液压传动基础

1、项目一项目一 液压传动基础液压传动基础 1-1 1-1 液压传动概述液压传动概述 1-2 1-2 液压元件液压元件 1-3 1-3 液压基本回路液压基本回路一、液压传动的工作原理及特点一、液压传动的工作原理及特点1.1.液压传动的工作原理液压传动的工作原理 液压传动是液压传动是利用液体压力来传递动力和进行控制的一种传动方式利用液体压力来传递动力和进行控制的一种传动方式。图。图1-11-1所示所示为液压千斤顶的工作原理图。为液压千斤顶的工作原理图。 大缸体和大活塞组成举升缸。杠杆手柄、小缸体、活塞大缸体和大活塞组成举升缸。杠杆手柄、小缸体、活塞 、单向阀组成手动液、单向阀组成手动液压泵。以及它们

2、之间的连接通道构成一个密闭的容器，里面充满液压油。在阀门压泵。以及它们之间的连接通道构成一个密闭的容器，里面充满液压油。在阀门关闭的情况下，提起杠杆，小活塞上行，活塞下腔的密封容积增大，压力减小并关闭的情况下，提起杠杆，小活塞上行，活塞下腔的密封容积增大，压力减小并形成真空，在大气压的作用下油箱内的液体通过单向阀被吸入；当小活塞下行形成真空，在大气压的作用下油箱内的液体通过单向阀被吸入；当小活塞下行时，其密闭工作腔内容积缩小，油液压力升高，经单向阀输出，压力油进入大活时，其密闭工作腔内容积缩小，油液压力升高，经单向阀输出，压力油进入大活塞的工作腔，驱动大活塞使重物上升一段距离。反复驱动手柄，油

3、泵就会不断塞的工作腔，驱动大活塞使重物上升一段距离。反复驱动手柄，油泵就会不断供供油，大活塞就会不断地将重物提升。打开放油阀，在重物的重力及大活塞自重的油，大活塞就会不断地将重物提升。打开放油阀，在重物的重力及大活塞自重的作用下，大油缸的油液排回油箱，重物和大活塞跟着下降。这就是液压千斤顶的作用下，大油缸的油液排回油箱，重物和大活塞跟着下降。这就是液压千斤顶的工作原理。工作原理。1-1 1-1 液压传动概述液压传动概述工作原理简图工作原理简图图图1-1 1-1 液压千斤顶的工作原理图液压千斤顶的工作原理图液压系统的组成：液压系统的组成：（1 1）动力元件（油泵）：动力元件（油泵）：向液压系统提

4、供压力油，是系统的动力来向液压系统提供压力油，是系统的动力来源。源。（2 2）执行元件（油缸或油马达）：执行元件（油缸或油马达）：在压力油的推动下，完成对外作在压力油的推动下，完成对外作功，满足使用要求。功，满足使用要求。（3 3）控制调节元件：控制调节元件：控制液压系统中的压力、流量和液流方向，以控制液压系统中的压力、流量和液流方向，以满足执行元件对力、速度和运动方向的要求。满足执行元件对力、速度和运动方向的要求。（4 4）辅助元件：辅助元件：油箱、油管、滤油器等辅助元件，在液压系统中起油箱、油管、滤油器等辅助元件，在液压系统中起贮油散热、连接各液压元件、过滤油中污物等辅助作用。贮油散热、连

5、接各液压元件、过滤油中污物等辅助作用。（5 5）工作介质工作介质: :传动液体，即液压油。传动液体，即液压油。3. 3. 液压传动的特点液压传动的特点液压传动与其他传动形式相比较，有以下优点：液压传动与其他传动形式相比较，有以下优点：1 1）传递功率大，结构简单。）传递功率大，结构简单。2 2）调速范围宽，速度、扭矩、功率等均可实现无级调速。）调速范围宽，速度、扭矩、功率等均可实现无级调速。3 3）承载能力大。）承载能力大。4 4）传动平稳，吸振能力强，便于实现频繁换向和过载保护。）传动平稳，吸振能力强，便于实现频繁换向和过载保护。5 5）操纵方便）操纵方便，容易实现自动化，而且可以与电气组合

6、应用，实现遥控容易实现自动化，而且可以与电气组合应用，实现遥控。6 6）自润滑性好，元件寿命长。）自润滑性好，元件寿命长。7 7）液压元件已实现了标准化）液压元件已实现了标准化、系列化和通用化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。，便于设计、制造和推广使用。主要缺点：主要缺点：1 1）制造精度和密封性能要求高。）制造精度和密封性能要求高。2 2）传动比不恒定。）传动比不恒定。3 3）液压传动中有机械损失、压力损失、泄漏损失，效率低。）液压传动中有机械损失、压力损失、泄漏损失，效率低。4 4）液压传动对油温和负载变化敏感，不宜于在低、高温度下使用，对）液压传动对油温和负载变化敏感，不宜于在

7、低、高温度下使用，对污染很敏感。污染很敏感。5 5）空气进入会影响其运动的平稳性。）空气进入会影响其运动的平稳性。6 6）维修和保养困难，液压传动装置出现故障时不易查找原因，不易迅）维修和保养困难，液压传动装置出现故障时不易查找原因，不易迅速排除。速排除。二、二、 液压传动的主要参数液压传动的主要参数1.1.液体的静压力液体的静压力 液体的静压力是指液体处于静止状态时液体的静压力是指液体处于静止状态时, ,其单位面积上所受的作用力，用其单位面积上所受的作用力，用p p表示。压表示。压力单位为帕斯卡，简称帕，符号为力单位为帕斯卡，简称帕，符号为Pa(1Pa=1N/mPa(1Pa=1N/m2 2)

8、 )。工程上常采用。工程上常采用kPakPa( (千帕千帕) )和和MPaMPa( (兆帕兆帕) )，1MPa=101MPa=103 3kPa=10kPa=106 6PaPa。2.2.流量和平均流速流量和平均流速 流量和平均流速是描述液体流动的主要参数。通常当液体在管道中流动时，将垂直流量和平均流速是描述液体流动的主要参数。通常当液体在管道中流动时，将垂直于液体流动方向的截面称为于液体流动方向的截面称为通流截面通流截面( (过流断面过流断面) )。(1)(1)流量流量 单位时间内通过通流截面的液体的体积称为流量，用单位时间内通过通流截面的液体的体积称为流量，用Q Q表示，流量的常用单位为表示，

