液压与气动系统的使用与维护 教案全套 单淑梅

液压与气压传动课程教案课程名称液压与气压传动课程编码2013016授课教材液压与气动系统的使用与维护授课学时4授课章节名称项目一液压传动基本知识认知任务一液压传动的工作原理、组成及特点认知任务二液压传动系统力与速度的传递教学目的任务一：掌握液压传动系统的组成部分及每部分的作用。了解液压图形符号的表现形式及功能。熟悉液压传动的优缺点及应用。任务二：1.掌握液体的重要参数：压力及单位、流量及单位2.了解液压系统力与速度的传递教学重点液压传动的定义；液压传动系统的工作原理；液压传动系统组成部分的作用及认知；压力与流量的概念、影响因素、表示方法。教学难点1.液压传动力与速度是如何传递的；2.压力与负载的关系；3.速度与流量的关系。思政点培养社会责任感、团结协作精神项目一液压传动基本知识认知任务一液压传动的工作原理、组成及特点认知液压千斤顶的工作原理液压传动是以密闭的液压系统内的液体为工作介质，进行能量传递和转换的一种传动方式。液压千斤顶的工作原理图如下：液压千斤顶由杠杆手柄、泵体、排油单向阀、吸油单向阀、油箱、截止阀、液压缸以及连接这些元件的油管等构成。提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端密封油腔容积增大，形成局部真空，这时吸油单向阀打开，通过吸油管从油箱中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力升高，吸油单向阀关闭，排油单向阀打开，下腔的油液经管道输入举升油缸的下腔，迫使大活塞向上移动，顶起重物。再次提起手柄吸油时，排油单向阀自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起。如果打开截止阀，举升缸下腔的油液通过管道、截止阀流回油箱，重物就向下移动。这就是液压千斤顶的工作原理。液压千斤顶工作原理图二、磨床工作台的工作过程如图磨床工作台液压传动系统由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、换向阀、节流阀、液压缸、工作台以及连接这些元件的油管、接头等构成。(b)磨床工作台液压传动系统原理图1－油箱2－滤油器3－液压泵4－溢流阀5－节流阀6－换向阀7－液压缸8－工作台9、10－回油管该系统的工作原理是：液压泵3由电动机驱动后，从油箱1经滤油器2吸油，油液在泵腔中从入口的低压到泵出口的高压，泵输出的压力油通过节流阀5、换向阀6进入液压缸7右腔，推动活塞使工作台8向左运动。这时液压缸8中左腔的油液经换向阀6和回油管9排回油箱1。如果将换向阀6手柄转换成图（b）所示状态，则压力油通过节流阀5、换向阀6进入液压缸7左腔，推动活塞使工作台8向右运动。这时液压缸8中右腔的油液经换向阀6和回油管9排回油箱1。三、液压传动系统的组成部分液压传动系统基本上由五大部分组成。1.能源装置：把机械能转换成液体的压力能装置。一般常见的是液压泵。2.执行元件：把液体的压力能转换成机械能的装置。可以是作直线运动的液压缸，也可以是作回转运动的液压马达。3.控制调节元件：对系统中液体压力、流量和流动方向进行控制和调节，从而控制执行元件的推力（或转矩）、速度（或转速）和运动方向（或转向）的装置。例如溢流阀、节流阀、换向阀等。4.辅助元件：保证系统正常工作所需的上述三种以外的装置。如油箱、滤油器、蓄能器、管件等。5.传动介质：传递能量及信息的液体，即液压油。四、液压传动系统图形符号图所示的液压传动系统是一种半结构式的工作原理图，它有直观性强、容易理解的优点，当液压系统发生故障时，根据原理图检查十分方便，但图形比较复杂，绘制比较麻烦。我国已经制定了一种用规定的图形符号来表示液压原理图中的各元件和连接管路的国家标准，即“液压系统图图形符号”，使用这些图形符号可使液压系统图简单明了，且便于绘图。磨床工作台液压传动系统图形符号图五、液压传动系统的特点优点：（1）体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；并且能容量大，容易实现较大的力及转矩的传递。（2）可方便的实现无级调速，调速范围大，传动平稳；（3）换向容易，可灵活方便地布置传动机构，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；（4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；（5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；（6）与微电子技术结合，易于实现自动控制；（7）容易实现过载保护。缺点：（1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁；（2）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高；（3）液压元件维修较复杂，故障原因不易查找；（4）液压油泄漏和可压缩性原因造成无法实现严格的传动比；（5）传动效率低，不适合远距离传动；（6）噪声较大，对污染敏感，且工作时受温度变化的影响大、油温过冷或过热都不宜。小结论：液压传动系统的能量转换过程是原动机带动液压泵旋转，输出液压油，先将机械能转换为液压能；液压油驱动执行机构运动，再将液压能转换为机械能对负载做功，实现了能量的传递和转换。小任务：液压千斤顶的功能认知与操作任务二液压传动系统力与速度的传递一、压力（1）液体静压力p当液体相对静止时，液体单位面积上所受的法向力称为压力，即P=F式中p液体静压力，单位为N/𝑚2或Pa（帕斯卡）。工程中也常采用KPa（千帕）或MPa（兆帕）。换算关系为：1MPa=103kPa=106Pa。当液体受到外力的作用时，就形成液体的压力，如图所示。外力作用形成的压力（2）压力的形成与传递在密闭容器中的静止液体，当一处受到外力作用而产生压力时，这个压力将通过液体等值传递到液体内部的所有各点。这就是静压传递原理又称帕斯卡原理。如图所示密闭连通器中，液体各点表示的压力数值都相同。（忽略因液位高度不同而引起的压力大小的差异）。密闭连通器内压力处处相等二、流量流量的定义：单位时间内流过通流截面的液体体积称为流量。液压传动是依靠密封容积的变化来传递运动的。在液压缸中，液体的流速即为平均流速，它与活塞的运动速度相同，从而可以建立起活塞运动速度与液压缸有效面积和流量之间的关系。当液压缸的有效面积一定时，活塞运动速度决定于输入液压缸的流量。假设通流截面上各点的流速均匀分布，液体以此平均流速流过通流截面的流量与以实际流速u流过的流量相等，这时流速v称为平均流速，即υ小结论：压力与流量是两个重要参数。压力取决于负载，速度与流量成正比，压力的大小与流量无关。小任务：磨床工作台液压传动系统的组成及工作过程认知课程名称液压与气压传动课程编码2013016授课教材液压与气动系统的使用与维护授课学时2授课章节名称项目二液压油的日常维护与污染的控制任务一液压油的日常维护任务二液压油的选择与污染的控制教学目的任务一1.了解液压油的主要性质2.了解液压油的牌号3.掌握对液压油的要求4.掌握液压油的日常维护内容任务二1.掌握液压油类型及牌号的选择2.了解液压油的污染与控制：原因、危害、措施教学重点1.液压油的主要性质;2.液压油的选用；3.对液压油的要求；4.液压油污染的危害;5.液压油污染的原因；6.液压油污染的控制。教学难点液压油的粘性及粘度思政点安全生产环境保护项目二液压油的日常维护与污染的控制任务一液压油的日常维护一、液压油的主要性质液压系统中一般使用矿物油作为工作介质，液压油的主要物理性质如下。1.