液压与气压传动全版

1、液压与气压传动 液压与气压传动液压与气压传动 v第一章第一章 绪论及液压传动基础知识绪论及液压传动基础知识 v第二章第二章 液压动力元件液压动力元件 v第三章第三章 液压执行元件液压执行元件 v第四章第四章 液压控制元件液压控制元件 v第五章第五章 液压辅助元件液压辅助元件 v第六章第六章 液压基本回路液压基本回路 v1-1 液压传动的发展概况 v1-2 液压传动的工作原理 v1-3 液压传动的优缺点及应用 v1-4 液压传动工作介质 v1-5 液压油的污染与控制 返回总目录 第一章第一章 绪论及液压传动基础知识绪论及液压传动基础知识 v1-1 液压传动的发展概况 v帕斯卡原理 v在密闭容器内

2、，施加于静止液体上的压力将等值由液体向各 个方向传递。 v英国人约瑟夫布拉曼（joseph bramah）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。 v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 v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。 v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 v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

3、车、船舶等行业都获得了 较大幅度的发展。 我国液压行业历史及现状 v20世纪50年代初到60年代为起步阶段 v6070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， v8090年代进入快速发展阶段。 v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。 v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

4、，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。 v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。 v2003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。 v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

5、产值约占机械工业产值的2 3%，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 v德国 rexroth（力士乐）boschrexroth （博世力士乐） v美国 parker（派克） eatonvickers（伊顿威格士） v意大利 atos（阿托斯） v日本 yuken（油研），kawasaki（川崎） v中国 北京华德 上海立新 贵州力源 温州黎明 山西榆次 发展趋势 v1.减少能耗，充分利用能量 v2.泄漏控制 v3.污染控制 v4.主动维护 v5.机电一体化 v6.新材料、新工艺的应用 v7.纯水液压技术 v8.向着高压化、高

6、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 v1.传动方式的分类传动方式的分类 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 v在密闭的系统中，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。 2.液压传动的工作原理液压传动的工作原理 动画 v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

7、行的。 动画 21 1 a w a f p v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 2211 haha t h a t h a 2 2 1 1 2211 vava 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 t h a avq a q v 特征三：功率传递 v机械功率（忽略损失） v由上式可得 211 wvvfp pq a q pavfp 1 111 3.液压传动系统的组成液压传动系统的组成 v1.能源装置：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0-1中的小油缸和单向阀组成一个单缸 液压泵。 v2.执行装置：即油缸（直线运动）和

8、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0-1 中的大油缸。 v3.控制调节装置：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0-1中的阀4、7、11即属控制元件。 v4.辅助装置：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，它们保证液压系统可靠、稳定地 运行。 v5.传动介质：用来传递能量的流体即液压油。 1-3 液压传动的优缺点及应用 v1.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。

9、 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。 v2.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。 3. 液压传动的应用 装载机 压路机 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 v可变气门正时可变气门正时 （vvt） v自动变速自动变速 v防抱死制动系统（

10、防抱死制动系统（abs） v液压助力转向液压助力转向 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。 v m 2.可压缩性 v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。 v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 0 1 v v p k v液体体积压缩系数的倒数称为体积弹性模量k k=1/k 3.粘性 v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。

11、v性质： v（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。 v（2）温度升高时，粘度降低。 v（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。 v相对粘度 v中国、德国、前苏联等采用恩氏粘度：e v恩氏粘度计 6 10) 31. 6 31. 7( e e 4.对液压传动工作介质的要求对液压传动工作介质的要求 v1

12、）合适的粘，40=（1568）10-6m2/s，良好的粘温性能。 v2 ）润滑性能好。 v3 ）质地纯净，杂质含量少。 v4 ）对金属和密封件有良好的兼容性。 v5 ）对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性，使用寿命 长。 v6 ）消泡性好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好。 v7 ）体积膨胀系数小，比热容大。 v8 ）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）。 v9 ）对人体无害，成本低。 工作介质的分类和选用工作介质的分类和选用 1-5 液压油的污染与控制液压油的污染与控制 v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。

