河交院工程机械液压与液力技术教案

液压传动概述

液压传动是以液体为工作介质，并利用液体的压力能进行运动和动力传递的一种传动方式。通过压力油作为传递能量的载体实现传动与控制，它不仅可以传递动力和运动，而且还可以对执行器件的运动进行控制与调节。一、液压传动的工作原理图1.1液压千斤顶工作原理1-杠杆；2-液压缸Ⅰ；3-排油单向阀；4-吸油单向阀；5-油箱；6、7、9、10-油管；8-放油阀；11-液压缸Ⅱ；12-活塞

如图1.1所示为液压千斤顶的工作原理图。它由手动柱塞液压泵和液压油缸两大部分构成。活塞与缸体及泵体接触面之间，保持良好的配合。其工作过程为：当杠杆1被提起时，液压缸Ⅰ（2）的密封容积增大，形成局部真空而是压力低于大气压，油箱5中的油液在大气压的作用下顶开单向阀4进入液压缸Ⅰ（2），从而完成一次吸油；压下杠杆1时，由于缸2内的压力增大，油液顶开单向阀3通过油管9、10进入液压缸Ⅱ（11），推动活塞12上升，即将重物G举起一段距离。再提起杠杆时，，单向阀3阻止缸11中的压力油倒流入缸2，从而保证重物G重物不致自行下落。如此反复，可将重物提升到指定高度。放油阀8的作用是放油。

从液压千斤顶的工作过程我们可以看出，液压传动的工作原理是以油液作为工作介质，依靠密封容积的变化来传递运动，依靠油液内部的压力来传递动力。二、液压传动系统的组成

由图1.1液压千斤顶工作原理分析可以看出，液压传动系统主要由以下几部分组成：

1.动力元件：?

主要指各种液压泵。其作用是把原动机(电动机)的机械能转变成油液的压力能，是液压系统的动力源。如1、2、3、4组成的手动柱塞液压泵。

2.执行元件

主要指各种类型的液压缸、液压马达。其作用是将油液压力能转变成机械能，输出一定的力(或力矩)和速度，以驱动负载。如液压缸Ⅰ和Ⅱ。

3.控制元件

主要指各种类型的液压控制阀。如溢流阀、节流阀、换向阀等。其作用是控制液压系统中油液的压力、流量和流动方向，从而保证执行元件能驱动负载，并按规定的方向运动，获得规定的运动速度。如放油阀8。

4.辅助装置

指油箱、过滤器、油管、管接头、压力表等。如油箱、油管5、6、7、9、10。三、液压传动的优缺点

1.主要优点

⑴便于实现无级调速。

⑵体积小、重量轻、惯性小、结构紧凑。

⑶工作平稳、反应快、冲击小，能频繁启动和换向。

⑷控制、调节比较简单，操纵比较方便、省力，易于实现自动化，与电气控制配合使用能实现复杂的顺序动作和远程控制。

⑸易于实现过载保护，系统超负载，油液经溢流阀流回油箱。由于采用油液作工作介质，能自行润滑，所以寿命长。

⑹易于实现系列化、标准化、通用化，易于设计、制造和推广使用。

⑺易于实现回转、直线运动，且元件排列布置灵活。

⑻在液压传动系统中，功率损失所产生的热量可由流动着的油带走，故可避免机械本体产生过度温升。

2.主要缺点

⑴难以保证严格的传动比。

⑵传动效率低，所以不宜作远距离传动。

⑶液压传动对油温和负载变化敏感，不宜于在很低或很高温度下工作，对污染很敏感。

⑷液压传动需要有单独的能源(例如液压泵站)，液压能不能像电能那样从远处传来。

⑸液压元件制造精度高，造价高，须组织专业化生产。

⑹液压传动装置出现故障时不易查找原因，不易迅速排除。1.1

液压传动的工作液体

液压油是液压和液力传动的介质，它不仅用来传递动力和运动，同时还对液压元件进行润滑和冷却。一、工作液体的物理性质

密度ρ=M/V（kg/m3）

压缩性

粘性

粘度二、对工作液体的基本要求

合适的粘度和良好的粘温特性；

润滑性能好；

对密封材料的相容性；

对氧化、乳化和剪切都有良好稳定性；

抗泡沫性好，腐蚀性小，防锈性好；

清洁度高，一般75％的故障（不洁）。三、工作液体的种类及主要性能

液压系统的工作液体，分三大类：石油型L，乳化型和合成型。

又分为:普遍液压油、液压---导轨油、抗磨液压油、低温液压油、高粘度指数液压油、机械油、汽轮机油和其他专用液压油。

按国标规定，液压油属于石油产品L类（润滑剂和有关产品）中的H组（液压系统用油）。

工程机械常用液压油有：

1）普遍液压油L-HL——32、46、68适用于环境温度0℃以上的中高压系统。

2）抗磨液压油L-HM——32、46、68适用于工程机械高压、超高压系统。

3）低温液压油和高粘度指数液压油L-HV——32、46、68适用-35℃以下。-45℃

4)机械油

液压油选用不当会降低设备的效率和使用寿命，甚至使设备不能工作。所以正确选用液压油至关重要。四、液压油的选择

选择合适的工作油是液压系统设计和使用应考虑的重要内容之一。

选用液压油应从四个方面考虑:

1.液压系统所处的环境。温度、高温、热源和明火。

2.液压系统的工作条件。压力、速度、温度。

3.液压油的性质。

4.经济性。第1章

液压流体力学基本知识1.2

静止液体的力学基本规律一、液体静压强的两个重要性质

1、压力永远垂直于承压表面。

2、任意点所受到的各个方向上的静压力都相等，与方位无关。二、液体静压基本方程和帕斯卡原理

ρ=shρg/S=ρgh

P=p0+ρgh三、压强的表示方法

绝对压力、相对压力和真空度的关系

概念：

P′绝对压力——以绝对真空为基准（零点）起算的压力数。

Pa为大气压强

相对压力——以标准大气压为基准（零点）起算的压力数（表压力）。

真空度Pv——绝对压力不足大气压力的差值为真空度。四、作用在平面上和曲面上的力

作用在平面上的力。

作用在曲面上的力。第1章

液压流体力学基本知识1.3

流动液体的力学基本规律一、名词解释

（1）过流断面：垂直于液体流动方向的液体横截面。

（2）流量：是指单位时间内流过某一段面的液体体积，用Q表示，单位（m3/s）。

常用单位：（L/min）

用公式表示为：Q=V/t(m3/s)

（3）流速：指液体质点单位时间流过的距离。（m/s）

（4）平均流速：通过某一截面的流量除以截面面积。

V=Q/S(m/s)