9、流量的常用单位为m m3 3/s(/s(立方米立方米/ /秒秒) )或或L/min(L/min(升升/ /分分) ) Q=V/t Q=V/t 式中式中 QQ流量流量(m(m3 3/s)/s)； VV体积体积(m(m3 3) )； tt时间时间(s)(s)。 (2)(2)平均流速平均流速 流体在单位时间内移动的距离称为平均流速。流体在单位时间内移动的距离称为平均流速。 =Q/A=Q/A 式中式中 QQ流量流量(m(m3 3/s)/s)； -平均流速平均流速(m/s)(m/s)； AA液压缸有效作用面积或管道截面积液压缸有效作用面积或管道截面积(m(m2 2) )。 活塞运动速度的大小由输入液压缸

10、的液体的流量决定。活塞运动速度的大小由输入液压缸的液体的流量决定。4 4、液压油的性质和选用、液压油的性质和选用n 性质：性质：（1 1）液体的可压缩性。）液体的可压缩性。（2 2）液压油的粘性。）液压油的粘性。（3 3）压力对粘度的影响。）压力对粘度的影响。（4 4）温度对粘度的影响。）温度对粘度的影响。n 液压油的选用液压油的选用 选用液压油时可根据液压元件生产厂样本和说明书所推荐的品种号选用液压油时可根据液压元件生产厂样本和说明书所推荐的品种号数来选用液压油，或者根据液压系统的工作压力、工作温度、液压元件种数来选用液压油，或者根据液压系统的工作压力、工作温度、液压元件种类及经济性等因素全

11、面考虑。在选用液压油时，类及经济性等因素全面考虑。在选用液压油时，粘度粘度是一个重要的参数。是一个重要的参数。在环境温度较高，工作压力高或运动速度较低时，为减少泄漏，应选用粘在环境温度较高，工作压力高或运动速度较低时，为减少泄漏，应选用粘度较高的液压油，否则相反。度较高的液压油，否则相反。n 液压泵的工作原理及工作条件液压泵的工作原理及工作条件1.1.液压泵的工作原理液压泵的工作原理 液压泵是液压系统中的动力元件，是将电动机液压泵是液压系统中的动力元件，是将电动机（或其他动力装置）输出的（或其他动力装置）输出的机械能转换为压力能机械能转换为压力能的的能量转换装置。能量转换装置。 图图1-21-

12、2所示为液压泵的工作原理当偏心轮所示为液压泵的工作原理当偏心轮1 1由动由动力装置带动旋转时，柱塞力装置带动旋转时，柱塞2 2便在偏心轮便在偏心轮1 1和弹簧和弹簧4 4的的作用下在缸体作用下在缸体3 3内往复移动。柱塞右移时，缸体中内往复移动。柱塞右移时，缸体中密封工作腔密封工作腔a a的容的容积变大，产生真空，油箱中的油积变大，产生真空，油箱中的油1-2 1-2 液压元件液压元件一、液压泵一、液压泵1.1.偏心轮偏心轮 2.2.柱塞柱塞 3.3.缸体缸体 4.4.弹簧弹簧 5.5.单向阀单向阀 5.5.单向阀单向阀图图1-2 1-2 液压泵工作原理图液压泵工作原理图液便在大气压力作用下通过

13、单向阀液便在大气压力作用下通过单向阀5 5吸入缸体内，实现吸油；柱塞左移时，缸体中密吸入缸体内，实现吸油；柱塞左移时，缸体中密封工作腔封工作腔a a的容积变小，油液受挤压，通过单向阀的容积变小，油液受挤压，通过单向阀6 6输到系统中去，实现压油。由此输到系统中去，实现压油。由此可见，液压泵是靠密封工作腔的容积变化来工作的。它具有一定的密封容积，而且可见，液压泵是靠密封工作腔的容积变化来工作的。它具有一定的密封容积，而且其密封容积是变化的，同时还要有吸压油部分。液压泵输出油液流量的大小，由密其密封容积是变化的，同时还要有吸压油部分。液压泵输出油液流量的大小，由密封工作腔的容积变化量和单位时间内的

14、变化次数决定。因此这类液压泵又称为封工作腔的容积变化量和单位时间内的变化次数决定。因此这类液压泵又称为容积容积式泵式泵。 2.2.容积式液压泵正常工作的条件容积式液压泵正常工作的条件1)1)具备密封容积。具备密封容积。2)2)密封容积能不断地交替变化。密封容积能不断地交替变化。3)3)具有相应的配油机构，可将吸油腔和压油腔隔开，保证液压泵有规律地、连续具有相应的配油机构，可将吸油腔和压油腔隔开，保证液压泵有规律地、连续地吸油和压油。地吸油和压油。4)4)吸油过程中，油箱必须和大气相通。压油过程中，实际油压取决于输出油路的吸油过程中，油箱必须和大气相通。压油过程中，实际油压取决于输出油路的阻力，

15、即外界负载的大小，这是形成油压的条件。阻力，即外界负载的大小，这是形成油压的条件。n 液压泵的类型及应用液压泵的类型及应用n 类型类型 按其在单位时间内输出的油液体体积是否能够调节，可分为按其在单位时间内输出的油液体体积是否能够调节，可分为定量泵和变量泵定量泵和变量泵两种。两种。 按其工作的额定压力可分为按其工作的额定压力可分为低压泵、中压泵和高压泵低压泵、中压泵和高压泵三种。三种。 按结构形式不同可分为按结构形式不同可分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵齿轮泵、叶片泵、柱塞泵。其中齿轮泵和叶片泵多用于中、。其中齿轮泵和叶片泵多用于中、低压系统，柱塞泵多用于高压系统。低压系统，柱塞泵多用于高压系统。 按