13、 v一、液压油污染的原因液压油污染的原因 已被污染的新油已被污染的新油 残留污染残留污染 侵入污染侵入污染 生成污染生成污染 v二、液压油污染的控制二、液压油污染的控制 本章应该掌握的知识点 v 1. 液压传动概念； v 2. 液压传动系统的工作原理及特征； v 3. 液压传动系统的组成部分及各部分作用； v 4. 液压油粘性的性质； v 5. 液压传动系统的优、缺点； 第二章第二章 动力元件动力元件 2-1 液压泵概述 2-2 齿轮泵 2-3 叶片泵 2-4 柱塞泵 2-5 液压泵的噪声 2-6 液压泵的选用 返回总目录 动画 一、液压泵的工作原理及特点一、液压泵的工作原理及特点 1.液压泵

14、的工作原理 2-1 液压泵概述 2.液压泵的特点 v1）具有若干个密封且又可以周期性变化的工 作容积 v2）油箱内的绝对压力必须大于等于大气压力 v3）具有相应的配流机构 二、液压泵的主要性能参数二、液压泵的主要性能参数 v1.压力压力p（mpa） 工作压力工作压力 额定压力额定压力 最大允许压力最大允许压力 （1）排量）排量v （2）理论流量）理论流量 qt qt = vn v液压泵的排量（m3/s） n液压泵主轴转速（r/s） 2.排量排量v和流量和流量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

15、，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 v（1）液压泵的功率损失 1）容积损失 容积效率 因此液压泵的实际输出流量q为 t l t lt t v q q q qq q q 1 vvt nvqq v2）机械损失 机械效率 tt理论转矩 t实际转矩 t tt m （2）液压泵的功率 v1）输入功率pi pi=ti ti输入转矩 角速度 v2）输出功率p p=pq p泵吸、排油口之间的压差（pa） q液压泵实际输出流量（m3/s） p

16、液压泵输出功率（w） 工程中多用下面的公式： 60 pq p 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 pq p i 一、外啮合齿轮泵一、外啮合齿轮泵 1 23 4 5 6 78 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 图2-4 齿轮泵工作原理图 iv i ii iii 排油 进油 动画 2-2 齿轮泵齿轮泵 （一）外啮合齿轮泵的工作原理（一）外啮合齿轮泵的工作原理 （二）外啮合齿轮泵的排量和流量计算（二）外啮合齿轮泵的排量和流量计算 z681012141620 34.726.321.217.815.31

17、3.410.7 图2-5 流量脉动曲线 v1内泄漏 v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。 v（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75%-80%。减小端 面泄漏是提高齿轮泵容积效率的主要途径。 v（2）径向间隙齿轮齿顶圆与泵体之间间隙 v（3）两个齿轮的齿面啮合处。 （三）外啮合齿轮泵的结构特点与优缺点（三）外啮合齿轮泵的结构特点与优缺点 液压与气压传动 液压与气压传动液压与气压传动 第四讲 主讲教师：王同建主讲教师：王同建 学时：学时：32 2.困油 图2-7 齿轮泵的

18、困油现象 主动 主动 主动 a) b) c) 3.径向力不平衡径向力不平衡 图2-8 齿轮泵的齿轮受力图 1 2 12 主动 1 1 2 4.优缺点 v优点：结构简单、尺寸小、重量轻、制造方 便、价格低廉、工作可靠、自吸能力强、抗 油液污染能力强，维护容易。 v缺点：径向力不平衡、磨损严重，内部泄漏 比较大，噪声大，流量脉动大，排量不能调 节。 v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。 （四）提高外啮合齿轮泵压力的措施 v轴向间隙自动补偿 1 23 4 5 6 78 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 图2-4 齿轮泵工作原理图 iv i ii

