NO3 模块三 液压基础 《液压与气动技术》教学课件

1、 液 压 与 气 动 技 术 模块三 液压基础学习单元一液压传动基础常用液压元件介绍学习单元二模块导读 液压传动技术是依靠被封闭于密封容腔内介质的压力能来传递动力和运动。目前，液压系统广泛应用于各行各业的传动设备中。 本模块结合帕斯卡定律介绍液压系统的工作原理，液压系统的组成，流体力学基础知识，液压技术中常用参数，液压元件的结构、原理、职能符号等，掌握各类液压元件在液压系统中的作用及其应用场合，为下一模块电气液压装调及典型回路分析的学习打下良好基础。模块三 液压基础学习单元一 液压传动基础 如图3-1所示为液压千斤顶工作示意图，理解图中液压系统的组成；各部件在液压系统中属于哪个类型的元件，各起

2、什么作用；液压千斤顶的工作原理，分析当千斤顶不能正常举升时的维修方法。 任务介绍图3-1 液压千斤顶工作示意图 要想完成关于液压千斤顶工作原理的任务，首先需了解帕斯卡原理，根据液压传动的力比关系、运动关系等，分析图3-1中各元件的作用，了解液压传动系统的组成，因此有必要对相关知识进行学习，并提高识别能力。 任务分析学习单元一 液压传动基础 知识目标 (1）了解液压技术的起源、发展和应用； (2）了解液压传动的优缺点； (3）掌握液压系统的组成以及各液压元件在液压回路中的作用； (4）熟悉液体动力学基础知识，即连续性方程、伯努利方程及液体流经管路的压力损失； (5）熟悉液体的黏性、黏度以及影响黏

3、度的主要因素。 学习目标学习单元一 液压传动基础 能力目标 (1)了解液压传动系统在各行业中的应用； (2)能对千斤顶进行简单维护； (3)了解压力损失对液压系统的影响与危害。 学习目标学习单元一 液压传动基础 一、液压传动的发展概况、应用、工作原理及组成 有文字记载的历史表明，公元前200多年，古埃及人就使用阿基米德输水螺杆（如图3-2a所示）将水从低位提高到高位；中国古代人们发明的水车（如图3-2b所示）同样是通过对水进行做功，将水由低位提升到高位。17世纪中叶，人们发明了压把式灭火器，该灭火器可以视为现代液压泵的前身。如今液压传动正朝着高压、集成、大功率、高效率、长寿命和低噪声方向发展。

4、学习单元一 液压传动基础1液压传动的发展概况学习单元一 液压传动基础图2-2 水位从低位提高到高位传动机械学习单元一 液压传动基础2液压传动应用1）液压传动在机床（如图3-3所示）中的应用（1）进给运动传动装置。（5）静压支承。（2）往复主体运动传动装置。（4）辅助装置。（3）仿形装置。Text学习单元一 液压传动基础2）液压传动在航空航天领域的应用图3-3 机床图3-4 航天飞机输送车学习单元一 液压传动基础3）液压传动在工程机械中的应用 液压系统广泛应用于工程机械挖掘机、装载机（如图35所示）、推土机、压路机、铲运机等。液压系统在装载机上能完成装载机履带的驱动、方向控制等，上装系统的旋转、

5、各关节臂的相对运动等。液压系统的优点在装载机上得到充分体现，液压油箱、散热器安装于利于散热的位置，液压泵安装在取力器出口，液压阀安装在操作室，液压缸、液压马达安装在需要驱动的部位，经管路连接后构成液压系统，体现了液压系统的布置灵活性和输出扭矩大的优势。学习单元一 液压传动基础4）液压传动在冶金机械中的应用 液压系统在冶金行业也得到广泛引用。例如剪床、起重行车、连轧轧钢机（如图3-6所示）等。液压系统在连轧机中能完成上、下轧辊的运动，辊缝尺寸控制等。尤其是对于冷轧薄板轧机，因为冷轧薄板要求板厚精度很高，所以一般采用液压伺服系统控制辊缝尺寸。学习单元一 液压传动基础2）液压传动在航空航天领域的应用

6、图3-5 装载机图3-6 连轧轧钢机 如图3-7所示为手动行走式电瓶液压叉车液压系统原理图。此机械用于代替人力搬运货物。由直流电机驱动液压泵1，为液压系统提供动力，溢流阀5用来调整系统的最高工作压力；二位二通电磁换向阀3用来控制液压缸的升降；调速阀4用于控制液压缸的下降速度。该车液压缸为单作用液压缸。学习单元一 液压传动基础3液压传动系统1）液压传动实例图3-7 手动行走式电瓶液压叉车系统原理图1液压泵；2液压缸； 3二位二通电磁换向阀；4调速阀；5溢流阀 如图3-8所示，齿轮泵作为该液压系统动力元件，将机械能转换为液压能，为液压系统提供动力；经过控制元件的控制，如流量阀控制液压缸伸出速度，压

7、力阀（溢流阀）控制系统最高压力，方向阀（二位二通手动换向阀及单向阀）控制油液流动方向；最后将可控的液压能传递给执行元件液压缸，液压缸将液压能转换为直线运动机械能（上、下运动），对外做功。学习单元一 液压传动基础2）液压传动系统工作原理图3-8 液压传动系统工作原理图 通过上述两个例子可以看出，两个系统都比较简单，但已反映出液压系统的基本组成部分。如图3-9所示，一般液压系统主要是由以下几个部分组成的。学习单元一 液压传动基础3）液压系统组成图3-9 液压系统组成1液压泵； 2油箱； 3单向阀；4溢流阀； 5液压缸；6三位四通手动换向阀； 7节流阀 二、液压传动系统的优缺点 （1）重量轻、体积小

8、、运动惯性小、反应速度快，耐压高。 （2）操纵简单、控制灵敏并且可以无级调速，可以实现顺序动作控制和程序控制。 （3）产品系列化、标准化，元件相对简单，布置灵活。 （4）通过溢流阀可以很方便地实现过载自动保护。 （5）方便地实现直线运动。 （6）一般采用矿物油为工作介质，寿命长，实现自润滑，在很大程度上可以免维护。 （7）传递的功率和力大，并且容易实现机器的自动化。学习单元一 液压传动基础1.液压传动系统的优点 （1）泄漏会引起容积损失，使传动效率下降。 （2）油液中渗入空气会产生气蚀、噪声、振动或爬行等。 （3）由于液体具有可压缩性，因此液压传动一般不宜用应用于传动比要求严格的场合。 （4）

