液压与气动技术

液压与气动技术,重要的专业技术基础课。,性质：,本课程的教学目的是：,1、掌握液压及气动系统的基本组成和工作原理。2、了解基本的液压术语，掌握原理图的使用方法。3、了解维修检测工具的使用，正确完成设备的拆装工作。4、了解一些常见的故障的排除方法。,绪论,本章节的教学目的是：,1、了解液压与气压传动系统的基本组成、工作原理和主要优缺点，掌握液压千斤顶的使用操作，在机械拆装方面获得一定程度的职业训练。2、全面了解液压与气动技术工作介质的用途、种类、主要性质、选择和使用。,实训0.1液压千顶的使用与拆装,实训目的掌握液压千斤顶的使用操作，了解液压传动系统的基本组成和工作原理；感性地认识相关液压元件的结构和各个零件外形及安装部位，初步了解重要零件的材料、工艺及技术要求，在机械拆装方面获得一定程度的职业训练。,使用实训过程(1)空载操作。关闭卸荷阀，用操作杠杆反复泵油使液压缸活塞伸出一定高度；然后，打开卸荷阀，用外力将液压缸活塞压回原位。(2)带载操作。关闭卸荷阀，用操作杠杆反复泵油使液压缸活塞伸出一定高度，将负荷顶起或压迫变型；然后，打开卸荷阀，由外力将液压缸活塞压回原位。,拆装实训过程1拆装时应注意的问题(1)拆装前首先分析产品铭牌，了解型号和基本参数，根据结构特点制定出拆卸工艺过程，并且按此进行拆装。(2)记录元件及零部件的拆卸顺序和方向。(3)拆卸下来的零部件要做到不落地、不划伤，注意防锈。(4)拆装轴承、卡环等个别零件需要用轴承起子、卡钳等专用工具；需要敲打时最好通过木棒、铜棒或低碳钢，切忌用铁或钢棒直接敲打零件。(5)拆卸下来的全部零件用柴油清洗干净，检查并去除各工作面的毛刺。(6)元件的装配按与拆卸相反的顺序进行，安装时不要将零件装反，注意零件的安装位置、方向和对准定位槽孔。(7)安装完毕，检查现场有无漏装元件，确认无误后应向元件的油口注入机油，用手检查运动部位应灵活动作。(8)在拆装中，要注意理论联系实际，为了弄清液压元件的结构和工作原理，要抓住元件的结构要素和工作特性。比如在拆装油泵时，其结构要素是具有既密封而又可变的工作内容和相应的配流装置。,2通过拆装应重点明确的问题(1)液压千斤顶的基本组成和工作原理如何？系统的主要参数压力和速度取决于什么？(2)采用什么样的液压泵和液压缸？其内部由哪些重要元件的表面组成了若干密封工作空间？这些密封工作空间的大小是如何变化的？在结构上采取哪些具体措施去解决泄漏问题？(3)液压泵如何解决进出油配油？(4)液压缸在结构上采取了哪些具体措施保证活塞杆不歪斜？,0.1液压与气动技术的研究对象及其应用,液压与气动技术是一门研究以有压流体为传动介质，来实现能量传递和控制的学科。液压与气动技术相对于机械传动来说，是一门新的技术。由于流体这种工作介质其有独特的物理性能和低污染、低成本的特点，液压传动系统和气压传动系统在能量传递、系统构成及其控制等方面有诸多优势。所以，液压与气动技术发展迅速，在国民经济的各个领域，如工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空和自动生产线中，得到了普遍的应用。