19、iii 排油 进油 液压与气压传动 2-3 叶片泵叶片泵 v优点：流量脉动小，工作平稳，噪声较低，寿命较 长。 v缺点：结构复杂，吸油特性不好，抗污染能力较差， 对油液的污染比较敏感。 v广泛应用于专用机床、自动线等中低压液压系统中。 v按照转子旋转一周密闭工作腔吸排油次数不同，分 为单作用叶片泵和双作用叶片泵，单作用叶片泵多 为变量泵，双作用叶片泵均为定量泵。 动画 一、单作用叶片泵一、单作用叶片泵 1.单作用叶片泵的工作原理 b ererbz vvzv re4 )()( 2 1 22 21 bnnvqtre4 2.单作用叶片泵的排量和流量计算单作用叶片泵的排量和流量计算 vvt bnqqr

20、e4 3.特点 v（1）改变定子与转子之间的偏心距即可改变 流量，偏心反向时，吸油排油方向也相反； v（2）处于排油腔的叶片顶部受到压力油的作 用，要把叶片推入叶片槽内 v（3）转子受到的径向液压力不平衡，因此这 种泵一般不宜用于高压。 动画 二、双作用叶片泵二、双作用叶片泵 1 2 3 4 5 图 2-11 双作用式叶片油泵的工作原理 吸油 压油 1转子 2定子 3叶片 4配油盘 5泵体 （一）工作原理工作原理 图2-16 双作用叶片泵的流量计算 1 2 0 0 3 1 2 2 1 （二）排量和流量的计算（二）排量和流量的计算 （三）双作用叶片泵的结构特点 v1.配油盘 液压与气压传动 第五

21、讲第五讲 主讲教师：王同建主讲教师：王同建 学时：学时：32 v2.定子曲线 v3.叶片倾角 （四）提高双作用叶片泵压力的措施 1.减小作用在叶片底部的油液压力 2.减小叶片底部的承受压力油作用的面积 3.使叶片顶端和底部的液压作用力平衡 三、双级叶片泵和双联叶片泵 v1.双级叶片泵 v2.双联叶片泵 四、限压式变量叶片泵 v1.工作原理 v2.特性曲线 动画 3.限压式变量叶片泵与双作用叶片泵的区别 v（1）叶片底部通油情况 v（2）叶片倾角 v（3）结构 2-4 柱塞泵柱塞泵 v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

22、柱表面，容易得到高精度的配合，所以这类泵的特点是 ： v容积效率高，可达9298，额定工作压力高，可达35mpa v易于改变排量 v流量压力脉动小，运转平稳 v工作转速高，功率重量比是所有泵中最大的 v零件制造精密，成本高；使用时对油液的清洁度要求高 v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。 v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。 液压与气压传动 液压与气压传动液压与气压传动 第六讲 主讲教师：王同建主讲教师：王同建 学时：学

23、时：32 一、径向柱塞泵 v1.工作原理 v2.排量和流量的计算 二、轴向柱塞泵二、轴向柱塞泵 原理 (一)工作原理 (二)排量和流量计算 （三）结构特点 v1.典型结构 2.变量机构 （1）手动变量机构 （2）液压伺服变量机构 （3）其他变量机构 如恒功率、恒压力、恒 流量变量机构等 3.柱塞与滑靴 液压与气压传动 液压与气压传动液压与气压传动 第七讲 主讲教师：王同建主讲教师：王同建 学时：学时：32 4.柱塞个数 z567891011 q （） 4.982.531.531.02 13.97.85.0 2-5 液压泵的噪声 v一、产生噪声的原因 v1.泵流量和压力的脉动，造成泵构件的振动。

24、 v2.泵工作腔从吸油腔突然和压油腔相通，或从压油腔 突然和吸油腔相通时，产生流量和压力的突变，对噪 声的影响很大。 v3.空穴现象。 v4.泵内流道截面突然扩大、缩小或急拐弯等，导致液 体流动出现紊流、漩涡等，使噪声加大。 v5.由于机械原因如轴承损坏、泵轴的弯曲等机械振动 引起的噪声 v二、降低噪声的措施 1.消除液压泵内部油液压力的急剧变化。 2.安装在油箱上面的泵应使用橡胶减振垫。 3.压油管的一段用高压软管。 4.防止泵产生空穴现象，可采用直径较大的吸油 管，以减小管道局部阻力损失；大容量的吸油过 滤器，防止油液中混入空气。合理设计液压泵， 提高零件刚度等。 2-6 液压泵的选用 本