（5）理想液体：由于液体的粘性作用很复杂，假设的一种既没有粘性又不可压缩的液体为理想液体。

实际液体：有粘性和可压缩的液体为实际液体。

（6）稳定流动：液体流动时，通过某一固定点的液体质点，其压力速度和密度都不随时间的变化。二、连续性方程

1、物质不灭定律在液体运动中的特殊表现形式，称为连续性原理。（单位时间内流过管道每一横截面的液体质量一定是相等的，即为液体流动的连续性原理）

2、PV1A1=PV2A2=m（质量常量）

上式同除p得

V1A1=V2A2=Q（流量是常量）

则得：V1/V2=A2/A1三、流动液体的能量方程----伯努利方程

（一）理想液体稳定流动式的伯努利方程

定律：在密闭管道内作稳定流动的理想液体具有压力能、动能和势能，它们之间可以互相转化，但在管道任一截面处三种能量的总和是一常量。这就是伯努利定律。

P/ρg+v2/2g+Z=常量

（二）实际液体的伯努利方程

p1/ρg+v12/2g+z1=p2/ρg+v22/2g+z2+hω

hω——液流从某一截面到另一截面时单位重量液体能量损失。四、动量方程

1、动量定理

在某一时间间隔内，流出控制容积的液体所具有的动量与流入控制容积的液体所具有的动量之差，应等于同一时间间隔内作用于控制容积液体上外力的冲量。

2、动量方程

可表达为：作用于物体的所有外力之和，等于单位时间内物体动量的变化值，即：

∑F=d(mv)/dt=ρQ(V2-V1)Δt

上式为液体稳定流动的动量方程。第1章

液压流体力学基本知识1.4

液体流动中的压力损失一、压力损失的原因及分类

1、液体在管道中流动：

（1）克服由粘性而产生的摩擦阻力；

（2）液体质点碰撞所消耗的能量，称为能量损失，这种能量损失主要表现为压力损失。

2、压力损失产生原因有两种：

（1）内因——是液体本身的粘性

（2）外因——是管道结构和流态

3、压力损失可分为两种类型：

（1）沿程压力损失：液体在等截面的直管流动时因摩擦而产生的压力损失，叫直管压力损失。

（2）局部压力损失：液体流过截面形状及大小突然变化的管道区段或弯曲部分时因质点碰撞所产生的压力损失，叫做局部压力损失。二、液体的流动状态

两种流态

（1）层流：液体质点沿管道作直线顺序流动，没有横向运动，液体呈现出互不混杂的线状或层状。

（2）紊流：液体质点除沿管道作直线运动外还有横向运动，呈现紊乱混杂状态。三、临界雷诺数和雷诺数

试验证明，液体的流动状态取决于液体在管道中的临界流速Vk，管道直径d，和液体运动粘度v。即取决于三者的无量纲组合vd/v，称此组合为雷诺数，以Re表示，以Re=vd/v。

临界雷诺数：Rek=vkd/v四、沿程压力损失

（一）层次状态时沿程压力损失

（二）紊流状态时的沿流压力损失五、局部压力损失六、总压力损失

流动液体在管路系统中的总压力损失等于直管压力损失与局部压力损失之和。

△P总=△P直+△P局第1章

液压流体力学基本知识1.5

液体流径小孔和缝隙的流量

当液体通过常见孔口、缝隙时，流量主要取决于管路的几何特征、液体的粘度、管路两端的压差等，其流量公式各不相同。薄壁小孔和细长小孔流量公式可归纳为一个通用公式：

式中

C

-------由孔的形状、尺寸和液体性质决定的系数；

-------孔口截面积；

-------孔口两端的压差；

-------由孔的长径比决定的系数，薄壁孔=0.5；细长孔=1，对于一般的管路，可按细长孔处理。

在考虑泄漏时，可按缝隙处理。环形缝隙流量公式：

式中：-------圆环直径；

-------缝隙两端的压差；

-------液体的动力粘度；

-------缝隙的纵向长度；

-------缝隙的高度（大小）；

-------圆环缝隙的相对偏心率。第1章

液压流体力学基本知识1.6

液压冲击与气穴现象一、液压冲击

1、液压冲击的物理过程

概念：在液压系统中，由于某种原因造成油液压力在某一瞬间突然急剧上升产生很高的压力峰值，并形成压力波传播于充满油液的管道。这种现象称为液压冲击。

2、液压传动系统常见的液压冲击现象

产生液压冲击的原因:

很快地切换或关闭油路------在管中的压力油突然停止运动，V降为零------形成压力波------到管端头------反射过来------开端------来回传播振荡。这种压力波习惯上称冲击波。

压力波的大小：

①与动能有关；

②与传播速度有关（相当于声速，机械油中声速为800～1100m/s）。

液压冲击的危害:

①引起机械振动，发出刺耳的噪声，管接头松动；

②引起液压元件的误动作，降低系统的工作性能；

③严重时造成液压元件的损失。

液压冲击常见的类型有三种：

①运动机构质量大而速度又较高时，如突然制动或换向，惯性引起液压冲击；

②系统中的某些液压元件失灵或不灵敏；

③某些阀门类元件工作时的振动、管道的振动。

3、减少液压冲击的措施

①避免液流速度的急剧变化。慢慢换向、制动、转向，例如：当v↑↓时间＞0.2s时，就能大大减小液压冲击。

②操作换向时应使滑阀和缓移动中位，然后再移到工作中位。

③在电液换向阀中安装双向阻尼器，就可以控制换向时间。

④在液压元件本身结构上采取措施。如在液压缸中设置缓冲阀，在换向阀阀芯的封油台肩上加工各种切口，以减小流速的突然变化。

⑤在适当的位置安装限制压力升高的溢流阀，也可以安装蓄能器或高压胶管。例如：在多路换向阀上安装过载阀，安全阀（溢流阀）、缓冲补油阀等。二、气穴现象

在常温和常压下，矿物油中可溶解容积比6-12%的空气。当系统中某一处的压力低于空气分离压，则空气迅速分离出来，形成气泡；当压力更低，油液即汽化沸腾而产生大量气泡。

这些气泡混杂在油液中，使原来充满在管道或元件中的油液成为不连续状态，这种现象称为气穴现象。

1、空气分离压和饱和蒸气压

2、液压系统产生气穴的原因

3、减小气穴现象的措施

①避免系统压力极端降低；

②防止空气混入系统；

③限制泵的转速和吸油高度；

④避免吸油管道狭窄和急变；

⑤管接头密封良好。

开式液压系统不可避免系统混入空气。

闭式液压系统相对好一点。第2章

液压泵和液压马达

液压泵作为液压系统的动力元件，将原动机输入的机械能转换成液压能输出，为执行元件提供压力油。液压泵的性能好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性，在液压传动中占有相当重要的地位。2.1

液压泵一、液压泵的工作原理

图3.1液压泵的工作原理1-偏心轮；2-柱塞；3-缸体；4-弹簧；5-压油单向阀；6-吸油单向阀；a-密封油腔

如图10.1所示的是一单柱塞液压泵的工作原理图。图中柱塞2装在缸体3中形成一个密封容积a，柱塞2在弹簧4的作用下始终压紧在偏心轮1上。原动机驱动偏心轮1旋转使柱塞2作往复运动，密封容积a的大小发生周期性的交替变化。当柱塞2右移密封容积a由小变大时就形成部分真空，使油箱中油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀6进入a而实现吸油；反之，当柱塞2左移密封容积a由大变小时，a腔中吸满的油液将顶开单向阀5流入系统而实现压油。这样液压泵就将原动机输入的机械能转换成液体的压力能，原动机驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油。

液压泵中的密封油腔处于吸油状态时称为吸油腔，处于输油状态时称为压油腔。吸油腔的压力决定于吸油高度和吸油管路的阻力；压油腔的压力则取决于外负载和排油管路的压力损失。