9、由于液体流过阀口、管路等均会产生压力损失，所以不宜用于远距离传动。 （5）液体的黏度性能对温度比较敏感，因此液压传动性能会随温度的变化而改变。 （6）液压元件的制造精度要求较高，制造成本较高，价格较贵。 （7）液压系统故障查寻和排除比较困难，对系统的安装、使用和维护的技术要求较高。学习单元一 液压传动基础2.液压传动系统的缺点 三、液压流体力学基础 如图3-10所示，不同外形的容器注入同一种液体，如底面积相等A1=A2=A3,且所装液体的高度h相同，则作用在此表面积上的压力相等p1=p2=p3。由于压力和面积相等，所以作用力也相等F1=F2=F3。学习单元一 液压传动基础1.流体静力学基础 1

10、）压力图3-10 液体静力学演示图形 由外力产生的液体压力p如图3-11所示。液体静力学的基本原理是帕斯卡定律：作用于静止液体中的作用力，在液体中会向各个方向传递，大小等于单位面积上的外力大小，方向与作用面垂直。压力在各个方向相等，如忽略重力因素，在容器内各个点的压力均相等。学习单元一 液压传动基础2）外力产生的液压力图3-11 由外力产生的液体压力p 如图3-12所示，有两个直径不同的充满油液且底部连通的液压缸，缸内各有一个小活塞1和大活塞2，假设活塞能在缸内无摩擦地滑动，活塞的自重忽略不计，并且无泄漏。要想阻止大活塞2上的重物W下降，就必须在小活塞1上施加一个力F。当小活塞1在F力作用下向

11、下匀速运动时，重物W将随之上升。这说明密封容器中的液体不但可以传递力，还可以传递运动。学习单元一 液压传动基础3）力的传递1小活塞； 2大活塞； A1小活塞面积； A2大活塞面积；s1小活塞位移； s2大活塞位移图3-12 液压力传递示意图 如图3-13所示，因为p1=F1/A1，p2=F2/A2。两个活塞是刚性连接在一起的，在不考虑摩擦的情况下，F1=F2。由此可以得出p1A1=p2A2或p1/p2=A2/A1 即作用在活塞面积上的压力与其作用面积成反比。增压缸就是基于此原理而制造的。学习单元一 液压传动基础4）压力的传递图3-13 压力的传递 流体(气体、液体)流动时,若流体中任何一点的压

12、力、速度和密度等物理量都不随时间变化,则这种流动就称为定常流动。学习单元一 液压传动基础2.流体动力学基础1）定常流动 相同体积的液体流经不同直径的管道，所经历的时间相等。如图3-14所示，流量q等于单位时间内流过的液体的体积，即q=V/t。学习单元一 液压传动基础2）流量连续性定律图3-14 体积流量 如果液体在管道中做连续稳定的流动，则在管道中的任何截面，流量均相等。如图3-15所示，管道有两个截面A1和A2，则在相应截面有相应速度。由此得到流量连续性方程：A1v1=A2v2=q。即直径小的管道流速快。在定常流动中，流过各截面的不可压缩液体的流量是相等的，而且液体的平均流速与管道的过流截面

13、积成反比。学习单元一 液压传动基础图3-15 流速学习单元一 液压传动基础3）流体能量守恒方程（伯努利方程） 只要不从外界补充能量，也没有能量流失到外界，则运动液体的总能量保持不变。这就是液体运动的能量守恒定律，即伯努利方程。对于静止的液体来讲，任意一点的总能量为单位重量液体的压力能p/g和势能h。对于流动的液体来讲，总能量除上述两项之外，还有单位重量液体的动能v2/2g。根据能量守恒定律，有下式成立，即伯努利方程为 伯努利方程的物理意义：在管内稳定流动的理想液体具有压能、位能和动能这三种形式的能量。在任意通流面积上这三种能量可以互相转换，但其总和保持不变。 如图3-17所示，实际的液体具有黏

14、性，在管路中流动时为了克服黏性造成的阻力就需要消耗一定的能量，由此会产生能量损失。学习单元一 液压传动基础4）压力损失图3-17 压力损失 如图3-18所示，液体流速在到达某一流速之前，流体在管道内分层流动。液体质点互不干扰，平行于管路的轴线做互不混杂的层状流动即为层流。流动呈线性或层状，平行于管道轴线，没有横向运动。随着流速的继续增大，在某一临界速度下，流动形态会发生根本改变。如图3-19所示，液体质点除了沿着管路轴线运动之外，还有剧烈的横向运动，质点的运动杂乱无章，这种流态为紊流。学习单元一 液压传动基础5）液体的两种流态图3-19 紊流图3-18 层流学习单元一 液压传动基础3.孔口及缝

15、隙流动1）薄壁小孔 如图3-20所示，在液压系统中，薄壁小孔定义为小孔的长度l和小孔直径d之比l/d0.5的孔。 流经薄壁小孔的流量为 图3-20 薄壁孔学习单元一 液压传动基础 2）细长孔图3-21 细长孔 如图3-21所示，细长孔定义为小孔的长度l和小孔直径d之比l/d 4的孔。 四、液压冲击、气穴和气蚀现象 在液压系统中，由于某种原因，液体压力在一瞬间突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。 液压冲击会造成密封损坏、设备震动、噪声增大，压力继电器或顺序阀误动作等问题。可通过限制管道内的流速、适当加大管径、采用软管来降低冲击效果。学习单元一 液压传动基础1.液压冲击 在液体中因

16、某处的压力低于空气分离压力而使液体产生气泡的现象。 液压系统中产生气穴后，气泡随油液流至高压区，在高压作用下迅速破裂，于是产生局部液压冲击，压力和温度均急剧升高，出现强烈的噪声和振动。降低液压泵的吸油高度、加大吸油管径、确保吸油管有良好的密封，可避免出现气穴现象。学习单元一 液压传动基础2.气穴现象 当附着在金属表面上的气泡破裂时，所产生的局部高温和高压会使金属剥落，造成金属表面粗糙，使元件的工作寿命降低，这一现象称为气蚀。 气蚀易造成液压元件内部腐蚀、缩短元件寿命。通过防止出现气穴现象，可控制气蚀的产生。学习单元一 液压传动基础3.气蚀现象 五、液压油主要的物理性质 液体在外力作用下流动（或