25、章应该掌握的知识点 v1.泵的相关计算 v2.外啮合齿轮泵工作原理，会判断吸排油口 v3.齿轮泵的三条内泄漏途径 v4.齿轮泵的困油现象及解决措施 v5.齿轮泵的径向力 v6.单、双作用叶片泵工作原理，会判断吸排油口 v7.单、双作用叶片泵叶片倾角方向及原因 v8.柱塞泵工作原理，会判断吸排油口 v9.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 v10.液压泵的选用 习 题 v2-1 某液压泵的输出压力为5mpa，排量为10ml/r， 机械效率为0.95，容积效率为0.9，当转速为 1200r/min时，求泵的输出功率和驱动泵的电动机功 率各为多少？ v解：泵的理论流量 vqt

26、=vn=1010-31200=12l/min v泵的实际流量q=qtv=120.9=10.8l/min 泵的输出功率 )(9 . 0 60 8 .105 60 kw pq p 泵的输入功率)(05. 1 95. 09 . 0 9 . 0 kw pp p mv i v2-2 某液压泵的转速为950r/min，排量vp=168ml/r，在额定压 力25.9mpa和同样转速下，测得的实际流量为150l/min，额定 工况下的总效率为0.87 v求：（1）泵的理论流量qt。 v（2）泵的容积效率v和机械效率m v（3）泵在额定工况下所需的电动机驱动功率pi。 v（4）驱动泵的转矩ti。 v解：（1）泵

27、的理论流量qt=vpn=16810-3950=159.6l/min v（2）泵的容积效率v =qqt=150159.6=94% v泵的机械效率m =v =0.870.94=92.6% （3）泵的输出功率 )(75.64 60 1509 .25 60 kw pq p 泵的输入功率 )(4 .74 87. 0 75.64 kw p p i （4）泵的理论转矩)(5 .692 2 1689 .25 22 nm pv n pqpq tt 泵的驱动转矩ti = tt m=692.50.926=747.8（ nm ） 第三章 液压执行元件 v3-1 液压马达 v3-2 液压缸 返回总目录 3-1 液压马达

28、 v一、液压马达的特点及分类 v1.特点 v2.分类 v按结构类型可分为齿轮式、叶片式、柱塞式等。 v按额定转速分为高速（大于500r/min）和低速（小 于500r/min）。 高速液压马达特点是转速较高，转动惯量小，便于启动 和制动，调节（调速和换向）灵敏度高，通常输出转矩 不大（几十到几百nm），因此又称为高速小转矩液压马 达。 低速液压马达的特点是排量大，体积大，转速低（最低 可达零点几转每分钟），可直接与工作机构相连接，不 需减速装置，通常输出转矩较大（几千到几万nm），因 此又称为低速大转矩液压马达。 v按排量是否可以变化可分为变量液压马达和定量液 压马达。 二、液压马达的工作原理

29、 v1.叶片式马达 图 2-20 叶片油马达的工作原理 1 2 3 4 5 动画 液压与气压传动 液压与气压传动液压与气压传动 第八讲 主讲教师：王同建主讲教师：王同建 学时：学时：32 2.径向柱塞式液压马达 2 4 dpff tan ft ff 3. 齿轮马达齿轮马达 图2-9 齿轮油马达的工作原理图 1 2 图2-25 轴向点接触柱塞式定量油马达 12 34 5 1斜盘 2缸体 3柱塞 4配油盘 5马达轴 压力油 回油 4. 柱塞马达 三、液压马达的基本参数和性质液压马达的基本参数和性质 v1.液压马达的排量和转矩的关系液压马达的排量和转矩的关系 2 v 2 2 p n pq t npq

30、t t t 故 而 v2.液压马达的机械效率和启动机械效率液压马达的机械效率和启动机械效率 m t m pvt t t 2 1 因此， t m t t0 0 启动机械效率 v m 马达总效率 v3.液压马达的转速和低速稳定性液压马达的转速和低速稳定性 v t v v q n v q n q : ：液压马达实际输出转速 ：液压马达理论输出转速 容积效率 q t v4.调速范围调速范围 min max n n i 液压与气压传动 3-2 液压缸 v一、液压缸的分类 （一）活塞式液压缸 v1.双杆式液压缸 缸筒固定 活塞杆固定 2.单杆式液压缸 液压与气压传动 液压与气压传动液压与气压传动 第九讲