由上述分析可见，液压泵是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵。二、液压泵的特点

⑴具有若干个密封且又可以周期性变化空间。液压泵输出流量取决于密封空间的容积变化量和单位时间内的变化次数，与其他因素无关。这是容积式液压泵的一个重要特性。

⑵油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。这是容积式液压泵能够吸入油液的外部条件。因此，为保证液压泵正常吸油，油箱必须与大气相通，或采用密闭的充压油箱。

⑶具有相应的配流装置，将吸油腔和排液腔隔开，保证液压泵有规律地、连续地吸、排液体。液压泵的结构原理不同，其配油装置也不相同。图3.1中的单向阀5、6就是配油装置。三、液压泵的分类

液压泵按其在单位时间内所能输出的油液的体积是否可调节而分为定量泵和变量泵两类；按结构形式可分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。表3.1所示为液压泵的图形符号。表3.1

液压泵的图形符号

1.齿轮泵

齿轮泵是液压传动系统中常用的液压泵。它一般做成定量泵，按结构不同，齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。其优点是：结构简单，制造方便；外形尺寸小，重量轻；价格低廉；工作可靠，自吸能力强，对油的污染不敏感。其缺点是一些机件承受不平衡力，磨损严重；泄漏严重；流量脉动较大；存在困油现象；排量不可调节。图3.2外啮合齿轮泵工作原理l-壳体；2-主动齿轮；3-从动齿轮

如图3.2所示为外啮合齿轮泵工作原理图。在泵的壳体内有一对外啮合渐开线直齿轮，齿轮两端面有端盖盖住（图中未示出），齿轮两端面与泵盖的间隙以及齿轮的齿顶与泵体内表面的间隙都很小，一对啮合的轮齿，将泵体、前后泵盖和齿轮包围的密封容积分隔成左、右两个密封工作腔。当原动机带动齿轮如图示方向旋转时，右侧的轮齿不断退出啮合，其密封工作腔容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力的作用下进入密封油腔即吸油腔，随着齿轮的转动，吸入的油液被齿间转移到左侧的密封工作腔；而左侧的轮齿不断进入啮合，使密封油腔即压油腔容积逐渐减小，把齿间油液挤出，从压油口输出，压入液压系统。齿轮连续旋转，泵连续不断地吸油和压油。

吸油区和压油区由相互啮合的轮齿分隔开，没有配流装置。

内啮合齿轮泵有渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵（又名转子泵）两种，其工作原理和主要特点与外啮合齿轮泵完全相同，读者可自行分析。如图3.3所示为内啮合齿轮泵工作原理图。(a)渐开线齿轮泵

(b)摆线齿轮泵

图3.3内啮合齿轮泵工作原理图1-吸油腔；2-压油腔；3-隔板

2.叶片泵

叶片泵有单作用式（非平衡式）和双作用式（平衡式）两大类，在中高压系统中得到广泛的应用。叶片泵输出流量均匀，脉动小，噪声小，但结构较复杂，吸油特性不太好，对油液的污染也比较敏感。

1）单作用叶片泵图3.4单作用叶片泵的工作原理图1-转子；2-定子；3-叶片

如图3.4所示为单作用叶片泵的工作原理图。它由转子1、定子2、叶片3、配油盘（虚线所示为配流盘窗口）和端盖（图中未示出）等件组成。定子具有圆柱形内表面，转子和定子间有偏心距e，转子上均布相对于转动方向后倾的转子槽，叶片在转子槽中可灵活滑动；转子转动时受离心力的作用，叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是两相邻叶片、配油盘、定子、转子以及端盖之间就形成了一个个密封空间。当转子逆时针方向旋转时，图右侧叶片向外伸出，密封工作腔容积增大，产生真空，油液通过吸油口和配油盘上窗口吸入；在图示左侧，密封腔的容积逐渐减小，油液通过配油盘另一个窗口和压油口压出输送到系统中去。转子不停的旋转，泵就不停的吸油和压油。

这种泵的转子每转一周完成一次吸油和一次压油，称为单作用叶片泵；同时油泵转子和轴承上还受到不平衡液压力作用，因此又称为非平衡式液压泵。单作用叶片泵的偏心距和偏心方向可以通过手动或自动调节而改变，使之成为单向变量泵和双向变量泵。双向变量泵能在工作中变换进、出油口，使液压执行远见的运动反向。自动调节式变量泵有限压式变量泵、稳流量式变量泵等多种型式，其中限压式变量泵还有外反馈和内反馈两种。

2）双作用叶片泵图3.5双作用叶片泵的工作原理图1-定子；2-转子；3-叶片

如图3.5所示为双作用叶片泵的工作原理图。定子的内表面由两段长半径圆弧、两段短半径圆弧和四段过渡曲面组成，定子与转子同心，转子上均匀分布着相对旋转方向前倾的径向斜槽，转子顺时针方向旋转时，左上角和右下角处的密封容积逐渐增大，形成真空，为吸油区，左下角和右上角处的密封容积逐渐减小，油液受压，为压油区；吸油区和压油区之间被一段封油区隔开，转子每转一周，每个密封工作腔各完成两次吸油和压油，所以这种泵称为双作用叶片泵；同时这种泵的吸、压油腔的布局径向对称，作用在转子上的液压力径向平衡，故又称为平衡式叶片泵。因转子和定子同心，所以油泵排量不可调，是定量泵。该泵称为双作用平衡式定量叶片泵。

3）柱塞泵

柱塞泵是靠柱塞在缸体中作往复运动造成密封容积的变化来实现吸油与压油的液压泵。构成密封容积的零件为圆柱形的柱塞和缸孔，加工方便，容易得到高的配合精度，密封性能好，容积效率高，结构紧凑，流量调节方便，在高压、大功率的系统中和流量需要调节的场合，如龙门刨床、拉床、液压机、工程机械、矿山冶金机械、船舶上得到广泛的应用。柱塞泵按柱塞的排列和运动方向不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。

⑴径向柱塞泵工作原理图3.6径向柱塞泵的工作原理a-吸油孔；b-吸油口；c-压油口；d-压油孔1-柱塞；2-缸体（转子）；3-衬套；4-定子；5-配油轴

如图3.6所示，径向柱塞泵由柱塞、缸体（转子）、衬套、定子、配油轴等组成，柱塞1径向排列装在缸体（转子）2中，衬套3是压紧在转子内，由原动机带动一起旋转，柱塞1在离心力的（或在低压油）作用下抵紧定子4的内壁；当转子按图示方向回转时，由于定子和转子之间的偏心距e，柱塞绕经上半周时向外伸出，柱塞底部的容积逐渐增大，形成真空，油液便从配油孔5和吸油口b经过衬套3上的油孔吸入；当柱塞转到下半周时，定子内壁将柱塞向里推，柱塞底部的容积逐渐减小，向配油轴的压油口c压油，当转子回转一周时，每个柱塞底部的密封容积完成一次吸、压油，转子连续运转，即完成压、吸油工作。配油轴固定不动，油液从配油轴上半部的两个孔a流入，从下半部两个油孔d压出，为了进行配油，配油轴在和衬套3接触的一段加工出上下两个缺口，形成吸油口b和压油口c，留下的部分形成封油区。封油区的宽度应能封住衬套上的吸压油孔，以防吸油口和压油口相连通，但尺寸不宜太大，以免产生困油现象。