液体的粘性和粘度粘性：液体在外力的作用下流动时，由于液体分子间内聚力（称为内摩擦力）的作用，而产生阻止液层间的相对滑动，液体的这种性质称为粘性。粘性大小的表示方法：用粘度来表示大小。常用的粘度有动力粘度、运动粘度和相对粘度。1）动力粘度µ：表示液体粘性的内摩擦系数，由实验得出，流动液体液层间的内摩擦力的大小与液层间的接触面积、液体的动力粘度µ。2）运动粘度υ：动力粘度与该液体密度的比值称为运动粘度，即υ=µ/ρ。液压油的牌号：以40℃时的运动粘度（mm2/s）平均值来标号。3）粘度与温度和压力的关系：不同种类的液压油具有不同的粘温特性。当液体所受压力增大时，其分子间距离减小，内聚力增大，粘度也随之增大。2.液体的可压缩性液体受压力作用产生容积变化的性质，称为液体的可压缩性。对一般的中、低压液压系统，可压缩性变化小，可以认为是不可压缩的。3.液体的粘温特性粘度随温度变化的性质称为粘温特性。液压油的粘度对温度变化十分敏感，液体油温升高粘度下降。二、液压油的选用1.液压油的种类液压油主要有石油型、乳化型和合成型三大类。石油型液压油具有润滑性能好、腐蚀性小、粘度较高和化学稳定性好等优点，应用最普遍。2.液压油的选用选用液压油时，涉及到油品和牌号的选择。通常可根据液压元件产品样本和说明书所推荐的工作介质来选，也可根据液压系统的工作条件（压力、速度、工作温度）和环境条件等综合因素来选择3.对液压油的要求在液压系统中，液压油除传递运动和动力外，还要起到润滑和散热的作用，为此，液压油性能应满足要求。对液压油的要求有1）合适的粘度，较好的粘温特性，以确保在工作温度发生变化的条件下能准确、灵敏地传递动力。2）良好的润滑性能，以减少液压元件间相对运动表面的磨损，降低液压系统故障率。3）良好的热稳定性，在高温高压条件下不易变质，使用寿命长。4）抗泡沫性好，抗乳化性好，使油品在受机械不断搅拌的工作条件下，产生的泡沫易于消失以使动力传递稳定，防止液压油乳化变酸，避免液压油的加速氧化。5）腐蚀性小，防锈性好。防腐蚀是防止液压油对密封件、胶管、附件等造成腐蚀导致这些元件的过早老化；防锈性是防止金属部件生锈及污染液压油，避免液压元件失效及延长液压油的使用周期。6）良好的相容性，对液压元件金属表面、各类油管及密封件等无溶解的有害影响。7)凝固点低、流动性好，闪点(明火能使油面上油蒸气闪燃，但油本身不燃烧时的温度)和燃点高，以保证液压油在低温和高温环境中的工作可靠性和防火安全。小任务：液压油的日常维护任务二、液压油的选择与污染的控制一、液压油污染的危害液压油的污染是液压系统发生故障的主要原因，液压系统的故障有75%以上是由工作介质污染所引起。液压油污染是指液压油中含有水分、空气、微小固体颗粒及胶质状生成物等杂质。液压油污染后将产生以下危害：1．液压油污染的危害1）堵塞过滤器，使液压泵吸油困难，产生噪声；堵塞阀类元件小孔或缝隙，使阀动作失灵；微小固体颗粒还会加剧元件的磨损，使泄漏增加。2）水分和空气混入会降低液压油的润滑能力，加速氧化，产生气蚀，出现振动，爬行等。2．液压油污染的原因系统残留物污染、外界侵入物污染和使用过程的生成物污染。3．液压油污染的控制1）严格清洗液压元件和液压系统。2）严格控制外来污染物。3）严格控制油温，液压油温度达到60℃后变质速度很快。4）并定期检查、清洗和更换滤芯。5）定期检查和更换液压油。小任务：液压油的选择与污染控制课程名称液压与气压传动课程编码2013016授课教材液压与气动系统的使用与维护授课学时2授课章节名称项目三液压泵和液压马达的基本功能及特点认知任务一液压泵的基本知识认知任务二常见液压泵的功能及特点认知任务三常见液压马达的功能及特点认知教学目的任务一：掌握单柱塞泵工作原理掌握单柱塞泵工作必备条件了解液压泵基本类型任务二：掌握齿轮泵、叶片泵的工作原理掌握齿轮泵、叶片泵的性能特点掌握齿轮泵、叶片泵的适用场合任务三：掌握液压马达的分类及符号掌握液压马达的工作原理及主要参数了解液压马达的特点及应用教学重点1.常见液压泵的功能及特点2.常见液压马达的功能及特点教学难点1.常见液压泵的工作原理、参数2.常见液压马达的工作原理、参数思政点培养民族自豪感任务一液压泵的基本知识认知一、单柱塞泵工作原理图3-1所示为液压泵的工作原理图，柱塞2在弹簧4的作用下紧压在偏心轮1上，当电动机带动偏心轮转动时，柱塞2与泵体3形成的密封腔V的容积交替变化。液压泵是通过密封腔的变化来实现吸油和压油的。其排油量的大小取决于密封腔的变化量，因而又称容积泵。图3-1液压泵的工作原理图二、液压泵的类型和图形符号液压泵和按输出流量是否可调节分为定量泵和变量泵两类；按结构形式可分为齿轮式、叶片式、柱塞式三大类。图3-2液压泵的图形符号三、液压泵的主要工作参数1．工作压力和额定压力液压泵的工作压力是指泵实际工作时输出油液的压力。液压泵的额定压力是指泵在正常工作条件下按试验标准规定连续运转的最高工作压力。2．排量和流量液压泵的排量（用V表示）是指泵每转一转，由其密封油腔几何尺寸变化所计算得出的输出液体的体积，即在无泄漏的情况下，其每转一转所能输出的液体体积。液压泵的理论流量（用qt表示）是指泵在单位时间内由其密封油腔几何尺寸变化计算而得出的输出的液体体积，泵的转速为n时，泵的理论流量为qt＝Vn（3－1）液压泵的额定流量是指在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的流量。即在额定转速和额定压力下由泵输出的流量。液压泵的实际流量（用q表示）是液压泵工作时实际输出的流量，由于泵存在内泄漏，所以实际流量小于理论流量。3．功率和效率液压泵由电机驱动，输入量是转矩和转速，输出量是液体的压力和流量。如果不考虑液压泵在能量转换过程中的损失，则输出功率等于输入功率，也就是它们的理论功率Pt＝pqt＝pVn＝Ttω＝2πnTt（3－2）液压泵的实际输出功率等于实际输出流量与工作压力的乘积P=pq（3－3）液压泵在能量转换过程中是有损失的，两者之差值即是功率损失，功率损失可以分为容积损失和机械损失两部分，容积损失是因为内泄漏而造成的流量上的损失。液压泵输出压力增大时内泄漏加大，泵实际输出的流量q减小。设泵的内泄漏为Δq，泵的容积效率为：（3－4）机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失。用机械效率来表示泵的机械损失时，（3－5）液压泵总效率是输出功率与输入功率之比，（3－6）任务二常见液压泵的功能及特点认知一、齿轮泵的工作原理及特点认知1．外啮合齿轮泵的工作原理图3-3所示为外啮合齿轮泵的工作原理。当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开，密封工作腔容积增大，形成部分真空，油箱中的油液被吸进来，将齿间槽充满，并随着齿轮旋转，把油液带到左侧压油腔去。在压油区一侧，由于轮齿逐渐进入啮合，密封工作腔容积不断减小，油液便被挤出去。吸油腔和压油腔由相互啮合的轮齿以及泵体分隔开的。图3-3齿轮泵工作原理图2．外啮合式齿轮泵的特点及用途特点：结构简单，寿命长；工作可靠，自吸能力强；对油液污染不敏感，维护容易；径向力不平衡，压力脉动和噪声都较大；泄漏多，流量脉动大，排量不可调。应用：一般的齿轮泵通常多用于普通机床、工程机械、矿山机械、农业机械以及一些辅助工况，精度、噪声及污染要求不高或负载不太大的场合。二、叶片泵的工作原理及特点认知1．双作用式叶片泵的工作原理如图3-4所示为双作用叶片泵的工作原理。密封容积的形成：由每两个相邻叶片、转子外表面、定子内表面和前后配油盘围成（配油盘上开有通油的窗口）。密封容积的变化：左上、右下区域叶片伸出：容积↑——吸油；左下、右上区域叶片缩回：容积↓——压油。图3-4双作用叶片泵工作原理图2．