31、主讲教师：王同建主讲教师：王同建 学时：学时：32 （二）柱塞缸 图2-32 柱塞式液压缸图形符号 原理 回程 （三）摆动缸 1.增压缸 图2-39 增压缸 动画 连续增压 （四）其它液压缸 2.伸缩缸 原理 3.齿轮齿条缸 原理 二、液压缸的典型结构 v（一）举例 （二）液压缸的组成 v1.缸筒与缸盖 图2-40 单出杆活塞式液压缸 2.活塞与活塞杆 3.密封装置 （1）间隙密封 放大 0.3 60 图2-42 间隙密封 液压与气压传动 液压与气压传动液压与气压传动 第十讲 主讲教师：王同建主讲教师：王同建 学时：学时：32 （2）密封圈密封 压环密封环 支承环 图2-44 密封圈形状 21

32、 防 尘 圈 图2-45 活塞杆和端盖处的密封装置 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。 5.排气装置 v1. 马达的相关计算 v2.马达的工作原理 v3.掌握液压缸输出力及速度的计算 v4.柱塞缸、增压缸、伸缩缸特点 v5.液压缸的排气与缓冲装置 本章应该掌握的知识点 习题 v3-1 已知某液压马达的排量v=250ml/r，液压马达入 口压力为p1=10.5mpa，出口压力p2=1mpa，

33、其总效 率=0.9，容积效率v=0.92，当输入流量q=22l/min 时，求液压马达的实际转速n和输出转矩t。 ）（理论转矩nm2 .378 2 2505 . 9 2 v p tt ）（实际转速min/ r96.80 25. 0 92. 022q n v v 978. 0 92. 0 9 . 0 m v 机械效率 ）（实际转矩nm9 .369tt mt v3-2 一个液压泵，当负载压力为8mpa时输出流量为 96l/min，压力为10mpa时输出流量为94l/min，用此 泵带动一排量为80ml/r的液压马达，当负载转矩为 120nm时，马达的机械效率为0.94，转速为 1100r/min。

34、求此时液压马达的容积效率。 917. 0 1096 801100 min)/(1100 3 q nv v q rn v v 故 实际转速 )(10 94. 080 12022 2 tnm120t m mmt mpa v t p pv 故 ）（实际转矩 v3-3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=1/2 p1）时，两 缸各能承

35、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。 21 212 12211 ff fap fapap nff5000 21 sm a q v/02. 0 1010060 1012 4 3 1 1 sm a av v/016. 0 10100 108002. 0 4 4 1 21 2 12 212 12211 2 1 pp fap fapap nf nf 4500 5400 2 1 0 1 212 12211 f fap fapap nf11250 2 液压与气压传动 液压与气压传动液压与气压传动 第十一讲 主讲教师：王同建主讲教师：王同建 学时：学时：32 v4-1 4-

36、1 概述概述 v4-2 4-2 方向控制阀方向控制阀 v4-3 4-3 压力控制阀压力控制阀 v4-4 4-4 流量控制阀流量控制阀 v4-5 4-5 叠加式液压阀叠加式液压阀 v4-6 4-6 二通插装阀二通插装阀 v4-7 4-7 液压阀的连接液压阀的连接 第四章第四章 液压控制元件液压控制元件 返回总目录 4-1 概述 1. 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：

37、共同特点： 4-2 方向控制阀方向控制阀 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。 进口出口 a） c） 图3-14 a）单向阀结构 c）符号 b）直角式单向阀结构 pp 12 正向 反向 一、单向阀一、单向阀 直角式单向阀 动画 液控单向阀液控单向阀 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 进油口a出油口b 1 2 3 控制油口k a）b） 图3-16 液控单向阀 1-单向阀 2-卸荷阀 3-控制活塞 带卸荷阀芯的液

