西职院液压传动教案

PAGEPAGE1PAGE10课时分配：2节编写日期：年月日课题第一章概论目的和要求1.了解液压系统的工作原理、优缺点、应用范围和发展趋势；2.了解液压传动结构图与符号图的转换关系；3.重点掌握液压系统的组成及各组成部分的作用。难点重点重点：了解液压传动系统的工作原理和优缺点，掌握液压系统的组成及各组成部分的作用。难点：掌握液压系统图形符号表达的要求和方法。组织教学（包括教学环节，内容提纲，时间分配，教具等）本章讲授内容：第一节液压传动系统的工作原理和组成第二节液压传动的特点及应用教学方法：采用理论讲授，实例演练结合。教具：多媒体教室、课件。课外作业教材P41.1、1.2、1.3课时授课计划讲授内容作业与补充第一节液压传动系统的工作原理和组成一、液压传动系统的工作原理1．液压传动的概念液压传动是以液体为工作介质，并以压力能进行动力（或能量）传递、转换与控制的液体传动。2、液压传动系统的工作原理下面以图1—1液压千斤顶为例，说明液压传动系统的工作原理。提起杠杆1，活塞3上升，泵体2下腔的工作容积增大，形成局部真空，于是油箱6中的油液在大气压力的作用下，推开单向阀5进入油缸4的下腔（此时单向阀7关闭）；当压下杠杆1时，活塞3下降，油缸4下腔的容积缩小，油液的压力升高，打开单向阀7（此时单向阀5关闭），油缸4下腔的油液进入工作缸10的下腔（此时截止阀8关闭），使活塞11向上运动，将重物顶起一段距离。如此反复提压杠杆1，就可以使重物不断上升，达到顶起重物的目的。工作完毕，打开截止阀8，使油缸10下腔的油液通过管路直接流回油箱，活塞11在外力外力和自重的作用下实现回程。讲授内容作业与补充从以上分析可知，液压传动的基本工作原理如下：（1）液压传动的液体为传递能量的工作介质；（2）液压传动必须在密闭的系统中进行，且密封的容积必须发生变化；（3）液压传动系统使一种能量转换装置，而且有两次能量转换过程；（4）工作液体只能承受压力，不能承受其它应力，所以这种传动是通过静压力进行能量传递的。液压传动装置的组成机床工作台液压系统的工作过程图1—2为机床工作台液压系统示意图。当液压泵3由电动机驱动旋转时，从油箱1经过过滤器2吸油。经换向阀7和管路11进入液压缸9的左腔，推动活塞杆及工作台10向右运动。液压缸9右腔的油液经管路8、阀7和管路6、4排回油箱，通过扳动换向手柄切换阀7的阀芯，使之处于左端工作位置，则液压缸活塞反向运动；切换阀7的阀芯工作位置，使其处于中间位置，则液压缸9在任意位置停止运动。调节和改变流量控制阀5的开度大小，可以调节进入液压缸9的流量，从而液压缸活塞及工作台的运动速度。液压泵3排除的多余油液经管路15、溢流阀16和管路17流回油箱。液压缸9的工作压力取决于负载。液压泵3的最大工作压力由溢流阀17调定，其调定值应为液压缸的最大工作压力及系统中油液经各类阀和管路的压力损失之和。因此，系统的工作压力不会超过溢流阀的调定值，溢流阀对系统还有超载保护作用。液压传动装置的组成从机床工作台液压系统的工作过程可以看出，一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下5个主要部件组成：（1）动力元件供给液压系统压力油，把原动机的机械能转化成液压能。常见的是液压泵。（2）执行元件把液压能转换为机械能的装置。其形式有做直线运动的液压缸，有做旋转运动的液压马达。（3）控制调节元件完成对液压系统中工作液体的压力、流量和流动方向的控制和调节。这类元件主要包括各种液压阀，如溢流阀、节流阀以及换向阀等。讲授内容作业与补充（4）辅助元件辅助元件是指油箱、蓄能器、油管、管接头、滤油器、压力表以及流量计等。这些元件分别起散热储油、蓄能、输油、连接、过滤、测量压力和测量流量等作用，以保证系统正常工作，是液压传动系统不可缺少的组成部分。（5）工作介质它在液压传动及控制中起传递运动、动力及信号的作用，包括液压油或其它合成液体。讲授内容作业与补充液压传动系统的图形符号图1—1、图1—2所示的液压传动系统图是一种半结构式的工作原理图，其直观性强，容易理解，但难于绘制。为了便于阅读、分析、设计和绘制液压系统，工程实际中，国内外都采用液压元件的图形符号来表示。按照规定，这些图形符号只表示元件的功能，不表示元件的结构和参数，并以元件的静止状态或零位状态来表示。若液压元件无法用图形符号表述时，仍允许采用半结构原理图表示。图1—3即为用图形符号表达的图1—2所示的机床往复运动工作台液压传动系统工作原理图。我国制订有液压与气动元件图形符号标准GB/T786.1—1993《液压气动图形符号》，在液压系统设计中，要严格执行这一标准。讲授内容作业与补充第二节液压传动的特点、应用与发展液压传动与机械传动、电气传动等其他传动方式相比，具有下述优缺点。液压传动的优点液压传动的各种元件，可根据需要方便、灵活地布置;重量轻，体积小，传动惯性小，反应速度快；操纵控制方便，可实现大范围的无级调速（调速比可达2000）;能比较方便地实现系统的自动过载保护；一般采用矿物油为工作介质，完成相对运动部件润滑，能延长零部件使用寿命；很容易实现工作机构的直线运动或旋转运动；当采用电液联合控制后，容易实现机器的自动化控制，可实现更高程度的自动控制和遥控。液压传动的主要缺点由于液体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄漏不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故；工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高的温度或者很低的温度条件下工作；液压元件的制造精度要求很高，因而价格较贵；由于液体介质的泄露及可压缩性，不能得到严格的定比传动；液压传动出故障时不易找出原因，要求具有较高的使用和维护技术水平。液压传动的应用与发展液压传动以其独特的优势成为现代机械工程、机电一体化技术中的基本构成技术和现代控制工程中的基本技术要素，在国民经济各行业得到了广泛的应用。图1—4和表1—1列举了液压传动在机械工程设备中的一些应用。讲授内容作业与补充汽车吊汽车吊油压机油压机讲授内容作业与补充表1—1液压传动的应用举例行业名称应用场所举例数控加工机械数控车床、数控刨床、数控磨床、数控铣床、数控镗床、数控加工中心起重运输机械汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等工程机械挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等建筑机械打桩机、液压千斤顶、平地机、塔吊等农业机械联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等冶金机械电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机等轻工机械打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等矿山机械凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架等智能机械折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、机器人等汽车工业自卸式汽车、汽车吊、高空作业车、汽车转向器、减振器等国防工业飞机、坦克、舰艇、火炮、导弹发射架、雷达、大型液压机等造船工业船舶转向机、液压提升机、气象雷达、液压切割机、液压自动焊机等我国的液压传动技术是在新中国成立后发展起来的，最初只应用于锻压设备上。50多年来，我国的液压传动技术从无到有，发展很快，从最初的引进国外技术到现在进行产品自主设计，制成了一系列液压产品，并在性能、种类和规格上与国际先进新产品水平接近。随着世界工业水平的不断提高，各类液压产品的标准化、系列化和通用化也使液压传动技术得到了迅速发展，液压传动技术开始向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、高度集成化等方向发展。可以预见，液压传动技术将在现代化生产中发挥越来越重要的作用。PAGEPAGE1PAGE2