16、泵的输出油液方向可分为按泵的输出油液方向可分为单向泵和双向泵单向泵和双向泵。表表1-1 1-1 液压泵的图形符号液压泵的图形符号图图1-3 1-3 外啮合齿轮泵工作原理外啮合齿轮泵工作原理1.1.外啮合齿轮外啮合齿轮(2(2个个) 2.) 2.泵体泵体 3.3.吸油腔吸油腔 4.4.压油腔压油腔1.1.齿轮泵的工作原理和特点齿轮泵的工作原理和特点 外啮合齿轮泵的工作原理和结构如图外啮合齿轮泵的工作原理和结构如图1-31-3所所示。泵体示。泵体2 2内有一对互相啮合的外齿轮内有一对互相啮合的外齿轮1 1，齿轮，齿轮的两端由端盖密封。这样由泵体、齿轮的各个的两端由端盖密封。这样由泵体、齿轮的各个齿

17、槽和端盖形成了多个密封工作腔，同时轮齿齿槽和端盖形成了多个密封工作腔，同时轮齿的啮合线又将左右两腔隔开，形成了吸、压油的啮合线又将左右两腔隔开，形成了吸、压油腔。腔。 当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔内当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔内的轮齿相继脱离啮合，密封工作腔容积不的轮齿相继脱离啮合，密封工作腔容积不断增断增大，形成部分真空，在大气压力作用下经吸油大，形成部分真空，在大气压力作用下经吸油管从油箱吸进油液，并被旋转的轮齿齿间槽带管从油箱吸进油液，并被旋转的轮齿齿间槽带入左侧。左侧压油腔由于轮齿不断进入啮合，入左侧。左侧压油腔由于轮齿不断进入啮合，使密封工作腔容积减小，油液受到挤压被输出

18、使密封工作腔容积减小，油液受到挤压被输出送往系统。这就是齿轮泵的吸油和压油过程。送往系统。这就是齿轮泵的吸油和压油过程。在齿轮泵的啮合过程中，啮合点沿啮合线移动，在齿轮泵的啮合过程中，啮合点沿啮合线移动，这样就把吸油区和压油区分开。这样就把吸油区和压油区分开。特点：特点：结构简单，工作可靠，成本低，对液压油的污染不结构简单，工作可靠，成本低，对液压油的污染不 敏感，且便于维护。敏感，且便于维护。 间隙泄漏，齿轮泵不容易建立起高压，只适用于低间隙泄漏，齿轮泵不容易建立起高压，只适用于低 压系统。压系统。 齿轮泵工作时的噪声较大，且流量的脉动较大，只齿轮泵工作时的噪声较大，且流量的脉动较大，只 能

19、作定量泵。能作定量泵。(1) (1) 单作用叶片泵的工作原理单作用叶片泵的工作原理 图图1-41-4为单作用叶片泵工作原理图。单作用叶片为单作用叶片泵工作原理图。单作用叶片泵主要由配油盘泵主要由配油盘1 1、传动轴、传动轴2 2、转子、转子3 3、定子、定子4 4、叶片、叶片5 5和壳体等零件组成。定子内表面为圆柱形，转子和壳体等零件组成。定子内表面为圆柱形，转子3 3上上有均匀分布的径向槽，叶片有均匀分布的径向槽，叶片5 5安装在槽内，并可在槽安装在槽内，并可在槽内滑动，定子和转子间有偏心距内滑动，定子和转子间有偏心距e e。配流盘上开有吸。配流盘上开有吸油口和压油口，分别与泵壳体上的吸油口

20、和压油口相油口和压油口，分别与泵壳体上的吸油口和压油口相通。当转子旋转时，由于离心力的作用，叶片紧靠在通。当转子旋转时，由于离心力的作用，叶片紧靠在定子内壁上，这样在定子、转子、相邻的叶片和两侧定子内壁上，这样在定子、转子、相邻的叶片和两侧配油盘间就形成若干个密封的容积。当转子按图所示配油盘间就形成若干个密封的容积。当转子按图所示的方向旋转时，在图示的右部，的方向旋转时，在图示的右部，叶片逐渐伸出，叶片逐渐伸出，2.2.叶片泵工作原理和特点叶片泵工作原理和特点叶片泵分为叶片泵分为单作用叶片泵和双作用叶片泵单作用叶片泵和双作用叶片泵。图图1-4 1-4 单作用时片泵的单作用时片泵的 工作原理工作

21、原理11配油盘配油盘22传动轴传动轴33转子转子 44定子定子55叶片叶片叶片间的工作容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大叶片间的工作容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压的作用下，从吸油口经配油盘进入密封的容积内，完成吸油气压的作用下，从吸油口经配油盘进入密封的容积内，完成吸油过程。在图的左部，叶片被定子内表面逐渐压进槽内，工作容积过程。在图的左部，叶片被定子内表面逐渐压进槽内，工作容积逐渐缩小，将油液从压油口压出，完成压油过程。转子不断地旋逐渐缩小，将油液从压油口压出，完成压油过程。转子不断地旋转，泵就不断地吸油和压油。这种叶片泵的转子转一周，每个工转，泵就不断地吸油和压

22、油。这种叶片泵的转子转一周，每个工作容积都完成一次吸油和压油的过程，因此称其为作容积都完成一次吸油和压油的过程，因此称其为单作用式叶片单作用式叶片泵泵。由于单作用叶片泵的吸油腔和压油腔各占一侧，转子受到的。由于单作用叶片泵的吸油腔和压油腔各占一侧，转子受到的作用力不平衡，从而转子轴的受力也不平衡，使得轴承受到较大作用力不平衡，从而转子轴的受力也不平衡，使得轴承受到较大的载荷作用，因此称这种液压泵为的载荷作用，因此称这种液压泵为非卸荷式叶片泵非卸荷式叶片泵。 单作用时片泵的定子和转子之间的偏心距可做成可调的，从单作用时片泵的定子和转子之间的偏心距可做成可调的，从而可以改变泵的流量，因此而可以改变

23、泵的流量，因此单作用叶片泵多为变量泵单作用叶片泵多为变量泵。(2)(2)双作用叶片泵的工作原理双作用叶片泵的工作原理 图图1-51-5所示为双作用叶片泵，也是由配油盘、传动轴、转子、定子、所示为双作用叶片泵，也是由配油盘、传动轴、转子、定子、叶片和壳体等零件组成。转子和定子中心重合，定子内表面近似为叶片和壳体等零件组成。转子和定子中心重合，定子内表面近似为椭圆椭圆形形。图图1-5 1-5 双作用叶片泵的双作用叶片泵的工作原理工作原理1 1压油窗口；压油窗口；2 2转子；转子；3 3定子；定子；4 4吸油窗口吸油窗口 当转子当转子2 2在传动轴带动下转动时，在传动轴带动下转动时，叶片在离心力和底