38、控单向阀 动画 液压与气压传动 液压与气压传动液压与气压传动 第十二讲 主讲教师：王同建主讲教师：王同建 学时：学时：32 动画 双向液控单向阀 （液压锁） b c 梭阀梭阀 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。 v利用阀芯相对阀体的移动使油路接通、关断或改变 油液流动方向，从而实现液压执行元件及其驱动机 构的启动、停止或变换运动方向。 v对换向阀性能的主要要求： 油液流经换向阀时的压力损失要小 互不相通的油口间的泄漏要小 换向平稳、迅速且可靠。 v分类： 按阀芯相对阀体的

39、运动方式来分 按操作方式分 按阀芯在阀体中的工作位置分 按换向阀所控制的通路数分 二、换向阀二、换向阀 液压与气压传动 滑阀式换向阀的工作原理滑阀式换向阀的工作原理 a) b) 图3-1 换向阀换向原理 动画 回路 （一）工作原理（一）工作原理 1 2 二位二通二位三通二位四通 三位四通三位五通 图3-2 换向阀的位置数和通路符号 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

40、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。 转

41、阀转阀 动画 1手动换向阀手动换向阀 无定位 有定位 定位 机构 2. 机动换向阀机动换向阀 动画 液压与气压传动 液压与气压传动液压与气压传动 第十三讲 主讲教师：王同建主讲教师：王同建 学时：学时：32 3.电磁换向阀电磁换向阀 p t ab 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.液动换向阀液动换向阀 b) 图3-7 a) 液动换向阀 b) 图形符号 5.电液动换向阀电液动换向阀 b) 图3-8 a) 电液动换向阀 b) 图形符号 工作原理 p o ab a p o b 外部控制 外部回油 控制油及 回油方式 外

42、部控制 内部回油 ba a op b p o 内部控制 外部回油 ba a op b p o 内部控制 内部回油 ba a op b p o 弹 簧 对 中 液 压 对 中 液 压 符 号 a 图3-9 三位四通电液换向阀控制油进出油方式 液压与气压传动 液压与气压传动液压与气压传动 第十四讲 主讲教师：王同建主讲教师：王同建 学时：学时：32 多路阀多路阀 （三）换向阀性能和特点（三）换向阀性能和特点 1滑阀机能滑阀机能 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

43、 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，各油口之间的内 部连通关系称为三位换向阀的中位机能。 滑阀中位机能 结构简图 机能符号 中位特点 o 四个油口全部封闭，执行 元件可在任意位置停止， 系统不能卸荷。 m p 口与 t 口相通，a、b两 个油口封闭，执行元件可 在任意位置停止，系统能 卸荷。 p p 口与 a、b 两个油口相 通，t 口封闭，双出杆液 压缸处于浮动状态，单出 杆液压缸处于差动状态， 系统不能卸荷。 y a、b 两个油口与 t 口相 通，p 口封闭，执行元件 处于浮动状态，系统不能 卸荷。 ompy h 四个油口互相连通，执行 元件处于浮动

44、状态，系统 卸荷。 j b口与 t 口相通，p、a 两 个油口封闭，执行元件可 在任意位置停止，系统不 能卸荷。 k p口与a、 t两个油口相通， b 口封闭，执行元件可在 任意位置停止，系统能卸 荷。 u a 口与 b口相通，p、t 两 个油口封闭，执行元件处 于浮动状态，系统不能卸 荷。 在分析和选择中位机能时，通常考虑一下因素： （2）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； （5）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

45、为u、y和h型； （6）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； （1）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； （3）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； （4）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。 4-3 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

46、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。 一、溢流阀的基本结构及工作原理 v（一）溢流阀的作用和性能要求 v1.作用 （1）维持系统压力恒定 （2）过载保护（安全阀） v2.性能要求 （1）定压精度高 （2）灵敏度高 （3）工作平稳，无振动和噪声 （4）阀关闭时，密封性好，泄漏要小 图3-30 变量泵系统安全回路 （二）溢流阀的结构和工作原理 v1.直动式溢流阀 r s fbssr a f p