17、有流动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生一种内摩擦力，它使液体各层间的运动速度不等，这种现象为液体的黏性。静止液体不呈现黏性，只有流动时呈现出来。如图3-22所示，在两平行平板A、B间充满油液。学习单元一 液压传动基础1.黏性与黏度的概念图3-22 液体黏性的作用 黏性的大小用黏度来表示。黏度是选择油液的主要指标，它对油液流动时的特性影响很大。根据我国国家标准规定，通常用40 时油液的运动黏度来表示液压油的牌号。常用液压油的牌号和黏度见表3-1。学习单元一 液压传动基础表3-1 常用液压油的牌号和黏度 油液黏度对温度十分敏感。随着温度的增加，油液的黏度会下降。油液黏度与温度之间的

18、关系被称之为油的黏-温特性。不同的油液有不同的黏温特性。由图3-23可以看出，当液压油的温度升高时，其黏度在下降，这种特性在低温时尤为突出。学习单元一 液压传动基础2.黏度与温度及压力的关系学习单元一 液压传动基础图2-23 液压油黏度温度关系曲线 一般情况下，油液的可压缩性可以忽略不计。当油液受到压力时，分子间的距离变小，油液的密度增加，体积减小，这种性质被称为油液的可压缩性。其可压缩性随含气量的增加而增加，随压力的升高而增加。当液压系统要求较高的响应频率，或闭环控制要求很高的定位精度时，必须考虑油液的可压缩性影响。 学习单元一 液压传动基础3.油液的可压缩性 根据液压系统工作特性，其对液压

19、油有以下几方面要求。良好的润滑与抗磨损特性，合适的黏度及良好的黏温特性，与不同材料的相容性（尤其是密封件材料），良好的抗剪切稳定性和热负荷稳定性、抗氧化稳定性及小的可压缩性与膨胀性，低发泡性，空气吸入量低、排出性好，沸点高、蒸汽压力低，密度大，热传导性好，绝缘性好，无吸湿性，燃点高，挥发和分解后无毒性，耐腐蚀性好，过滤性好，生态环保性等。学习单元一 液压传动基础4.液压系统对油液的要求 （1）黏度适当，黏温特性好，压缩性小。 （2）抗氧化性好，长期工作不变质。 (3）润滑性能好，防锈蚀能力强。 (4）抗泡沫性和抗乳化性好。 (5）无杂质和沉淀物。 (6）燃点高，低温用油要求凝点低。 (7）不含

20、有水溶性的酸碱，对液压元件和密封件无侵入。学习单元一 液压传动基础5.液压油的选择 液压系统的故障80%以上都是因为油液污染造成的。如图3-24所示，污染物的来源主要有：外部的污染物，系统装配时造成的污染，启动造成的污染，内部污染，磨损造成的污染，新油带来的污染，维修时可能造成的污染等。学习单元一 液压传动基础6.液压介质的污染与控制学习单元一 液压传动基础1外部的污染物； 2系统装配时造成的污染； 3启动造成的污染； 4内部污染；5磨损造成的污染； 6新油带来的污染； 7维修时可能造成的污染图2-24 油液污染任务实践 液压千斤顶的组成如图3-25所示，其工作原理为：首先关闭手动阀7，当手动

21、杠杆4向上运动时，小油缸3的无杆腔容积增加，其内部压力下降（即小于一个大气压），这时大气压将油箱中的油液通过吸油单向阀2压入小油缸无杆腔，因为排油单向阀8的存在，大油缸6中的油液不会回流；当手动杠杆4向下运动时，小油缸无杆腔的容积减小，其内部压力上升（高于一个大气压），这时油液在吸油单向阀作用下不能回流油箱，只能通过排油单向阀8排入大油缸无杆腔。如此循环往复，负载会因为大油缸无杆腔油液不断增加而升高。当完成任务后，开启手动阀，大油缸无杆腔的油液在负载的作用下回流至油箱，完成一个完整工作循环。完成理论任务任务实践1油箱； 2吸油单向阀； 3小油缸（手动泵）； 4手动杠杆；5负载； 6大油缸； 7

22、手动阀； 8排油单向阀图2-25 液压千斤顶的组成任务实践完成实训任务表3-2 千斤顶液压系统所用元件及功效学习单元二 常用液压元件介绍 如图3-27所示为钻床示意图，图中钻床的钻头垂直进给运动和夹紧装置均采用液压驱动，该液压控制系统含有两个液压缸（夹紧缸A和钻孔缸B）。图328为其液压系统图，试分析此液压回路工作原理及液压缸的工作特点，在图中标注出所涉及的液压元件的名称并说明各液压元件在回路中作用。在实验台上搭接出液压回路，运行并调试此液压系统。 任务介绍学习单元二 常用液压元件介绍A夹紧缸； B钻孔缸图2-27 钻床示意图图2-28 钻床液压系统图 要想完成此任务，首先要明白钻床液压系统图

23、（图3-28）中各液压元件的工作原理、作用及应用场合，识读由液压元件组成的系统工作原理等知识，掌握安装调试液压系统的能力。 任务分析学习单元二 常用液压元件介绍 知识目标 （1）掌握常用液压元件的结构、工作原理及职能符号； （2）掌握各类液压元件在液压系统中的作用及应用场合； （3）了解液压元件的连接方式、控制方式及各自特点； （4）能够对简单工况要求的液压回路进行设计。 学习目标学习单元二 常用液压元件介绍 能力目标 （1）能够识别所学液压元件，熟练使用实验台； （2）具备正确安装管路和使用专业工具的能力； （3）能够根据工作要求合理选择和使用液压元件及相应的附件； （4）能够按照液压回路图