,液压传动技术发展概况,阿基米德输水螺杆（大约公元前200年）,中国式“水车”,液压传动技术发展概况,压把式灭火器（十七世纪中叶）,Bramah压力机（1795年）,荷兰海络丹三角洲：两个长246m扇形闸门各重15000T，可承受30000T海水压力，由两个独立的液压泵站分别控制一扇弧门，总功率将近1000KW，最大流量5000L/min，两扇门的液压缸总长达50m，重70t，采用陶瓷液压缸。,自升式钻井平台,南通体育场其中主拱桁架最大跨度262m，高55.4m，结构形式非常复杂，44台驱动设备开始工作。两片2200吨（相当于60架波音飞机）的巨型屋顶开始以每分钟3米的速度慢慢合拢，20分钟后成功闭合。由于在世界上首次装备了液压装置，硕大的屋顶在开闭时悄无声息。,RH400：这是由O为缸筒材料的许用应力。,1.1.3.3液压缸其他尺寸的确定,缸筒长度由活塞最大行程来确定，一般不大于（20-30）D。活塞宽度按缸的工作压力和活塞的密封方式确定，一般为（0.6-1）D。导向套滑动面的长度，当D=80mm时，取（0.6-1）d。活塞杆的长度可根据缸的长度、活塞的宽度、导向套的长度、端盖的有关尺寸及活塞杆与工作机构和活塞的连接方式来确定。当承受轴向压缩载荷的液压缸安装长度大于等于10d时，应按照材料力学的有关公式对液压缸纵向稳定性进行校核验算。液压缸的端盖尺寸、紧固螺钉的规格和个数等一般由结构决定。工作压力高的液压缸则必须对缸盖紧固螺钉进行强度校核。,1.1.4液压缸常见故障和排除方法,实训1.2换向控制阀的拆装及液压缸的伸缩控制,实训目的：换向阀的作用是变换阀芯在阀体内的相对位置，使阀体各油口的通断产生变化，从而控制液压缸的换向或启停。通过对换向阀的结构拆装和液压缸伸缩控制实训，应达到以下目的：(1)了解换向阀的结构形式、连接方式、特点及应用。(2)掌握换向阀的工作原理。(3)了解换向阀各零部件的结构、材料和作用。(4)了解液压试验台的操作规程。(5)掌握液压缸伸缩的控U原理。(6)掌握换向阀的拆装和液压缸伸缩控制回路组建方法，正确使用工具，注意人身安全，培养实际动手能力和观察分析能力。,实训1.2换向控制阀的拆装及液压缸的伸缩控制,实训器材(1)实物：液压换向阀的种类和型号很多，常用为滑阀式换向阀，可选择典型的换向阀23个，其中一个为三位四通手动换向阀，单杆液压阀1个，液压泵1个，溢流阀1个，油管和管接头若干，液压试验台1台。（2）工具：内六角扳手1套，耐油橡胶板1块，油盘1个及常用工具1套。,实训1.2换向控制阀的拆装及液压缸的伸缩控制,实训内容(1)换向阀的拆装。以拆装三位四通弹簧复位式手动换向阀（图1-17）为例。换向阀的拆卸顺序：拆下操纵手柄支承销钉、操纵手柄、右端盖、卡簧、弹簧座圈、弹簧、左端盖，从阀体内取出阀芯。观察主要零件的结构，分析其作用。观察阀体内孔的沉割槽与通油口的连通情况以及通油口的数量，观察阀芯的环形槽与阀体内孔的沉割槽的配合关系以及相对位置数，分析操纵手柄和弹簧的作用。装配顺序：清洗各零件，疏通油道，在阀体与阀芯的配合表面涂以适量的液压油，按拆卸时的反向顺序装配。检查阀芯移动情况，应无卡滞现象。（2）液压缸的伸缩控制试验。将液压缸、换向阀、溢流阀安装在试验台上，用油管按图1-15连接成换向回路，启动液压泵，调节溢流阀使油压达到一定压力后，操作手柄，观察伸缩过程。,1.2.1换向阀的类型、特点与结构,1.2液压缸的伸缩控制,液压缸的伸缩是通过换向阀控制油液进入液压缸的流动方向来实现的。