24、部液压力（叶片槽叶片在离心力和底部液压力（叶片槽底部始终与压油腔相通）的作用下压底部始终与压油腔相通）的作用下压向定子向定子3 3的内表面，在叶片、转子、定的内表面，在叶片、转子、定子与配流盘之间构成若干密封容积。子与配流盘之间构成若干密封容积。当叶片从小半径曲线段向大半径曲线当叶片从小半径曲线段向大半径曲线滑动时，叶片外伸，这时所构成的密滑动时，叶片外伸，这时所构成的密封容积由小变大，形成部分真空，封容积由小变大，形成部分真空，油液便经吸油窗口吸入；而处于从大半径曲线段向小半径曲油液便经吸油窗口吸入；而处于从大半径曲线段向小半径曲线滑动的叶片缩回，所构成的密封容积由大变小，其中的油线滑动的叶

25、片缩回，所构成的密封容积由大变小，其中的油液受到挤压，经过压油窗口压出。这种叶片泵每转一周，每液受到挤压，经过压油窗口压出。这种叶片泵每转一周，每个密封容腔完成个密封容腔完成两次吸、压油两次吸、压油过程，故这种泵称为过程，故这种泵称为双作用叶双作用叶片泵片泵。同时，泵中两吸油区和两压油区各自对称，使作用在。同时，泵中两吸油区和两压油区各自对称，使作用在转子上的径向液压力互相平衡，所以这种泵又被称为转子上的径向液压力互相平衡，所以这种泵又被称为平衡式平衡式叶片泵或双作用卸荷式叶片泵叶片泵或双作用卸荷式叶片泵。这种泵的排量不可调，因此这种泵的排量不可调，因此它是定量泵。它是定量泵。 特点：特点：结

26、构较齿轮泵复杂，工作压力较高，且流量脉动结构较齿轮泵复杂，工作压力较高，且流量脉动小，工作平稳，噪声较小，寿命较长。但其结构复杂，吸油小，工作平稳，噪声较小，寿命较长。但其结构复杂，吸油特性不太好，对油污染也比较敏感特性不太好，对油污染也比较敏感。3.3.柱塞泵的工作原理柱塞泵的工作原理 柱塞泵是靠柱塞在缸体中作往复运动产生的密封容积的变化来实现柱塞泵是靠柱塞在缸体中作往复运动产生的密封容积的变化来实现吸油与压油的液压泵。吸油与压油的液压泵。 根据柱塞的排列和运动方向不同，柱塞泵可分为根据柱塞的排列和运动方向不同，柱塞泵可分为径向柱塞泵和轴向径向柱塞泵和轴向柱塞泵柱塞泵两类。两类。(1)(1)

27、径向柱塞泵的工作原理径向柱塞泵的工作原理图图1-6 1-6 径向柱塞泵工作原理径向柱塞泵工作原理1 1定子定子 2 2转子转子 3 3衬套衬套 4 4配油轴配油轴 5 5柱塞柱塞 b b吸油腔吸油腔 c c压油腔压油腔 图图1-61-6是径向柱塞泵的结构简图。由图可见，是径向柱塞泵的结构简图。由图可见，径向柱塞泵的柱塞径向安排在缸体转子上。在转径向柱塞泵的柱塞径向安排在缸体转子上。在转子子2 2（缸体）上径向均匀分布着数个孔，柱塞（缸体）上径向均匀分布着数个孔，柱塞5 5在在孔内滑动。衬套孔内滑动。衬套3 3紧配合在转子孔中，随转子一紧配合在转子孔中，随转子一起旋转，配油轴起旋转，配油轴4 4

28、固定不动，配油轴把衬套的内固定不动，配油轴把衬套的内孔分隔为上下两个分油室孔分隔为上下两个分油室b b和和c c，他们分别通过配，他们分别通过配油轴上的轴向孔油轴上的轴向孔a a和和d d与泵的吸油口和压油口相通。与泵的吸油口和压油口相通。柱塞一方面随转子转动，另一方面又在离心力的柱塞一方面随转子转动，另一方面又在离心力的作用下伸出柱塞孔，并压紧在定子内壁上。转子作用下伸出柱塞孔，并压紧在定子内壁上。转子2 2的中心与定子的中心与定子1 1的中心之间有一个偏心量的中心之间有一个偏心量e e。当转子当转子2 2旋转时，柱塞旋转时，柱塞5 5在离心力（或低压油）作用下，它的头部与定子在离心力（或低

29、压油）作用下，它的头部与定子1 1的内表的内表面紧紧接触，由于转子面紧紧接触，由于转子2 2与定子与定子1 1存在偏心，所以柱塞存在偏心，所以柱塞5 5在随转子转动时，又在柱在随转子转动时，又在柱塞孔内作径向往复滑动。当转子塞孔内作径向往复滑动。当转子2 2按图示箭头方向旋转时，上半周的柱塞皆往外按图示箭头方向旋转时，上半周的柱塞皆往外滑动，柱塞底部的密封工作容腔容积增大，于是通过配油轴轴向孔和上部开口滑动，柱塞底部的密封工作容腔容积增大，于是通过配油轴轴向孔和上部开口吸油；下半周的柱塞皆往里滑动，柱塞孔内的密封工作腔容积减小，于是通过吸油；下半周的柱塞皆往里滑动，柱塞孔内的密封工作腔容积减小

30、，于是通过配油轴轴向孔和下部开口压油。当移动定子改变偏心量配油轴轴向孔和下部开口压油。当移动定子改变偏心量e e的大小时，泵的排量就的大小时，泵的排量就得到改变；当移动定子使偏心量从正值变为负值时，泵的吸、压油腔就互换。得到改变；当移动定子使偏心量从正值变为负值时，泵的吸、压油腔就互换。柱子每转一周，每个柱塞吸油和压油各一次，转子不断地旋转，泵便不停地吸柱子每转一周，每个柱塞吸油和压油各一次，转子不断地旋转，泵便不停地吸油和压油。油和压油。径向柱塞泵的特点：径向柱塞泵的特点： 径向柱塞泵的径向尺寸大，结构较复杂，自吸能力差，并且配油轴受到径径向柱塞泵的径向尺寸大，结构较复杂，自吸能力差，并且配