课时分配：节编写日期：年月日课题第二章液压系统流体力学基础目的和要求1.掌握压液油的物理特性、黏度与压力温度的关系；2.理解伯努力方程的含义，掌握有关液流能量损失的计算方法；3.掌握液压油的选择原则。难点重点重点：几种常用黏度的定义、黏温特性、伯努力方程、管道中液流能量损失计算、液压油的选择。难点：伯努力方程、液流作用于固体壁面上的作用力计算。组织教学（包括教学环节，内容提纲，时间分配，教具等）本章讲授内容：第一节液压系统工作液体第二节液压流体静力学第三节液压流体动力学第四节管道中液流能量的损失第五节液体流经孔口的压力流量特征教学方法：采用理论讲授，实例演练结合。教具：多媒体教室、课件。课外作业教材P202.1-2.3、2.32.7、2.62.82.9课时授课计划讲授内容作业与补充第一节液压系统工作液体一、液压油的特性1．液压油液的物理特性(1)密度和重度密度(ρ)：单位体积液体的质量

ρ=m/V（kg/m3）标准密度ρ20：我国采用20°C时的密度重度(γ)：地球对单位体积液体质量的引力γ=G/V=ρg（N/m3）(2)黏性和黏度①粘性：注意：液体在静止时不呈现粘性。a、定义：b、液体的粘性示意图：c、牛顿液体内摩擦定律：τ=F/A=μdu/dy②黏度：液体粘性大小用黏度来表示，常用的黏度有三种：动力粘度、运动粘度和相对粘度。动力粘度（绝对粘度）(μ)：μ=F/A*du/dy运动粘度（υ）：υ=μ/ρ相对粘度（Еt）：又称条件黏度，由于测量仪器和条件不同，各国相对粘度的含义也不同。我国、德国和前苏联采用恩氏黏度。恩氏黏度用恩氏黏度计测定，其值为：Еt=t1/t2无量纲恩氏黏度和运动黏度的换算关系为：当1.35≤E≤3.2时，υ=（8E-8.64/E）*10-6当E>3.2时，υ=（7.6E-4/E）*10-6（3）可压缩性体积压缩系数Ｋ:K=-（1/△p）*△V/V体积弹性模量β:β=1/K讲授内容作业与补充2．黏度与压力的关系：υp=υ（1+0.003P）υp—压力为P时的运动黏度，υ—压力为101.33kPa时的运动黏度,二、液压油液的类型、选择与使用1.对液压传动工作介质的要求：合适的粘度，较好的粘温特性良好的润滑性能；质地纯净，杂质少无腐蚀性对热、氧化、水解和剪切有良好的稳定性抗乳化性好2.液压油的分类主要分类：石油基液压油、乳化液、合成型。3.选用的原则：对各种液压系统,选择液压油需要考虑的因素较多,如黏度、密度、工作温度、压力范围、抗燃性、润滑性、可压缩性、毒性等。但首先要根据液压泵来确定工作介质的粘度,另外还需考虑列表中的其它因素。4.粘度选择的总原则：高压、高温、低速情况下，应选用粘度较大的液压油，主要考虑泄漏的影响；低压、低温、高速情况下，应选用较低粘度的液压油，主要考虑内摩擦阻力的影响。根据液压泵的要求来确定工作介质的黏度。因为在液压系统的所有元件中，泵的转速最高，压力较大温度较高。可参看相关液压泵用油黏度范围及推荐用油列表。5.液压系统的污染控制污染的根源:被污染的新油；残留污染；侵入污染；生成污染污染引起的危害：影响系统性能和寿命；元件失效污染的测定：称重法；颗粒计数法污染度的等级：我国GB/T14039-93；美国NAS1638工作介质的污染控制：讲授内容作业与补充第二节液体静力学一、液体静力学及其特性作用于液体上的力分为：质量力、表面力，表面力又分为：法向力和切向力。1.液体静压力：静止液体内某点处单位面积上所受到的法向力。p=F/A单位为:（qv）或Pa、KPa、MPa2.静压力特性：液体静压力的方向总是作用面的内法线方向。静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上大小都相等。二、液体静压力基本方程1．静压力基本方程p=po+ρgh它表示在静止液体中，任何一点处的静压力是作用在液体表面上的压力po和重力所产生的压力ρgh之和。2．基本方程的物理意义：能量守恒定律：对于静止液体，在同一管道内各个截面处的总能量（压力能和位能之和）都相等。静止液体内的各截面处的能量讲授内容作业与补充三、压力的表示方法及单位1.压力的表示方法绝对压力：以绝对真空作为基准相对压力：以大气压力作为基准。又称表压力

绝对压力=相对压力+大气压力真空度=大气压力－绝对压力2.压力单位及换算：法定单位：帕斯卡（帕Pa）四、帕斯卡原理内容（等值传递）：实质:在密闭的容器内的静止液体中，若某点的压力发生了变化，则该变化值将等值同时地传到液体内所有各点。应用：体现在液压元件的工作原理上。力的放大。帕斯卡原理图五、液体静压力对固体壁面的作用力1.壁面为平面:F=pA=pπD2/42.壁面为曲面：一般将总力分解成水平和垂直方向的两个分力来研究。讲授内容作业与补充第三节液体动力学一、基本概念1．理想液体和稳定流动理想液体：无粘性且不可压缩的液体。稳定流动：液体中任一点的压力、速度和密度不随时间而变化。迹线、流线、流束和通流截面(过流截面)2．流量和平均流速流量(qv)：单位时间内通过某通流截面的液体的体积。qv=V/t或单位为:m3/s,L/min平均流速(v)：液流质点在单位时间内流过的距离。 v=qv/A 单位为:m/s,m/min在实际工程中,液压缸工作时,活塞运动的速度就等于缸内液体的平均流速。质量流量(qm):流过其截面的液体质量3．流动液体的压力压力在各个方向上的数值可以看作是相等的。讲授内容作业与补充第四节管道中液流的能量损失一、两种流态、雷诺数1.两种流态层流：液体质点互不干扰，分层流动（粘性力）。紊流：液体质点的运动杂乱无章（惯性力）。2.雷诺数Re：雷诺数计算：Re=vd/υRe为无量纲数临界雷诺数Rec：常见管道的Rec可参见相关列表。液流流态叛断：Re≥Rec液流为紊流Re<Rec液流为层流二、液体在流动中的压力损失1.沿程压力损失：定义：液体在等径直管中流动时因内、外摩擦而引起的压力损失。计算：层流/紊流时的压力损失：液流在通流截面上的速度分布规律液体作层流时，通流截面上的速度分布规律呈旋转抛物体状，液体在圆管中作层流流动时，其中心处的最大流速正好等于其平均流速的两倍。讲授内容作业与补充λ取值，圆管层流，理论取值为λ=64/Re,但实际取值较大。紊流时与Re大小有关。2.局部压力损失定义：液体流经如阀口、弯管、通流截面变化等处所引起的压力损失。（旋涡，撞击，能量损耗）局部压力损失计算：液体流过各种阀类的局部压力损失经验计算公式:3.管路系统中的总压力损失和压力效率总压力损失：等于所有沿程压力损失、所有局部压力损失以及流经各种阀的压力损失之和。即：压力效率：η=p1/pp=(pp-ΣΔp)/pp=1-ΣΔp/pp讲授内容作业与补充第五节液体流经孔口的压力流量特性薄壁小的压力流量特性当液体流经薄壁小孔时，由于惯性力的作用，液流流线不会突然改变方向，有一个收缩与扩散的过程，该过程要产生局部压力损失，系统发热，泄漏增加。1.流经薄壁小孔的特征薄壁小孔：l/d≤0.5;D>>d,孔前截面1-1处，v1≈0;收缩断面2-2处，动能修正系数α2=1;两边高度相等,则位能相等。根据伯努利方程，可得：ζ—收缩断面的局部阻力系数二、液体在流动中的压力损失1.沿程压力损失：PAGEPAGE18PAGE16讲授内容作业与补充定义：液体在等径直管中流动时因内、外摩擦而引起的压力损失。计算：层流/紊流时的压力损失：液流在通流截面上的速度分布规律液体作层流时，通流截面上的速度分布规律呈旋转抛物体状，液体在圆管中作层流流动时，其中心处的最大流速正好等于其平均流速的两倍。

