10P1000cP,32,2)运动粘度,定义,单位,SI制m2/s,C.G.S.制1cm2/s=1St(斯)=100cSt,1m2/s=104St=106cSt,33,运动粘度的使用,理论分析和计算中常用/的组合，无特殊的物理意义,液压油划分牌号的依据,按GB/T1341-94(代替82)，等效采用ISO3448:1992(代替1975),液压传动用掖压油的牌号是用40C时的平均运动粘度的厘斯值来命名的。掖压油的牌号也表示了这种油的粘度等级。,例32号油粘度等级VG32，其40C时平均粘度为32cSt,82年以后开始采用国际通用的以40C时运动粘度厘斯数的平均值来命名油牌号。牌号前冠以“N”，例N32号油,91年后“N”取消,过渡时期,82年以前标准规定用50C时平均运动粘度的厘斯值来命名油牌号,34,其它牌号对照可参考有关手册、样本,示例1.,35,对于某一粘度等级，其粘度范围距中心值的允许偏差约10%。,相邻粘度等级间中心值相差约50%(去小数位),粘度等级2、3、5、7、10、15、22、32、46、68常用10号至100号，主要集中在15号68号,例32号油max=35.2cSt,min=28.8cSt,36,3）相对粘度（恩氏粘度）,定义,换算关系,被测液恩氏粘度(tC时),=7.31E-6.31/E（cst）,Et=t1/t2,37,3.混合油液的粘度,为使工作油液得到所需要的粘度，可采用两种不同粘度E1，E2的油液按一定比例混合而得。,混合油液的粘度可用下述经验公式计算,E0aE1+bE2-c(E1-E2)/100,E1、E2油液占体积百分数,与a、b有关的实验系数,系数c的数值:,38,4.粘度与温度的关系,温度对油液粘度影响很大，油温升高，粘度显著下降粘度对系统性能(如功耗和泄漏等)影响很大，因此希望粘度随温度变化小粘温性(图2-3)好。,粘温性图中，曲线斜率越小，粘温性越好,5.粘度与压力的关系,压力对油液的粘度有一定影响。压力升高，分子间距离越小，粘度越大。高压时，压力升高，粘度增大迅速；一般压力范围，粘度变化可忽略。(图24),39,四.液压油的选择,1.液压油应满足的要求,粘温性能好,良好的润滑性,良好的化学稳定性,质量纯净，良好的抗泡沫性,闪点要高，凝固点要低,40,2.液压油的选择,首先考虑选择合适的粘度(根据泵的种类、工作温度、系统速度和工作压力首先确定适用粘度)，然后再选择合适的液压油品种。,1)粘度选择的总原则：,41,(1)一般液压系统的油液粘度在40=15-100cst,2)粘度选择的具体原则：,环境温度超过40C时，适当提高油液粘度,高速液压马达和快速液压缸的液压系统，选用粘度较低的液压油,液压随动系统，通常40=15cSt,高精度、有特殊要求的液压系统，采用专用液压油；一般液压系统，采用机械油、汽轮机油、柴油机油、变压器油等,42,(2)在一般环境温度t38C的情况下，油液粘度可根据不同压力级别来选择。即低压0p25(105Pa)401546cSt中压25p80(105Pa)403268cSt中高压80p160(105Pa)404690cSt高压160p320(105Pa)4068100cSt,(3)冬季选用粘度较低的油液，夏季应当提高油液粘度,43,(4)按液压泵类型,44,45,一.液体的压力,2.2静止液体力学,质量力,表面力,切向力,法向力,惯性力,重力,作用在液体上的力,1.液体的压力液体在单位面积上所承受的法向作用力,P=Fn/A,液体某一点的压力,46,1)液体的压力永远指向作用面的内法线方向（因为液体受拉、受切后即流动）,2.静压力的两个性质,2)静止液体中任一点的压力沿各个方向都相等（反证法：若有一方向不相等，即会产生流动，破坏静止液体存在条件）,47,1).