31、油轴受到径向不平衡液压力的作用，易于磨损，这些都限制了它的转速和压力的提高。向不平衡液压力的作用，易于磨损，这些都限制了它的转速和压力的提高。2.2.轴向柱塞泵的工作原理轴向柱塞泵的工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵的工作原理：轴向柱塞泵的工作原理： 轴向柱塞泵一般都由缸体、配油盘、柱塞和斜盘等主要零件组成。缸轴向柱塞泵一般都由缸体、配油盘、柱塞和斜盘等主要零件组成。缸体内

32、有多个柱塞，柱塞是轴向排列的，即柱塞的中心线平行于传动轴的轴体内有多个柱塞，柱塞是轴向排列的，即柱塞的中心线平行于传动轴的轴线，因此称它为轴向柱塞泵。轴向柱塞泵按其结构特点，分为线，因此称它为轴向柱塞泵。轴向柱塞泵按其结构特点，分为斜盘式和斜斜盘式和斜轴式轴式两类。下面以图两类。下面以图1-71-7中的斜盘式为例来说明轴向柱塞泵的工作原理。中的斜盘式为例来说明轴向柱塞泵的工作原理。图图1-7 1-7 斜盘式轴向柱塞泵工作原理斜盘式轴向柱塞泵工作原理1 1斜盘；斜盘；2 2柱塞；柱塞；3 3缸体；缸体；4 4配流盘；配流盘；5 5传动轴传动轴 泵由斜盘泵由斜盘1 1、柱塞、柱塞2 2、缸体、缸体

33、3 3、配流盘、配流盘4 4等主要零件组成。等主要零件组成。斜盘和配流盘固定不动。在缸体上有若干个沿圆周均布的轴斜盘和配流盘固定不动。在缸体上有若干个沿圆周均布的轴向孔，孔内装有柱塞。传动轴向孔，孔内装有柱塞。传动轴5 5带动缸体带动缸体3 3、柱塞、柱塞2 2一起转动。一起转动。柱塞柱塞2 2在机械装置或低压油的作用下，使柱塞头部和斜盘在机械装置或低压油的作用下，使柱塞头部和斜盘1 1靠靠紧；同时缸体紧；同时缸体3 3和配流盘和配流盘4 4也紧密接触，起密封作用。当缸体也紧密接触，起密封作用。当缸体3 3按图示方向转动时，使柱塞按图示方向转动时，使柱塞2 2在缸体在缸体3 3内作往复运动，各

34、柱塞内作往复运动，各柱塞与缸体间的密封容积便发生增大或减小的变化，通过配流盘与缸体间的密封容积便发生增大或减小的变化，通过配流盘4 4上的弧形吸油窗口上的弧形吸油窗口a a和压油窗口和压油窗口b b实现吸油和压油。实现吸油和压油。 如果改变斜盘如果改变斜盘1 1倾角倾角的大小，就能改变柱塞的大小，就能改变柱塞2 2的行程，的行程，这也就改变了轴向柱塞变量泵的排量。如果改变斜盘这也就改变了轴向柱塞变量泵的排量。如果改变斜盘1 1倾角的倾角的方向，就能改变吸、压油方向，这时就成为方向，就能改变吸、压油方向，这时就成为双向变量轴向柱双向变量轴向柱塞泵。塞泵。 轴向柱塞泵特点：轴向柱塞泵特点： 结构紧

35、凑，配合精度高，密封性能好，工作压力高，结构紧凑，配合精度高，密封性能好，工作压力高，流量可调节，单位功率体积小、重量轻、容积效率高。但流量可调节，单位功率体积小、重量轻、容积效率高。但其结构复杂，价格高，对液压油的污染敏感，使用和维修其结构复杂，价格高，对液压油的污染敏感，使用和维修要求严格。因此，轴向柱塞泵常用于大功率的液压传动系要求严格。因此，轴向柱塞泵常用于大功率的液压传动系统。统。n 液压泵的选用液压泵的选用 一般来说，低压系统或辅助装置多选用低压齿轮泵；一般来说，低压系统或辅助装置多选用低压齿轮泵；中压系统多选用叶片泵；负载大、功率大的高压系统多选中压系统多选用叶片泵；负载大、功率

36、大的高压系统多选用柱塞泵。用柱塞泵。( (一一) ) 液压缸的类型及工作原理液压缸的类型及工作原理1.1.液压缸的分类及工作特点液压缸的分类及工作特点 液压缸是液压系统中的执行元件，是将液体的液压缸是液压系统中的执行元件，是将液体的压力能转换为机械能压力能转换为机械能的能量转换装置。的能量转换装置。1)1)按按运动形式的不同运动形式的不同，液压缸分为直线往复运动液压缸和摆动液压缸。，液压缸分为直线往复运动液压缸和摆动液压缸。直线动作液压缸直线动作液压缸 能实现直线往复运动，输出推力能实现直线往复运动，输出推力( (或拉力或拉力) )和直线和直线运动速度。运动速度。摆动液压缸摆动液压缸 能实现往

37、复摆动，输出转速和转矩。能实现往复摆动，输出转速和转矩。2)2)液压缸按其液压缸按其作用方式不同作用方式不同可分为可分为单作用式和双作用式单作用式和双作用式两种。两种。 单作用式液压缸中液压力只能使活塞单作用式液压缸中液压力只能使活塞( (或柱塞或柱塞) )单方向运动，反方向单方向运动，反方向运动须靠外力运动须靠外力( (如弹簧力或自重等如弹簧力或自重等) )实现；双作用式液压缸则可实现两个实现；双作用式液压缸则可实现两个方向的运动。方向的运动。3)3)按按结构结构分：活塞缸、柱塞缸、摆动缸。分：活塞缸、柱塞缸、摆动缸。4)4)按按固定方式固定方式分：缸体固定和活塞杆固定。分：缸体固定和活塞杆