单作用式叶片泵的工作原理如图3-5所示为单作用叶片泵的工作原理。密封容积的形成：由定子、转子、叶片、配油盘围成。密封容积的变化：左半周区域叶片伸出：容积↑——吸油右半周域叶片缩回：容积↓——压油单作用式：泵的转子每转一周，每两个叶片间的密封容积完成吸油、压油各一次。图3-5单作用叶片泵工作原理图3．叶片泵的特点及用途特点：结构紧凑，流量脉动小，工作平稳，噪声较小；泄漏少，容积效率较高，压力较高，流量较大；双作用式的径向力平衡，轴承寿命长、耐久性好；单作用式易于变量；对油液污染较敏感，叶片易被杂质咬死，过滤精度要求高，自吸性能较齿轮泵差；结构较复杂，零件制造精度要求高。应用：广泛用于机械制造行业中的机床、油压机、注塑机等自动线设备中压或中低压液压系统中。任务三常见液压马达的功能及特点认知一、液压马达的基本知识认知1．液压马达的分类及图形符号2．液压马达的工作原理及功用图3-6所示为叶片式液压马达的工作原理。叶片式液压马达体积小，转动惯量小，动作灵敏，但泄漏量较大，低速工作时不稳定。因此叶片式液压马达一般用于转速高、转矩小和动作要求灵敏的场合。图3-6叶片式液压马达工作原理3．液压马达的工主要性能参数（1）转速和容积效率若液压马达的排量为V，液压马达入口处的流量q（又称实际流量），容积效率为理论流量和实际流量之比，则=（3－7）n=（3－8）（2）总效率液压马达的总效率为输入功率与输出功率之比，它等于机械效率与容积效率的乘积，即（3－9）（3）转矩T液压马达输入为液压能，其输出为机械能，pq=2nT（3－10）实际上因为存在机械效率与容积效率问题，因而上式可写成pq=2nT得T=（3－11）二、液压马达的类型及用途认知1.叶片式液压马达的特点及应用叶片式液压马达最大的特点是体积小、惯性大、动作灵敏、允许的换向频率高。但是，它工作时泄漏较大，不适合在低速下工作,调速范围也不能太大。故主要适用于高转速、小转矩和须动作灵敏的场合，例如广泛地应用于磨床工作台、内（外）圆磨床的主轴、对机械特性要求不高及调速范围不大的夹紧装置、以及对惯性要求较小的各种随动系统的驱动中。2.柱塞式液压马达的特点及应用柱塞式液压马达分为轴向和径向两种，径向柱塞马达是低速大扭矩马达,高速液压马达一般都是轴向柱塞马达。这类马达应用于矿山机械、建筑机械、采矿机械、采煤机械、工程机械、起重运输机械和船舶等方面。3.齿轮式液压马达的特点及应用这类马达用于高转速、小转矩的场合，也用做笨重物体旋转的传动装置。由于笨重物体的惯性起到飞轮作用，可以补偿旋转的波动性，因此在起重设备中应用比较多。值得注意的是，齿轮式液压马达输出转矩和转速的脉动性大，径向力不平衡，在低速旋转及负载改变时运转的平稳性较差。课程名称液压与气压传动课程编码2013016授课教材液压与气动系统的使用与维护授课学时4授课章节名称项目四液压缸的认知及结构拆装任务一常见液压缸的功能及特点认知任务二活塞缸结构的认知及拆装教学目的任务一：1.掌握液压缸的主要类型、工作原理及图形符号。2.掌握活塞式液压缸的原理和应用场合。3.掌握单杆活塞式液压缸各种连接方式的作用、推力及速度的影响因素。4.掌握双杆活塞缸的输出特性与单杆活塞缸的区别。5.了解液压缸的使用注意事项及常见故障。任务二：了解活塞缸的结构及拆装教学重点1.液压缸的分类、图形符号及功能；2.活塞式液压缸的输出特性；3.活塞式液压缸的结构组成；4.活塞式液压缸的特点及拆装教学难点1.单杆活塞式液压缸不同方式产生的力与速度的求解。2.液压缸的结构。思政点1.国家自豪感2.民族荣誉感项目四液压缸的认知及结构拆装任务一常见液压缸的功能及特点认知一、液压缸的分类按结构形式：液压缸可以分为活塞缸、柱塞缸和摆动缸三类。按作用方式：液压缸可分为单作用式和双作用式两种。活塞缸和柱塞缸实现往复运动，摆动缸则能实现小于360度的往复摆动。单作用式液压缸液压力只能使活塞（或柱塞）单方向运动，反方向运动必须靠外力（如弹簧力或自重等）实现；双作用式液压缸可由液压力实现两个方向的运动。二、活塞式液压缸1.双杆活塞式液压缸标准双杆活塞式液压缸的活塞两端都有一根直径相等的活塞杆伸出，它根据安装方式不同又可以分为缸体固定式和活塞杆固定式两种。液压缸的进、出油口布置在缸体两端，活塞通过活塞杆带动工作台移动，当活塞的有效行程为L时，整个工作台的运动范围为3L。当工作台行程要求较长时，可采用图活塞杆固定的形式，这种安装形式中，工作台的移动范围只等于液压缸有效行程L的两倍(2L)。进出油口可以设置在固定不动的空心的活塞杆的两端，使油液从活塞杆中进出，也可设置在缸体的两端，但必须使用软管连接。图1双杆活塞式液压缸由于双杆活塞缸两端的活塞杆直径通常是相等的，因此它左、右两腔的有效面积也相等。当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，液压缸左、右两个方向的推力和速度相等。小结论：当分别向左、右腔输人相同压力和相同流量的液压油时，双杆活塞缸左、右两个方向的速度和推力相等，常用于正、反两个方向工况相同的场合，比如磨床工作台往复运动的液压系统。2.单杆活塞式液压缸如图2所示，单杆活塞式液压缸只有一端带活塞杆，也有缸体固定和活塞杆固定两种形式，但它们的工作台移动范围都是活塞有效行程的两倍。图2单杆活塞式液压缸由于仅一侧有活塞杆，所以两腔的有效工作面积不同，当分别向缸两腔供油，且供油压力和流量相同时，活塞（或缸体）在两个方向产生的推力和运动速度不相等。1）图3单杆活塞式液压缸无杆腔进油活塞推力F1和运动速度V1分别为图4单杆活塞式液压缸有杆腔进油活塞推力F2和运动速度V2分别为F2=p1A2-p2A1υ无杆腔进压力油工作时，推力大，速度低；有杆腔进压力油工作时，推力小，速度高。因此，单杆活塞式液压缸常用于一个方向有较大负载，运行速度较低，另一个方向为空载快速退回的设备。2)液压缸差动连接图5液压缸差动连接如图5所示，单杆活塞缸在其左、右两腔互相接通并同时输入压力油时，称为差动连接。这时，液压缸向右移动。活塞的推力和速度分别为F3=p差动连接的运动速度提高了，而液压推力减小了。因此，单杆活塞式液压缸常用在需要实现“快进（差动连接）→工进（无杆腔进油）→快退（有杆腔进油）”的工作循环。这时，通常要求“快进”和“快退”的速度相等，即υ3=υ2，则A1=2A2，D=2d（或d=0.71D）。小结论：单杆活塞缸常用于一个方向有较大负载，需要大推力，而运行速度较低；另个方向为空载或轻载，要求快速的场合。例如，各种金属切削机床、压力机、注射机、起重机的液压系统。有些场合，需要先快进再工进，这时快进就经常采用差动连接，比如组合机床快速送刀的动作。单杆活塞缸可完成“快进（差动连接）一工进（无杆腔进油）→快退（有杆腔进油）”的工作循环。任务二活塞缸结构的认知及拆装一、双作用单杆活塞式液压缸的结构图6所示为双作用单杆活塞式液压缸的结构，它主要由缸底1、缸筒6、缸盖10、活塞4、活塞杆7和导向套8等组成。缸筒一端与缸体焊接在一起，另一端与缸盖采用螺纹联接；活塞与活塞杆采用半环连接。为了保证液压缸的可靠密封，在相应部位设置了密封圈3、5、9、11和防尘圈12。图6双作用单杆活塞式液压缸1－缸底2－半环3、5、9、11－密封圈4－活塞6－缸筒7－活塞杆8－导向套10－缸盖12－防尘圈13－耳轴二、活塞式液压缸的组成缸体组件：包括缸筒、前后缸盖和导向套等。活塞组件：由活塞、活塞杆和连接件等构成。密封装置：防止和减少油液的泄漏及空气和外界污染物的侵入。根据密封的两个配合表面之间是否有相对运动，分为动密封和静密封两大类。根据密封原理，又分为非接触式密封和接触式密封。常见的密封方法有间隙密封及“O”形、“Y”形、“V”形和组合式密封圈密封。O形密封圈的低压侧设置聚氟乙烯或尼龙制成的挡圈，双向受高压时，两侧都要加挡圈。