基准,3压力的表示方法,绝对真空-绝对压力,大气压-相对压力（表压力）,绝对压力、相对压力、真空度三者的关系如下页图所示,48,pa,大气压,p2pa,P2绝对,P2相对,0,p,49,P2相对F1,A1,A2,55,当F2大P大，F2小P小，F2=0P=0，压力大小决定于负载阻力,3.压力的形成,当F1=0（不施加推力），P=0,容器不密封p=0,压力是在密闭容积中，前阻后推的情况下形成的(压力是憋出来的),56,三.静压力作用于固体壁面上的作用力,平面,曲面,F=pA,承压面积A,57,d,p,r,x,y,dA,dA=lrd,l,58,dF=pdA=plrddFx=dFcosFx=dFx=-/2/2plrcosdFx=p2rl,右半曲面在x方向投影面积,液体压力作用在曲面某一方向上的力等于液体压力与曲面在该方向投影面积的乘积,结论,59,2.3流动液体力学,重点是三个基本定律：质量守恒定律（连续性方程）能量守恒定律（伯努利方程）动量定律（动量方程）,60,一.基本概念,1.理想液体,1).理想液体-无粘、不可压缩的液体,2).实际液体-有粘、可压缩的液体,2.稳定流动（恒定流动）,1).稳定流动（恒定流动）,61,2).非恒定流动,液体在流动时，通过空间某一固定点的所有液体质点在该处的压力、速度和密度随时间变化,62,3.流线,1).迹线_某一液体质点在空间位移的轨迹,2).流线_某一瞬时液流中一条条标志其各处运动状态的曲线，曲线上各点的切线方向表示其各点处瞬时流动方向,性质,时变性恒定流动时，流线=迹线流线不能相交、转拆，光滑曲线（一个点，瞬时只能有一个速度）,63,3).流束_流线的集合,微小流束上各截面的参数u、p、可认为相等,流束,dA,u,64,A,A,v,v,B,B,4.通流截面、平均流速、流量,1).通流截面与流束中所有流线正交的截面,65,2).流量单位时间流过某一通流截面的液体体积,Q=AudA,单位：m3/s、cm3/s、L/min,(1L=10-3m3=103cm3),66,3).平均流速v平均流速是一个假想的流速，但便于测量,vA=AudA=Q,v=AudA/A=Q/A,67,二.连续性方程-流动液体质量守恒定律,如下图所示，取流束断面1.2之间液体为控制体积,68,_理想液体作恒定流动时的连续性方程,设:1.液体为理想液体不可压缩，=常数2.液流作恒定流动，控制体积内液体质量不变,由质量守恒定律,单位时间流进断面1的液体质量=流出断面2的液体质量,1V1A1=2V2A2,V1A1=V2A2=VA=Q=Const(1=2),69,方程的物理意义稳定流动的情况下，当不考虑液体压缩性时，通过管道各断面的流量都相等,讨论,V1/V2=A2/A1V1/A即流量一定时，A大，V小;A小，V大,具有分支的管路中，Q1=Q2+Q3,V1A1=V2A2=VA=Q=Const,70,三.伯努利方程-流动液体能量守恒定律,(一）.理想液体的伯努利方程,设液体作恒定流动，dt时间内，控制体积AB位置流动到AB,71,1.伯努利方程式的推导,外力对控制体积做功,W1=F1v1dt-F2v2dt=p1A1v1dt-p2A2v2dt,由连续性方程,A1v1=A2v2,或,A1v1dt=A2v2dt=V,W=p1V-p2V,AA或BB段液体的体积,72,控制体积的能量变化,m1,m2：AA,BB段质量,73,外力做功等于机械能的变化,因假设为理想液体，管道内流动时没有摩擦力，没有能量损耗,W=E2-E1,两边同除mg得,上式即为理想液体作恒定流动时的伯努利方程,74,2.