课时分配：14节编写日期：2010年2月20日课题第三章液压泵和液压马达目的和要求1.掌握齿轮泵、柱塞泵和叶片泵的工作原理、特点，了解液压泵和液压马达的区别。2.认识个三种液压泵的结构。3.掌握三种液压泵各自的优点和缺点，了解其适用的场合。难点重点齿轮泵、柱塞泵和叶片泵的工作原理。齿轮泵的困油现象和侧板结构；柱塞泵的结构；叶片泵的调节装置；组织教学（包括教学环节，内容提纲，时间分配，教具等）一、复习旧课二、新课导入三、讲授内容：1、齿轮泵的工作原理和结构；2、柱塞泵的工作原理和结构；3、叶片泵的工作原理和结构；4、液压泵的选用、液压马达；教具：课件，模型（或实物）1.什么是齿轮泵的困油现象，如何解决；如何区别变量泵和定量泵？课外作业2.3-8；3-9；3-10；3-11；3-12；课时授课计划讲授内容作业与补充第一节液压泵、液压马达概述液压泵是液压系统的动力元件，其作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能。液压马达则是液压系统的执行元件，它把输入油液的压力能转换为输出轴转动的机械能，用来推动负载作功一、液压泵的工作原理和分类图3-2液压泵工作原理图工作原理：在液压传动系统中，液压泵和液压马达都是容积式的，依靠容积变化进行工作。图2.1为容积式泵的工作原理简图，凸轮1旋转时，柱塞2在凸轮和弹簧3的作用下，在缸体的柱塞孔内左、右往复移动，缸体与柱塞之间构成了容积可变的密封工作腔4。柱塞向右移动时，工作腔容积变大，产生真空，油液便通过吸油阀5吸入；柱塞2向左移动时，工作腔容积变小，已吸入的油液便通过压油阀6排到系统中去。在工作过程中。吸、排油阀5、6在逻辑上互逆，不会同时开启。由此可见，泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的。液压马达是实现连续旋转运动的执行元件，从原理上讲，向容积式泵中输入压力油，迫使其转轴转动，就成为液压马达，即容积式泵都可作液压马达使用。但在实际中由于性能及结构对称性等要求不同，一般情况下，液压泵和液压马达不能互换。分类：按结构分：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵；按按其在单位时间内所能输出油液体积能否调节：变量泵和定量泵液压马达同上符号：讲授内容作业与补充二、液压泵的性能参数液压泵的基本性能参数主要是指液压泵的压力、排量、流量、功率和效率等工作压力：指泵、马达实际工作时的压力，对泵来说，工作压力是指它的输出压力；对马达来讲，则是指它的输入压力。实际工作压力取决于相应的外负载。额定压力：泵、马达在额定工况条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力，超过此值就是过载。排量：泵、马达的轴每转一周，由其密封容腔几何体积变化所排出、吸入液体的体积，亦即在无泄漏的情况下，其轴转动一周时油液体积的有效变化量。理论流量：在单位时间内由其密封容腔几何体积变化而排出、吸入的液体体积。泵、马达的流量为其转速与排量的乘积。额定流量：指在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的流量，亦即在额定转速和额定压力下泵输出的流量。因为泵和马达存在内泄漏，油液具有压缩性，所以额定流量和理论流量是不同的。功率和效率：液压泵由原动机驱动，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、马达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是：（2.1）式中：,—液压泵、马达的理论转矩(N.m)和转速(r/min)。—液压泵、马达的压力(Pa)和流量()讲授内容作业与补充第二节齿轮泵齿轮泵是一种常用的液压泵，它的主要特点是结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性好，对油液污染不敏感，工作可靠；其主要缺点是流量和压力脉动大，噪声大，排量不可调。齿轮泵被广泛地应用于采矿设备，冶金设备，建筑机械，工程机械，农林机械等各个行业。一：齿轮泵的工作原理外啮合齿轮泵的工作原理泵主要由主、从动齿轮，驱动轴，泵体及侧板等主要零件构成。泵体内相互啮合的主、从动齿轮2和3与两端盖及泵体一起构成密封工作容积，齿轮的啮合点将左、右两腔隔开，形成了吸、压油腔，当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔内的轮齿脱离啮合，密封工作腔容积不断增大，形成部分真空，油液在大气压力作用下从油箱经吸油管进入吸油腔，并被旋转的轮齿带入左侧的压油腔。左侧压油腔内的轮齿不断进入啮合，使密封工作腔容积减小，油液受到挤压被排往系统，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，把吸油区和压油区分开。讲授内容作业与补充二、齿轮泵的排量和流量外啮合齿轮泵的排量可近似看作是两个啮合齿轮的齿谷容积之和，若假设齿谷容积等于轮齿体积，则当齿轮齿数为，模数为，节圆直经为，有效齿高为，齿宽为时，根据齿轮参数计算公式有，，齿轮泵的排量近似为式中：D——分度圆直径，mm；m——模数(m=D／z，z为齿数)，mm；B——齿宽，mm；n——转速，r／min；，K——修正系数，一般为1．05～1．15实际上，由于齿轮泵在工作过程中，排量是转角的周期函数，存在排量脉动，瞬时流量也是脉动的。流量脉动会直接影响到系统工作的平稳性，引起压力脉动，使管路系统产生振动和噪声。如果脉动频率与系统的固有频率一致，还将引起共振，加剧振动和噪声。三、齿轮泵的结构讲授内容作业与补充四、齿轮泵的困油1、困油现象:封闭容积压力周期性升高和下降会引起振动、噪声和空穴现象，这种现象称为困油现象。封闭容积减小会使被困油液受挤而产生高压，并从缝隙中流出，导致油液发热，轴承等机件也受到附加的不平衡负载作用。封闭容积增大又会造成局部真空，使溶于油中的气体分离出来，产生气穴，引起噪声、振动和气蚀2、消除困油的方法:通常是在两侧端盖上开卸荷槽，且偏向吸油腔五、中高压齿轮泵泄漏:1、齿侧泄漏—约占齿轮泵总泄漏量的5%2、径向泄漏—约占齿轮泵总泄漏量的20%～25%3、端面泄漏—约占齿轮泵总泄漏量的75%～80%总之，泵压力愈高，泄漏愈大。六、内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种，其结构示意可见图。这两种内啮合齿轮泵工作原理和主要特点皆同于外啮合齿轮泵。在渐开线齿形内啮合齿轮泵中，小齿轮和内齿轮之间要装一块月牙隔板，以便把吸油腔和压油腔隔开，如图3-12（a）；摆线齿形啮合齿轮泵又称摆线转子泵，在这种泵中，小齿轮和内齿轮只相差一齿，因而不需设置隔板，如图3-12（b）。内啮合齿轮泵中的小齿轮是主动轮，大齿轮为从动轮，在工作时大齿轮随小齿轮同向旋转。讲授内容作业与补充a)b)图3-12内啮合齿轮泵讲授内容作业与补充第三节叶片泵叶片泵优点是运转平稳、压力脉动小,噪音小、结构紧凑、尺寸小流量大。其缺点是:对油液要求高,如油液中有杂质,则叶片容易卡死:和齿轮泵相比结构较复杂.它厂泛的应用于机械制造中的专用机床、自动线等中、低压液压系统中。该泵有两种结构形式:一种是单作用叶片泵（变量泵）,另一种是双作用式叶片泵（定量泵）。一、定量叶片泵1、工作原理：单作用叶片泵工作原理泵由定子1、转子2、叶片3和配流盘等件组成。定子的内表面是圆柱面，转子和定子中心之间存在着偏心，叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及叶片根部油压力作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是，两相邻叶片、配油盘、定子和转子便形成了一个密封的工作腔。当转子按图示方向旋转时，图右侧的叶片向外伸出，密封工作腔容积逐渐增大，产生真空，油液通过吸油口、配油盘上的吸油窗口进入密封工作腔；而在图的左侧，叶片往里缩进，密封腔的容积逐渐讲授内容作业与补充缩小，密封腔中的油液排往配油盘排油窗口，经排油口1被输送到系统中去。这种泵在转子转一转的过程中，吸油、压油各一次，故称单作用叶片泵。从力学上讲，转子上受有单方向的液压不平衡作用力，故又称非平衡式泵，其轴承负载大。若改变定子和转子间的偏心距的大小，便可改变泵的排量，形成变量叶片泵。2、分类转子每转一周,完成一次吸油和压油,所以称之为单作用叶片泵（变量泵）；转子每转一周,完成两次吸油和压油,所以称之为双作用叶片泵（定量泵）；；3、定量叶片泵的排量和流量∵叶片每伸缩一次，每两叶片间油液的排出量为V密max-V密min∴（V密max-V密min）Z即一转压出油液的体积，即等于一环形体积∵双作用式∴应为两倍的环形体积