38、固定。液压缸的类型、图形符号及工作特点见表液压缸的类型、图形符号及工作特点见表1-11-1。二、液压缸和液压马达二、液压缸和液压马达表表1-1 1-1 常用液压缸的类型、图形符号及工作特点常用液压缸的类型、图形符号及工作特点续表续表1-11-12.2.典型液压缸的工作原理及应用典型液压缸的工作原理及应用(1)(1)单杆双作用活塞式液压缸单杆双作用活塞式液压缸单杆双作用活塞式液压缸工作原理：单杆双作用活塞式液压缸工作原理： 图图1-81-8所示为单杆双作用活塞式液压缸的结构原理图。它一般由缸体所示为单杆双作用活塞式液压缸的结构原理图。它一般由缸体6 6、缸盖、缸盖3 3和和9 9、活塞、活塞7

39、7、活塞杆、活塞杆5 5、密封圈、密封圈1 1和和8 8等零件组成。液压缸在工作时，由于活塞缸两腔的等零件组成。液压缸在工作时，由于活塞缸两腔的有效面积不同，在两腔的输入流量不变的情况下，无杆腔因有效面积大，进油时活塞有效面积不同，在两腔的输入流量不变的情况下，无杆腔因有效面积大，进油时活塞运动速度慢，有杆腔进油时，活塞运动速度快；在进入液压缸两腔的油液压力不变的运动速度慢，有杆腔进油时，活塞运动速度快；在进入液压缸两腔的油液压力不变的情况下，则往返的牵引力也不同，无杆腔进油时牵引力大，而有杆腔进油时牵引力小。情况下，则往返的牵引力也不同，无杆腔进油时牵引力大，而有杆腔进油时牵引力小。 单杆双

40、作用活塞式液压缸由于往返运动速度不相等，常用于实现机床的快速退回单杆双作用活塞式液压缸由于往返运动速度不相等，常用于实现机床的快速退回和慢速工作进给，一般用于小型设备上。和慢速工作进给，一般用于小型设备上。 若将单杆双作用活塞式液压缸的两腔连接起来，如图若将单杆双作用活塞式液压缸的两腔连接起来，如图1-91-9所示，此时液压缸两腔所示，此时液压缸两腔的压力相等，但活塞两侧的有效面积不相等，所以作用在活塞两边的液体压力将产生的压力相等，但活塞两侧的有效面积不相等，所以作用在活塞两边的液体压力将产生一个合力推动活塞向有杆腔运动。这样连接起来的单杆活塞液压缸称为一个合力推动活塞向有杆腔运动。这样连接

41、起来的单杆活塞液压缸称为差动液压缸。差动液压缸。 当选择活塞杆的面积等于小腔的有效面积，且等于大腔有效面积的一半时，可实当选择活塞杆的面积等于小腔的有效面积，且等于大腔有效面积的一半时，可实现相等的往返速度，此时差动液压缸的牵引力较小，所以在机床上应用较多，如在组现相等的往返速度，此时差动液压缸的牵引力较小，所以在机床上应用较多，如在组合机床上用于要求推力不大、速度相同的快进和快退工作循环中。合机床上用于要求推力不大、速度相同的快进和快退工作循环中。(2)(2)单作用柱塞式液压缸单作用柱塞式液压缸 如图如图1-101-10所示为单作用式柱塞液压缸的工作原理图。它所示为单作用式柱塞液压缸的工作原

42、理图。它主要由缸体主要由缸体1 1、柱塞、柱塞2 2、密封装置、密封装置3 3、导向套、导向套4 4和压盖和压盖5 5等零件组等零件组成。这种液压缸工作时，压力油从缸底部的通油孔成。这种液压缸工作时，压力油从缸底部的通油孔6 6进入缸体，进入缸体，将柱塞推起。由于只有一个通油口，所以只能实现一个方向将柱塞推起。由于只有一个通油口，所以只能实现一个方向的液压传动，反向运动要靠外力。若需要实现双向运动，则的液压传动，反向运动要靠外力。若需要实现双向运动，则必须成对使用，如图必须成对使用，如图1-111-11所示。这种液压缸中的柱塞和缸筒所示。这种液压缸中的柱塞和缸筒不接触，而有一定的间隙，缸体内壁

43、不用加工或只作粗加工，不接触，而有一定的间隙，缸体内壁不用加工或只作粗加工，运动时由导向套来导向，须保证向套和密封装置部分内壁的运动时由导向套来导向，须保证向套和密封装置部分内壁的精度，制造方便。柱塞可以制成空心的，从而减轻了重量，精度，制造方便。柱塞可以制成空心的，从而减轻了重量，可防止柱塞水平放置时，因自重下垂。这种液压缸特别适用可防止柱塞水平放置时，因自重下垂。这种液压缸特别适用于行程较长的场合。于行程较长的场合。(3)(3)摆动液压缸摆动液压缸 摆动液压缸用于将油液的压力能转变为叶片及输出轴往摆动液压缸用于将油液的压力能转变为叶片及输出轴往复摆动的机械能。根据结构不同，可分为单复摆动的

44、机械能。根据结构不同，可分为单叶片式叶片式( (如如4-12a)4-12a)和和双叶片式双叶片式( (如图如图1-12b)1-12b)两种类型。图两种类型。图1-121-12所示为叶片式摆所示为叶片式摆动液压缸的工作原理图。这种液压缸主要由缸体、叶片、定动液压缸的工作原理图。这种液压缸主要由缸体、叶片、定子及回转轴等零件组成，叶片与回转轴连接在一起。叶片和子及回转轴等零件组成，叶片与回转轴连接在一起。叶片和定子将缸体分隔成互不相通的两个腔，当两油口交替供油时，定子将缸体分隔成互不相通的两个腔，当两油口交替供油时，叶片便带动输出轴做往复摆动。通常单叶片式摆动角度小于叶片便带动输出轴做往复摆动。通

45、常单叶片式摆动角度小于280280，双叶片式摆动角度小于，双叶片式摆动角度小于150150。 摆动液压缸常用于机床的送料装置、回转夹具等回转机摆动液压缸常用于机床的送料装置、回转夹具等回转机构和装置中。构和装置中。(4)(4)增压缸增压缸 如图如图1-131-13所示，增压缸是由两个活塞式液压缸复合而成，即将一所示，增压缸是由两个活塞式液压缸复合而成，即将一大一小两个液压缸串联在一起。当压力油以大一小两个液压缸串联在一起。当压力油以P P1 1的压力输入到大缸左腔的压力输入到大缸左腔时，活塞杆将力传给小缸，由于大缸和小缸的面积不同，于是小缸输时，活塞杆将力传给小缸，由于大缸和小缸的面积不同，于