伯努利方程讨论,P/g-单位重量液体压力能-比压能,v2/2g-单位重量液体动能-比动能,h1-单位重量液体动能-比动能,三项之和为总比能,方程的物理意义：,水平管道，h1=h2,理想液体做恒定流动时，流束的任意截面上有三种形式的能量，即压力能、动能和势能，它们之间可以互相转化，但三种能量的总和是一定的。,A1v1=A2v2,Avp,方程每一项都为长度量纲（压力头、速度头、位置头、总水头）,75,（二）.实际液体的伯努利方程,1.伯努利方程式的推导,实际液体有粘性，流动过程有一部分能量损失,实际液体某一截面由于粘性各点流速不等,实际液体微小流束作恒定流动时的伯努力方程,76,上式两边乘,对液流通流截面积A1、A2积分,（1）取1、2截面为缓变流截面,=常数,（2）令动能修正系数,与流动状态有关：层流=2紊流=1,（3）流动过程的平均能量损失,77,由以上推导得实际液体的伯努利方程,2.实际液体伯努利方程的物理意义,第一截面（上游截面）的总比能,第二截面（下游截面）的总比能,流量过程中的比能损失,-,=,78,2.4液体在管道中的流动,例：液压装置最高点与最低点的垂直高度差h=10m，该点p=21MPa，管道流速v=5m/s，求该点总比能及其中比压能、比动能、比势能所占比例,总比能：P/g+1v12/2g+h1=2397.63m（设1=1，=900kg/m3,P1/g+1v12/2g+h1=p2/g+2v22/2g+h2+hw,伯努利方程,比压能:P/g=2378.53m,占2378.53/2397.63=0.992,比动能:v2/2g=1.27m,占1.27/2397.63=0.00053,比势能:h=10m,占10/2397.63=0.00417,79,可以认为：一般情况（尤其在高压管路中）,P/gv2/2g和h伯：P1/gP2/g+hwhw=p1-p2,即:能量损失主要表现为压力损失，能量损失可用压力差来测量能量损失也称为压力损失,沿程压力损失,局部压力损失,在等径直管中流动时产生,液流流经弯管、变截面管道、阀口等局部地区时产生,压力损失,80,一、沿程压力损失PL,PL=(L/d)(v2/2g)=(L/d)(v2/2),平均流速v=4Q/d2,沿程阻力系数，与流动状态有关,81,层流：液体质点作平行于管道轴线的流动,1.流动状态,紊流：液体质点作平行于管道轴线的流动的同时还作杂乱无章的横向窜动,1)层流、紊流,82,圆管中液体流动状态与v、d、三参数有关,2)流动状态试验,实验证明：,无论v、d、如何变化，只要组合vd/不变，流动状态不变，令Re=vd/-雷诺数（无量纲数）,Re轮齿体积,qp=6.66m2zb,修正:26.66,瞬时流量的流量脉动,Qp=qpnppv=6.66m2zpbnppv,Qpmax,Qp,Qpmin,流量脉动率p=(Qpmax-Qpmin)/Qp,齿数Zp越小，p越大,122,三、齿轮泵的优缺点,缺点：径向不平衡，泄漏大（高压法补偿）流量脉动大，噪声大，不能做变量泵用。,优点：结构简单紧凑，体积小，重量轻，工艺性好，价格便宜，自吸能力强，对油污不敏感，转速范围大，维护方便，工作可靠,123,3.3叶片泵,一、双作用式叶片泵,(一)工作原理,转子、定子、叶片、两配油盘等部件组成,由相邻圆弧段上两叶片、定子内表面、转子外表面、两配油盘形成四个密闭工作容积,容积增大，形成局部真空-吸油容积减小-压油,每个密闭工作容积每转吸、压油两次双作用式叶片泵,两个吸、压油区对称分布，液压力径向平衡平衡式叶片泵,压力可提高，中压可达7MPa，高压可达1421MPa,流量均匀，噪声小,124,125,（二）双作用叶片泵的结构,126,二、单作用式叶片泵,(一)结构与工作原理,1.