,换向阀是借助于阀芯与阀体之间的相对运动，使与阀体相连的各油路实现接通、切断，或改变液流方向，使执行元件实现启动、停止或变换运动方向的阀类。,1.2.1.1换向阀的分类,分类,1.2.1.2滑阀式换向阀的工作原理,当阀芯在中间位置时，通口P、A、B和T均不相通，当转换到另一位置时，则通口P和B相通，A与T相通流回油箱。当转换到右面位置时，P和A相通，B与T相通流回油箱。,换向阀在系统中的工作回路,1.2.1.3常用的结构原理及职能符号,1）两位两通,职能符号：,作用：控制油路的通与断,1.2.1.3常用的结构原理及职能符号,2）两位三通,职能符号：,作用：控制液流方向,1.2.1.3常用的结构原理及职能符号,3）两位四通,职能符号：,作用：控制执行元件换向,P压力油口O回油口A、B分别接执行元件的两腔,1.2.1.3常用的结构原理及职能符号,4）两位五通,职能符号：,作用：换向、两种回油方式。,1.2.1.3常用的结构原理及职能符号,5）三位四通,职能符号：,作用：换向、停止。,1.2.1.3常用的结构原理及职能符号,6）三位五通,职能符号：,作用：换向、停止、回油不同。,1.2.1.3常用的结构原理及职能符号,通常我们将接口称为“通”，,将阀芯的工作位置称为“位”。,1.2.1.3常用的结构原理及职能符号,箭头方向不一定表示油液的实际流动方向！,方框,位；,箭头,油路为接通状态；,P、TA、B,油路的接口；,油路为截止状态；,、,1.2.1.3常用的结构原理及职能符号,换向阀都有两个或两个以上的工作位。其中一个为常态位（即阀芯未受到外力操纵时所处的位置）。“三位阀”图形符号中的“中位”是其常态位。利用弹簧复位的二位阀以靠近弹簧的方框内的通路状态为其常态位。,绘制系统图时，油路一般应接在换向阀的常态位上。,1.2.1.4三位换向阀的中位机能,换向阀的阀芯处于不同工作位置时，各主油路进出口的连通方式称为阀的机能。对于三位阀，其该阀的中间位置各接口的连通方式该阀的中位机能。,各种中位机能如表所示。该表列出了三位阀常用的十字滑阀机能，因其左位和右位各油口的连通方式均为直通或交叉相通，所以只用一个字母来表示中位的形式。,1.2.1.4三位换向阀的中位机能,1.2.1.4三位换向阀的中位机能,O型,（1）中位时，各油口互不相通，系统保持压力，油缸两腔的油液被封闭，处于锁紧状态；（2）中位时，油缸进/回油腔充满压力油，故启动时较平稳；（3）执行元件可在任意位置停止，且停止位置精度高。,中位机能举例：,1.2.1.4三位换向阀的中位机能,H型,（1）中位时各油口互通，泵卸荷，油缸活塞处于浮动状态，其他执行元件不能并联使用（即不能用于并联多支路系统）；（2）执行元件停止位置精度低，如活塞两端有效承压面积不等的单杆活塞缸在中位时可能出现油缸自动漂移一方的现象；（3）由于油缸油液回油箱，缸启动有冲击。,1.2.1.4三位换向阀的中位机能,Y型,（1）中位时,A、B、T口连通，P口保持压力，缸两腔连通；（2）泵不卸荷，可并联其他执行机构；（3）换向性能与H相近。,1.2.1.4三位换向阀的中位机能,（1）中位时，P、A、B连通，T口封闭；（2）可形成差动回路；（3）泵不卸荷，可并联其他执行机构；（4）缸启动平稳；（5）换向最平稳，常用。