46、是小缸输出的液压油的压力出的液压油的压力P P2 2比大缸的输入压力比大缸的输入压力P P1 1高。因此这种形式的液压缸高。因此这种形式的液压缸可以使小缸的油液增压。可以使小缸的油液增压。n 液压缸的密封与缓冲液压缸的密封与缓冲1.1.液压缸的密封液压缸的密封 液压缸中需要密封的部位有活塞、活塞杆和端盖等处。液压缸中需要密封的部位有活塞、活塞杆和端盖等处。密封方法按其工作原理来分，可分为密封方法按其工作原理来分，可分为非接触式密封非接触式密封( (图图1-14)1-14)和和接触式密封接触式密封。 非接触式密封主要有间隙密封和活塞环密封。间隙密封非接触式密封主要有间隙密封和活塞环密封。间隙密封

47、是依靠两运动件的配合面间保持一个很小的间隙，使其产生是依靠两运动件的配合面间保持一个很小的间隙，使其产生液体摩擦阻力来防止泄漏的方法，该方法只适用于直径较小、液体摩擦阻力来防止泄漏的方法，该方法只适用于直径较小、压力较低的液压缸与活塞间的密封。活塞环密封是利用一个压力较低的液压缸与活塞间的密封。活塞环密封是利用一个开口的金属环，依靠其弹性所产生的力压浸在缸体内壁上，开口的金属环，依靠其弹性所产生的力压浸在缸体内壁上，从而产生密封作用。从而产生密封作用。 接触式密封是利用密封件的弹性变形来消除间隙的密封接触式密封是利用密封件的弹性变形来消除间隙的密封方法。这种密封方式磨损后能自动补偿。接触密封的

48、密封件方法。这种密封方式磨损后能自动补偿。接触密封的密封件材料多采用耐油橡胶制成，按形状可分为材料多采用耐油橡胶制成，按形状可分为O O型密封圈型密封圈( (图图1-15a)1-15a)和唇形密封圈等，唇形密封圈根据截面形状可分为和唇形密封圈等，唇形密封圈根据截面形状可分为U U型型( (图图1-1-15b) 15b) 、V V型型( (图图1-15c) 1-15c) 、Y Y型型( (图图1-15d)1-15d)等。等。2.2.液压缸的缓冲与排气液压缸的缓冲与排气 缓冲装置的工作原理是利用活塞和缸筒在其趋向行程终端时封住活塞和缸盖之缓冲装置的工作原理是利用活塞和缸筒在其趋向行程终端时封住活塞

49、和缸盖之间的部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，以产生较大的阻力，使工作部件受到间的部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，以产生较大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的，如图制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的，如图1-161-16所示为所示为利用间隙缓冲装置的液压缸。利用间隙缓冲装置的液压缸。( (二二) )液压马达的类型及应用液压马达的类型及应用 液压马达是液压系统中的一种执行元件，是把液体的液压马达是液压系统中的一种执行元件，是把液体的压力能转换为机械能压力能转换为机械能的的装置，可实现连续的回转运动，输出转矩和转速。液压马达按

50、其结构类型可分为装置，可实现连续的回转运动，输出转矩和转速。液压马达按其结构类型可分为齿轮式、叶片式、柱塞式齿轮式、叶片式、柱塞式三大类。从原理上讲，液压马达和液压泵是可逆的，如三大类。从原理上讲，液压马达和液压泵是可逆的，如果用电动机带动时，输出的是液压能果用电动机带动时，输出的是液压能( (压力和流量压力和流量) )，即为液压泵；若输入压力油，即为液压泵；若输入压力油，输出的是机械能输出的是机械能( (转矩和转速转矩和转速) )，则变成了液压马达。从结构上二者是相似的，其，则变成了液压马达。从结构上二者是相似的，其工作原理都是利用密封工作容积的变化完成吸油和压油的。工作原理都是利用密封工作

51、容积的变化完成吸油和压油的。 按用途不同可分为按用途不同可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀；按操纵方式不同可；按操纵方式不同可分为分为手动、机动、电动、液动和电液动手动、机动、电动、液动和电液动等多种。等多种。一一) )方向控制阀方向控制阀( (一一) )单向阀单向阀 方向阀是用来控制油液流动方向的阀，常见的单向阀有方向阀是用来控制油液流动方向的阀，常见的单向阀有普通单向阀和液控单向阀普通单向阀和液控单向阀。1.1.普通单向阀普通单向阀 普通单向阀只能使油液沿一个方向流动，不允许油液反向倒流，也称普通单向阀只能使油液沿一个方向流动，不允许油液反向倒流，也

52、称止回阀，止回阀，简称单向阀简称单向阀。普通单向阀的结构如图。普通单向阀的结构如图1-171-17所示，主要由阀体、弹簧、阀芯等零件组所示，主要由阀体、弹簧、阀芯等零件组成。成。三、控制阀三、控制阀2.2.液控单向阀液控单向阀 如图如图1-181-18所示为液控单所示为液控单向阀的结构原理图及图形符号。向阀的结构原理图及图形符号。 液控单向阀具有良好的液控单向阀具有良好的单单向密封性向密封性，常用于执行元件需，常用于执行元件需要长时间保压和锁紧的场合，要长时间保压和锁紧的场合，也常用于防止立式液压缸停止也常用于防止立式液压缸停止运动时因自重下滑以及速度换运动时因自重下滑以及速度换接的回路中，称

53、这种阀为接的回路中，称这种阀为液压液压锁锁。( (二二) )换向阀换向阀 换向阀是利用阀芯相对于阀体的相对运动，使油路接通、关换向阀是利用阀芯相对于阀体的相对运动，使油路接通、关断或变换油液流动的方向，从而使液压执行元件启动、停止或变断或变换油液流动的方向，从而使液压执行元件启动、停止或变换运动方向的一种方向控制阀。换运动方向的一种方向控制阀。 按照阀芯相对于阀体的运动方式不同，换向阀可分为按照阀芯相对于阀体的运动方式不同，换向阀可分为转阀式转阀式和滑阀式和滑阀式两种；按照操纵方式不同可分为两种；按照操纵方式不同可分为手动、机动、电动、液手动、机动、电动、液动型和电液动动型和电液动等形式；按照