Y形密封圈密封能力可随压力的升高而提高，并且在磨损后有一定的自动补偿能力。装配时其唇边应对着有压力的油腔。V形密封圈由支承环、密封环和压环组成。密封环用橡胶或夹织物橡胶制成，压环和支承环用金属、夹布橡胶、合成树脂等制成。安装时，V形环的唇口应面向压力高的一侧。缓冲装置：为避免活塞在行程两端与缸盖发生机械碰撞，产生冲击和噪声影响设备工作精度，以至损坏零件，常在大型、高速或高精度液压设备中设置缓冲装置。排气装置P：液压系统混入空气后会使其工作不稳定，产生振动、噪声、爬行和起动时突然前冲等现象，严重时会使液压系统不能正常工作。为此，液压缸需设排气装置。对于要求不高的液压系统，往往不设专门的排气装置，对于速度稳定性要求较高的液压缸和大型液压缸，常在液压缸的最高部位设置专门的排气装置。小任务：液压缸的拆装课程名称液压与气压传动课程编码2013016授课教材液压与气动系统的使用与维护授课学时6授课章节名称项目五液压控制阀的基本功能认知及液压系统分析实例任务一、液压控制阀的基本知识认知任务二、方向控制阀的基本功能认知任务三、压力控制阀的基本功能认知任务四、流量控制阀的基本功能认知任务五、数控车床液压系统分析教学目的任务一：1.了解液压控制阀的分类。2.掌握液压控制阀的基本要求。3.液压控制阀的共同点及规格。任务二：单向阀在“油路交通”中的油路“单行道”功能。换向阀在“油路交通”中的“交通警”功能。任务三：溢流阀的限压和稳压功能认知。减压阀的减压与稳压功能认知。顺序阀的油路“压力开关”功能认知。压力开关的压电信号转换器功能认知。任务四：流量控制阀的“油门变速器”功能认知。节流阀的结构原理及特点。任务五：MJ-50型数控车床概述。MJ-50型数控车床液压系统工作原理分析。数控车床液压系统的特点。教学重点单向阀的类型、工作原理及功用；换向阀的类型、工作原理及液压系统动作方向的控制；直动式溢流阀的工作原理及液压系统压力的调节；节流阀的工作原理及液压系统速度的调节。教学难点方向控制阀工作原理及应用。压力控制阀工作原理及应用。流量控制阀工作原理及应用。思政点职业责任感、工匠精神。善于分析、严肃认真的工作作风。安全生产、严谨工作作风。辩证认识问题、严谨求实。项目五液压控制阀的基本功能认知及液压系统分析实例任务一、液压控制阀的基本知识认知1.根据用途不同，液压控制阀可分为三大类。1）方向控制阀：单向阀、换向阀等。2）压力控制阀：溢流阀、减压阀、顺序阀等。3）流量控制阀：节流阀、调速阀等。2.按操纵方式分类液压阀按操纵方式不同可分为：手动、机动、电磁动、液动和电液动等多种。3.按连接方式可分类液压阀按连接方式可以分为：管式（螺纹式）连接、板式连接、插装式连接。任务二、方向控制阀的基本功能认知一、单向阀1．普通单向阀普通单向阀控制油液只能按单一方向流动，不允许倒流，简称单向阀。图5－12．液控单向阀图5-2a为液控单向阀，它比普通单向阀多一控制口，当控制口C不通压力油时，其工作和普通单向阀一样。正向通过，反向截止。当控制油口通压力油时，控制活塞1便顶开阀芯2，使油液在正反方向上均可流动。图5－2当P2油腔压力较高时，顶开锥阀所需要的控制压力可能很高。为了减少控制油口C的开启压力，在锥阀内部可增加了一个卸荷阀芯3，见图5-2c，在控制活塞1顶起锥阀2之前，先顶起卸荷阀芯3，使上下腔油液经卸荷芯上的缺口沟通，使P2的压力油泄到下腔，压力降低。此时控制活塞便可以较小的力将锥阀芯顶起，使P1和P2两腔完全连通。任务三、压力控制阀的基本功能认知一、溢流阀1．溢流阀的结构原理（1）直动式溢流阀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相平衡，以控制阀的启闭。图5-4a为一低压直动式溢流阀。进油口处压力p的大小由弹簧力决定，可通过调整螺母1调整弹簧的预压力。图5-12c是阀芯为锥阀的溢流阀。图5－4直动式溢流阀（2）先导式溢流阀先导式溢流阀由先导阀和主阀两部分组成，先导阀调压、主阀溢流。图5-5a和图5-5b分别为高压、中压先导式溢流阀的结构图。通过调节螺母可调节调压弹簧的预压力，从而调定液压系统的压力。阀体上有一个远程控制口x，当x口通过二位二通阀接油箱时，主阀芯在很小的液压力作用下便可移动，打开阀口，实现溢流，这时系统称为卸荷。若x口接另一个远程调压阀，便可对系统压力实现远程控制。图5－5先导式溢流阀电磁溢流阀电磁溢流阀是电磁换向阀与先导式溢流阀的组合，用于系统的多级压力控制或卸荷。图5-6为电磁溢流阀，图5-6a）为电磁溢流阀结构原理图符号。5-6b）为常闭型二位二通电磁阀组合的电磁溢流阀符号。5-6c）为常开型二位二通电磁阀组合的电磁溢流阀符号。图5－6小结论：溢流阀打开溢流后，液压系统的压力就不再升高，因此溢流阀有一下基本作用。1）限压作用。起安全保护作用，用来限制液压系统的最高压力。2）稳压作用。起稳压溢流作用，用以保持液压系统压力的作用。二、减压阀1．减压阀的结构原理减压阀的作用是降低液压系统中某一支路的油液压力，使用一个油源能同时提供两个或多个不同压力的输出。定值减压阀简称减压阀，能使出油口压力低于进油口压力，并能保持出口压力近似恒定。减压阀也分为直动式和先导式，其中先导式减压阀应用较广。图5-7为先导式减压阀的结构图和图形符号。图5－7先导式减压阀三、顺序阀1．顺序阀的结构与原理顺序阀是以压力为控制信号，自动接通或断开某一支路的液压阀，可以控制各执行元件动作的先后顺序。按控制方式的不同，顺序阀又可分为内控式和外控式两种。按结构不同，有直动式和先导式两种。由图5-8和图5-9分别是直动式和先导式顺序阀，顺序阀和溢流阀的结构和工作原理基本相似。若将图5-8所示的顺序阀的下盖去掉外控口x的螺塞，并从外控口x引入控制压力油来控制阀口的启闭，这种控制方式称为液控，若将上盖旋转90°或180°安装，使泄油口y与出油口P2相通，并将外泄油口堵死，便成为外控内泄式，阀出口接油箱，常用于泵卸荷，故称为卸荷阀。图5－8直动式顺序阀图5－9先导式顺序阀小问题：若使夹紧缸后动，顺序阀的调定压力应如何设定？该顺序阀是哪一种顺序阀？四、压力继电器1．压力继电器压力继电器是一种将油液的压力信号转换成电信号的电液控制元件，当油液压力达到压力继电器的调定压力时，即发出电信号，使油路卸压、换向、执行元件实现顺序动作，起安全保护作用等。图5-10所示为柱塞式压力继电器的结构和图形符号。当从压力继电器下端进油口通入的油液达到调定压力值时，推动柱塞1上移，通过顶杆推动微动开关3闭合，发出电信号。当进油口压力降低到调定值以下时，弹簧使柱塞下移，压力继电器复位切断电信号。压力继电器发出信号时的压力称为开启压力，切断电信号时的压力称为闭合压力。图5－10压力继电器小任务：压力控制阀的基本功能认知与调压操作。任务四、流量控制阀的基本功能认知一、节流阀1．节流特性（1）流量特性节流阀的流量特性取决于节流口的结构形式，节流口通常有三种基本形式：薄壁小孔、细长小孔和厚壁小孔，可用小孔的流量公式来q=KAΔpm表示。（2）流量稳定性当节流阀的通流截面积调定后，要求流量q能保持稳定不变，以使执行元件获得稳定的速度。实际上通过节流口的流量q还受其他因素的影响。1)压差对流量的影响。节流阀两端压差Δp变化时,三种结构形式的节流口中,通过薄壁小孔的流量受到压差改变的影响最小。2)温度对流量的影响。油温影响到油液粘度,对于细长小孔,油温变化时,流量也会随之改变。3)节流口的堵塞。节流阀的节流口可能因油液中的杂质或由于油液氧化后析出的胶质、沥青等引起局部堵塞，严重时会完全堵塞而出现断流现象。2．节流阀图5-11所示为一种普通节流阀，这种节流阀的节流口为轴向三角槽式。阀的进出油口可互换,节流阀能正常工作的最小流量限定值称为节流阀的最小稳定流量。