,P型,1.2.1.4三位换向阀的中位机能,M型,（1）中位时，P、T口连通，A、B口封闭；（2）泵卸荷，不可并联其他执行机构；（3）缸启动平稳，与O型相似；,1.2.1.4三位换向阀的中位机能,1）系统保压中位为“O”型，P口被堵塞时，此时油需从溢流阀流回油箱，增加功率消耗；但是液压泵能用于多缸系统。,中位机能举例,1.2.1.4三位换向阀的中位机能,2）系统卸荷：中位“M”型，当方向阀于中位时，因P、T口相通，泵输出的油液不经溢流阀即可流回油箱，由于直接接油箱，所以泵的输出压力近似为零，也称泵卸荷，减少功率损失。3）液压缸快进：中位“P”型，当换向阀于中位时，因P、A、B相通，故可用作差动回路。,1.2.1.5手动换向阀,利用手操纵杠杆推动阀芯换位的换向阀。常用于机床压力机，起重运输工程机械。,1.2.1.5手动换向阀,由两个以上的手动换向阀组成，是一种集中布置的手动换向阀。用于工程机械、起重运输机械和其他要求多缸运动控制的行走机械。,1.2.1.6机动换向阀,也叫行程换阀，它是用挡铁或凸轮使阀芯移动来控制液流的方向。,机动换向阀常是二位的，有二通、三通、四通、五通几种。二通的分常闭和常开两种形式。,1.2.1.7电磁换向阀,1.2.1.7电磁换向阀,电磁换向阀只适用于流量不太大的场合。,1.2.1.8滚动换向阀,利用控制压力油来改变阀芯位置的换向阀。,弹簧对中型,1.2.1.8滚动换向阀,1.2.1.9电液换向阀,由电磁换向阀和液动换向阀组合而成。,液动换向阀实现实现主油路的换向,主阀,电磁换向阀改变液动换向阀控制油路的方向，推动液动换向阀阀芯的移动,先导阀,较小的电磁铁吸力被放大为较大的液压推力。,主要用在额定流量超过电磁换向阀的q额的系统中。,1.2.1.9电液换向阀,根据流量是否可调,可调式和不可调式；,根据主阀阀芯对中形式,弹簧对中型和液压对中型；,根据控制油路的进、回油方式,外控外回式、外控内回式、内控外回式、内控内回式；,分类：,1.2.1.9电液换向阀,1.2.1.9电液换向阀,1.2.1.10电磁球阀式换向阀,球阀式换向阀是通过变换钢球在阀体内的相对工作位置来使阀体各油口连通或断开。图1-24为常开型二位三通电磁球阀式换向阀的结构图。,1.2.1.10电磁球阀式换向阀,球阀式换向阀与滑阀式换向阀相比，有以下优点：阀心不易卡死，换向和复位力小，可使用高压(达到63MPa），动作可靠性高，密封性能好，反应速度快，对油液污染不敏感，换向时问短，使用介质黏度范围大，阀心球体可直接从轴承厂获得，精度高，价格便宜。其主要缺点是不像滑阀那样具备多种位通组合形式和多种中位机能。主要用于要求密封性很好的场合。,1.2.1.11换向阀小结,职能符号:,位:,阀芯的工作位置;,通:,阀体上油路的通道数;,机能:,中位时油路的连通方式。,控制方式:,推动阀内阀芯移动的动力有手、脚、机械、液压、电磁等方法，如图所示。阀上如装弹簧，则当外加压力消失时，阀芯会回到原位。,(a)手动式(b)机动式(c)电磁动(d)弹簧控制(e)液动(f)液压先导控制(g)电液控制,1.2.1.11换向阀小结,1.2.2液压缸的伸缩控制,液压缸的伸缩控制是控制液压缸的运动方向，可以采用换向回路控制压力油的流向来实现。换向回路有各种换向阀组成的换向回路和双向变量泵换向路两种。,1.2.2.1换向阀组成的换向回路,如图所示三位四通电磁换向阀的换向回路，当1YA通电，2YA失电，换向阀处于左位，液压缸左腔进油，右腔流回油箱，活塞向右移动。