即V0=2π(R2-r2)B∵叶片有一定厚度∴叶片所占体积为

V'=2Bbz（R-r）/COSθ故双作用叶片泵的实际排量V=V0-V=2B[π(R2-r2)-（R-r）bz/COSθ]双作用叶片泵的理论流量为

qt=2B[π(R2-r2)-（R-r）bz/COSθ]

泵输出的实际流量为

q=2B[π(R2-r2)-（R-r）bz/COSθ]ηpv理论上：若不考虑叶片厚度，双作用叶片泵无流量脉动实际上：由于存在制造工艺误差，定子大小圆弧不同心，造成了少量流量脉动。但脉动率比较小。减小脉动措施：叶片数应为4的整数倍、且大于8时最小，故通常取叶片数为12或16讲授内容作业与补充4、YB1型叶片泵的结构结构特点:吸油口与压油口有四个相对位置采用组合装配和压力补偿配油盘配油盘上的三角槽原因：p↑↑V↓油液倒流。影响：流量脉动，噪声。措施：开三角槽作用：缓冲，避免压力突变，减小流量脉动和噪声。定子工作表面曲线组成：四段圆弧+四段过渡曲线

等加速等减速曲线：v径↑,a=c，↓刚冲，但有柔性冲击，R/r↑，q↑∴我国YB型叶片泵采用等加速等减速曲线作为过渡曲线叶片倾角作用：减小切向分力，减轻叶片和槽的磨损，避免卡死。一般取θ=10~14OYB型叶片泵取θ=13O双作用叶片泵前倾，单作用叶片后倾。※叶片倾斜放置的泵不能反转讲授内容作业与补充二、双联叶片泵组成：两套双作用叶片泵的定子、转子、配有盘在一个泵体内组成，通过一根转动轴带动两个泵同时工作，它有一个共同的进油口和两个独立的出油口。分开使用，如两个独立的叶片泵，但结构紧凑；合并使用，可增大流量优点：可以节省功率损耗，减小油液发热，提高系统的总效率，所以得到了广泛的应用。常用于：运动部件既需要轻载高速，又需要重载慢速的场所。轻载快速时，双泵同时供油；重载慢速时，小泵供油，大泵卸荷三、高压叶片泵的特点1、双叶片结构2、子母叶片式结构讲授内容作业与补充四、变量叶片泵1、工作原理靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距的大小，来改变流量。2、变量叶片泵的排量和流量（1）排量∵两叶片处于定子最右边，密封容积最大处于定子最左边，密封容积最小

∵V1=π[(D/2+e)2-(d/2)2]βB/2π=π[(D/2+e)2-(d/2)2]B/z

∴V2=π[(D/2-e)2-(d/2)2]βB/2

=π[(D/2-e)2-(d/2)2]B/z故排量

v=（v1-v2）z

v=2πBeD

（2）流量

理论流量：qt=vn=2πbeDn

实际流量：q=vnηpv=2πbeDnηpv

∵单作用叶片泵定、转子偏心安装，

∴改变转子和定子的偏心距，即可改变排量，故可做变量泵，但其容积变化不均匀,故有流量脉动，叶片应取奇数，一般为13到15。3、限压式变量泵作用：当压力升高到预调的限定压力后，流量自动减小分类：利用压力的反馈作用实现，可分为外反馈和内反馈讲授内容作业与补充第四节柱塞泵柱塞泵是通过柱塞在柱塞孔内往复运动时密封工作容积的变化来实现吸油和排油的。由于柱塞与缸体内孔均为圆柱表面，滑动表面配合精度高，所以这类泵的特点是泄漏小，容积效率高，可以在高压下工作。一、径向柱塞泵1、柱塞；2、转子；3、衬套；4、定子；5、配有盘1、工作原理径向柱塞泵的柱塞径向布置在缸体上，在转子2上径向均匀分布着数个柱塞孔，孔中装有柱塞1；转子2的中心与定子4的中心之间有一个偏心量e。在固定不动的配流轴5上，相对于柱塞孔的部位有相互隔开的上下两个配流窗口，该配流窗口又分别通过所在部位的二个轴向孔与泵的吸、排油口连通。当转子2旋转时，柱塞1在离心力及机械回程力作用下，它的头部与定子4的内表面紧紧接触，由于转子2与定子4存在偏心，所以柱塞1在随转子转动时，又在柱塞孔内作径向往复滑动，当转子2按图示箭头方向旋转时，上半周的柱塞皆往外滑动，柱塞孔的密封容积增大，通过轴向孔吸油；下半周的柱塞皆往里滑动，柱塞孔内的密封工作容积缩小，通过配流盘向外排油。2、特点改变偏心距e的大小，流量可变；改变偏心距方向，输油方向可变，所以，从理论上说，可成为双向变量泵；径向尺寸大，结构复杂，自吸能力差。且配油轴受到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。3、组成：泵主体部分、变量机构（手动、伺服变量机构）讲授内容作业与补充二、轴向柱塞泵1、工作原理泵由转动轴1、斜盘2、柱塞3、缸体4、配油盘5等主要零件组成，斜盘2和配油盘5是不动的，传动轴1带动缸体4，柱塞3一起转动，柱塞3靠机械装置或在低压油作用压紧在斜盘上。当传动轴按图示方向旋转时，柱塞3在其沿斜盘自下而上回转的半周内逐渐向缸体外伸出，使缸体孔内密封工作腔容积不断增加，产生局部真空，从而将油液经配油盘5上的配油窗口吸入；柱塞在其自上而下回转的半周内又逐渐向里推入，使密封工作腔容积不断减小，将油液从配油盘窗口向外排出，缸体每转一转，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸油动作。改变斜盘的倾角g，就可以改变密封工作容积的有效变化量，实现泵的变量。2、分类：斜盘式和斜轴式3、流量若柱塞数为z，柱塞直径为d，柱塞孔的分布圆直径为D，斜盘倾角为γ，则柱塞的行程为：h=Dtanγ故缸体转一转，泵的排量为：V=Zhπd2/4=πd2ZD(tanγ)/4理论流量：qT=Vn=D(tanγ)·zπd2/4实际流量：q=qTηpv=D(tanγ)·zηpvπd2/4※实际上，柱塞泵的输出流量是脉动的。当柱塞数为奇数时，脉动讲授内容作业与补充率σ较小。故柱塞泵的柱塞数一般都为奇数，从结构和工艺性考虑，常取z=7或z=9。4、结构（1）、缸体端面间隙的自动补偿装置使缸体紧压配流盘端面的作用力，除机械装置或弹簧作为预密封的推力外，还有柱塞孔底部台阶面上所受的液压力，此液压力比弹簧力大得多，而且随泵的工作压力增大而增大。由于缸体始终受液压力紧贴着配流盘，就使端面间隙得到了自动补偿。（2）、配油盘（3）、滑靴（4）、变量机构讲授内容作业与补充第五节液压泵的选用PAGEPAGE1PAGE13讲授内容作业与补充第六节液压马达液压马达和液压泵在结构上基本相同，并且也是靠密封容积的变化进行工作的。常见的液马达也有齿轮式，叶片式和柱塞式等几种主要形式；从转速转矩范围分,可有高速马达和低速大扭矩马达之分。马达和泵在工作原理上是互逆的，当向泵输入压力油时，其轴输出转速和转矩就成为马达。但由于二者的任务和要求有所不同，故在实际结构上只有少数泵能做马达使用。下面首先对液压马达的主要性能参数作一介绍。一、液压马达的主要性能参数