轴向三角槽式节流口的最小稳定流量为30～50ml/min。它影响执行元件的最低速度值。图5－11节流阀二、调速阀调速阀是由定差减压阀与节流阀串联而成的组合阀。节流阀调节通过的流量，定差减压阀能自动保持节流阀前后的压力差为定值，使通过节流阀的流量不受负载变化的影响。图5-12所示为调速阀的工作原理图，调速阀的进口压力p1由溢流阀调节，工作时基本保持恒定。压力油由P1进入调速阀后，先经过定差减压阀的阀口后压力降为p2，然后经节流阀流出，其压力为p3。节流阀前后的压力油分别作用在定差减压阀阀芯的两端。图5－12调速阀工作原理若调速阀出口压力p3因负载增大而增大时，作用在减压阀右端的力随之增加，阀芯失去平衡而左移，于是开口增大，液阻减小，减压阀的减压作用减小，使p2也随之增加，直到阀芯在新的位置上得到平衡为止。因此，压力差基本保持不变。同理，当p3减小时，p2也随之减小，故压力差仍保持不变。由于定差减压阀的自动调节作用，使节流阀前后的压力差保持不变，从而保持了流量的稳定。图5－13调速阀和节流阀特性比较调速阀和节流阀特性比较如图5-13所示。节流阀的流量随压差的变化较大，而调速阀在进出口压力差Δp大于一定数值后，流量保持基本恒定。任务五、数控车床液压系统分析一、概述数控车床主要用于轴类和盘类回转体零件的加工，图5-14所示为MJ-50数控车床液压系统图。图5－14数控车床液压系统原理图二、数控车床液压系统原理分析1．卡盘的夹紧与松开主轴卡盘的夹紧与松开，由电磁阀1控制。卡盘的高压与低压夹紧转换，由电磁阀2控制。当卡盘处于正卡（也称外卡）且在高压夹紧状态下，夹紧力的大小由减压阀6来调节。正卡时，活塞杆左移，1YA通电、3YA断电，油路为；进油路：泵→减压阀6→阀2→阀1→夹紧缸右腔回油路：夹紧缸左腔→阀1（左位）→油箱卡盘松开时，2YA通电，活塞杆右移。油路为：进油路：泵→减压阀6→阀2→阀1→夹紧缸左腔回油路：夹紧缸左腔→阀1（右位）→油箱当卡盘处于外卡且在低压夹紧状态下，夹紧力的大小由减压阀7来调整。卡盘夹紧时，1YA、3YA通电，活塞杆左移。油路为：进油路：泵→减压阀7→阀2→阀1→夹紧缸右腔回油路：夹紧缸左腔→阀1（左位）→油箱卡盘松开时，2YA、3YA通电，进油路：泵→减压阀7→阀2→阀1→夹紧缸左腔回油路：夹紧缸左腔→阀1（右位）→油箱2.回转刀架动作回转刀架换刀时，首先是刀盘松开，之后刀盘就转到指定的刀位，最后刀盘夹紧。刀盘的夹紧与松开，由电磁阀4控制。刀盘的旋转可正反转，由电磁阀3控制，其转速分别由单向调速阀9和10调节控制。刀架正转时，4YA先通电，刀盘松开；当8YA通电时，油路为：进油路：泵→阀3→单向调速阀9→液压马达刀架反转时，7YA通电，油路为：进油路：泵→阀3→单向调速阀10→液压马达当4YA断电时，刀盘夹紧。3.尾座套筒伸缩动作尾座套筒伸出与退回由电磁阀5控制。当6YA通电，套筒伸出时，油路为；进油路：泵→阀8→阀5（左位）→液压缸左腔回油路：液压缸右腔→单向调速阀11→阀5（左位）→油箱当5YA通电时，套筒退回，油路为：进油路：泵→阀8→阀5（右位）→单向调速阀11→液压缸右腔回油路：液压缸左腔→阀5（右位）→油箱电磁铁动作顺序见表5-1表5-1电磁铁动作顺序表电电磁铁动作1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA卡盘正卡高压夹紧＋－－松开－＋－低压夹紧＋－＋松开－＋＋卡盘反卡高压夹紧－＋－松开＋－－低压夹紧－＋＋松开＋－＋回转刀架刀架正转－＋刀架反转＋－刀盘松开＋刀盘夹紧－尾座套筒伸出－＋套筒退回＋－三、MJ-50数控车床液压系统的特点1）系统采用变量叶片泵供油，减少了能量损失。2）系统采用不同减压阀调节卡盘高压夹紧或低压夹紧时的压力大小、尾座套筒伸出工作时的预紧力大小，可适用不同工件的需要。3）系统采用双向液压马达实现刀架的转位，可实现无级调节，并能控制刀架的正转、反转。4）系统采用断电时刀盘夹紧，消除了加工过程中突然停电所引起的事故隐患。小任务：数控车床液压系统分析。课程名称液压与气压传动课程编码2013016授课教材液压与气动系统的使用与维护授课学时2授课章节名称项目六液压辅助元件的功能与使用任务一蓄能器的功能与使用任务二过滤器的功能与使用任务三油箱的功能与使用任务四其他辅助元件的选用教学目的任务一：掌握蓄能器的结构类型及特点。掌握蓄能器的工作原理及应用。了解蓄能器的安装与使用过程中的注意事项。任务二：掌握滤油器的结构类型及特点。掌握滤油器的工作原理及应用。了解滤油器的安装与使用过程中的注意事项。任务三：掌握油箱的结构类型及特点。掌握油箱的工作原理及应用。了解油箱的安装与使用过程中的注意事项。任务四：了解管件、热交换器、压力表、密封元件、的结构类型及特点。教学重点1.蓄能器的结构功能及应用2.过滤器的结构功能及安装3.油箱的结构4.其他辅助元件教学难点蓄能器的结构过滤器的结构思政点团结协作、人生观、价值观】择业观项目六液压辅助元件的功能与使用任务一：蓄能器的功能与使用蓄能器是液压系统中的储能元件，它储存液体的压力能，并在需要时释放出来供给系统。蓄能器常用有活塞式和气囊式两种，以气囊式蓄能器最为常用。1．蓄能器结构蓄能器按加载形式可分为重锤式、弹簧式和充气式三种形式。但前两大类已很少用，充气式蓄能器通过压缩气体完成能量转化，使用时首先向蓄能器充入预定压力的气体。当系统压力超过蓄能器内部压力时，油液压缩气体，将油液中的压力转化为气体内能；当系统压力低于蓄能器内部压力时，蓄能器中的油在高压气体的作用下流向外部系统，释放能量，选择适当的充气压力是这种蓄能器的关键。按蓄能器的结构不同可以将其分为直接接触式和隔离式两类，根据气体和液体被隔离的方式不同，隔离式蓄能器又可以分为活塞式和气囊式两种。2.蓄能器的功用1）作辅助动力源：可采用一个蓄能器与一个较小流量的泵配合，在短时间内由蓄能器与泵同时供油；所需流量较小时，泵将多余的油液向蓄能器充油。在有些场合为防止停电或驱动液压泵的电机发生故障，蓄能器可作应急能源短期使用。2）保压和补充泄漏：当液压系统要求较长时间内保压时，可采用蓄能器，补充其泄漏，使系统压力保持在一定的范围内。3）吸收压力脉动：当阀门突然关闭或换向时，系统中产生的冲击压力。可由安装在产生冲击处的蓄能器来吸收，使液压冲击的峰值降低，起缓冲作用。3．蓄能器的安装与使用1）蓄能器应将油口向下垂直安装，装在管路上的蓄能器必须用支架固定。2）蓄能器与泵之间应设置单向阀，以防止压力油向泵倒流。蓄能器与系统之间应设截止阀，供充气、调整和检修时使用。3）用于吸收压力脉动和液压冲击的蓄能器，应尽量安装在接近发生压力脉动或液压冲击的部位。4）蓄能器是压力容器，使用时必须注意安全，搬运和拆装时应先排出压缩气体。任务二：过滤器的功能与使用一、过滤器的结构过滤器的功用是清除油液中的各种杂质，以免其划伤、磨损、甚至卡死有相对运动的元件，或堵塞零件上的小孔及缝隙，影响系统的正常工作，降低液压元件的寿命。1．网式过滤器网式过滤器由筒形骨架2上包一层或两层铜丝网3组成，过滤精度由网孔的大小和层数决定，有80、100、180μm三个规格。网式过滤器结构简单，清洗方便，通油能力大，压力损失小，但过滤精度低。常用于泵的吸油管路对油液进行粗滤。2．线隙式过滤器由用铜线或铝线绕在筒形芯架1的外部而成的滤芯2和壳体3组成。流入壳体内的油液经线间缝隙流入滤芯内，再从上部孔道流出。过滤精度为30～100μm，常安装在压力管路上。其特点是过滤精度较高，通油能力大，但不易清洗。3．纸芯式过滤器纸芯式过滤器的结构与线隙式过滤器相似，只是滤芯为纸质，其过滤精度为5～30μm，它的结构紧凑，通油能力大，但无法清洗，需经常更换滤芯。4．烧结式过滤器图4-6所示，滤芯3通常由青铜等颗粒状金属烧结而成，利用颗粒间的微孔进行过滤。