54、阀芯的工作位置数和主油路进、出油等形式；按照阀芯的工作位置数和主油路进、出油口数不同，可分为口数不同，可分为二位、三位、多位和二通、三通、多通等二位、三位、多位和二通、三通、多通等形式。形式。其中广泛采用的是滑阀式换向阀。其中广泛采用的是滑阀式换向阀。1.1.滑阀式换向阀的结构特点及换向原理滑阀式换向阀的结构特点及换向原理 滑阀式换向阀也称为滑阀，是依靠阀芯的轴向位移改变阀芯滑阀式换向阀也称为滑阀，是依靠阀芯的轴向位移改变阀芯与阀体的相对位置来改变油液的流动方向的。如图所示为滑阀的与阀体的相对位置来改变油液的流动方向的。如图所示为滑阀的结构原理图及图形符号。滑阀主要由结构原理图及图形符号。滑阀

55、主要由阀体、阀芯和控制机构阀体、阀芯和控制机构组成。组成。2.2.滑阀式换向阀的滑阀式换向阀的“位位”与与“通通” 阀芯相对于阀体的不同的工作位置称为阀芯相对于阀体的不同的工作位置称为“位位”。换向阀与液。换向阀与液压系统主油路相连的油口数称为压系统主油路相连的油口数称为“通通”。3.3.滑阀的操纵方式滑阀的操纵方式 图图1-201-20为手动换向阀、电磁换向阀、机动换向阀和液动换向阀的为手动换向阀、电磁换向阀、机动换向阀和液动换向阀的图形符号。图形符号。n 三位换向阀的中位机能三位换向阀的中位机能 换向阀的换向功能主要是由阀的工作位置数和它控制的换向阀的换向功能主要是由阀的工作位置数和它控制

56、的通路数决定的。多位阀的阀芯处于不同位置时能够实现的各通路数决定的。多位阀的阀芯处于不同位置时能够实现的各种功能称为种功能称为机能机能。阀芯处于中间位置时的机能称为滑阀的。阀芯处于中间位置时的机能称为滑阀的中中位机能位机能。滑阀的机能中最重要的是三位四通阀的中位机能。滑阀的机能中最重要的是三位四通阀的中位机能。常见的三位四通换向阀的中位机能见表常见的三位四通换向阀的中位机能见表1-21-2。二二) )压力控制阀压力控制阀 压力控制阀是用来控制液压系统压力或利用压力作为信压力控制阀是用来控制液压系统压力或利用压力作为信号来控制其他元件动作的阀类。这类阀的共同点是利用作用号来控制其他元件动作的阀类

57、。这类阀的共同点是利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理工作的。按其功能在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理工作的。按其功能和用途不同分为和用途不同分为溢流阀、减压阀、顺序阀溢流阀、减压阀、顺序阀等。等。1.1.溢流阀溢流阀 常用的溢流阀按其结构形式和基本动作方式分为常用的溢流阀按其结构形式和基本动作方式分为直动型直动型和先导型两种。和先导型两种。 直动式溢流阀是依靠系统中的压力油直接作用在阀芯上直动式溢流阀是依靠系统中的压力油直接作用在阀芯上与弹簧力等相平衡，以控制阀芯的启闭动作，图与弹簧力等相平衡，以控制阀芯的启闭动作，图1-211-21所示是所示是一种低压直动式溢流阀，一种低压直动

58、式溢流阀，P P是进油口，是进油口，O O是回油口，进口压力是回油口，进口压力油经阀芯油经阀芯3 3中间的阻尼孔中间的阻尼孔a a作用在阀芯的底部端面上，当进油作用在阀芯的底部端面上，当进油压力较小时，阀芯在弹簧压力较小时，阀芯在弹簧2 2的作用下处于下端位置，将的作用下处于下端位置，将P P和和O O两两油口隔开。当油压力升高，在阀芯下端所产生的作用力超过油口隔开。当油压力升高，在阀芯下端所产生的作用力超过弹簧的压紧力，此时，阀芯上升，阀口被打开，将多余的油弹簧的压紧力，此时，阀芯上升，阀口被打开，将多余的油液排回油箱，阀芯上的阻尼孔液排回油箱，阀芯上的阻尼孔a a用来对阀芯的动作产生阻尼，

59、用来对阀芯的动作产生阻尼，以提高阀的工作平衡性，调整调节螺帽以提高阀的工作平衡性，调整调节螺帽1 1可以改变弹簧的压紧可以改变弹簧的压紧力，这样也就调整了溢流阀进口处的油液压力力，这样也就调整了溢流阀进口处的油液压力p p。 特点及应用：结构简单，动作灵敏，工作时易产生振动特点及应用：结构简单，动作灵敏，工作时易产生振动和噪声，一般用于压力较低或流量较小场合。和噪声，一般用于压力较低或流量较小场合。(2)(2)先导型溢流阀先导型溢流阀 图图1-221-22所示为先导型溢流阀的工作原理图和图形符号。所示为先导型溢流阀的工作原理图和图形符号。图中压力油从图中压力油从P P口进入，通过阻尼孔后作用在

60、先导阀口进入，通过阻尼孔后作用在先导阀4 4上。上。当进油口压力较低时，先导阀上的液压作用力不足以克服当进油口压力较低时，先导阀上的液压作用力不足以克服先导阀弹簧先导阀弹簧5 5的作用力，先导阀关闭，没有油液流过阻尼孔，的作用力，先导阀关闭，没有油液流过阻尼孔，则主阀芯则主阀芯2 2两端压力相等，在较软的主阀弹簧两端压力相等，在较软的主阀弹簧1 1作用下主阀作用下主阀芯芯2 2处于最下端位置，溢流阀阀口处于最下端位置，溢流阀阀口P P和和O O隔断，没有溢流。当隔断，没有溢流。当进油口压力升高到作用在先导阀上的液压力大于先导阀弹进油口压力升高到作用在先导阀上的液压力大于先导阀弹簧作用力时，先导