改变偏心距e即可改变供油量，改变偏心距e的方向即可改变供油方向。

⑵轴向柱塞泵工作原理图3.7轴向柱塞泵的工作原理1-传动轴；2-斜盘；3-柱塞；4-缸体；5-配流盘

轴向柱塞泵是将多个柱塞配置在一个共同缸体的圆周上，并使柱塞中心线和缸体中心线平行的一种泵。图3.7所示为直轴式轴向柱塞泵的工作原理，由斜盘2、柱塞3、缸体4和配油盘5组成。柱塞沿圆周均匀分布在缸体内。斜盘轴线与缸体轴线倾斜一角度γ，柱塞靠机械装置或在低压油作用下压紧在斜盘上(图中为弹簧)，配油盘5和斜盘2固定不转，传动轴带动缸体和柱塞一起转动，柱塞在缸体内作往复运动，并通过配油盘的配油窗口进行吸油和压油。

缸体每转一周，每个柱塞各完成吸、压油一次，如改变斜盘倾γγ，就能改变柱塞行程的长度，即改变液压泵的排量，改变斜盘倾角方向，就能改变吸油和压油的方向，即成为双向变量泵。第2章

液压泵和液压马达2.2

液压马达

液压马达是把液体的压力能转换为机械能的装置，它使主机的工作部件克服负载机阻力而产生旋转运动。

液压马达按结构可分为齿轮马达、叶片马达、柱塞马达和螺杆马达；按排量能否改变可分为定量马达、变量马达；按供油方向分为单向和双向马达；按其工作特性分为高速液压马达和低速液压马达。把额定转速在500r/min以上的马达称为高速小扭矩马达，这类马达有齿轮马达、螺杆马达、叶片马达、柱塞马达等。表3.3所示为液压马达的图形符号。表3.3?液压马达的图形符号一、叶片液压马达图3.8叶片液压马达的工作原理图A-定子；B-转子；C（1、2、3、……7、8）-叶片

如图3.8所示为叶片液压马达的工作原理图。为满足液压马达双向旋转的要求，叶片槽径向布置，叶片倾角为零。压力油进入压油腔后，叶片3、7内侧承受高压腔高压油作用，外侧承受回油腔的低压油作用，同时叶片伸出长度不等，因此总的液压力将使转子顺时针旋转。

叶片马达的体积小，转动惯量小，因此动作灵敏，可适应的换向频率较高。但泄漏较大，不能在很低的转速下工作，因此，叶片马达一般用于转速高、转矩小和动作灵敏的场合。二、轴向柱塞式液压马达图3.9轴向柱塞式液压马达的工作原理图1-斜盘；2-柱塞；3-回转缸体；4-配油盘

如图3.9所示是轴向柱塞式液压马达的工作原理图。斜盘1、配油盘4固定不动，柱塞2可在回转缸体3的柱塞孔中移动，处在高压腔中的柱塞被顶出，压在斜盘上。斜盘对柱塞的反作用力FN可分解为与液压力平衡的轴向分力F和作用在柱塞上的垂直分力FT.垂直分力FT使回转缸体产生转矩，带动马达轴转动。

第3章

液压缸

液压缸属于执行元件，它将油液压力能转变成机械能，输出一定的力(或力矩)和速度，以驱动负载。

液压缸是液压系统的执行元件，它将液体的压力能转换成机械能，实现工作机构往复直线运动。液压缸结构简单、配制灵活、设计、制造比较容易、使用维护方便，与杠杆、连杆、齿轮齿条、棘轮、凸轮等机构配合，可获得多种机械运动，所以得到了广泛的应用。

按结构形式可分为活塞式、柱塞式和摆动式三大类；按作用可分为单作用式和双作用式两种。单作用液压缸的压力油只从缸的一侧输入，液压缸只能单方向的运动，而反方向运动（回油）需借助弹簧力、重力等外力；双作用液压缸的压力油则可以从缸的两侧交替或同时输入，实现液压缸两方向的往复运动。

活塞式液压缸根据其使用要求可分为单杆式和双杆式两种。

⑴单活塞杆式液压缸（a）无杆腔进油

（b）有杆腔进油图4.1单活塞杆液压缸

如图4.1所示为单活塞杆式液压缸，有缸体固定和活塞杆固定两种形式，它们的工作台移动范围都是活塞有效行程的两倍，图示为缸体固定式。

当无杆腔进油、有杆腔回油时

当有杆腔进油、无杆腔回油时

由于A1＞A2，由上述公式可知，所以F1＞F2，v1＜v2。即无杆腔进压力油时，活塞杆推力大，速度低；有杆腔进压力油时，活塞杆推力小，速度高。图4.2差动液压缸

液压缸左右两腔同时进入压力油，即差动连接。如图4.2所示，液压缸左右两腔同时进入压力油，但因为两腔的有效作用面积不等，活塞向右的推力大于向左的推力，故活塞向右运动。

差动连接时，液压缸左右两腔的油压相等，进入液压缸的流量为，于是活塞推力为：

若活塞的运动速度，则无杆腔的进油量，有杆腔排油量为，因此活塞的速度是：

比较与；与得出：>，<。差动连接常用于有“快进（差动连接）、工进、快退”工作循环要求的液压系统。

⑵双活塞杆式液压缸（a）缸体固定式

（b）活塞固定式图4.3双活塞杆式液压缸

如图4.3所示，双活塞杆式液压缸，活塞两侧都装有活塞杆，当两腔活塞的有效面积相等，缸两腔的供油压力和流量相等时，活塞往返的作用力和运动速度都相等。

双活塞杆式液压缸的推力、运动速度为：

这种液压缸常用于要求往复运动速度和负载相同的场合。第4章

液压控制阀

液压控制阀是液压系统中控制油液流动方向、压力和流量的液压元件。它可分为方向阀、压力阀和流量阀三大类。方向阀利用通流通道的更换控制着油液的流动方向，而压力阀和流量阀则利用通流截面的节流作用控制着系统的压力和流量。在结构上，所有的阀都由阀体、阀芯（转阀或滑阀）和驱使阀芯动作的元、部件（如弹簧、电磁铁）组成。在工作原理上，所有阀的开口大小，阀进、出口间压差以及流过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式，仅是各种阀控制的参数各不相同而已。

液压系统中所有的液压阀，应满足动作灵敏、使用可靠、工作时冲击和振动小，油液流过的压力损失小；密封性能好，以及结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大等要求。4.1

方向控制阀一、单向阀

单向阀的作用是控制油液的单向流动。它包括普通单向阀和液控单向阀两种。

⑴普通单向阀(a)结构图

(b)职能符号图图5.1单向阀1-阀体；2-阀芯；3-弹簧

普通单向阀又名单向阀，它的作用是使油液只能沿一个方向流动，而反向截止。如图5.1单向阀（a）所示是一种管式普通单向阀的结构。压力油从阀体左端的通口P1流入时，克服弹簧3作用在阀芯2上的力，使阀芯向右移动，打开阀口，并通过阀芯2上的径向孔a、轴向孔b从阀体右端的通口流出。压力油从阀体右端的通口P2流入时，它和弹簧力一起使阀芯锥面压紧在阀座上，使阀口关闭，油液无法通过。图5.1（b）所示是单向阀的职能符号图。