过滤精度高，抗腐蚀，滤芯强度大，能在较高油温下工作，但易堵塞，难于清洗，颗粒易脱落。5．磁性过滤器磁性过滤器是利用磁铁吸附油液中的铁质微粒，但一般结构的磁性过滤器对其他污染物不起作用，所以常把它用作复式过滤器的一部分。图4－7所示为强磁性过滤器，它采用高矫顽力的强磁性材料和阻滤网组合而成。二、过滤器的安装位置1）安装在液压泵的吸油管路上：过滤器浸没在油箱液面以下，使泵不致吸入较大的杂质，可根据泵的要求用粗或普通精度的过滤器。2）安装在压油管路上：这种安装方式可以有效滤除可能进入阀类元件的杂质，一般采用过滤精度高的过滤器（10～15μm），但由于过滤器是在高压下工作，滤芯需要有较高的强度。3）安装在回油路：这种方式可以把系统内油箱或管壁氧化层的脱落或液压元件磨损所产生的颗粒过滤，以保证油箱内液压油清洁使泵及其他元件受到保护。任务三：油箱的功能与使用油箱的用途是贮油、散热、分离油中空气和沉淀油中的杂质。在液压系统中，油箱有总体式和分离式两种。分离式油箱单独构成一个供油泵站，与主机分离，散热性、维护性优于总体式。图示为一个分离式油箱的结构简图。油箱正常工作温度在30℃～50℃之间，最高不超过65℃。在环境温度变化较大的场合要安装热交换器。一、油箱的设计要点油箱设计的好坏直接影响液压系统的工作可靠性，尤其对液压泵的寿命有重要影响，因此在设计时需要遵从以下几个原则：(1)油箱必须有足够大的容积。一方面尽可能地满足散热的要求，另一方面在液压系统停止工作时应能容纳系统中的所有工作介质，而工作时又能保持适当的液位。(2)吸油管及回油管应插入最低液面以下，以防止吸空和回油飞溅产生气泡。(3)吸油管和回油管之间的距离要尽可能地远些，之间应设置隔板，以加大液流循环的途径，这样能提高散热、分离空气及沉淀杂质的效果。隔板高度为液面高度的2/3～3/4。(4)为了保持油液清洁，油箱应有周边密封的盖板，盖板上装有空气滤清器，注油及通气一般都由一个空气滤清器来完成。为便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最低处设置放油阀。对于不易开盖的油箱，要设置清洗孔，以便于油箱内部的清理。(5)油箱底部应距地面l50mm以上，以便于搬运、放油和散热。(6)对油箱内表面的防腐处理要给予充分的注意。二、油箱的选用和安装通过前面的介绍我们知道在液压系统中，可以利用床身或底座内的空间作为油箱，也可以采用独立油箱。前者结构较紧凑，回收漏油也较方便，但油液温度的变化容易引起床身热变形，液压泵的振动也会影响机械的工作性能，所以在精密机械设备中，多采用独立油箱。任务四：其他辅助元件的选用1.油管油管用于在液压系统中输送油液，液压系统中常用的油管有钢管、铜管、橡胶软管、尼龙管、塑料管等多种类型。需根据安装位置、工作压力来选用。在高压系统中常用无缝钢管，钢管安装时不易弯曲，常用在拆卸方便处。紫铜管在安装时可根据需要弯曲成任意形状，适用于小型设备及内部安装不方便处，一般用在中、低压系统中。在两个相对运动件之间用橡胶软管，尼龙管和塑料管价格便宜，但承压能力差，可用于回油路、泄油路等处。2.管接头管接头用于油管与油管、油管与元件之间的连接件。图a为扩口式管接头，适用于铜管、薄壁钢管、尼龙管和塑料管等低压管路的连接。图b为焊接式管接头，用来连接管壁较厚的钢管。图c为卡套式管接头，拧紧接头螺母，卡套发生弹性变形而将油管夹紧，这种管接头装拆方便，但对于油管的尺寸精度要求较高。图d为所示为扣式管接头，用来连接高压软管。3.冷却器图为冷却器实物，图a为风冷式，图b为水冷式。图所示为最简单的蛇形冷却器，它直接安装在油箱内，蛇形管内通冷却水，将油液的热量带走，这种冷却效果较差，耗水量大。图为强制对流式多管冷却器，油液从油口C进入，从油口B流出，冷却水从右端盖4上的孔D进入，通过多根水管3从左端盖1上的孔A流出，油液在水管外面流过，三块隔板2用来增加油液的循环距离，以改善散热条件，冷却效果好，它在液压系统中应用较广。也可用风冷式的冷却器进行冷却，但冷却效果较水冷却式差。冷却器一般都安装在回油路及低压管路上。4．加热器液压系统中油温过低时可使用加热器，一般常采用结构简单，能按需要自动调节最高最低温度的电加热器。5.压力表压力表的种类很多，最常用的弹簧管式压力表，如图所示，压力油进入扁截面金属弯管1，弯管变形使其曲率半径加大，端部的位移通过杠杆4使齿扇5摆动。于是与齿扇5啮合的小齿轮6带动指针2转动，这时即可由刻度盘3上读出压力值。结构图b)图形符号c)实物图小任务：液压辅助元件的认知课程名称液压与气压传动课程编码2013016授课教材液压与气动系统的使用与维护授课学时4授课章节名称项目七气压传动的基本功能认知任务一气压传动系统的功能及特点认知任务二普通气缸和气动马达的功能认知任务三常用气动控制阀及气动基本回路的功能认知教学目的任务一：1.掌握气压传动系统的工作原理、组成及作用;2.了解气压传动特点；3.认识气动辅助元件任务二：1.了解气缸的类型和特点，选择和使用；2.了解气动马达的类型、原理及使用；任务三：1.了解常用气动控制阀及基本回路教学重点1.气动控制阀及基本回路2.气动系统的组成教学难点气压传动系统工作思政点国之重器、民族自豪感项目七气压传动的基本功能认知任务一气压传动系统的功能及特点认知1.气压传动系统的工作原理认知气压传动，是以压缩空气为工作介质进行能量传递、转换和信号传递的一门技术。气压传动的工作原理是利用空压机把电动机或其它原动机输出的机械能转换为空气的压力能，然后在控制元件的作用下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作，并对外做功。气动系统工作流程2.气压传动系统的组成（1）气源装置气源装置是压缩空气的发生装置，其主体部分是空气压缩机，并经净化装置净化，为各类气压传动设备提供洁净的压缩空气。（2）执行元件执行元件是气压传动系统的能量输出装置，主要为气缸和气马达，它们将压缩空气的压力能转换为机械能。（3）控制元件用以控制压缩空气的压力、流量、流动方向以保证系统各执行机构具有一定的输出动力和速度的元件。即各类压力阀、流量阀、方向阀和逻辑阀等。（4）辅助元件过滤器、油雾器、消声器、干燥器和转换器等。它们对保持系统正常、可靠、稳定和持久地工作起着十分重要的作用。（5）工作介质气压传动系统中所用的工作介质是空气。3.气压传动的特点（1）气压传动的优点1）工作介质为空气，来源经济方便，用过之后可直接排入大气，处理简单，不污染环境。2）由于空气流动损失小，压缩空气可集中供气，作远距离输送。3）气压传动具有动作迅速、反应快、维护简单、管路不易堵塞的特点，且不存在介质变质、补充和更换等问题。4）对工作环境的适应性好，可安全应用于易燃易爆场所。5）气压传动装置结构简单、重量轻、安装维护简单。压力等级低，故使用安全。6）气压传动系统能够实现过载自动保护。（2）气压传动的缺点1）由于空气具有可压缩性，所以气缸的动作速度受负载的影响比较大。2）气压传动系统工作压力较低，因而气压传动系统输出动力较小。3）工作介质空气没有自润滑性，需要另设装置进行给油润滑。4）噪声较大，尤其是在超音速排气时要加消声器。4.过滤器过滤器的作用是滤除压缩空气中的油污、水分和灰尘等杂质。常用的过滤器分一次过滤器，二次过滤器和高效过滤器。一次过滤器一次过滤器也称简易过滤器，它由壳体和滤芯所组成，空气进入空压机之前，必须经过简易空气过滤器。二次过滤器二次过滤器也称空气过滤器或分水滤气器。图1所示为二次过滤器的结构图。其工作原理是：压缩空气从输入口进入后，被引入旋风叶子1，旋风叶子上有许多成一定角度的缺口，迫使空气沿切线方向产生强烈旋转。