结构上与双作用叶片泵的不同点,定子、转子偏心放置(同心)定子内表面曲线是圆(8段曲线组成)吸、压油窗口共2个(4个),2.工作原理,由封油区上两叶片、定子内表面、转子外表面、两配油盘形成两个密闭工作容积,容积增大-吸油,容积减小-压油,每个容积、每转吸、压油一次,单作用式叶片泵,1.径向不平衡,非平衡式叶片泵,（二）特点,127,三、限压式变量叶片,(一)外反馈限压式变量叶片泵的结构与工作原理,1.结构组成,2.工作原理（变量原理）,主要由单作用式叶片泵+变量机构组成,当ppAxFs时，定子左移，ee=ex=emax-x，qp、Qp减小平衡时，ppAx=ks(x0+x)=Fs+Ks(emax-ex)Qp=2Dbexnppvpp越高，ex越小当2Dbexnp=Qpl时，Qp=0这时，外负载再增加，pp也不再升高，pp=ppmax限压式变量叶片泵(4)Qp随pp变化自动变化自动变量泵,2)瞬时流量是脉动的，但脉动率p较齿轮泵小,3)Qpee可变-变量泵-变量叶片泵的基本理论依据,128,129,(二)静特性曲线及调整,1.静特性曲线及其分析,AB段pp较小，ppAxFs，e=exQ2,156,（2）有杆腔进油,若P2=0，,速度,推力,Q1A2.A1=A1.A2=A2.,2.活塞杆固定,与缸体固定相比较：当Q1（Q），P1，P2相同时，同一边进油，速度推力大小均相等，方向相反.,159,3.占地,2L,160,4.单杆活塞缸小结当Q1（Q）P1、P2相同情况下比较,A1A2A1A2同样Q1时，V1F2F1F2差动连接时，F3v1F3v1无论活塞杆固定还是缸体固定时，均占地2L，同一边进油，活塞杆固定和缸体固定的速度、推力均对应大小相等，方向相反。,161,4.2柱塞式液压缸,1.适用于长行程,2.推力和速度推力F=pA柱速度V=Q/A柱,作用面积为A柱（）,（对于柱塞固定时同样适用),162,3.单作用式缸回程靠机械方式或成对使用（图4-7b）,163,164,4.3摆动式液压缸,作摆动运动.(广泛应用于机床回路夹具送料装置，间歇进给机构，液压挖掘机，装载机，舰船的液压舵机等),（一）叶片式,单叶片式双叶片式,1.单叶片式（图4-8(a)）(1)构成及工作原理缸筒1-隔块3叶片4-转轴2（2）摆动角度范围300,(3)转矩,式中D:缸筒直径D=2R2,d:转子直径d=2R1,165,166,先假设摆动缸摆角能不受隔块限制，则整转排量为,马达转速,实际单叶片式摆动转角受隔快限制不能超过360，则转速度用1表示,(4)转速,167,(1)构成及工作原理缸筒1二隔块3转轴2二叶片4,(3)转矩T2=2T1,(4)转速,2.双叶片式（4-8(b)）,（2）摆动角度范围150,168,（二）活塞齿条齿轮式,1.单缸、双作用式活塞齿条摆动马达工作原理（图4-12）,单作用式双作用式,单缸式双缸式,1).结构简单，密封容易，压力可达32Mpa，输出转矩大2).转角可通过控制活赛行程来自由选取，必要时可大于3603).制造和安装要求高,2.特点：,169,170,4.4其他液压缸,（一）增力缸（图4-10）,（二）增压缸（图4-11）,1.可获得很长的工作行程，广泛应用于工程机械（如翻斗汽车，起重机等）和农业机械上2.相同流量、压力输出时，液压缸推力和速度是分级变化的先动作的活塞速度低，推力大后动作的活塞速度高，推力小,（三）伸缩缸（多级缸）（图4-9）,4.1,171,172,173,174,4.5液压缸的典型结构和组成,一.液压缸的典型结构,1.机床用单杆活赛缸结构（图4-13）,2.挖掘机用液压缸结构（图4-14）,二.液压缸的组成,1.缸筒组件(包括缸筒和缸盖等)2.活塞组件(包括活塞与活塞杆等)3.密封装置4.缓冲装置5.