47、 fgffpa 液压与气压传动 液压与气压传动液压与气压传动 第十五讲 主讲教师：王同建主讲教师：王同建 学时：学时：32 1 2 3 4 5 o 1 2 3 a)b) 图3-22 直动型溢流阀 a）溢流阀结构图 1阀芯 2阀体 3上盘 4弹簧 5调节手柄 b）锥阀式结构局部放大图 1偏流盘 2锥阀 3阻尼活塞 力士乐公司高压直动式溢流阀 v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。 2 先导式溢流阀先导式溢流阀

48、 31 4 2 14 13 12 11 109 8 7 6 5 a) po k b） 动画 先导式溢流阀的工作原理 6 8 a f p s 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 （三）（三） 溢流阀的性能溢流阀的性能 1.静态性能静态性能 先导式 直动式 图3-25 溢流阀的启闭特性 o pp q qn t （1）压力调节范围稳定性和压力偏移 （2）启闭特性 （3）卸荷压力 液压与气压传动 液压与气压传动液压与气压传动 第十六讲 主讲教师：王同建主讲教师：王同建 学时：学时：32 o 图3-27 溢流阀的流量-压力特性曲线 1234 0 1 p n 1 (额定压力) (

49、额定流量) 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。 2.动态性能动态性能 压力超调量压力超调量p p /pn10%-30% 响应时间t1 过渡过程时间t2 1 2 3 4 5 o 1 2 3 a)b) 图3-22 直动型溢流阀 a）溢流阀结构图 1阀芯 2阀体 3上盘 4弹簧 5调节手柄 b）锥阀式结构局部放大图 1偏流盘 2锥阀 3阻尼活塞 + + + + + + + + + + + + 76543210 二、减压阀二、减压阀 （一）定值输出减压阀（一）定值输出

50、减压阀 1.工作原理 （1）直动式定值减压阀 如果不加说明，就是指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。 2.先导式定值减压阀 动画 液压与气压传动 液压与气压传动液压与气压传动 第十七讲 主讲教师：王同建主讲教师：王同建 学时：学时：32 先导式定值减压阀 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

51、，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 定差减压阀定差减压阀 动画 )( 4 )( 22 21 dd xxk ppp rcs 定比减压阀定比减压阀 动画 2211 )(apxxkap rcs 2 1 1 2 a a p p 减压阀 三、顺序阀 直动型顺序阀（内控直动型顺序阀（内控 ） 动画 外控顺序阀 动画 卸荷阀卸荷阀 先导型顺序阀先导型顺序阀 动画 液压与气压传动 液压与气压传动液压与气压传动 第十八讲 主讲教师：王同建主讲教师：王同建 学时：学时：32 单向顺序阀单向顺序阀

52、单向阀和顺序阀并联组成的复合阀，又称为平衡阀 a c 1 2 b 低压泵高压泵 图3-38 顺序阀组成卸荷回路 图3-39 用顺序阀组成平衡回路 四、压力继电器四、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 图4-29 压力继电器 1柱塞2杠杆3弹簧4开关 溢流阀、顺序阀、减压阀的主要区别 阀口有无泄漏油口控制油引出点在系统中安装方式及作用 溢流阀常闭无入口并联在系统中，控制入口压力 顺序阀常闭有入口串联在系统中，控制通断 减压阀常开有出口串联在系统中，控制出口压力 4.4 流量控制阀流量控制阀 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

53、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。 一、流量控制原理及节流口形式 节流口三种形式：薄壁小孔、 细长小孔、厚壁小孔 q=kapm (1)压差对流量的影响。 (2)温度对流量的影响。 (3)节流口的堵塞。 pacpacq dd 22 为保证流量稳定，节流口的形式 以薄壁小孔较为理想 液压系统对流量控制阀的主要要求： (1)较大的流量调节范围,且流量调节要均匀。 (2)当阀前、后压力差发生变化时,通过阀的流量变化要小,以 保证负载运动的稳定。 (3)油温