⑵液控单向阀

(a)结构图

(b)职能符号图

图5.2液控单向阀

1-活塞；2-顶杆；3-阀芯

如图5.2（a）所示是液控单向阀的结构。当控制口K处无压力油通入时，它的工作原理和普通单向阀一样，压力油只能从P1流向P2，反向截止；当控制口K有控制压力油时，因控制活塞1右侧a腔通泄油口，活塞1右移，推动顶杆2顶开阀芯3，使通口P1和P2接通，油液就可在两个方向自由通流。图5.2（b）为液控单向阀的职能符号。液控单向阀具有良好的单向密封性，常用于执行元件需要长时间保压和锁紧的情况，也常用于防止立式液压缸停止运动时因自重而下滑。二、换向阀

换向阀借助于阀芯、阀体间的相对移动，控制油路通、断，变换油液的流动方向，从而使液压执行元件启动、停止或变换运动方向。换向阀应满足：油液流经换向阀时的压力损失要小；互不相通的油口间的密封性好、泄露要小；换向平稳、迅速可靠，冲击小。

⑴滑阀的“位”与“通”。滑阀的“位”是指阀芯的工作位置数，代表了阀的一种工作状态，分为二位、三位、四位等；滑阀的“通”是指滑阀与液压系统连接的油路数。常用的换向阀有二位二通、三通、四通、五通，三位四通、五通等换向阀。(a)结构图

(b)职能符号图图5.3二位三通电磁换向阀工作原理1-推杆；2-阀芯；3-弹簧

如图12.3(a)所示为二位三通交流电磁换向阀工作原理图。在图示位置，油口P和A相通，油口B断开；当电磁铁通电吸合时，推杆1将阀芯2推向右端，这时油口P和A断开，而与B相通；当磁铁断电时，弹簧3推动阀芯复位。如图12.3(b)所示为其职能符号。

根据换向阀阀芯的操作方式换向阀可分为机动、电动、液动、电液动及手动换向阀等五种。滑阀式换向阀的结构主体是阀体和滑动阀芯，表5.1为其常见结构形式，阀体上开有多个通口，阀芯移动后可以停留在不同的工作位置上。表5.1滑阀式换向阀主体部分的结构形式

⑵滑阀的机能。三位换向阀的阀芯在中间位置时，各通口间有不同的连通方式，可满足不同的使用要求。这种连通方式称为换向阀的中位机能。三位四通换向阀常见的中位机能、型号、符号及其特点，如表5.2所示。三位五通换向阀的情况与此相仿。不同的中位机能可通过改变阀芯的形状和尺寸实现，实现不同的控制和满足不同的使用要求。

在分析和选择阀的中位机能时，通常考虑以下几点：

①系统保压。当P口被堵塞，系统保压，液压泵能用于多缸系统。当P口不太通畅地与T口接通时(如X型)，系统能保持一定的压力供控制油路使用。

②系统卸荷。P口通畅地与T口接通时，系统卸荷。

③启动平稳性。阀在中位时，液压缸某腔如通油箱，则启动时该腔内因无油液起缓冲作用，启动不太平稳。

④液压缸“浮动”和在任意位置上的停止，阀在中位，当A、B两口互通时，卧式液压缸呈“浮动”状态，可利用其他机构移动工作台，调整其位置。当A、B两口堵塞或与P口连接(在非差动情况下)，则可使液压缸在任意位置处停下来。三位五通换向阀的机能与上述相仿。表5.2三位四通换向阀中位机能(a)结构图

(b)职能符号图图5.4三位五通电磁换向阀

如图5.4所示为一种三位五通电磁换向阀的结构和职能符号。图5.5三位四通液动换向阀（a）结构图

（b）职能符号图

如图5.5所示为三位四通液动换向阀的结构和职能符号。第4章

液压控制阀4.2

压力控制阀

在液压系统中，用于控制油液压力的液压阀称为压力控制阀。这类阀有的限制液压系统的最高压力，如安全阀；有的稳定液压系统中某处的压力值，如溢流阀、减压阀等定压阀；还有的是利用液压力作为信号控制其动作，如顺序阀、压力继电器等。他们都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。一、溢流阀

溢流阀通过阀口的溢流，起到溢流调压、安全保护、远程调压、油泵卸荷以及市执行元件的回油腔形成背压等作用。常用的溢流阀按其结构形式和基本动作方式有直动式和先导式两种。对其主要要求是调压范围大，定压精度高，压力摆振小，动作灵敏，过流能力大，密封好，泄漏少，噪声小。

⑴直动式溢流阀(a)结构图

(b)职能符号图图5.6

直动式溢流阀1-螺母；2-调压弹簧；3-上盖；4-阀芯；5-阀体；a-阻尼孔

如图5.6(a)所示是直动式溢流阀工作原理图。P是进油口，T是回油口，进口压力油经阀芯4中间的阻尼孔a作用在阀芯的底部端面上，当进油压力较小时，阀芯在弹簧2的作用下处于下端位置，将P和T两油口隔开。当油压力升高，在阀芯下端所产生的液压作用力超过弹簧的压紧力F。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a用来对阀芯的动作产生阻尼，以提高阀的工作平衡性；调整螺母1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p。

⑵先导式溢流阀图5.7先导式溢流阀1-主阀弹簧；2-主阀芯；3-阻尼孔；4-导阀阀芯；5-导阀弹簧；k-远程控制口

如图5.7所示为先导式溢流阀的结构原理图，压力油从P口进入，通过阻尼孔3后作用在导阀4上，当进油口压力较低，作用在导阀上的液压力不足以克服导阀右边的弹簧5的作用力时，导阀关闭，没有油液流过阻尼孔，所以主阀芯2两端压力相等，在较软的主阀弹簧1作用下主阀芯2处于最下端位置，溢流阀阀口P和T隔断，没有溢流。当进油口压力升高到作用在导阀上的液压力大于导阀弹簧作用力时，导阀打开，压力油就可通过阻尼孔、经导阀流回油箱。由于阻尼孔的作用，使主阀芯上端的液压力小于下端压力，即主阀芯两端产生压差，主阀芯便在此压差作用下克服弹簧力上抬，主阀进、回油口接通，达到溢流和稳压作用。二、减压阀

减压阀是使出口压力低于进口压力的一种压力控制阀。其作用是使用一个油源能同时提供两个或几个不同压力的输出，因此它在系统的夹紧、润滑和控制等油路中应用较多。此外，当油液压力不稳定时，在回路中串入一减压阀可得到一个稳定的较低的压力。减压阀也有直动式和先导式两种。(a)结构图

(b)、(c)职能符号图图5.8减压阀1-主阀芯；2-阻尼孔；L-外泄漏油口

如图5.8(a)所示为先导式减压阀的结构示意图和图形符号。他由主阀和先导阀组成。P1口是进油口，P2口是出油口。当出口压力低于先导阀弹簧的调定压力时，先导阀呈关闭状态，主阀阀芯上、下腔油压相等，阀芯在弹簧作用下处于最下端位置，阀的进、出油口是相通的，亦即阀是常开的，此时减压阀口开度最大，不起减压作用，即进出油口油压基本相等。若出口压力增大，使作用在阀芯下端的压力大于弹簧力时，阀芯上移，关小阀口，这时阀处于工作状态。若忽略其它阻力，仅考虑作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的条件，则可以认为出口压力基本上维持在某一定值——调定值上。这时如出口压力减小，阀芯就下移，开大阀口，阀口处阻力减小，压降减小，使出口压力回升到调定值；反之，若出口压力增大，则阀芯上移，关小阀口，阀口处阻力加大，压降增大，使出口压力下降到调定值。三、顺序阀