排气装置,175,176,图4-14,177,（三）密封装置,1.需要密封处1)缸盖与缸筒的密封2)活塞与活塞杆3)活塞与缸筒4)活塞杆与缸杆,静密封,动密封,3）沟漕尺寸（b.H.）表面粗糙度应符合要求（查手册）通常预压缩量K=1+2=d0-H=(0.150.25)d0-静密封K=(0.10.2)d0-动密封,2.静密封O型密封图,1）O型密封图（图4-22）（静密封比动密封直径d0小）,2）O型密封图密封机理（图4-24）,静密封压力可达32Mpa,178,179,a.造成局部阻力有助于密封b.存脏物C.存油，润滑D.减小径向不平衡力和移动时摩擦,3动密封,1）活塞与缸体的密封,1）间隙密封（图4-20）,适用于压力较低的液压缸，活塞外圆柱表面开有若干条0.30.5mm深环形槽，其作用,2）活塞环密封（图4-21）,适用于高压，高速和密封要求较高的场合,180,181,3）橡胶圈密封（方便、可靠、应用广泛）,a.O型密封圈（图4-25）,b.Y型密封圈,Y型密封圈（图4-26）,Y型密封圈的安装使用-(图4-274-28),C.V型密封图,V型密封圈-图4-29,182,图4-25,183,184,185,(四).缓冲装置,为避免活塞在行程两端撞击缸盖,产生噪声,影响工件精度以至损坏机件,而在液压缸两端设置.,1.环状间隙式缓冲装置(图4-31a),2.节流口可调式缓冲装置(图4-31b),3.节流口可变式缓冲装置(图4-31c),(五).排气装置,为排除液压油中混入空气,以免影响运动的平稳性及产生噪声和振动.,(图4-32),186,187,188,第五章液压阀,5.1液压阀的分类及基本要求5.2方向控制阀5.3压力控制阀5.4流量控制阀5.5比例阀和溢流阀新型液压元件,189,5.1液压阀的分类及基本要求,一.液压阀分类,（一）按用途,方向控制阀,单向阀换向阀,压力控制阀,溢流阀减压阀顺序阀压力继电器,流量控制阀,（普通）节流阀调速阀溢流节流阀,190,（二）按操纵方式,手动式机动式电动式液动式电液动式,（三）按安装方式,管式阀板式阀发兰式,191,二.对液压阀的基本要求,1）动作灵敏，工作可靠；,2）不必要的压力损失小,3）密封性能好,4）结构紧凑，安装、调整、维护、保养方便；,5）价格便宜，寿命长；,6）通用性强。,本章学习要点：阀的结构、工作原理、图形符号、性能特点、应用,192,5.2方向控制阀,一.单向阀,1.结构与工作原理,1）工作原理（图5-1）,2）结构,（1）钢球式（图5-1）,（2）锥阀芯式（图5-2）,（3）板式单向阀,管式阀,193,194,2.应用例,单向阀1防止电机停止时，压力油使泵倒转损坏电机和泵。,单向阀2使系统实现慢进-快退,195,（二）.液控单向阀,1.结构与工作原理（图5-5a),1)K口无压力油,2）K口有压力油,2.图形符号,3.应用例,2）双锁阀的锁紧回路,1）锁紧回路（图5-6）,196,197,二.换向阀,按阀芯相对阀套的运动方式,转阀式滑阀式,（一）转阀式换向阀,1.工作原理(图5-8）,2.职能符号,3.性能特点及应用,1）结构紧凑；,2）存在径向不平衡力；,3）密封性差；,4）适用于低压小流量场合或做先导阀用。,198,199,（二）滑阀式换向阀,构成,主体部分控制调节部分,1,常用阀主体部分结构、工作原理及应用（表5-2）,.主体部分阀芯、阀套组成,1）二位二通阀,2）二位三通阀,200,201,202,3）二位四通阀,表5-2,（1）可.换向,（2）.不可在任意位置停,（3）.两个方向只有一种背压,4）三位四通阀,（1）.可换向,（2）.可能在任意位置停,（3）.两个方向只有一种背压,203,5）二位五通阀,（1）.可换向,（1）.