24、进行安装，能正确调节相应液压元件来满足液压系统要求； （5）能够利用所记录的实验数据分析实验现象以及回路出现的问题； （6）学会按工况要求对液压系统进行全面的调试。 学习目标学习单元二 常用液压元件介绍 一、液压泵 按液压泵中运动构件的形状和运动方式来分，有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵等。按其排量能否调节来划分，有定量泵和变量泵。液压泵的职能符号见表3-3。学习单元二 常用液压元件介绍1.液压泵的分类表3-3 液压泵的职能符号学习单元二 常用液压元件介绍2.液压泵的主要性能参数1）压力2）排量和流量3）效率学习单元二 常用液压元件介绍图3-29 泵的能量转换关系图3-30 定量泵的压力-流量

25、特性曲线学习单元二 常用液压元件介绍3.容积式液压泵1）容积式泵的特征（1）具有周期性变化的密封容腔。（2）具有配流装置。学习单元二 常用液压元件介绍2）容积式泵的工作原理 如图3-31所示，当柱塞2向右运动时，密封容腔4增大，密封容腔出现局部真空，油箱中的油液在液面大气压的作用下从单向阀5进入，即完成泵的吸油。当柱塞2向左运动时，密封容腔4减小，密封容腔4中的油液受压，打开单向阀6，将油液排到液压泵的出口进入到液压系统，而此时液压泵的输出压力取决于外界负载。图3-31 容积式泵的工作原理图1凸轮； 2柱塞； 3弹簧； 4密封容腔； 5、6单向阀学习单元二 常用液压元件介绍4.齿轮泵1）齿轮泵

26、的分类 齿轮泵按照齿轮的啮合形式可分为外啮合式和内啮合式两种，按照齿形曲线有渐开线形、圆弧齿形和摆线齿形。学习单元二 常用液压元件介绍2）外啮合齿轮泵 （1）外啮合齿轮泵的结构。如图3-32所示为外啮合齿轮泵的结构，主要由主动齿轮、从动齿轮、壳体、前后泵体、密封圈和轴承等组成。图3-32 外啮合齿轮泵的结构1从动齿轮； 2轴承套； 3密封圈； 4前端盖； 5密封；6传动轴； 7主动齿轮；8壳体； 9后端盖学习单元二 常用液压元件介绍 （2）外啮合齿轮泵的工作原理。密封容腔由壳体、端盖和两对齿轮的啮合部位组成。配流装置由齿轮啮合线将吸油区和压油区隔开，起配流作用。工作原理如图3-33所示。图3-

27、33 外啮合齿轮泵工作原理图学习单元二 常用液压元件介绍 （3）外啮合齿轮泵的几个问题。泄漏问题。减小端面泄漏的方法：采用端面间隙自动补偿。其工作原理如图3-34所示。图3-34 轴向间隙补偿原理图1轴承套； 2轴承套外端面；3齿轮端面； 4压力油作用面积学习单元二 常用液压元件介绍 径向不平衡力。泵内压力腔的油液经过径向间隙逐渐渗漏到吸油腔，其压力逐渐减小，如图3-35所示，液压力作用在齿轮上的合力大致为图中力F的方向，此力由轴承来承受，因而影响了轴承的寿命，往往成为提高泵工作压力的限制因素。图3-35 径向力的分布图学习单元二 常用液压元件介绍 流量脉动。随着啮合点位置的不断变化，吸、压油

28、腔在每一瞬间的容积变化率是不均匀的，因此齿轮泵的瞬时流量是脉动的。 qmax、qmin分别为最大、最小瞬时流量，q为平均流量，为流量脉动率，可用下式表示。=（qmax-qmin）/q 齿数越少，流量脉动率越大。 学习单元二 常用液压元件介绍 困油现象及消除措施。由图3-36（a）旋转到图3-36（b）所示位置时，闭死容积由大变到小；由图3-36（b）旋转到图3-36（c）所示位置时，闭死容积从小变到大。这种现象称之为困油现象。 消除措施：在轴承套上开卸荷槽（见图3-36中的虚线部分），当闭死容积由大变小时，借助卸荷槽与压油腔相通。当闭死容积由小变大时，借助卸荷槽与吸油腔相通。图3-36 齿轮泵

29、中的困油现象学习单元二 常用液压元件介绍5.叶片泵1）叶片泵的分类 叶片泵根据每转作用次数的不同，可分为双作用式和单作用式两大类。学习单元二 常用液压元件介绍2）双作用叶片泵 （1)双作用叶片泵结构。如图3-37所示为YB型双作用叶片泵的结构图，主要由叶片、转子、定子、配流盘、泵体、端盖等组成。图3-37 YB型双作用叶片泵的结构图1左配流盘； 2圆柱销； 3传动轴； 4、12转子； 5定子； 6左泵体； 7右配流盘；8滚珠轴承； 9右泵体； 10端盖； 11叶片学习单元二 常用液压元件介绍 （2)双作用叶片泵的工作原理。图3-38为双作用叶片泵工作原理图。当传动轴带动转子旋转时，叶片在离心力

30、的作用下甩出，同时叶片根部油液来自相应的工作油区，将叶片紧贴在定子的内表面上。图3-38 双作用叶片泵工作原理图a、c吸油； b、d压油学习单元二 常用液压元件介绍3）限压式单作用叶片泵 （1）限压式单作用叶片泵的结构。如图3-39所示为限压式单作用叶片泵的结构，主要由叶片、转子、定子环、配流盘、泵体和流量、噪声调节螺钉、压力调节螺钉等组成。图3-39 限压式单作用叶片泵的结构1转子； 2流量调节螺钉； 3定子环； 4叶片； 5噪声调节螺钉； 6泵体； 7弹簧；8压力调节螺钉； S吸油口； P压油口； L泄漏油口学习单元二 常用液压元件介绍 （2）限压式单作用叶片泵工作原理。如图3-39所示，

31、当传动轴带动转子旋转时，叶片在离心力的作用下甩出，同时叶片根部也受到来自相应工作口油液的作用，将叶片紧贴在定子的内表面上。限压式单作用叶片泵的特性曲线如图3-40所示。图3-40 限压式单作用叶片泵的特性曲线学习单元二 常用液压元件介绍 （3）调节螺钉的作用。流量调节螺钉2可以调节定子的位置，即调节偏心距的大小，从而调节最大输出流量。噪声调节螺钉5可调节定子环和转子是否在同一水平线上，且通过听泵的噪音来判断是否同心。压力调节螺钉8可以调节泵输出的最高工作压力。学习单元二 常用液压元件介绍6.柱塞泵1）柱塞泵的分类 依转子中心线和柱塞中心线的空间位置关系，柱塞泵可分为两类，若转子的中心线和柱塞的