顺序阀利用油路的压力来控制多个执行元件动作的先后顺序。依控制压力的不同，顺序阀又可分为内控式和外控式两种。前者用阀的进口压力控制阀芯的启闭，后者用外来的控制压力油控制阀芯的启闭(即液控顺序阀)。顺序阀也有直动式和先导式两种，前者一般用于低压系统，后者用于中高压系统。(a)直动式顺序阀的工作原理

(b)图形符号图5.9直动式顺序阀的工作原理和图形符号

如图5.9所示为直动式内控式顺序阀的工作原理图和图形符号。当进油口压力P1较低时，阀芯在弹簧作用下处下端位置，进油口和出油口不相通。当作用在阀芯下端的油液的液压力大于弹簧的预紧力时，阀芯向上移动，阀口打开，油液便经阀口从出油口流出，从而操纵另一执行元件或其它元件动作。由图可见，顺序阀和溢流阀的结构基本相似，不同的只是顺序阀的出油口通向系统的另一压力油路，而溢流阀的出油口通油箱。此外，由于顺序阀的进、出油口均为压力油，所以它的泄油口L必须单独外接油箱。

直动式外控顺序阀的工作原理和上述顺序阀的差别仅仅在于其下部有一控制油口K，阀芯的启闭是利用通入控制油口K的外部控制油来控制。先导式顺序阀的工作原理和先导式溢流阀相似，在此不再重复。四、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。当系统压力达到压力继电器的调定压力时，即发出电信号，以控制电磁铁、电磁离合器、继电器等元件动作，使油路卸压、换向、执行元件实现顺序动作，或关闭电动机，使系统停止工作，起安全保护作用等。压力继电器有柱塞式、膜片式、弹簧管式和波纹管式四种结构形式。常用的压力继电器有柱塞式和薄膜式两种。图5.10柱塞式压力继电器及职能符号1-柱塞；2-顶杆；3-调节螺钉；4-微动开关

如图5.10所示为常用柱塞式压力继电器的结构，当从压力继电器下端进油口通入的油液压力达到调定压力值时，推动柱塞1上移，此位移通过杠杆2放大后推动开关4动作，发出电信号。改变弹簧3的压缩量即可以调节压力继电器的动作压力。

压力继电器在液压系统中应用广泛，如润滑系统发生故障时的工作机械自动停车，系统工作程序的自动换接等。第4章

液压控制阀4.3

流量控制阀

流量控制阀就是依靠改变阀口通流截面积的大小或通流通道的长短来控制通过阀的流量，调节执行元件（液压缸或马达）运动速度的阀类元件。常用的流量控制阀有普通节流阀、和调速阀。一、节流阀图5.11节流阀的结构和图形符号1-顶盖；2-导管；3-阀体；4-阀芯；5-弹簧；6-底盖；A-进油口；B-出油口

如图5.11所示为节流通道呈轴向三角槽式节流阀的结构和图形符号。压力油从进油口A（P1）进入阀体，经孔道、三角槽式节流口、孔道，再从出口B流出，出口油液压力为P2。调节手轮可使阀芯4轴向移动从而使节流口通道大小发生变化，以调节通过阀腔流量的大小。弹簧5可使阀芯4始终压向顶杆，阀体3上的通道c是用来沟通阀芯两端，使作用于节流阀芯上的力是平衡的，并使阀芯顶杆端不致形成封闭油腔，从而使阀芯能轻便移动。调节力矩较小，便于在高压下进行调节。当调节节流阀的手轮时，可通过顶杆推动节流阀芯向下移动，节流阀芯的复位靠弹簧力来实现；节流阀芯的上下移动改变着节流口的开口量，从而实现对流体流量的调节。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。调速阀和节流阀在液压系统中的应用基本相同，主要与定量泵、溢流阀组成节流调速系统。调节节流阀的开口面积，便可调节执行元件的运动速度。定差减压阀使节流阀前后的压差为定值，消除了负载变化对流量的影响。节流阀适用于一般的节流调速系统，而调速阀适用于执行元件负载变化大而运动速度要求稳定的系统中，也可用于容积节流调速回路中。(a)工作原理图；

(b)职能符号；

(c)简化职能符号图5.12调速阀1-减压阀；2-节流阀

如图5.12所示为调速阀工作原理图。调速阀是在节流阀2前面串接一个定差减压阀1组合而成。液压泵的出口（即调速阀的进口）压力P1由溢流阀调整基本不变，而调速阀的出口压力P3则由液压缸负载F决定。油液先经减压阀产生一次压力降，将压力降到P2，P2经通道e、f作用到减压阀的d腔和c腔；节流阀的出口压力P3又经反馈通道a作用到减压阀的上腔b，当减压阀的阀芯在弹簧力Fs、油液压力P2和P3作用下处于某一平衡位置时（忽略摩擦力和液动力等），则有：

P2A1+P2A2=P3A+Fs

式中：A、A1和A2分别为b腔、c腔和d腔内压力油作用于阀芯的有效面积，且A=A1+A2。

故

P2-P3=△p=Fs/A

因为弹簧刚度较低，且工作过程中减压阀阀芯位移很小，可以认为Fs基本保持不变。故节流阀两端压力差P2—P3也基本保持不变，这就保证了通过节流阀的流量稳定。

第5章

液压辅件

液压辅助元件是液压系统不可缺少的部分，主要包括蓄能器、过滤器、液压油箱、热交换器、油管、管接头和密封件等。辅助元件对系统的工作稳定性、可靠性、寿命、噪声、温升甚至动态性能都有直接影响。除油箱一般根据系统的要求自行设计外，其他辅助元件都有标准化产品供选用。5.1

蓄能器一、压力损失的原因及分类

蓄能器的功用主要是用来储存油液多余的压力能，并在需要时释放出来。在液压系统中蓄能器的功用表现在：

(1)在短时间内供应大量压力油液。系统不需大量油液时，可以把液压泵输出的多余压力油储存在蓄能器内，需要时由蓄能器快速释放给系统。

(2)维持系统压力。在液压泵停止向系统提供油液的情况下，蓄能器能把储存的压力油液供给系统，补偿系统泄漏或充当应急能源，使系统在一段时间内维持系统压力，避免停电或系统发生故障时油源突然中断所造成的机件损坏。

(3)减小液压冲击或压力脉动。蓄能器能吸收液压元件突然启动或停止运动所带来的压力冲击，也能吸收液压泵工作时压力的脉动。二、结构类型及特点

蓄能器主要有弹簧式和充气式两大类，其中充气式又包括气瓶式、活塞式和皮囊式三种，它们的结构简图和特点如表5.1所示。表5.1

蓄能器的结构与特点第5章

液压辅件5.1

滤油器一、功用

滤油器的功用是过滤混在液压油液中的杂质，保证系统正常地工作。二、类型

滤油器有表面型滤油器、深度型滤油器和吸附型滤油器三种。

⑴表面型滤油器：整个过滤作用是由一个几何面来实现的。滤下的污染杂质被截留在滤芯元件靠油液上游的一面。在这里，滤芯材料具有均匀的标定小孔，可以滤除比小孔尺寸大的杂质。编网式滤芯、线隙式滤芯属于这种类型。