可换向,（2）.不可在任意位置停,（2）.可能在任意位置停,（3）.两个方向可有两种背压,（3）.两个方向可有两种背压,6）三位五通阀,204,2.滑阀的中位机能（表5-3）,滑阀阀芯在不同位置时各油口连通情况滑阀机能,三位阀阀芯在中位时的滑阀机能中位机能，,1）O型,特性：,（1）阀在中位时能使执行元件在任意位置停。,（3）换向过程中由于运动惯性引起的冲击较大，但换向点位置重复精度高,（2）阀在中位时，油泵不卸荷，并联执行元件运动不受影响。,（4）油缸停止时由于两腔封满油，启动时起缓冲作用，因此启动较平稳。,（5）阀在中位时，油缸不浮动，因此不能装手动机构。,205,206,2）H型,特性：,（1）阀在中位时能使执行元件在任意位置停。,（2）阀在中位时，油泵卸荷，不能并联执行元件。,（3）换向过程中由于运动惯性引起的冲击较小，但换向点位置重复精度不高。,（4）油缸启动时没有油液起缓冲作用，因此启动不平稳，有前冲。,（5）阀在中位时，油缸浮动，因此能装手动机构。,207,3）Y型,特性：,（1）阀在中位时能使执行元件在任意位置停。,（2）阀在中位时，油泵不卸荷，并联执行元件运动不受影响。,（3）换向过程中由于运动惯性引起的冲击较小，但换向点位置重复精度不高。,（4）油缸启动时没有油液起缓冲作用，因此启动不平稳，有前冲。,（5）阀在中位时，油缸浮动，因此能装手动机构。,208,4）M型,特性：,（1）阀在中位时能使执行元件在任意位置停。,（3）换向过程中由于运动惯性引起的冲击较大，但换向点位置重复精度高,（2）阀在中位时，油泵卸荷，不能并联执行元件。,（4）油缸停止时由于两腔封满油，启动时起缓冲作用，因此启动较平稳。,（5）阀在中位时，油缸不浮动，因此不能装手动机构。,209,5）P型,特性：,阀在中位时不能使非对称的执行元件在任意位置停。,210,6）X型,阀在中位时P口、O口接通，但不通畅，保持一定的压力，可供压力要求不高的控制油路使用,7）OP型、MP型,三位换向阀除了有各种中位机能外，有时也将阀的左位或右位设计成特殊的机能,211,.控制操纵部分,1.手动换向阀（图5-9）,1）弹簧复位式,2）钢珠定位式,2.机动换向阀（图5-10）,3.电磁换向阀（图5-11）,4.液动换向阀（图5-12）,5.电液动换向阀（图5-13）,212,213,214,215,216,217,218,5.3压力控制阀,基本工作原理；利用系统压力与弹簧力平衡，实现各种控制功能,一.溢流阀,（一）主要功能,1.作溢流阀用（阀1）,1）溢流将多余的油液溢走,2）定压控制系统压力（溢流的同时定压）,3）安全保护,2.作背压阀用（阀2）,使液压执行元件回油路保持一定压力,3.作安全阀用,超过系统安全压力时，溢流，防止系统压力继续升高，对系统起安全保护作用（系统若正常工作状态不溢流）,219,（二）工作原理及结构,1.直动式溢流阀（图5-17）,1)工作原理,主油路PO,控制油路P径向孔e轴向阻尼孔f阀芯底部,当P较高时，PA阀FS时，阀芯上移，PO溢流溢流阀工作状态,阀芯平衡时（忽略摩擦力、液动力）,PA阀=k(x0+x),阀开口量,液压力直接与弹簧力平直动式溢流阀,阀的调节压力,(x0x),调节弹簧力就能调节阀进口压力,220,221,2）结构要点（图5-17）,（1）阻尼孔f对阀芯振荡起阻尼作用,（2）泄油内引回回有油口,通过溢流阀的流量,Q，x，P调节压力P随溢流量变化,而P越大，须k越大，kx越大，调节压力随溢流量变化越大,2.先导式溢流阀（图5-18）,1）结构,主阀部分先导阀部分,3）调节压力与溢流量关系,222,2）.