主要参数为转速n、转矩T和效率η二、叶片式液压马达三、轴向柱塞式液压马达

课时分配：6节编写日期：2009年11月20日课题第四章液压缸目的和要求1.掌握活塞式液压缸的工作原理及特点，了解柱塞式液压缸，摆动液压缸。2.认识液压缸的典型结构和液压缸的组成。3.掌握液压缸主要尺寸的设计计算。难点重点重点：活塞式液压缸的工作原理及特点。难点：液压缸的典型结构组织教学（包括教学环节，内容提纲，时间分配，教具等）本章讲授内容：第一节液压缸的分类和特点第二节液压缸的结构第三节液压缸的设计与计算第四节液压缸常见故障分析与排除方法教学方法：采用理论讲授，实例演练结合。教具：多媒体教室、课件。课外作业教材P课时授课计划讲授内容作业与补充液压缸是液压系统的执行元件，液压缸的作用是将机械能转化为压力能，液压缸一般用于实现直线往复运动或摆动。第一节液压缸的分类和特点液压缸按结构形式的不同可分为活塞式、柱塞式、摆动式和伸缩式四类。按作用方式可分为单作用、双作用和组合式三类。以下对常见种类作以介绍。一、活塞式液压缸：活塞式液压缸的类型有：单杆式、双杆式和无杆式。（一）单杆活塞缸其类型有：双作用单杆、单作用单杆、差动液压缸。1、双作用单杆活塞缸如图4-1所示，活塞只有一端带活塞杆，单杆液压缸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4-1单杆式活塞缸工作特点：（1）双向进油，故称双作用式；（2）由于液压缸两腔承压面积不等，当p一定时，往返运动的出力不等；F1=p1A1-p2A2=πp1D2/4-πp2（D2-d2）/4(4-1)F2=p1A2-p2A1=πp1（D2-d2）/4-πp2D2/4(4-2)（3）由于液压缸两腔承压面积不等，当q一定时，往返运动的速度不等：v1=q/A1=4q/(πD2)(4-3)v2=q/A2=4q/[π(D2-d2)](4-4)讲授内容作业与补充（4）工作台运动范围约等于活塞行程的2倍。职能符号：2、单作用单杆活塞缸工作特点：（1）单向进油，故称单作用式；（2）液压缸的返回依靠重力或弹簧力应用：夹紧系统、举升机构3、差动液压缸差动连接：单杆活塞缸的两腔同时通入压力油，由于两腔的承压面积不同，迫使有杆腔的回油重新进入油缸的无杆腔，这种连接称为差动连接。（如图4-2）图4-2差动液压缸：采用差动连接的单杆活塞缸。讲授内容作业与补充工作特点：（1）是双作用单杆活塞缸；（2）利用两腔的有效作用面积差进行工作；（3）差动连接时的速度v3和推力F3：q+q´=v3πD2/4(4-5)v3=4q/(πD2)(4-7)q´=v3π(D2-d2)/4(4-6)产生的推力F3：F3=p(A1-A2)=pπD2/4-pπ(D2-d2)/4=pπd2/4(4-8)（4）液压缸返回时非差动连接，欲获得相等的快进快退速度，须满足：q/[π(D2-d2)/4]=q/(πd2/4)(4-9)(4-10)（二）双杆活塞缸双杆式活塞缸：活塞两端都有一根直径相等的活塞杆的液压缸。根据安装方式：缸筒固定式（实心双出杆）、活塞杆固定式（空心双出杆）两种。（如图4-3）图4-3工作特点：（1）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。讲授内容作业与补充F1=F2=(p1-p2)A=(p1-p2)•[π(D2-d2)/4](4-11)v1=v2=q/A=4q/[π(D2-d2)](4-12)（2）不能实现差动连接。（3）缸体固定时，整个工作台的移动范围约等于活塞有效行程的3倍；活塞杆固定时，整个工作台的移动范围约等于液压缸有效行程的2倍。（三）无杆活塞缸图4-4压力能→往复运动机械能→回转运动机械能图4-5二、柱塞式液压缸（柱塞缸）柱塞式液压缸特点：（1）柱塞式液压缸是单作用液压缸，即靠液压力只能实现一个方向的运动，回程要靠自重（当液压缸垂直放置时）或其它外力，因此柱塞缸常成对使用；讲授内容作业与补充（2）柱塞运动时，由缸盖上的导向套来导向，因此，柱塞和缸筒的内壁不接触，缸筒内孔只需粗加工即可；（3）柱塞重量往往比较大，水平放置时容易因自重而下垂，造成密封件和导向件单边磨损，故柱塞式液压缸垂直使用较为有利。通常用于长行程机床，如：龙门刨床、导轨磨床、大型拉床。三、摆动式液压缸：图4-6四、组合式液压缸：分类：伸缩式液压缸、增压液压缸、增速缸、齿条活塞缸。伸缩缸又称多级缸，其特点是伸出行程长，缩回尺寸小。1、伸缩式液压缸：结构特点：伸缩缸由两个或多个活塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞杆内孔是后一级活塞缸的缸筒，伸出时可获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸，伸缩缸被广泛用于起重运输车辆上。类型：单作用式如图4-7（a）、双作用式如图4-7(b)，前者靠外力回程，后者靠液压回程。工作特点：伸缩缸的外伸和缩回动作是逐级进行的。讲授内容作业与补充图4-7①首先是最大直径的缸筒开始外伸，直径最小的末级最后伸出。②推力一定时，随着工作级数变大，外伸缸筒直径越来越小，工作油液压力随之升高，工作速度变快。③在输入压力和流量不变前提下，其值为：Fi=p1（πDi2）/4（4-13）Vi=4p1/（πDi2）（4-14）式中:i指i级活塞缸。④在输入压力不变前提下，随着行程逐级增大，推力逐渐减小，这种推力的变化正好适合于自动装卸车对推力的要求。2、增压液压缸：图4-8说明：a.增压缸不是换能元件，输入、输出均为压力能；b.增压缸增压的同时使输出的流量减小，其总能量保持不变。增压液压缸使局部油路获得高压，起压力放大作用，它不是执行元件。故又称为增压器。类型：单作用、双作用。讲授内容作业与补充（1）单作用增压缸:图4-9（a）工作原理：当输入活塞缸的液体压力为p1，活塞直径为D，柱塞直径为d时，柱塞缸中输出的液体压力为高压，其值为：P1πD2/4=p2πd2/4p2=(D/d)2p1=Kp1(4-15)式中：K=D2/d2，称为增压比，它代表其增压程度。工作特点：不能连续输出高压液体；增压行程短。为连续的获得高压，需采用双作用增压缸。（2）双作用增压缸:图4-9（b）图4-93、增速缸：增速缸是由活塞缸和柱塞缸复合而成。