⑵深度型滤油器：这种滤芯材料为多孔可透性材料，内部具有曲折迂回的通道。大于表面孔径的杂质直接被截留在外表面，较小的污染杂质进入滤材内部，撞到通道壁上，由于吸附作用而得到滤除。滤材内部曲折的通道也有利于污染杂质的沉积。纸芯、毛毡、烧结金属、陶瓷和各种纤维制品等属于这种类型。

⑶吸附型滤油器：这种滤芯材料把油液中的有关杂质吸附在其表面上。磁心即属于此类。

常见滤油器的结构及其特点如表5.2所示。表5.2常见滤油器的结构及其特点类型名称及结构简图特点说明表面型

左图为网式滤油器，其特点如下：

1.过滤精度与铜丝网层数及网孔大小有关。在压力管路上常用100、150、200目(每英寸长度上孔数)的铜丝网，在液压泵吸油管路上常采用20～40目铜丝网；

2.压力损失不超过0.004Mpa；

3.结构简单，通流能力大，清洗方便，但过滤精度低。

左图为线隙式滤油器，其特点如下：

1.滤芯由绕在心架上的一层金属线组成，依靠线间微小间隙来挡住油液中杂质的通过；

2.压力损失约为0.03～0.06Mpa；

3.结构简单，通流能力大，过滤精度高，但滤芯材料强度低，不易清洗；

4.用于低压管道中，当用在液压泵吸油管上时，它的流量规格宜选得比泵大。深度型

左图为纸芯式滤油器，其特点如下：

1.结构与线隙式相同，但滤芯为平纹或波纹的酚醛树脂或木浆微孔滤纸制成的纸芯。为了增大过滤面积，纸芯常制成折叠形；

2.压力损失约为0.01～0.04Mpa；

3.过滤精度高，但堵塞后；无法清洗，必须更换纸芯；

4.通常用于精过滤。

左图为烧结式滤油器，其特点如下：

1.滤心由金属粉末烧结而成，利用金属颗粒间的微孔来挡住油中杂质通过。改变金属粉末的颗粒大小，就可以制出不同过滤精度的滤心；

2.压力损失约为0.03～0.2Mpa；

3.过滤精度高，滤心能承受高压，但金属颗粒易脱落，堵塞后不易清洗；

4.适用于精过滤。吸附型磁性滤油器

1.滤芯由永久磁铁制成，能吸住油液中的铁屑、铁粉、可带磁性的磨料；

2.常与其它型式滤芯合起来制成复合式滤油器；

3.对加工钢铁件的机床液压系统特别适用。第5章

液压辅件5.3

油箱一、功用

油箱的功用主要是储存油液，此外还起着散发油液中热量（在周围环境温度较低的情况下则是保持油液中热量)、释放出混在油液中的气体、沉淀油液中污物等作用。二、结构

液压系统中的油箱有整体式和分离式两种。整体式油箱利用主机的内腔作为油箱，这种油箱结构紧凑，各处漏油易于回收，但增加了设计和制造的复杂性，维修不便，散热条件不好，且会使主机产生热变形。分离式油箱单独设置，与主机分开，减少了油箱发热和液压源振动对主机工作精度的影响，因此得到了普遍的采用，特别在精密机械上。图5.1

油箱结构?1—吸油管；2—滤油网；3—盖；4—回油管；5—上盖；6—油位计；7，9—隔板；8—放油阀

如图5.1所示为油箱的典型结构。由图可见，油箱内部用隔板7、9将吸油管1与回油管4隔开。顶部、侧部和底部分别装有滤油网2、液位计6和排放污油的放油阀8。安装液压泵及其驱动电机的安装板5则固定在油箱顶面上。第5章

液压辅件5.3

热交换器

液压系统的工作温度一般希望保持在30～50℃的范围之内，最高不超过65℃，最低不低于15℃。液压系统如依靠自然冷却仍不能使油温控制在上述范围内时，就须安装冷却器；反之，如环境温度太低无法使液压泵启动或正常运转时，就须安装加热器。一、冷却器图5.2蛇形管冷却器

液压系统中的冷却器，最简单的是蛇形管冷却器，如图5.2所示，它直接装在油箱内，冷却水从蛇形管内部通过，带走油液中热量。这种冷却器结构简单，但冷却效率低，耗水量大。

图5.3多管式冷却器

图5.4翅片管式冷却器1-出水口；2-端盖；3-出油口；4-隔板；5-进油口；6-端盖；7-进水口

液压系统中用得较多的冷却器是强制对流式多管冷却器，如图5.3所示。油液从进油口5流入，从出油口3流出；冷却水从进水口7流入，通过多根水管后由出水口1流出。油液在水管外部流动时，它的行进路线因冷却器内设置了隔板而加长，因而增加了热交换效果。近来出现一种翅片管式冷却器，水管外面增加了许多横向或纵向的散热翅片，大大扩大了散热面积和热交换效果。如图5.4所示为翅片管式冷却器的一种形式，它是在圆管或椭圆管外嵌套上许多径向翅片，其散热面积可达光滑管的8～10倍。椭圆管的散热效果一般比圆管更好。

汽车上的风冷式散热器也可用于液压系统进行冷却。冷却器一般应安放在回油管或低压管路上。如溢流阀的出口，系统的主回流路上或单独的冷却系统。

冷却器所造成的压力损失一般约为0.01～0.1MPa。二、加热器

液压系统的加热一般常采用结构简单、能按需要自动调节最高和最低温度的电加热器。加热器应安装在箱内油液流动处，以有利于热量的交换。由于油液是热的不良导体，单个加热器的功率容量不能太大，以免其周围油液过度受热后发生变质现象。

另外，液压系统的辅助元件还有钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡胶管、管接头等元件。第6章

液压基本回路

液压技术在工程技术中依照不同的使用场合，有着不同的组成形式，但不论实际液压系统有多么复杂，它总是由一些基本回路组成。

液压基本回路是指由一些液压元件与液压辅助元件按照一定关系组合，能够实现某种特定液压功能的典型油路。例如用来控制系统中液体压力的调压回路；用来调节执行元件运动速度的调速回路；用来改变执行元件运动方向的换向回路等。6.1

压力控制回路

压力控制回路是利用压力控制阀来控制或调节整个液压系统或局部油路上的工作压力，以满足液压系统不同执行元件对工作压力的不同要求。压力控制回路主要有调压回路、减压回路、卸荷回路、平衡回路、保压回路等。一、调压回路

调压回路的功用是使液压系统整体或某一部分的压力保持恒定或不超过某一数值。该功能一般由溢流阀来实现。当液压系统工作时，如果溢流阀始终能够处于溢流状态，就能保持溢流阀进口的压力基本不变，如果将溢流阀并接在液压泵的出油口，就能达到调定液压泵出口压力基本保持不变之目的。图6.1调压回路