工作原理（图5-18）,主油路PO（接油箱）,（1）当P较低时，导阀关闭，控制油流静止，PP，主阀口关闭不溢流、不定压溢流阀非工作状态,（2）当P较高时，导阀开启，控制油液经导阀b孔回油口O（回油箱）,主阀芯平衡时（p-p)A主=k主(x0+x)k主x0(x0x)差动式,k主很小，因此（P2-P2）A主0则P2P2由导阀调定，即减压阀出口压力由先导阀调定,6）阀在工作状态下，自动保证P2基本恒定,图5-23,230,3.图形符号,4.应用例,231,三.顺序阀,功用：利用系统压力变化来控制油路的通断,（内控式）顺序阀（外控式）液控式顺序阀,（一）（内控式）顺序阀（图5-26）,1.功用利用阀进口压力的变化来控制油路通断,2.工作原理,1）P1较低时，P1A阀FS=kx0，P1P2,2）P1较高时，P1A阀FS，P1P2,3.图形符号,直动式先导式,与溢流阀相比的不同点，只是出油口接压力油路，因此泄油从L口外引回油箱。,4.应用例（图7-43）,232,233,（二）液控顺序阀,1.功用利用外部控制压力的变化来控制油路的通断,2.工作原理（图5-28）,1）K口压力较低时，P1P2,2）K口压力较高时，P1P2,3.图形符号,直动式先导式,4.应用例（图7-20）,234,图5-28,235,四.压力继电器,功用利用系统压力变化来控制电路通断，以实现顺序动作或安全保护等。,2.工作原理（图5-29）,1）当K口压力升高，微动开关闭合；,2）当K口压力降低，微动开关断开；,3）钢球7和弹簧9的作用使柱塞运动时与孔间产生摩擦力，从而使微动开关断开时压力比闭合时低；弹簧预紧力愈大，闭合与断开的压力差愈大。,3.图形符号,4.应用例（图7-44）,236,237,238,5.4流量控制阀,一.流量控制原理和节流口的流量特性,（一）流量控制原理和节流口形式,1.流量控制原理通过改变节流口过流断面积的大小或液流通道长短改变液阻，进而控制通过阀口的流量。,2.节流口形式,1）针阀式节流口,2）偏心槽式节流口,3）轴向三角槽式,4）周向缝隙式节流口,5）轴向缝隙式,239,240,（二）节流口流量特性,节流口,薄壁小孔细长小孔,节流阀流量公式,QT=CTAT（PT）m,CT节流阀流量系数；与节流口形式、液体流态、油液性质等因素有关。,m节流阀指数，与节流口形式有关，0.5m1,241,(三）影响流量稳定性的因素,节流阀调定（AT调定）后，Q还会受其它因素的影响,1.受PT影响；（薄壁小孔影响小）,2.受油温（油粘度）影响；（薄鼻小孔几乎不受影响）,3.节流口堵塞（薄壁小孔不易堵）,结论：薄壁小孔流量稳定性好。,242,二.普通节流阀,1.结构与工作原理（图5-30）,2.最小稳定流量和最小压差,最小稳定流量在不发生节流口堵塞的条件下的最小流量（对应系统的最低速度）,最小压差节流阀正常工作所需的最小压力差。（从样本、手册中可查得）,4.应用例,调节节流阀通流面积，即能调节通过的流量，从而调节执行元件速度。负载FL变化，节流阀口前后压差变化，通过流量、速度变化。,3.图形符号,243,244,三.调速阀,调节控制通过的流量，并使其不受其进、出口压力变化（负载变化）的影响,（一）结构与工作原理（图5-31）,1.结构定差减压阀与节流阀串联而成,3.控制油路,定差减压阀下部,定差减压阀弹簧腔,当P3或P1变化时，经减压阀的调节过程自动保持PT、QT、Q调基本不变,节流阀压差（P2-P3）、Q节、Q调基本不变,245,246,（二）静特性曲线,（三）图形符号,（四）应用例,FL变化，P1（或P3）变化，但P节不变，通过阀的流量不变，缸运动速度恒定。,247,四.溢流节流阀,（一）.结构与工作原理（图5-33）,P1,节流阀调节进入执行元件的流量,定差溢流阀调节保证节流阀两端压差稳定,2.