32、中心线是垂直的即为径向柱塞泵，平行的为轴向柱塞泵。学习单元二 常用液压元件介绍 （1）径向柱塞泵的结构。径向柱塞泵的结构如图3-41所示，主要由凸轮轴、泵体、单向阀、柱塞等组成。图3-41 径向柱塞泵的结构1传动轴； 2凸轮轴； 3滑靴；4柱塞； 5球面柱塞； 6弹簧；7、8单向阀； 9泵体； S吸油口； P压油口学习单元二 常用液压元件介绍 （2）径向柱塞泵工作原理。当电机带动凸轮轴顺时针转动时，滑靴向下运动，密封容腔逐渐由小变大（从图3-42位置1向位置2、3的变化过程），形成局部真空，油液在大气压力的作用下自泵的进口S通过单向阀7来填充扩大了的密封容腔，这就是泵的吸油过程；当凸轮轴由图3

33、42中3位置转到4位置时，密封容腔逐渐由大到小，受压的油液经单向阀8流向泵的出口，这就是泵的排油过程。图3-42 径向柱塞泵的工作过程学习单元二 常用液压元件介绍 （1）斜盘式轴向柱塞泵的结构。如图3-43所示为手动变量的斜盘式轴向柱塞泵的典型结构，主要由传动轴、斜盘、柱塞、配流盘、回程盘和手动变量机构等组成。3）斜盘式轴向柱塞泵图3-43 手动变量的斜盘式轴向柱塞泵的典型结构1变量调节手轮； 2斜盘； 3回程盘； 4中心弹簧； 5柱塞；6缸体； 7配流盘； 8传动轴； 斜盘角度学习单元二 常用液压元件介绍 （2）斜盘式轴向柱塞泵的工作原理。如图3-44所示，斜盘的中心线与缸体的中心线的夹角为

34、斜盘角度，斜盘1和配流盘5固定不转，电机带动传动轴6、缸体3及柱塞2一起旋转。柱塞底部或缸体内部有弹簧，用以保证柱塞头部始终紧贴在斜盘1的端面。图3-44 手动变量的斜盘式轴向柱塞泵的工作原理图1斜盘； 2柱塞； 3缸体； 4密封容腔； 5配流盘； 6传动轴； 斜盘角度； a吸油窗口； b压油窗口学习单元二 常用液压元件介绍7.液压泵的选用表3-4 常用液压泵的性能比较 二、液压执行元件学习单元二 常用液压元件介绍1.液压缸1）液压缸的类型表3-5 常用液压缸的职能符号学习单元二 常用液压元件介绍2）单作用液压缸 （1）弹簧复位的单作用液压缸。工作原理如图3-45所示，当A（B）口通压力油时，

35、油压克服弹簧力将活塞杆推出（推进），当将A（B）口的压力油撤掉后，活塞杆在弹簧力的作用下复位。图3-45 弹簧复位的单作用液压缸工作原理图学习单元二 常用液压元件介绍 （2）柱塞式单作用液压缸。如图3-46所示柱塞式液压缸，利用液压油它只能实现一个方向的运动，回程靠重力或其他力来推动。为了得到双向运动，通常成对、反向布置使用。图3-46 柱塞式液压缸学习单元二 常用液压元件介绍3）双作用液压缸 （1）单活塞杆液压缸。单活塞杆液压缸的结构如图3-47所示，单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆，当无杆腔（右端）进油，有杆腔（左端）出油，则液压缸的活塞杆伸出，反之活塞杆退回。图3-47 单活塞杆液压缸的结

36、构1防尘圈； 2导向套； 3压盖； 4活塞杆密封； 5、8O型密封圈； 6、15前、后端盖； 7支撑环；9活塞杆； 10缸筒； 11、14缓冲柱塞； 12活塞； 13活塞密封； 16螺母； 17螺栓；18螺纹衬套； 19节流阀； 20支撑环； 21单向阀学习单元二 常用液压元件介绍 （2）双活塞杆液压缸。双活塞杆液压缸的两端都有活塞杆，如图3-48所示。其组成与单活塞杆液压缸基本相同。双活塞杆液压缸的活塞杆直径通常相等，活塞两端的有效面积相同。如果供油压力和流量不变，那么活塞往复运动时的作用力和速度均相等。图3-48 双活塞杆缸的工作原理图学习单元二 常用液压元件介绍4）伸缩式液压缸 伸缩式液

37、压缸有二级或多级活塞。图3-49（a）为单作用伸缩式液压缸，活塞杆的伸出顺序是作用面积大的活塞最早伸出，缩回时与伸出的顺序相反，即面积小的先收回；图3-49（b）为双作用伸缩式液压缸，活塞杆的伸出顺序是作用面积大的活塞最早伸出，缩回时环型作用面积大的先收回。图3-49 单、双作用伸缩式液压缸的工作原理图学习单元二 常用液压元件介绍5）液压缸的缓冲 为了避免活塞在行程两端撞击缸盖产生噪音，影响工作精度以至损坏机件，常在液压缸两端设置缓冲装置。如图3-50所示为液压缸的缓冲结构图。当缓冲柱塞进入缓冲腔时，液压油必须经节流通道从节流阀排出，由于节流阀是可调的，缓冲作用也是可调的。压力油经单向阀作用在

38、整个活塞面积上，推动液压缸的活塞杆伸出。图3-50 液压缸的缓冲结构图1活塞； 2缓冲柱塞； 3阻尼通道； 4节流阀阀套；5螺母； 6节流阀； 7缸底；8排气阀；9单向阀； 10液压油学习单元二 常用液压元件介绍6）液压缸的排气装置 一般利用空气较轻的特点，在液压缸的最高处设置进、出油口以便把气体带走。如不能在最高处设置油口时，可在最高处设置放气孔或专门的放气阀、放气螺塞等排气装置，如图3-51所示。图3-51 液压缸的放气螺塞学习单元二 常用液压元件介绍7）液压缸的连接方式图3-52 单活塞杆液压缸的普通连接学习单元二 常用液压元件介绍图3-53 液压刨床学习单元二 常用液压元件介绍图3-5