反之，活塞向左移动。当1YA2YA都失电，换向阀处于中位工作，活塞停留在当前位置。,1.2.2液压缸的伸缩控制,1.2.2.2双向变量泵换向回路,双向变量泵换向回路是利用双向变量泵直接改变输油方向，以实现液压缸的换向。如图所示，换向回路为闭式回路，回路中有一个溢流阀和四个单向阀组成液压桥路来限定正反运动时的最高压力，这种回路比普通换向阀平稳。多用于大功率场合。,1.2.3换向控制阀的选用,1、根据液压系统工作的要求来选择换向阀的种类；2、根据系统设定的最大工作压力选择换向阀的额定压力；3、根据通过换向阀的最大流量选择换向阀的流量规格；4、根据使用场合和要求选择操纵方式；5、根据系统的工作状态和换向阀的特点来选择换向阀；6、根据系统的性能要求选择不同中位机能的换向阀。,1.2.4换向控制阀的常见故障及排除方法,实训1.3单向阀的拆装与检验,实训目的:(1)了解单向阀的结构形式、连接方式、特点及应用。(2)掌握单向阀的工作原理。(3)了解单向阀各零部件的结构、材料和作用。(4)掌握单向阀的拆装方法，正确使用工具，注意人身安全，培养实际动手能力和观察分析能力。实训器材：(1)实物：普通单向阀和液控单向阀各1个。(2)工具：卡簧钳1把，耐油橡胶板1块、油盘1个，内六角扳手及常用工具1套。实训内容：（1）普通单向阀的拆装，图1-27是结构图，拆卸时只要用卡簧钳将挡圈取出（管式）或旋出阀盖就可取出弹簧和阀芯。观察阀芯的结构和分析各零件的作用；装配前清洗各零件，然后拆卸时反顺序装配。,实训1.3单向阀的拆装与检验,实训内容：（2）液控单向阀的拆装。液控单向阀的拆装由单向阀和液控装置两部分组成，如图1-28为液控单向阀的结构。液控单向阀的拆卸顺序：拆下控制端的端盖螺钉，卸下端盖。从阀体内取出控制活塞和顶杆。拆下阀芯端的端盖螺钉，卸下端盖。从阀体内取出弹簧和压芯，在拆卸过程中，注意观察各种零件的结构，并分析阀芯上两个径向小孔的作用。（3）装配要领。清洗各零件，注意疏通油道。在阀体与阀芯和活塞的配合表面涂适量的液压油。按拆卸时的反向顺序装配。（4）单向阀通、断的检测。启动空压机，将单向阀一个进口接上气管，给单向阀通人压缩空气观察出口的出气情况；再将气管调接到单向阀另一进口，通入压缩空气，观察出气情况。（5）锁紧回路的锁紧试验。按图1-31的锁紧回路将液压元件安装在液压试验台的实验板上，液压缸垂直安装并在活塞杆挂上重物，接上油管，启动液压泵给回路供油，操纵换向阀使液压缸上下移动后停止在某一位置，观察活塞杆是否向下移动。,1.3锁紧控制,1.3.1单向阀的类型、原理与结构单向阀控制油液只能向一个方向流动、反向截止或有控制的反向流动。液压系统中常用的单向阀有普通单向阀和液压单向阀两种。1.3.1.1普通单向阀普通单向阀简称单向阀，其作用是使油液只能沿一个方向流动，不允许反向倒流，因此又称逆止阀。它主要由阀体1、阀芯2和弹簧3等零件组成。图1-27a为管式单向阀，图1-27b为板式单向阀，图1-27c为图形符号。压力油从进油口P1流入时，克服弹簧力推动阀芯2，经过环形阀口和径向孔从油口P2流出。当压力油反向进入油口P2时，油压力和弹簧力将阀芯压紧在阀座上，则油液不能通过。,1.3锁紧控制,1.3.1.2液控单向阀液控单向阀