这样夹杂在空气中的较大水滴、油滴和灰尘等便获得较大的离心力与存水杯的内壁碰撞，从空气中分离出来沉到水杯底部。5.油雾器油雾器是一种特殊的注油装置，它以压缩空气为动力，将润滑油喷射成雾状并混合于压缩空气中，随着压缩空气进入需要润滑的部位，达到润滑气动元件的目的。其优点是方便、干净、耗油量少、润滑均匀稳定，不需要大的贮油设备等。图示为普通型油雾器（一次油雾器）的结构图。普通型油雾器的结构原理图6.气动三联件如图，空气过滤器、减压阀和油雾器组合在一起构成气源处理装置，通常称为气动三联件。气动三联件a）详细的图形符号b）简化的图形符号c）外观图小知识：气动三联件连接顺序应为空气过滤器一减压阀一油雾器，不能颠倒，气流应按元件体上的箭头指示方向流经三联件。安装时应尽量靠近气动设备附近。7.消声器气压传动系统一般不设排气管道，用后的压缩空气直接排入大气。这样因气体的体积急剧膨胀，会产生刺耳的噪声。排气的速度和功率越大，噪声也越大，一般可达100～120dB。,噪声高于85dB都要设法降低，消声器安装在换向阀的排气口用来降低排气噪声。常用的消声器有以下几种：1）膨胀干涉型消声器这种消声器呈管状，其直径比排气孔大得多，气流在里面扩散反射，互相干涉，减弱了噪声强度，最后经过非吸音材料制成的开孔较大的多孔外壳排入大气。它的特点是排气阻力小，可消除中、低频噪声；缺点是结构较大，不够紧凑。2）吸收型消声器这种消声器主要依靠吸音材料消声，其结构如图4所示。消声罩2为多孔的吸音材料，一般用聚苯乙烯颗粒或铜珠烧结。当消声器的通径小于20mm时，多用聚苯乙烯作消声材料制成消声罩；当消声器的通径大于20mm时，消声罩多采用钢珠烧结，以增加强度，其消声原理是当有压气体通过消声罩时，气流受到阻力，声能量被部分吸收而转化为热能，从而降低了噪声强度。图4吸收型消声器结构简图1－连接螺丝2－消声罩8.气液转换器在气压传动系统中，为了获得较平稳的速度，常用到气液阻尼缸或用液压缸作执行元件，这就需要用气液转换器把气压信号转换成液压信号。气液转换器主要有两种，一种是直接作用式，图所示为气液直接接触式转换器，当压缩空气由上部输入管输入后，经过管道末端的缓冲装置使压缩空气作用在液压油面上，液压油就以与压缩空气相同的压力，由转换器主体下部的排油孔输出到液压缸，使其动作。气液转换器的储油量应不小于液压缸最大有效容积的1.5倍。另一种气液转换器是换向阀式，它是一个气控液压换向阀，采用此种气液转换器，需要另外备有液压源。a）b）气液转换器结构b）图形符号小任务：气源装置及气动辅助元件的认知任务二普通气缸和气动马达的功能认知一、气缸的分类气缸按其结构、形状有多种形式，分类方法也很多，常用的有下几种：按压缩空气作用在活塞面上的方向，可分为单作用气缸和双作用气缸。2.按结构特点可分为活塞式气缸、叶片式气缸、薄膜式气缸、气液阻尼缸等。3.按安装方式可分为耳座式、法兰式、轴销式和凸缘式。4.按气缸的功能可分为（1）普通气缸主要指活塞式单作用气缸和双作用气缸。（2）特殊气缸包括气液阻尼缸、薄膜式气缸、冲击式气缸、增压气缸、步进气缸、回转气缸等。二、单作用气缸单作用气缸是指压缩空气仅在气缸的一端进气，并推动活塞运动，而活塞的返回则是借助于其他外力，如重力、弹簧力等，其结构原理图如图所示。单作用气缸气缸工作时，活塞杆上输出的推力必须克服弹簧的弹力及各种阻力，推力可用下式计算。式中F－活塞杆上的推力，单位为N；D－活塞直径，单位为cm；p－气缸工作压力，单位为Pa；FS－弹簧力，单位为N；ηc气缸的效率，一般取0.7～0.8,活塞运动速度<0.2m/s时取大值，活塞运动速度>0.2m/s时取小值。三、双作用气缸单活塞杆双作用气缸是使用得最为广泛的一种普通气缸，其结构如2所示。图2单活塞杆双作用气缸这种气缸工作时活塞杆上的输出力用下式计算。式中F1-无杆腔进气时活塞杆上的推力，单位为N；F2-有杆腔进气时活塞杆上的推力，单位为N；D-活塞直径，单位为cm；p-气缸工作压力，单位为Pa；ηc-气缸的效率，一般取0.7～0.8,活塞运动速度<0.2m/s时取大值，活塞运动速度>0.2m/s时取小值。四、气动马达的分类和工作原理气动马达最常用的有叶片式、活塞式和薄膜式三种。图示是叶片式气动马达的工作原理，压缩空气由孔A输入后，分为两路，一路经定子两端密封盖的槽进入叶片底部将叶片推出，叶片就是靠此气压推力和转子转动的离心力作用而紧密地贴紧在定子内壁上；另一路经A孔进入相应的密封工作空间，压缩空气作用在两个叶片上，由于两叶片伸出长度不等，就产生了转矩，因而叶片与转子按逆时针方向旋转。作功后的气体由定子上的孔C排出，剩余残气经孔B排出。若改变压缩空气输入方向，则可改变转子的转向。叶片式气动马达工作原理五、气动马达的使用要求气动马达工作适应性很强，大量使用在对运动精度要求不高或需要无级调速、频繁启动、经常性换向、有载启动甚至过载运行等场合，可在电动马达、油压马达、伺服马达不适用的场合使用，一般应在气动马达的换向阀前安装油雾器，以进行不间断地润滑。小任务：常见气缸及气动马达的功能认知任务三常用气动控制阀及气动基本回路的功能认知一、方向控制阀按气流在阀内的流动方向，方向控制阀可分为单向型控制阀和换向型控制阀；按控制方式，方向阀分为手动控制、气动控制、电磁控制、机动控制等。单向型方向控制阀单向型方向控制阀包括单向阀、或门型梭阀、与门型梭阀和快速排气阀等。（1）单向阀图示为单向阀的典型结构。单向阀梭阀图示为梭阀结构，它有两个输入口P1、P2，一个输出口A，阀芯在两个方向上起单向阀的作用。梭阀结构图（3）双压阀只有当P1、P2同时有输入时，A才有输出，否则A无输出；当P1和P2压力不等时，则关闭高压侧，低压侧与A相通。图示是双压阀应用回路。双压阀结构图（4）快速排气阀快速排气阀简称快排阀，是为了使气缸快速排气。图示为快速排气阀的结构。快速排气阀常安装在气缸排气口。快速排气阀2．换向型方向控制阀（1）气压控制换向阀用气压力来使阀芯移动换向的操作方式称为气压控制。常用的多为加压控制和差压控制。图为二位三通截止式气控换向阀工作原理图。气压控制换向阀工作原理图（2）电磁控制换向阀由电磁力推动阀芯进行换向。图a所示为二位三通电磁控制换向阀处于常态，图b为通电状态，图c为图形符号。电磁控制换向阀工作原理图图示为直动式双电磁控制换向阀工作原理，图a所示电磁铁1通电，电磁铁2断电时的状态，图b所示为电磁铁2通电，电磁铁1断电时的状态。这种阀的两个电磁铁不能同时通电。图7c所示为图形符号。直动式双电控二位五通换向阀图示为先导式双电磁控制换向阀工作原理，a所示电磁铁1通电，电磁铁3必须断电，主阀K１腔进气，K２腔排气，P与A、B与O２接通，反之所示K２腔进气，K１排气，P与B、A与O１接通。先导式双电控二位五通换向阀机械控制换向阀机械控制换向阀是靠机动（行程挡块）或人力（手动）来使阀产生切换动作，其工作原理与液压阀基本相同。二、压力控制阀压力控制阀主要用来控制压缩空气的压力和依靠压缩空气压力来控制执行元件动作顺序。压力控制阀按其控制功能可分为减压阀、溢流阀和顺序阀三种。1．减压阀减压阀又称调压阀，可分为直动式、先导式，其中先导式又分为内部先导式和外部先导式两种。溢流阀溢流阀的原理溢流阀的作用是当气动系统的压力上升到调定值时，与大气相通以保持系统的压力的调定值。3．顺序阀（1）单向顺序阀图示为单向顺序阀的工作原理。单向顺序阀的工作原理图三、流量控制阀气压传动系统中的流量控制阀是通过改变阀的通流面积来实现流量控制的元件，流量控制阀包括节流阀、排气节流阀等。1.节流阀所示为圆柱斜切型节流阀的结构。a)结构b)图形符号节流阀结构2.排气节流阀排气节流阀是装在执行元件排气口处，调节排入大气中气体流量的一种控制阀，它不仅能调节执行元件的运动速度，还常带有消声结构，所以也能起降低排气噪声的作用。图示为排气节流阀的工作原理。