54、变化对通过阀的流量影响要小。 (4)液流通过全开阀时的压力损失要小。 (5)当阀口关闭时,阀的泄漏量要小。 液压与气压传动 液压与气压传动液压与气压传动 第十九讲 主讲教师：王同建主讲教师：王同建 学时：学时：32 43 21 5 12 1 2 图3-46 普通节流阀 1-阀芯 2-阀体 3-调节手把 4-顶杆 5-弹簧 动画 工作原理工作原理 二、普通节流阀 2.节流阀的刚性 v节流阀的刚性表示它抵抗负载变化的干扰,保持流量 稳定的能力。 cos 1 kam p dq pd t m (1)同一节流阀,阀前后压力差p相同, 节流开口小时,刚度大。 (2)同一节流阀,在节流开口一定时,阀 前后压

55、力差p越小,刚度越低。为了 保证节流阀具有足够的刚度,节流阀 只能在某一最低压力差p的条件下, 才能正常工作,但提高p将引起压力 损失的增加。 (3)取小的指数m可以提高节流阀的刚 度,因此在实际使用中多希望采用薄 壁小孔式节流口,即m=0.5的节流口。 三、节流阀的压力和温度补偿 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 1.调速阀 温度补偿调速阀 2.温度补偿调速阀 3.溢流节流阀溢流节流阀(旁通型调速阀旁通型调速阀) 液压与气压传动 液压与气压传动液压与气压传动 第二十讲 主讲教师：王同建主讲教师：王同建 学时：学时：32 4-5 叠加式液压阀叠加式液压阀 安装在板式换向阀

56、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。 元件之间无管连接，消除了因油管、管接头等引起的泄漏、振动和 噪声 4-6 二通插装阀二通插装阀 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200 l/min的液压系统，采用这些方式进行集成仍不

57、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 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

58、画1 动画2 方向控制逻辑阀方向控制逻辑阀 图3-77 具有换向阀功能的逻辑阀 相当于 12 相当于 12 b)a) 2223 24 液压与气压传动 液压与气压传动液压与气压传动 第二十一讲 主讲教师：王同建主讲教师：王同建 学时：学时：32 压力控制逻辑阀压力控制逻辑阀 符号 图3-78 压力控制或流量控制的逻辑阀单元 图3-79 逻辑溢流阀和逻辑单向节流阀 a)b) 12 动画 流量控制逻辑阀流量控制逻辑阀 符号 图3-78 压力控制或流量控制的逻辑阀单元 图3-79 逻辑溢流阀和逻辑单向节流阀 a)b) 12 管式管式 4-7 液压阀的连接 板式板式 叠加 插装 习题 v4-4.如图所示

59、回路中，溢流阀调整压力为5mpa，减压阀调整压力为2.5mpa， 分析下列各情况，并说明减压阀阀口处于什么状态 v1）泵压力等于溢流阀调定压力，夹紧缸使工件加紧后，a、b、c的压力各为 多少 v2）当泵压力由于工作缸快进，压力降到1.5mpa时（工件原来处于夹紧状 态）， a、c的压力各为多少 v3）夹紧缸在夹紧工件前做空载运动时，a、b、c的压力各为多少 1）两个电磁换向阀处于中位； 2）1dt通电；油缸i运动过程中 及运动到终点 3）1dt断电，2dt通电，油缸ii 运动过程中及运动到终点 4-5 液压与气压传动 液压与气压传动液压与气压传动 第二十二讲 主讲教师：王同建主讲教师：王同建

60、学时：学时：32 液压与气压传动 1.各种液压阀的工作原理及职能符号 2.会填写电磁铁动作顺序表 3.三位换向阀的中位机能 4.给出液压系统图会判断系统压力 5.溢流阀、减压阀、顺序阀区别 6.节流口的基本形式，为什么节流阀中要使用薄壁小孔 7.调速阀特点 本章应该掌握的知识点 1dt2dt3dt4dt 快进 工进 退回 卸荷 + + + + + 差动回路 填写实现“快进一i工进一ii工进一快退原位停泵卸荷”工作循环 的电磁铁动作顺序表。（通电为“+”，断电为“”，i工进速度大 于ii工进速度）。 v5-1 管路及管接头管路及管接头 v5-2 油箱油箱 v5-3 滤油器滤油器 v5-4 密封装