增速缸能在不增加泵的流量的前提下，提高运动部件的运动速度。利用增速缸可实现快进、工进和快退的工作循环。（如图4-10）图4-10图4-114、齿条活塞缸如图所示，齿条活塞缸能将活塞的直线往复运动转换为齿轮的旋转运动。（如图4-11）讲授内容作业与补充第二节液压缸的结构一、液压缸的典型结构和组成:1.液压缸的典型结构举例：图4-121—耳环2—螺母3—防尘圈4.17—弹簧挡圈5—套6.15—卡键7.14—O形密封圈8.12—Y形密封圈9—缸盖兼导向套10—缸筒11—活塞13—耐磨环16—卡键帽18—活塞杆19—衬套20—缸底图4-131—活塞杆2—堵头3—托架4、17—V形密封圈5、14—排气孔6、19—导向套7—O形密封圈8—活塞9、22—锥销10—缸体11、20—压板12、21—钢丝环13、23—纸垫15—活塞杆16、25—压盖18、24—缸盖讲授内容作业与补充2.液压缸的组成：缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置五个部分。(1)缸筒和缸盖工作压力p＜10MPa时，使用铸铁；10MPa＜p＜20MPa时，使用无缝钢管；p＞20MPa时，使用铸钢或锻钢。图4-14(a)法兰连接式(b)半环连接式(c)螺纹连接式(d)拉杆连接式(e)焊接连接式(2)活塞与活塞杆图4-15讲授内容作业与补充(3)密封装置图4-16(4)缓冲装置缓冲目的：减小机械碰撞缓冲方法：缸外缓冲－－回路上设置减速阀或制动阀缸内缓冲（固定节流缓冲、可变节流缓冲）缓冲装置的工作原理：利用活塞或缸筒在其走向行程终端时封住活塞和缸盖之间的部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，以产生很大的阻力，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。①固定节流缓冲特点：在整个缓冲行程中节流口面积固定不变。②可变节流缓冲特点：节流口面积随缓冲行程增大而减小，缓冲腔内的压力几乎保持不变。讲授内容作业与补充图4-17AjAjPHvSH图4-18PPHvAjSH图4-19讲授内容作业与补充固定：瞬时缓冲压力大，易产生液压冲击；外力不为0时，v不为0，总存在机械碰撞。可变：速度降低慢，不会引起液压冲击；最终速度为0，可避免机械碰撞。(5)排气装置液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现爬行，噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。图4-20第三节液压缸的设计与计算在设计液压缸之前，必须对整个液压系统进行工况分析，编制负载图，选定系统的工作压力(详见第九章)，然后根据使用要求选择结构类型，按负载情况、运动要求、最大行程等确定其主要工作尺寸，进行强度、稳定性和缓冲验算，最后再进行结构设计。液压缸的设计内容和步骤(1)选择液压缸的类型和各部分结构形式。(2)确定液压缸的工作参数和结构尺寸。(3)结构强度、刚度的计算和校核。(4)导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。(5)绘制装配图、零件图、编写设计说明书。一、液压缸主要尺寸的确定1、工作压力的选取根据液压缸的实际工况，计算出外负载大小，然后参考下表选取适当的工作力。讲授内容作业与补充2、活塞杆直径d与缸筒内径D的计算受拉时：d=(0.3-0.5)D受压时：d=(0.5-0.55)D(p1<5mpa)d=(0.6-0.7)D(5mpa<p1<7mpa)d=0.7D(p1>7mpa)3、液压缸缸筒壁厚和外径的计算缸筒最薄处壁厚：δ≥pyD/2(σ)δ—缸筒壁厚；D—缸筒内径；py—缸筒度验压力，当额定压Pn>160x105Pa时，Py=1.25Pn；(σ)—缸筒材料许用应力。(σ)=σb/n4、活塞杆的计算直径强度校核：d≥[4F/π(σ)]1/2d—活塞杆直径；F—液压缸的负载；(σ)—活塞杆材料许用应力，(σ)=σb/n。5、液压缸缸筒长度的确定缸筒长度根据所需最大工作行程而定。活塞杆长度根据缸筒长度而定。对于工作行程受压的活塞杆，当活塞杆长度与活塞杆直径之比大于15时，应按材料力学有关公式对活塞进行压杆稳定性验算。二、液压缸结构设计中的几个基本问题1、液压缸的缓冲液压缸中使用的缓冲装置，常见的有环状间隙式，节流口可调式或外加缓冲回路等。讲授内容作业与补充图4-21图4-22第四节液压缸常见故障分析及排除方法一、爬行：1、可能的原因空气混入系统。液压缸两端的密封圈压得太紧或太松。活塞和活塞杆同轴度不好，活塞杆全长或局部弯曲。活塞杆两端的螺母拧得太紧，降低了同轴度。液压缸内孔锈蚀、拉毛，孔径因磨损出现腰鼓度、锥度等。PAGEPAGE1PAGE2讲授内容作业与补充液压缸安装精度不高，其中心线与导轨不平行。执行机构相对运动的接触面缺乏润滑油，产生干摩擦或半干摩擦。2、排除的方法排除系统内的空气。若没有排气装置，可开动液压系统，用最大行程使工作部件快速运动，以排队系统内的空气。调整两端密封圈，使松紧合适，保证活塞杆能来回用手拉动，试车时无泄漏即可。校直活塞杆，修整活塞。活塞杆两端螺母不宜拧得太紧，一般用手旋紧即可，以保证活塞杆处于自然状态。珩磨或研磨修复液压缸，然后根据修磨后的孔径配活塞。检查后，重新安装和校正。调整执行机构运动副的润滑油量，保持适量润滑。二、推力不足或工作速度逐渐下降甚至停止：1、可能的原因液压缸和活塞配合间隙过大或因密封圈磨损而引起很大间隙，造成活塞两端高、低压油互通而速度下降。由于工作时经常用工作行程的某一段，造成液压缸孔径局部有腰鼓形，使液压缸两端高、低压油互通。活塞杆弯曲。液压缸两端活塞杆处的密封元件压得过紧。液压油中杂质过多，使活塞卡信。油温过高使油液黏度下降，泄漏增加。执行件导轨润滑不良。也有可能因泵供油压力不足引起。2、排除的方法修复或更换以达到配合间隙要求，更换密封圈。修复缸体孔径，达到要求后配制活塞。校直活塞杆。适当放松压盖的紧固螺钉，以不漏油为准（允许少有渗油）。清洗各部分，过滤或更换液压油，修理被卡表面。分析发热原因并设法降低发热量。调整润滑油的供应量，使润滑良好。检查泵的吸油和出油情况。