油路,定差溢流阀底部,定差溢流阀弹簧腔,控制油路,3.定差溢流阀自动保证节流阀两端压差（P1-P2）基本恒定,4.安全阀3防止系统过载,248,249,（二）与调速阀比较,1.相同点：均能调节流量（速度）并使其不受负载影响，保持基本恒定。,2.不同点：,溢流节流阀1）只有进油节流调速,调速阀可有进油、回油旁路节流调速,2）P1随P2（FL）变，系统效率高,P1基本不变（进、回油节流）,3）定差溢流阀低速时通过流量大，液动力产生的等效弹簧力变化大，速度稳定性较差。,定差减压阀低速时通过流量小，液动力产生的等效弹簧力变化小，速度稳定性较好。,250,5.5比例阀和溢流阀新型液压元件,一.比例阀,P、Q输入（电）信号,按功能,电液比例压力阀电液比例流量阀电液比例方向阀电液比例复合阀,（一）电液比例压力阀（图5-34）,1.工作原理,先导式溢流阀用比例电磁铁代替原有手动调压装置,输入电流I电磁力Fm先导阀弹簧力P,2.图形符号,3.应用例（图5-35）,减少元件，简化回路，提高控制质量,251,252,253,（二）比例流量阀,1.比例调速阀的工作原理（图5-36）,IFm节流阀开度xQ定差减压阀保证节流阀两端压差不受负载变化影响,2.图形符号,3.应用例,适用于多个位、多种速度控制的系统,254,255,（三）电液比例方向阀（图5-37）,IFmP2主阀阀口开度xQ,电液比例方向节流阀（控制方向和流量）,256,257,二.逻辑阀（插装阀）,（一）基本结构及工作原理,1.基本结构阀体1、阀套2、阀芯3、弹簧4、端盖5（可连接安装先导阀）2.阀芯作用面积：AC=Aa+Ab3.油口：A、B主油口C控制油口,4.动作原理改变控制腔压力PC，使主阀口启闭,258,（二）特点,1.依靠锥阀口的开启、闭合来控制油路通断逻辑阀,2.主要零件采用标准的零件，插入式连接差装阀,3.体积小，重量轻，动作速度快，便于集成,4.密封性好，通流能力强，功率损失小，适用于高压大流量,5.组合后，功能灵活、强大。,259,第七章液压基本回路,7.1调速回路7.2快速运动回路和速度换接回路7.3方向控制回路7.4压力控制回路7.5多缸动作回路7.6液压马达回路,液压基本回路-由一些液压件组成、完成特定功能的油路结构。,260,261,7.1调速回路,调速回路往往对系统的整个性能起决定性的影响，特别是那些对执行元件的运动要求较高的液压系统。因此调速回路在液压系统中占有突出的地位，其它基本回路则是围绕着调速回路来匹配的。,一.概述,(一).对基本回路的基本要求,1.能在规定范围内调节执行元件速度,2.能提供驱动执行元件所需的力或力矩,3.负载变化时速度保持稳定或在允许范围变化,4.功利损失小,262,(二).调速方案和调速回路类型,1.调速方案,油缸,油马达,2.调速回路的类型,1.节流调速回路,采用节流阀,进油节流调速回路,回油节流调速回路,旁路节流调速回路,回油节流调速回路,进油节流调速回路,旁路节流调速回路,采用调速阀,采用溢流节流阀-进油节流调速回路,2.容积调速回路,变量泵-液压缸,变量泵-定量马达,定量泵-变量马达,变量泵-变量马达,3.容积节流调速回路,限压式变量叶片泵和调速阀,差压式变量泵和节流阀,263,二.节流调速回路,(一).采用节流阀的节流调速回路,1.进油节流调速回路,1).回路及其工作原理,2).基本方程,3).速度-负载特性速度受负载变化影响的特性,(1).方程,速度v在AT调节好后,还要受负载FL变化的影响,264,(2)速度-负载特性曲线分析,速度刚性-衡量负载变化对速度变化的影响程度,速度-负载特性曲线上某点切线斜率的倒数,斜率越小(曲线越平坦),速度刚度越大