1.单级调压回路

如图6.1(a)所示，液压泵1和溢流阀2并联连接，组成了最基本的调压回路，它限定了液压泵最高工作压力，亦即调定了系统的最高工作压力。当系统工作压力上升到溢流阀的调定压力时，溢流阀开始溢流，系统（液压泵）就在溢流阀的调定压力下工作。从而实现了对液压系统进行调压和稳压控制；当系统工作压力低于溢流阀的调定压力时，溢流阀关闭，此时液压系统压力取决于负载情况。如果将液压泵1改换为变量泵，这时溢流阀将作为安全阀来使用，液压泵的工作压力低于溢流阀的调定压力，这时溢流阀不工作，当系统出现故障，液压泵的工作压力上升时，一旦压力达到溢流阀的调定压力，溢流阀将开启，并将液压泵的工作压力限制在溢流阀的调定压力下，使液压系统不至因压力过载而受到破坏，从而保护了液压系统。

2.二级调压回路

如图6.1(b)所示为二级调压回路，该回路可实现两种不同的系统压力控制。由先导型溢流阀2和直动式溢流阀4各调一级，当二位二通电磁阀3处于图示位置时系统压力由阀2调定，当阀3得电后处于右位时，系统压力由阀4调定，但要注意：阀4的调定压力一定要小于阀2的调定压力，否则不能实现；当系统压力由阀4调定时，先导型溢流阀2的先导阀口关闭，但主阀开启，液压泵的溢流流量经主阀回油箱，这时阀4亦处于工作状态，并有油液通过。应当指出：若将阀3与阀4对换位置，则仍可进行二级调压，并且在二级压力转换点上获得比图6.1(b)所示回路更为稳定的压力转换。二、减压回路

减压回路的作用是使系统中的某一部分油路或某个执行元件获得比系统压力低的稳定压力。当泵的输出压力是高压而局部回路或支路要求低压时，可以采用减压回路，如机床液压系统中的定位、夹紧、回路分度以及液压元件的控制油路等，它们往往要求比主油路较低的压力。减压回路一般是在所需低压的支路上串接减压阀。采用减压回路虽能方便地获得某支路稳定的低压，但压力油经减压阀口时要产生压力损失，这是它的缺点。图6.2减压回路

最常见的减压回路为通过定值减压阀与主油路相连，如图6.2所示。回路中的单向阀为主油路压力降低(低于减压阀调整压力)时防止油液倒流，起短时保压作用，减压回路中也可以采用类似两级或多级调压的方法获得两级或多级减压。但要注意，阀2的调定压力值一定要低于阀1的调定减压值。

为了使减压回路工作可靠，减压阀的最低调整压力不应小于0.5MPa，最高调整压力至少应比系统压力小0.5MPa。当减压回路中的执行元件需要调速时，调速元件应放在减压阀的后面，以避免减压阀泄漏(指由减压阀泄油口流回油箱的油液)对执行元件的速度产生影响。三、增压回路

如果液压系统的某一支油路需要压力较高但流量又很小的压力油，采用高压泵又不经济，或者根本就没有必要增设高压力的液压泵时，就常采用增压回路。增压回路中提高压力的主要元件是增压缸或增压器。(a)单作用增压回路

(b)双作用增压回路图6.3增压回路1，2，3，4-单向阀；5-二位四通电磁阀

1.单作用增压缸的增压回路

如图6.3(a)所示回路为利用单作用增压缸来增压，当系统在图示位置工作时，供油压力为p1的液压油进入增压缸的大活塞腔，此时小活塞腔即可得到所需的较高压力p2；当二位四通电磁换向阀右位接入系统时，增压缸返回，辅助油箱中的油液经单向阀补入小活塞。因而该回路只能间歇增压，所以称之为单作用增压回路。

2.双作用增压缸的增压回路

如图6.3(b)所示回路为采用双作用增压缸的增压。在图示位置，液压泵输出的压力油经换向阀5和单向阀1进入增压缸左端大、小活塞腔，右端大活塞腔的回油通油箱，右端小活塞腔增压后的高压油经单向阀4输出，此时单向阀2、3被关闭。当换向阀得电换向，增压缸活塞向左移动，左端小活塞腔输出的高压油经单向阀3输出，这样，增压缸的活塞不断往复运动，两端便交替输出高压油，从而实现了连续增压。四、保压回路

在液压系统中，常要求液压执行机构在一定的行程位置上停止运动或在有微小的位移下稳定地维持住一定的压力，这就要采用保压回路。常采用以下几种保压回路：

1.利用液压泵的保压回路

在保压过程中，液压泵仍以较高的压力(保压所需压力)工作，此时，若采用定量泵则压力油几乎全经溢流阀流回油箱，系统功率损失大，易发热，故只在小功率的系统且保压时间较短的场合下才使用；若采用变量泵，在保压时泵的压力较高，但输出流量几乎等于零，因而，液压系统的功率损失小，这种保压方法能随泄漏量的变化而自动调整输出流量，因而其效率也较高。

2.利用蓄能器的保压回路图6.4

利用蓄能器的保压回路1—定量泵；2—溢流阀；3—单向阀；4—蓄能器；5—压力继电器

如图6.4(a)所示的回路，当主换向阀在左位工作时，液压缸向前运动且压紧工件，进油路压力升高至调定值，压力继电器动作使二通阀通电，泵即卸荷，单向阀自动关闭，液压缸则由蓄能器保压。缸压不足时，压力继电器复位使泵重新工作。保压时间的长短取决于蓄能器容量，调节压力继电器的工作区间即可调节缸中压力的最大值和最小值。如图6.4(b)所示为多缸系统中的保压回路，这种回路当主油路压力降低时，单向阀3关闭，支路由蓄能器保压补偿泄漏，压力继电器5的作用是当支路压力达到预定值时发出信号，使主油路开始动作。五、卸荷回路

很多情况下，需要执行元件短时间停止工作。此时，可以通过卸荷回路使液压泵卸荷，即在液压泵驱动电动机不频繁启闭的情况下，使液压泵在功率输出接近于零的情况下运转，以减少功率损耗，降低系统发热，延长泵和电动机的寿命。液压泵的卸荷有流量卸荷和压力卸荷两种，前者主要是使用变量泵，使变量泵仅为补偿泄漏而以最小流量运转，此方法比较简单，但泵仍处在高压状态下运行，磨损比较严重；压力卸荷的方法使泵在接近零压下运转。图6.5

卸荷回路1-定量泵；2-溢流阀；3-二位二通换向阀

常见的压力卸荷方式有以下两种：

1.利用换向阀的中位机能实现卸荷

M、H和K型中位机能的三位换向阀处于中位时，泵即卸荷。如图6.5（a）所示为采用M型中位机能的电液换向阀的卸荷回路。这种回路切换时压力冲击小，但回路中必须设置单向阀，以使系统能保持0.3MPa左右的压力。

2.用先导式溢流阀的远程控制口卸荷

如图6.5（b）所示，这种卸荷回路卸荷压力小，切换时冲击也小。六、平衡回路图6.6采用顺序阀的平衡回路

平衡回路的功用在于防止垂直或倾斜放置的液压缸和与之相连的工作部件因自重而自行下落。如图6.6所示为单向顺序阀的平衡回路，当换向阀左位工作活塞下行时，回油路上存在着一定的背压；将这个背压调得能支承住活塞和与之相连的工作部件自重，活塞就可以平稳地下落；当换向阀处于中位时，活塞就停止运动，不再继续下移。这种回路当活塞向下快速运动时功率损失大，锁住时活塞和与之相连的工作部件会因单向顺序阀和换向阀的泄漏而缓慢下落，因此它只适用于工作部件重量不大、活塞锁住时定位要求不高的场合。第6章

液压基本回路6.2

速度控制回路