课时分配：16节编写日期：2009年10月20日课题第五章液压控制阀目的和要求1.通过学习使学生了解液压控制阀的结构；2.熟悉控制阀的工作原理；3.掌握控制阀在液压系统中的应用。难点重点三位阀的中位机能及换向阀、先导溢流阀、调速阀的工作原理及应用。电液换向阀、调速阀的工作原理组织教学（包括教学环节，内容提纲，时间分配，教具等）复习旧课新课导入讲授内容：一、概述二、方向控制阀三、压力控制阀四、流量控制阀教学方法：采用启发式、互动式等。教具：课件、模型、挂图课外作业教材P1155.1、5.3、5.4、5.6、5.9、5.10、5.18。课时授课计划讲授内容作业与补充第一节概述一、液压控制阀的作用及分类1．液压控制阀的作用液压控制阀(简称液压阀)是液压系统中的控制元件，用来控制液压系统中流体的压力、流量及流动方向，以满足液压缸、液压马达等执行元件不同的动作要求，它是直接影响液压系统工作过程和工作特性的重要元器件。2。液压控制阀的分类液压阀的分类方法很多，以至于同一种阀在不同的场合，因其着眼点不同而有不同的名称。下面介绍几种不同的分类方法。(1)按机能分压力控制阀、方向控制阀、流量控制阀(2)按操作方式分手动阀、机动阀、电动阀（3）按连接方式分管式连接、板式及叠加式连接、插装式连接二、液压控制阀的性能参数及对阀的要求1。阀的性能参数是评定何选用液压阀的依据。各种不同的液压阀有不同的性能参数，其共同的性能参数如下：（1）公称通径公称通径代表阀的通流能力的大小，对应于阀的额定流量。与阀进、出油口相连接的油管规格应与阀的通径相一致。（2)额定压力额定压力是液压阀长期工作所允许的最高工作压力。对于压力控制阀实际最高工作压力有时还与阀的调压范围有关。2。液压系统对阀的基本要求如下：（1）动作灵敏，冲击和振动小、压力损失少、密封性能好。（2)结构紧凑，安装、调整、维护方便，通用性能好。第二节方向控制阀方向控制阀就是用以控制液压系统中液压油流动的方向或液流的通断，从而控制执行元件的启动、停止或换向的元件。它分为单向阀和换向阀两类。一、单向阀1.定义：单向阀只允许油液某一方向流动，而反向截止。主要性能要求:液通过时压力损失要小；反向截止密封性要好。结构如图:工作原理：压力油从P1进入，克服弹簧力推动阀芯，使油路接通，压力油从P2流出，当压力油从反向进入时，油液压力和弹簧力将阀芯压紧在阀座上，油液不能通过。2.液控单向阀工作原理：当控制口K不通压力油时，此阀的作用与单向阀相同；但当控制口通以压力油时，阀就保持开启状态，液流双向都能自由通过。图上半部与一般单向阀相同，下半部有一控制活塞1，控制油口K通以一定压力的压力油时，推动活塞1并通过推杆2使锥阀芯3抬起，阀就保持开启状态。液控单向阀的应用：二、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、断开或变换液压油的流动方向，从而使液压执行元件启动、停止或改变运动方向。换向阀的分类如下：1、换向阀的分类按照换向阀的结构形式可分为：滑阀式、转阀式、球阀式和锥阀式。按照换向阀的操纵方式可分为：手动、机动、电磁控制、液动、电液动和气动。按照换向阀的工作位置和控制的通道数分为：二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等。按照换向阀的阀芯在阀体中的定位方式又可分为：钢球定位、弹簧复位、弹簧对中等。2、工作原理：滑阀式换向阀是靠阀芯在阀体内作轴向运动，而使相应的油路接通或断开的换向阀。如上图为换向阀符号。其含义如下：方格数即为“位”数，几个方框表示几“位”。一个方框内的箭头首尾或符号与方框的交点数为油口的通路数，即“通”数。靠近控制（操纵）方式的方框，为控制力作用下的工作位置。一般阀与系统供油路连接的进油口用P表示，阀与系统回油路连接的回油孔用T表示，而阀与执行元件连接的工作口用A、B表示。常用的二位和三位换向阀的位和通路符号如图所示：二位二通二位三通二位四通三位四通换向阀操纵符号：手动机动电磁动液动液压先导控制电磁液压先导控制3、换向阀结构（1）手动换向阀：手动换向阀是利用手动杠杆等机构来改变阀芯和阀体的相对位置，从而实现换向的阀类。阀芯定位靠钢球、弹簧，使其保持确定的位置。如图所示为弹簧自动复位式三位四通手动换向阀的结构及图形符号。（2）机动换向阀：机动式换向阀是依靠安装在运动部件上的液压行程挡块或凸轮推动阀芯从而实现换向的阀类，常用来控制机械运动部件的行程，故又称行程换向阀。（3）电磁换向阀：电动换向阀又称为电磁换向阀，它是利用电磁铁通电吸合后产生的吸力推动阀芯动作来改变阀的工作位置。电磁换向阀的电磁铁按所使用电源不同可分为交流型和直流型；按衔铁工作腔是否有油液又可分为“干式”和“湿式”电磁铁。其操纵方便，布置灵活，易于实现动作转换的自动化。但其吸力有限，不能用来直接操纵大规格的阀。直流湿式三位四通电磁换向阀（4）液动换向阀：液动换向阀利用控制油路的压力油来推动阀芯实现换向，因此它适用于较大流量的阀。下图是三位四通液动换向阀的结构原理图。当控制油口K1、K2不通压力油时，阀芯在对中弹簧作用下处于中位。当K1通压力油、K2回油时，芯右移，P与A通、B与T通；当K1通压力油、K2回油时，阀芯左移(如图中所示)。（5）电液动换向阀：电液动换向阀由电磁换向阀和液动换向阀组合而成。其中，液动换向阀实现主油路的换向，称为主阀；电磁换向阀用于改变液动换向阀的控制油路的方向，推动液动换向阀阀芯移动，称为先导阀。电液换向阀既能实现换向缓冲，又能用较小的电磁铁控制大流量的液流，故在大流量的液压系统中宜采用电液换向阀换向。4、换向阀的滑阀机能对于各种操纵方式的三位四通和五通换向阀滑阀，阀芯在中间位置时，为适应各种不同的工作要求，各油口间的通路有各种不同的连接形式。这种常态位置时的内部通路形式，称为中位滑阀机能。滑阀机能中位时的滑阀状态中位符号性能特点O各油口全部关闭，系统保持压力，执行元件各油口封闭。H各油口P、T、A、B全部连通，泵卸荷。Y缸不卸荷，执行元件两腔与回油连通JP口保持压力，缸A口封闭，B口与回油口T连通CP口保持压力，缸A口封闭，B口与回油口T连通PP口与A、B口都连通，回油口T封闭(1)液压泵的工作状态：当液压泵的油口P被堵时（如O型）系统保压，液压泵能用于多缸液压系统；当P和T相通时（如H型、M型），液压泵处于卸荷状态，功率损失少。（2）液压缸工作状态：当油口A和B接通时（如H型）液压缸处于“浮动”状态，可以通过某些机械装置（如齿轮齿条结构）改变工作台位置;立式液压缸由于自重而不能停止在任意位置上。当油口A、B堵塞时（如M、O型），液压缸能可靠停留在任意位置上，但不能通过机械装置改变执行机构的位置。当油口A、B与P连接时（如P型），单干液压缸和立式液压缸不能在任意位置停留，双杆液压缸可以通过机型装置改变执行机构的位置。(3)换向平稳性与精度：当液压缸的油口A、B堵塞时（如O型），换向过程已出现液压冲击，换向平稳性差，但换向精度高；反之油口A、B都通油口T时（如H型），换向过程中工作部件不易迅速制动，换向精度低，但液压冲击小，换向平稳性好。（4）起动平稳性：当阀芯处于中位时，液压缸的某腔若与油箱相通（如H型），则起动时该腔内因无足够的油液起缓冲作用而不能保证平稳起动；反之液压缸的某腔不通油箱而充满油液时（如O型），则再次起动就较平稳。第三节压力控制阀在液压系统中，控制液压系统中的压力或利用系统中压力的变化来控制某些液压元件动作的阀，统称液压控制阀。按其功能和用途不同分为溢流阀减压阀顺序阀压力继电器等。一、溢流阀溢流阀是用来控制和调整液压系统的压力，以保证系统在一定压力或安全压力下工作。