39、4 单活塞杆液压缸的差动连接学习单元二 常用液压元件介绍2.摆动液压缸（摆动马达）1）单叶片式摆动液压缸 如图3-55（a）所示为单叶片式摆动液压动缸。单叶片式摆动液压缸主要由叶片、缸体、输出轴和隔板等组成。两个工作腔之间的密封靠叶片和隔板外缘所嵌的密封件来保证。当左腔进油而右腔回油时，叶片带动输出轴逆时针转动；反之，则顺时针转动。学习单元二 常用液压元件介绍2）双叶片式摆动液压缸 如图3-55（b）所示为双叶片摆动式液压缸的结构图。双叶片式摆动液压缸工作原理与单叶片式摆动液压缸相同，这里不再赘述。双叶片摆动式液压缸的摆角180，转矩是单叶片式的两倍，角速度是单叶片式的一半。学习单元二 常用液

40、压元件介绍图3-55 叶片式摆动液压缸的结构1输出轴； 2密封圈； 3隔板； 4叶片； 5缸体学习单元二 常用液压元件介绍3）活塞式摆动液压缸 如图3-56所示的为活塞式摆动液压缸的主要结构。当左腔进油时，左腔的活塞在压力油的作用下带动连杆向下运动，右腔的活塞在曲柄的带动下向上运动，将右腔的油液排回油箱。带动曲柄和输出轴逆时针转动。图3-56 活塞式摆动液压缸的主要结构1缸体； 2输出轴； 3连杆； 4活塞； 5密封圈； 6曲柄学习单元二 常用液压元件介绍4）齿轮齿条式摆动液压缸 如图3-57所示齿轮齿条式摆动液压缸，当液压油从左腔进入、右腔排出时，齿条在压力油的作用下向右运动，同时带动齿轮和

41、输出轴顺时针转动，从而将直线运动转化为回转运动。图3-57 齿轮齿条式摆动液压缸1缸体； 2齿条； 3齿轮； 4输出轴； 5密封圈； 6缸盖 学习单元二 常用液压元件介绍3.液压马达1）液压马达的分类及其与液压泵的区别 （1）液压马达的分类。 按速度划分液压马达可分为高速和低速液压马达。通常高速液压马达的输出扭矩不大，所以又称为高速小扭矩液压马达；低速马达的输出扭矩大，又称为低速大扭矩液压马达。 液压马达按结构划分与泵相似，常用的液压马达有齿轮式、叶片式和柱塞式等。 依据排量能否调节液压马达可划分为定量马达和变量马达。它们的职能符号见表3-6。学习单元二 常用液压元件介绍表3-6 液压马达的职

42、能符号学习单元二 常用液压元件介绍 （2）液压马达与液压泵的区别。液压泵和液压马达在原理上可逆，结构上类似，但由于它们的功能不同，液压泵是将机械能转化成压力能，液压马达是将压力能转化成机械能，这就导致了它们在结构上有一定的差别。 液压泵的吸油口一般为真空。 液压马达需要正、反转，所以在内部结构上具有对称性；而液压泵一般是单向旋转，其内部结构可以不对称。 在确定液压马达的轴承结构形式及其润滑方式时，应保证在很宽的速度范围内都能正常地工作；而液压泵的转速高且一般变化很小，就没有这一苛刻要求。 液压马达应有较大的起动扭矩（即马达由静止状态起动时，其轴上所能输出的扭矩）。学习单元二 常用液压元件介绍2

43、）外啮合齿轮马达 如图3-58所示为外啮合齿轮马达结构图，当油液从进口5进入（齿轮啮合左侧深色区域密封容腔变大，吸入压力油），另一侧出口7接通回油箱（齿轮啮合右侧浅色区域密封容腔变小，排回油箱），在压力油的作用下，输出的合力矩推动齿轮6带动输出轴2顺时针转动，即齿轮马达顺时针转动。图3-58 外啮合齿轮马达结构1轴承； 2输出轴； 3端盖； 4壳体； 5进口； 6齿轮； 7出口学习单元二 常用液压元件介绍3）双作用叶片马达 双作用叶片马达体积小、转动惯量小，可高频换向，但其内泄漏大，低速稳定性差。一般适于用高转速、小转矩以及高频换向的场合。如图3-59所示为双作用叶片马达的工作原理图，a、c与

44、进油口（压力油口）相通，b、d与排油口（低压油口）相通。图3-59 双作用叶片马达的工作原理图110叶片； 11输出轴； 12输出力矩 三、液压控制元件 （1）单向阀的结构和工作原理。如图3-60（a）所示为单向阀实物图，图3-60（c）为单向阀结构原理图，单向阀主要由阀芯、阀体、阀座和弹簧组成。学习单元二 常用液压元件介绍1方向控制阀1）单向阀图3-60 锥阀式单向阀1阀体； 2锥阀芯； 3弹簧； 4阀座学习单元二 常用液压元件介绍 （2）对单向阀的性能要求。导通时压力损失小，反向截止时密封性能好；动作灵敏；工作时无撞击和噪声。 （3）职能符号（见图3-60b）。 （4）单向阀应用。单向阀应

45、用如图3-61所示。图3-61（a）用于泵出口，防止系统中的压力冲击对泵造成影响。学习单元二 常用液压元件介绍图3-61 单向阀的应用学习单元二 常用液压元件介绍2）液控单向阀 （1）液控单向阀的结构和工作原理。不带卸荷阀芯、内泄式液控单向阀。如图3-62所示，当油液从A口流入时，克服弹簧力将锥阀芯3顶开，油液从B口流出；当油液反向流动时（B进A出）时，控制口X必须通入压力油，作用在控制阀芯3上的液压力必须克服弹簧力和B腔油液对锥阀芯3的液压力即可推动锥阀芯，油液才能由B口流到A口。图3-62 不带卸荷阀芯、内泄式液控单向阀1控制阀芯； 2阀体； 3锥阀芯； 4弹簧学习单元二 常用液压元件介绍