排气节流阀结构1－节流口2－消声套四、方向控制回路方向控制回路是通过进入执行元件压缩空气的通、断或变向来实现气压传动系统执行元件的起动、停止和换向作用的回路。1.单作用气缸换向回路图a所示是用二位三通电磁阀控制的单作用气缸换向回路，当电磁铁通电时，活塞杆向右伸出，电磁铁断电时，活塞杆在弹簧作用下返回。图b所示为三位四通电磁阀控制的单作用气缸换向和停止回路，在两电磁铁均断电时，在弹簧的作用下换向阀在中位，使气缸可以停在任意位置，但定位精度不高。a)用二位三通电磁阀控制b)用三位四通电磁阀控制单作用气缸换向回路2.双作用气缸换向回路图所示为各种双作用气缸换向回路，其工作过程比较简单就不一一赘述了。在实际工作中，可以根据执行元件的工作与操作方式对这些回路进行灵活选用和组合。双作用气缸换向回路五、压力控制回路压力控制回路的功用是使系统压力保持在某一规定的范围内，常用的有一次压力控制回路、二次压力控制回路和高低压转换回路。1.一次压力控制回路一次压力控制回路主要用来控制储气罐内的压力，使它不超过规定的压力，如图所示，它可以采用外控溢流阀或电接点压力计来控制。当采用溢流阀控制时，若储气罐内压力超过规定压力值时，溢流阀接通，压缩机输出的压缩空气由溢流阀1排入大气，使储气罐内压力保持在规定范围内。当采用电接点压力计2进行控制时，用它直接控制压缩机的停止或转动，这样也可保证储气罐内压力在规定的范围内。采用溢流阀控制时，结构简单、工作可靠，但气量浪费大；采用电接点压力计控制时，对电机及控制要求较高，常用于小型空气压缩机。一次压力控制回路1－溢流阀2－压力计2.二次压力控制回路二次压力控制回路主要是对图所示气路输出的气源压力进行二次控制。图10-20所示是气缸、气马达系统中气源常用的压力控制回路，输出压力的大小由溢流式减压阀调整，在该回路中，分水滤气器、减压阀、油雾器经常联合使用，即三联件，并且已有组合件生产。a)控制回路b)图形符号二次压力控制回路3.高低压转换回路在实际应用中，某些气压传动控制系统需要有高、低压力的选择，图a所示为高低压转换回路，该回路由两个减压阀分别调出p1、p2两种不同的压力，气压传动系统就能得到所需要的高压和低压输出，图b所示是利用两个减压阀和一个换向阀构成的高低压力p1和p2的自动转换回路。a)由减压阀控制高低压转换回路b)用换向阀选择高低压回路高低压转换回路三、速度控制回路由于气压传动的速度控制所传递的功率不大，一般采用节流调速，但因气体的可压缩性和膨胀性远比液体大，所以气压传动中气缸的节流调速在速度平稳性上的控制远比液压传动中的困难，速度负载特性差、动态响应慢。1.单作用气缸速度控制回路图所示为单作用气缸速度控制回路，在图a所示的回路中，活塞杆的升、降均通过节流阀调速，两个反向安装的单向节流阀，可分别实现通过进气节流和排气节流来控制活塞杆的伸出及缩回速度，在图b所示的回路中，气缸上升时可调速，下降时则通过快速排气阀排气，使气缸快速返回。单作用气缸速度控制回路小任务：常用气动方向控制回路的构建课程名称液压与气压传动课程编码2013016授课教材液压与气动系统的使用与维护授课学时6授课章节名称项目八液压泵典型结构的认知及拆装任务一齿轮泵的结构认知及拆装任务二叶片泵的结构认知及拆装任务三柱塞泵的结构认知及拆装教学目的任务一：掌握齿轮泵的结构特点。掌握齿轮泵的常见问题及解决办法。任务二：1.认知定量叶片泵的结构原理及特点。2.认知变量叶片泵的结构原理及特点。3.掌握叶片泵应用场合。任务三：1.掌握柱塞泵的结构特点。2.掌握柱塞泵应用场合。教学重点1.齿轮泵的结构特点。2.叶片泵的结构原理及特点。3.柱塞泵的结构特点。教学难点1.齿轮泵的结构特点。2.叶片泵的结构特点。3.柱塞泵的结构特点。思政点民族自信、观察能力的培养任务一齿轮泵的结构认知及拆装一、外啮合齿轮泵的工作原理及结构特点1．外啮合齿轮泵的工作原理CB—B型齿轮泵是三片式结构的低压齿轮泵，其结构如图8-8所示。三片是指泵体7和泵盖4、8，主动轴10装有主动轴齿轮，从动轴1装有从动齿轮。齿轮泵工作时，压油腔的压力高，吸油腔的压力很低，这样对齿轮产生不平衡径向力，使轴弯曲变形，轴承磨损加快。为了减小径向力对泵带来的不良影响，CB型泵采取了缩小压油口的办法。图8-1CB－B型齿轮泵2．外啮合齿轮泵的结构特点（1）泄漏问题一般的齿轮泵泄漏大，齿轮泵压油腔的压力油向吸油腔泄漏有三条路径。一是通过齿轮啮合处的间隙；二是泵体内表面与齿顶圆间的径向间隙；三是通过齿轮两端面的轴向间隙。其中通过端面泄漏约占75%～85%，而且泄漏量随工作压力的提高而增大。在高压齿轮泵中，采用自动补偿端面间隙装置，常用的有浮动轴套式和弹性侧板式两种，图2-5a所示浮动轴套的补偿原理。它利用泵的出口压力油，引入到浮动轴套2的外侧A腔，在油液压力的作用下，使轴套紧贴齿轮4端面，自动补偿了端面间隙。（2）径向力不平衡齿轮泵在工作时，径向力由两部分组成，一是油液压力沿齿顶圆作用而产生的径向力，由于压油腔的油压高、吸油腔的油压低而形成两腔压差大；二是泵体内表面与齿顶外圆面之间存在径向间隙，所以压力油经此间隙泄漏形成压力变化。这两个力的合力是沿吸油腔到压油腔逐渐升高的，使齿轮和轴承受到的径向力不平衡。为减小径向不平衡力的影响，CB型齿轮泵采取缩小压油口的方法，使压油腔的压力油仅作用在一个到两个齿的范围内以减小作用面积。（3）困油现象齿轮泵在平稳工作，齿轮啮合的重叠系数必须大于1，于是总有两对轮齿同时啮合，并有一部分油液被围困在两对轮齿所形成的封闭空腔之间，如图2-7所示。这个封闭的容积随着齿轮的转动在不断地发生变化。封闭容积由大变小时，被封闭的油液受挤压并从缝隙中挤出而产生很高的压力，油液发热，并使轴承受到额外负载；而封闭容积由小变大，又会造成局部真空，使溶解在油中的气体分离出来，产生气穴现象。这些都将使泵产生强烈的振动和噪声，这就是齿轮泵的困油现象。消除困油的方法，通常是在两侧盖板上开卸荷槽（如图2-7所示），封闭容积减少时与压油腔相通，封闭容积增大时与吸油腔相通。二、内啮合齿轮泵的结构及应用1．内啮合齿轮泵的工作原理内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种，其工作原理见图8-3，当小齿轮按图示方向旋转时，轮齿退出啮合容积增大而吸油，进入啮合容积减小而压油。在渐开线齿形内啮合齿轮泵腔中，小齿轮和内齿轮之间要装一块月牙形隔板，把吸油腔和压油腔隔开（图8-3a）。摆线齿形内啮合泵又称摆线转子泵，由于小齿轮和内齿轮相差一齿，因而不需设置隔板（图8-3b）。a）渐开线齿形b）摆线齿形两种图8-3内啮合齿轮泵任务二叶片泵的结构认知及拆装一、定量叶片泵的工作原理及结构特点1．定量叶片泵的工作原理定量叶片泵的工作原理如图8-5所示，当转子转动时，叶片在离心力和根部压力油的作用下，而紧贴在定子内表面，由叶片、定子的内表面、转子的外表面和两侧配油盘间形成若干个密封工作容积，密封的容积在左上角和右下角处密封工作容积增大，吸入油液；在右上角和左下角处密封工作容积变小，将油液从压油口压出。图8-5YBI型叶片泵2．定量泵的结构特点二、变量叶片泵的工作原理及结构特点1．变量叶片泵的工作原理如图8-7所示为外反馈限压式变量叶片泵的工作原理。当油压较低，定子被弹簧推在最左边的位置上，此时偏心量最大，泵输出流量也最大。柱塞6的一端紧贴定子，另一端则通压力油。柱塞对定子的推力随油压升高而加大，当它大于调压弹簧3的预紧力时，定子向右偏移，偏心距减小。其流量压力特性曲线如图8-7b所示。在图8-7b中，曲线AB段是泵的不变量段，曲线BC段是泵的变量段，泵的实际输出流量随工作压力的增加迅速下降。曲线上B点的压力是pB，由弹簧3的预紧力确定。调节螺钉7可调节最大偏心量(初始偏心量)的大小