1、溢流阀（1）直动式溢流阀：如图所示，P是进油口，T是回油口，进口压力油进油经阀芯中间的阻尼孔作用在阀芯底部端面上，当进口P从系统接入的油液压力不高时，锥阀心被弹簧压在阀座上，阀口关闭；当进口油压升高到能克服弹簧阻力时，推开锥阀，使阀口打开，油液就由进油口P流入，再从回油口T流回油箱（溢流），进油压力也就不会继续升高。阀芯上阻尼孔的作用是用来增加液阻，以减少阀芯的振动，提高阀的工作平稳性。调节螺母，改变弹簧压紧力，也就调节了溢流阀进油口处的油压。由阀芯间隙处泄漏到弹簧腔的油液，经阀体上的孔通回油孔T排入油箱。当溢流阀稳定工作时，作用在阀芯上的力应是平衡的。若忽略阀芯自重、摩擦阻力和稳态轴向液动力，则阀芯的受力平衡方程为：Pk.A=PR=KX0当阀芯处于某一位置时，阀芯的受力平衡为：P.A=K(X0+x)式中：x为弹簧附加压缩量。由上式可知，当阀芯处于不同位置时，溢流压力是变化的。然而由于弹簧的附加压缩量x相对于预压缩量x0来说是较小的，所以可认为溢流压力P基本保持恒定，这就是溢流阀起定压溢流作用的工作原理。直动式溢流阀是利用阀芯上端的弹簧力直接与下端面的液压力相平衡来控制溢流压力的，这样，在阀芯位移相同的情况下，弹簧力变化较大。一般直动式阀只做成低压、流量不大的溢流阀。（2）先导式溢流阀：先导式溢流阀由主阀和先导阀两部分组成。先导阀的结构原理与直动式溢流阀相同，但一般采用锥形坐阀式结构。主阀可分为：滑阀式(一级同心)结构、二级同心结构和三级同心结构。图为一级同心溢流阀的工作原理图。油液从P口进入，经阻尼孔作用于主阀心的两端及先导阀阀心上。（一般情况下，外控口是堵塞的）当进口压力不高时：液压力不能克服先导阀的弹簧阻力，先导阀口关闭，阀内无油液流动。主阀心因前后腔油压相同，故被主阀弹簧压在阀座上，主阀口亦关闭。系统油压升高到先导阀弹簧的预调压力时：先导阀口打开，主阀弹簧腔的油液流过先导阀口并经阀体上的通道和回油口T流回油箱。这时，油液流过阻尼小孔，产生压力损失，使主阀心两端形成了压力差。主阀心在此压差作用下克服弹簧阻力向上移动，使进、回油口连通，达到溢流稳压的目的。现在来研究主阀芯处于某一平衡位置时的状态。忽略阀芯自重和摩擦力,主阀受力平衡为:PA=P1A+Fa=P1A+K(x0+x)或P=P1+K(x0+x)/AP-溢流阀所控制的主阀下腔压力,即进油口压力P1-主阀芯上腔的压力A-主阀芯上端面面积K-主阀芯平衡弹簧的刚度x0-平衡弹簧的预压缩量x-主阀开启后,平衡弹簧增加的压缩量Fa-平衡弹簧对主阀芯的作用力.由上式可知,先导式溢流阀所控制的压力由P1和Fa/A两项组成。由于有主阀上腔P1的存在。即使被控压力P较大,主阀上平衡弹簧力也只需很小,只要能克服摩擦力使主阀芯复位即可，所以，主阀芯弹簧可以做的很小，当负载变化时，阀口开度也随之增大或减小，主阀弹簧的附加压缩量X也生变化，由于主阀弹簧的刚度低，X的变化量相对预压缩量x0来说又很小，故溢流阀进口的压力P1变化甚小；同理，由于先导溢流阀的调压弹簧刚度亦不大，弹簧调定后，在溢流阀上腔的控制压力P2也基本不变，故先导式溢流阀在压力调定后，即使流量变化，进口处的压力P1变化也很小，因此，定压精度高。由于先导阀的阀芯一般为锥阀，受压面积小，所以用一个刚度不大的弹簧即可调整高的压力P2，拧动先导阀的调压螺钉便能调整溢流阀压力。更换不同刚度的调压弹簧，便能得到不同的调压范围，这种阀调压比较轻便、振动小、噪音低、压力稳定，但只有在先导阀和主阀都动作后才起控制压力的作用，因此反应不如直动式溢流阀快。2、溢流阀的主要性能（1）静态特性溢流阀的静态特性指溢流阀在稳定状态下（即系统在没有突变时）的性能，其主要指标有压力流量特性、启闭特性、卸荷压力等。压力-流量特性当溢流量变化时,阀口开度也相应地变化,其溢流压力也有所变化,这就是溢流阀的压力-流量特性.当系统压力Pk为时,液压力与弹簧预紧力相平衡,阀口处于将开的临界状态。此时,阀芯的受力平衡方程为:Pk*∏d2/4=KX0式中Pk—开启压力；d—滑阀直径；k—弹簧刚度；x0—弹簧顶压缩量。当油压增加到P时，阀口开度为x，阀芯的受力平衡方程为：P.∏d2/4=K(x0+x)两式相减得x=(∏d2/4K)(p-pk)通过阀口的流量可按薄壁小孔流量公式计算：Q=Cq.A.(2/r△P)1/2压力流量曲线从上图可以得到以下几点结论：（ⅰ）不同的开启压力pk对应不同的曲线。Pk的大小可用改变弹簧的预压缩量x0来调节；（ⅱ）当开启压力pk一定时，溢流压力随溢流量的增加而增加。当溢流量达到阀的额定流量QT时，与此相对应的压力值称为溢流阀的全流量溢流压力PT。从上式看出，弹簧刚度K越小，曲线就越陡，溢流量变化所引起的压力变化量就越小，定压性能就好。反之，调压性能就差。常用调压偏差(Pk-Pk)和开启比Pk/PT来衡量定压性能的好坏。调压偏差越小则该阀的定压性能越好。且进一步开启比来衡量定压性能的优劣，其值越高越好，一般规定开启比应不小于90％。启闭特性启闭特性是指溢流阀在稳态情况下，从闭合到完全开启，再从全开到闭合的过程中，被控压力与通过溢流阀的溢流量之间的关系。启闭特性可分为开启特性和闭合特性，一般用溢流阀稳定工作时的压力—流量特性来描述。图中虚线2为无摩擦阻力时的理想曲线，由于要克服摩擦阻力Ff，实际压力损失须大于Pk并升高到P’k后阀才开启。当溢流量增加，压力沿曲线1上升。溢流量为QT时，压力为P’T。同样要等压力降低到P”T时，压力沿曲线3下降。完全闭和时压力为P”k。溢流阀启闭特性曲线（2）动态性能溢流阀的动态性能通常是指溢流阀由一个稳定工作状态过渡到另一个稳定工作状态时，溢流阀所控制的压力随时间变化的过渡过程性能。溢流阀升压与卸荷的动态特性曲线1一电压信号2一压力响应曲线式中各符号含义：压力超调量Δp：升压时间t1：升压过渡过程时间t2：卸荷时间t3：t1越小，溢流阀的响应越快；t2越小，溢流阀的动态过渡时间越短。（3）卸荷压力将先导式溢流阀的远程控制口直接油箱，当阀通过额定流量时，阀的进油腔压力和回油腔压力的差值称为卸荷压力。显然，它和通道阻力和平衡弹簧预紧力有关。3、溢流阀的应用（1）调压溢流在定量泵系统中，常用于溢流稳压(注：阀口通常是打开的).如图（a）所示，溢流阀并联于回路中，进入液压缸的流量由节流阀调节。由于定量泵的流量大于液压缸所需流量，油压升高，讲溢流阀打开，多余油经溢流阀流回油箱。因此，溢流阀的功用就是保持系统压力基本不变。（2）安全保护在变量泵系统中，常用于防止过载，故又称为安全阀。如图（b）所示，在正常工作时，安全阀关闭，只有在系统发生故障时，压力升至安全阀的调定值时，阀口才打开，使变量泵排出的油液流回油箱，以保证液压系统的安全。（3）使泵卸荷采用先到溢流阀调压的定量泵系统，当阀的外控口K与油箱连通时，其主阀芯在进油口压力很低时即可迅速抬起，使泵卸荷，以减少能量损失。如图（b）所示，当电磁铁通电时，溢流阀外控口通油箱，因而能使泵卸荷。（4）远程调压当先导溢流阀的外控口K（远程控制口）与调压较低的溢流阀连通时，其主阀芯上腔的油压只要达到低压阀的调整压力，主阀芯即可抬起溢流，其先导阀不再起调压作用，即实现远程控制作用。（5）形成背压将溢流阀装在回油路上，调节溢流阀的调压弹簧即能调节背压力的大小。如图（e）所示，（a）溢流恒压(b)安全保护(c)液压泵卸荷(d)远程调压(e)形成背压二、减压阀减压阀是一种利用液流流过隙缝产生压降的原理，使出口压力低于进口压力的压力控制阀。减压阀又可分为定压减压阀、定比减压阀和定差减压阀三种。其中定压减压阀应用最广，简称为减压阀。减压阀也分为直动式和先导式两种。1、减压阀的结构和工作原理图为先导式减压阀，它分为两部分，先导阀调压，主阀减压。压力为P1的油从阀的进油口A流入，经过缝隙δ减压以后，压力降为P2，再从出油口B流出。当