46、 带卸荷阀芯、内泄式液控单向阀。如图3-63所示。图3-63 带卸荷阀芯、内泄式液控单向阀1控制阀芯； 2阀体； 3锥阀芯； 4弹簧学习单元二 常用液压元件介绍 带卸荷阀芯、外泄式液控单向阀。如图3-64所示，带卸荷阀芯、外泄式液控单向阀与带卸荷阀芯、内泄式液控单向阀结构基本相同，唯一的区别是控制阀芯右侧的油口与A口相通（即为内泄），单独回油箱（即为外泄）。图3-64 带卸荷阀芯、外泄式液控单向阀1控制阀芯； 2阀体； 3锥阀芯； 4弹簧学习单元二 常用液压元件介绍 （2）不同结构液控单向阀的区别。 内泄和外泄的区别。外泄式液控单向阀的外泄口Y（图3-64）单独接回油箱；而内泄式液控单向阀（图

47、3-62、3-63）控制阀芯右侧的油口和A相通，即与A口压力相同，A口压力的大小会影响锥阀芯的开启。 是否带卸荷阀芯的区别。当油液从B口流向A口时，必须在X口通入控制油。带卸荷阀芯的液控单向阀控制口X需要的控制压力低，而不带卸荷阀芯的液控单向阀控制口X需要的控制压力高。学习单元二 常用液压元件介绍 （3）液控单向阀的职能符号（如图3-65所示）。图3-65 液控单向阀的职能符号学习单元二 常用液压元件介绍3）双向液压锁 （1）双向液压锁的结构和工作原理。如图3-66所示，双向液压锁是由两个液控单向阀组合而成的。图3-66 双向液压锁结构1、3单向阀阀芯； 2控制阀芯学习单元二 常用液压元件介绍

48、 （2）双向液压锁的职能符号（如图3-67所示）。 （2）双向液压锁的职能符号（如图3-67所示）。 （3）液控单向阀和液压锁的应用锁紧回路。图3-67 双向液压锁的职能符号学习单元二 常用液压元件介绍 如图3-68（a）所示为液控单向阀的锁紧回路图，当垂直放置的液压缸在任意位置停止时，液控单向阀的作用是锁紧液压缸的有杆腔，即便有拉力F作用时，也不会被拉动（因为液压缸有杆腔的油液已经被液控单向阀封住）。图3-68 锁紧回路学习单元二 常用液压元件介绍 4）换向阀表3-7 换向阀的分类学习单元二 常用液压元件介绍表3-8 三位换向阀的五种常用滑阀机能学习单元二 常用液压元件介绍表3-9 常用滑阀

49、式换向阀的职能符号表3-10 五种操纵形式的职能符号学习单元二 常用液压元件介绍 （3）换向阀的工作原理。按照五种操纵形式，分析换向阀的结构和工作原理。下面只讲述手动、机动和液动换向阀的结构和工作原理，电磁和电液换向阀在电气液压部分进行讨论，在此不再赘述。 手动换向阀。如图3-69所示为弹簧自动复位式三位五通换向阀。学习单元二 常用液压元件介绍图3-69 弹簧自动复位式三位五通换向阀1手柄； 2操作位置； 3对中复位弹簧； 4阀体； 5阀芯； P进油口； A、B工作口； T1、T2回油口学习单元二 常用液压元件介绍 机动换向阀。如图3-70所示为弹簧自动复位式二位四通换向阀，换向阀处于当前位置

50、（常态位），进油口P与工作口A相通，工作口B与回油口T相通；当滚轮1被机械运动部件撞动后，阀芯4向右移动，进油口P和工作口B相通，工作口A与回油口T相通；当机械运动部件离开后，在复位弹簧5的作用下，阀芯回至初始位置。学习单元二 常用液压元件介绍图3-70 机动换向阀的结构及工作原理图1滚轮； 2连杆； 3阀体； 4阀芯； 5复位弹簧；P进油口； A、B工作口； T回油口学习单元二 常用液压元件介绍 液动换向阀。液动换向阀是利用控制油路的压力油来改变阀芯位置的换向阀。如图3-71所示的液动换向阀为弹簧自动复位式三位五通换向阀，换向阀处于当前位置，进油口、回油口以及工作口各不相通；当控制油口1通压

51、力油、控制油口6接回油箱时，控制阀芯2推动主阀芯4向右移动，进油口P和工作口B相通，工作口A与回油口TA相通；当控制油口6通压力油、控制油口1接回油箱时，接通状况与之相反；当两控制口压力相等时，阀芯在复位对中弹簧5的作用下回至中位。 电磁换向阀和电液换向阀。此阀的结构、工作原理和职能符号见模块四图4-3、图4-4和图4-5。学习单元二 常用液压元件介绍图3-71 液动换向阀的结构及工作原理图1、6控制油口； 2控制阀芯； 3主阀体； 4阀芯； 5复位对中弹簧； P进油口；A、B工作口； TA、TB回油口 如图3-72所示，溢流阀的主要作用有两点：一是定压溢流作用（常开），在定量泵节流调速系统中

52、，用来保持液压泵出口压力恒定，将液压泵多余的油液溢流回油箱；二是安全保护作用（常闭），即在系统工作时，溢流阀处于关闭状态，只是在系统压力大于或等于其开启压力时溢流才打开，对系统起过载保护作用。学习单元二 常用液压元件介绍2.压力控制阀 1）溢流阀图3-60 锥阀式单向阀 （1）溢流阀的结构和工作原理。 直动式溢流阀的结构和工作原理。如图3-73所示，通过调节手轮1可调节弹簧力的大小，从而可无级设定系统压力。学习单元二 常用液压元件介绍图3-73 直动式溢流阀的结构及工作原理图1调节手轮； 2阀体阀套； 3调压弹簧； 4锥阀芯； 5阀座； 6阻尼孔 先导式溢流阀的结构和工作原理。如图3-74所示

53、，先导式溢流阀是由先导阀6和主阀3组成。学习单元二 常用液压元件介绍图3-74 先导式溢流阀的结构及工作原理图1、5阻尼孔； 2、4、14控制油路；3主阀； 6先导阀； 7进油口； 8外泄通道； 9先导阀阀芯（球阀芯）；10弹簧腔； 11调压弹簧； 12内泄通道； 13主阀芯； 15外（遥）控口 溢流阀工作过程也可参照3-75先导式溢流阀的工作原理简图来分析。学习单元二 常用液压元件介绍图3-75 先导式溢流阀工作原理简图学习单元二 常用液压元件介绍图3-76 先导式溢流阀的职能符号 （2）溢流阀的作用及应用。定压溢流作用（见图3-72）。安全保护作用（见图3-72）。远程调压作用（利用先导式

54、溢流阀的遥控口），如图3-77所示。学习单元二 常用液压元件介绍图3-77 先导式溢流阀的远程调压作用 实现泵的大流量卸荷（利用先导式溢流阀的遥控口），如图3-78所示。学习单元二 常用液压元件介绍图3-78 实现泵的大流量卸荷 作背压阀。溢流阀作背压阀时一般将其接在回油路上，建立回油压力，以改善执行元件运动平稳性，如图3-79所示。学习单元二 常用液压元件介绍图3-79 溢流阀作背压阀 （1）减压阀的结构和工作原理。直动式减压阀的结构和工作原理。如图3-80所示为直动式三通减压阀，它在次级压力A侧有溢流功能。学习单元二 常用液压元件介绍 2）减压阀图3-80 直动式三通减压阀的结构及工作原理

55、图1调节元件； 2压缩弹簧； 3弹簧腔； 4控制阀芯； 5单向阀； 6台肩； 7压力表接口； 8油道 先导式减压阀的结构和工作原理。如图3-81所示，初始状态为常开，即进口B和出口A相通。学习单元二 常用液压元件介绍图3-81 先导式减压阀的结构及工作原理图1弹簧腔； 2弹簧； 3先导阀； 4、6、8孔道； 5单向阀；7主阀芯； 9阻尼孔； 10外泄口 （2）减压阀作用及应用。减压阀用来降低液压系统中某一回路的油液压力，并保持稳定，从而用一个油源就能同时提供两个或几个不同压力的输出。减压阀应用如图3-82所示，减压阀2使B缸具有较低的稳定压力。学习单元二 常用液压元件介绍图3-82 减压阀应用

56、1溢流阀； 2减压阀； 3单向阀 （1）顺序阀的结构、工作原理和职能符号。 直动式顺序阀的结构和工作原理。如图3-83所示，学习单元二 常用液压元件介绍3）顺序阀图3-83 直动式顺序阀的结构图1调节元件； 2弹簧； 3阀芯； 4单向阀； 5控制通路；6内外控转换螺钉； 7压力表接口 直动式顺序阀的职能符号。直动式顺序阀有四种类型，其职能符号如图3-84所示。学习单元二 常用液压元件介绍图3-84 直动式顺序阀的职能符号 先导式顺序阀的结构和工作原理。如图3-85所示，当控制油路18、4、16打开，控制油路1、13封闭时（即为内控外泄式顺序阀）分析此阀工作原理。学习单元二 常用液压元件介绍图3

57、-85 先导式顺序阀的结构图1、2、4、6、13、16、18控制油路； 3主阀； 5、14阻尼孔； 7先导阀； 8先导阀芯；9控制台肩； 10弹簧； 11弹簧腔； 12调节手轮； 15主阀芯； 17单向阀； A进油口； B出油口； X外控口； Y外泄口 先导式顺序阀的职能符号（如图3-86所示）。学习单元二 常用液压元件介绍图3-86 先导式顺序阀的职能符号 （2）顺序阀应用。完成液压缸的顺序动作。如图3-87所示，当三位四通换向阀处于左位工作时，压力油首先进入A缸使其伸出，系统压力达到顺序阀调定的压力时，B缸伸出；当三位四通换向阀处于右位工作时，两缸同时退回。因此，顺序阀完成了由压力控制两个

58、液压缸的顺序动作。如图3-88所示为一液压弯曲装置的液压系统图。学习单元二 常用液压元件介绍图3-87 内控顺序阀控制的顺序动作学习单元二 常用液压元件介绍图3-88 液压弯曲装置的液压系统图 作背压阀用（同溢流阀）。单向顺序阀可作平衡阀用。如图3-89所示，为了防止立式液压缸及其工作部件因自重而自行下落，或在下行运动中由于自重而造成失控的不稳定运动，在执行元件的回油路上放置顺序阀来平衡重物。液控顺序阀可作卸荷阀用。见图3-61（b）隔开高低压油路。保证油路的最低压力。学习单元二 常用液压元件介绍图3-89 作平衡阀用 （1）节流阀的特性。如图3-90所示，当节流阀的开口（A）大小不变、而液压

59、缸所驱动的负载发生变化时，导致节流阀两端的压差p1-p2（式中）发生变化，依上式可知，通过节流阀的流量也会发生变化，因此液压缸的速度也随之变化。导致节流阀流量变化的因素主要有两个：一个是节流阀的开口大小；另一个是负载的变化。学习单元二 常用液压元件介绍3.流量控制阀1）节流阀和单向节流阀图3-90 节流阀压力-流量特性曲线 （2）节流阀和单向节流阀的结构和工作原理。如图3-91（a）所示为节流阀结构，当逆时针（按开口指示增大方向）旋转调节手轮6时，带动轴7使阀芯2增大节流口1的开口量；顺时针（按开口指示减小方向）旋转调节手轮，则减小节流口的开口量直至关闭而无流量。在阀芯上设有能够显示开口量大小

60、的刻度4，流量设定值靠锁紧装置3来锁定。无论油液是从A口流入，还是B口流入，通过节流口的流量均可调节。 如图3-91（b）所示为单向节流阀部分的结构，当油液从B口流入时，油液直接打开单向阀9流到A口，反之当油液从A口流入时，单向阀9不通。流到B口的流量大小取决于阀芯2上节流口1的大小。只有当油液从A口流入时，节流阀才起作用，故称之为单向节流阀。学习单元二 常用液压元件介绍学习单元二 常用液压元件介绍图3-91 节流阀和单向节流阀的结构1节流口； 2阀芯； 3锁紧装置； 4刻度； 5开口大小指示； 6调节手轮； 7轴； 8阀体； 9单向阀 （1）调速阀的特性。如图3-92所示，无论A点和B点的压