《汽车维修技术基础》-第4章

4.1液压传动概述4.1.1液压传动的原理和组成

1.液压传动的工作原理

图4-1是常见的液压千斤顶的工作原理图。大、小两个液压缸6和3的内部分别装有活塞7和2，活塞与缸体之间保持一种良好的配合关系，不仅活塞能在缸内滑动，而且配合面之可又能实现可靠的密封。当杠杆1向上提起时，活塞2被带动上升，缸3下腔的密封工作容积增大，由于钢球4和5分别关闭厂各自所在的油路，缸3的下腔形成厂部分真空，油池10中的油液就在大气压力作用下推开钢球4沿吸油孔道进人缸3的下腔，完成一次吸油动作。当杠杆1压下时，活塞2下移，缸3下腔的工作容积减少，油液压力上升，推开钢球5(此时钢球4自动关闭厂通往油池的油路)，经两缸之间的连通孔道进人大缸6的下腔。由于缸6下腔也是一个密封的工作容积，进人的油液推动大活塞7上升，并将重物8向上顶起一段距离。这样反复地提、压杠杆1，就可以使重物不断上升，达到起重的日的。下一页返回4.1液压传动概述若将放油阀9旋转90°，在物体8的重力作用下，缸6中的油液便流回油池10，活塞7下降到原位。液压千斤顶是一个简单的液压传动装置。由液压千斤顶的工作过程可知:液压传动是以液体作为工作介质来传递运动与动力的一种传动方式，它依靠密封容积的变化传递运动，依靠液体内部的压力(由外界负载所引起)传递动力。液压传动装置本质上是一种能量转换装置，它先将机械能转换为便于输送的液压能，随后又将液压能转换为机械能做功。上一页下一页返回4.1液压传动概述2.液压系统的组成

图4-2是一台简化厂的机床工作台液压传动系统。液压泵3由电动机(图中未画出)驱动从油箱1中吸油，油液经滤油器2过滤以后流往液压泵，经泵向系统输送。来自液压泵的压力油流经节流阀8的开口，并经换向阀7的P-A通道(图4-2(a)所示换向阀7的阀芯移到左边位置)进人液压缸6的右腔，推动活塞连同工作台5往左运动，液压缸左腔的油液则经换向阀7的B-T通道流回油箱。若将换向阀7的手柄拨到右边位置，阀芯亦移到右边位置，这时，来自液压泵的压力油经换向阀的P-B通道流人液压缸左腔，推动活塞连同工作台往右运动，液压缸右腔的油液则经换向阀的A-T通道流回油箱。由于节流阀的开口不大，有阻碍油液流动的作用，因而引起泵出口油路压力升高。上一页下一页返回4.1液压传动概述当压力达到某一数值时，溢流阀9的阀芯在底部油压推力作用下压缩上部弹簧而向上移动，使阀口打开，系统中多余的压力油就经溢流阀的开口溢回油箱。因此调节节流阀的开口大小，将使进人液压缸的油液流量改变，达到调节工作台速度的日的。而调节溢流阀的弹簧力就可调整系统的压力，并使系统的压力保持在一定的数值(可从压力表4指针所对应的刻度读出)。将换向阀7的手柄拨到中间位置，阀芯位于中位，换向阀7的进、回油口被堵住，液压缸两腔既不进油也不回油，活塞停止运动，工作台就在某一位置停止下来。这样，液压泵不停止工作，就能实现工作台在任意位置停止。这时，液压泵输出的压力油因为没有其他去处，全部经溢流阀流回油箱。上一页下一页返回4.1液压传动概述将图4-2(a)中的各种液压组件用规定的简化符号表示，就得到图4-2(b)所示的图形。这种图形简洁明厂，易于绘制，是液压系统常用的表示方法。从上例可以看出，液压传动系统由以下儿个部分组成。

(1)动力部分—液压泵。其作用是将电动机输给的机械能转换为液体的压力能，是一种能量转换装置。

(2)执行部分—液压缸或液压马达。其作用是将液压泵输给的液体压力能转换为工作部件运动的机械能，也是一种能量转换装置。

(3)控制部分—各种液压阀。其作用是控制和调节油液的压力、流量及流动方向，以满足液压系统的工作需要。

(4)辅助部分—油箱、油管、滤油器、压力表等。其作用是创造必要的条件以保证液压系统正常工作。上一页下一页返回4.1液压传动概述4.1.2液压传动的优缺点1.液压传动的优点和机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下一些优点。(1)易于获得很大的力或力矩。(2)易于在较大范围内实现无级变速。(3)传动平稳，便于实现频繁换向和防止过载。(4)便于采用电液联合控制以实现自动化。(5)机件在油中工作，润滑好，寿命长。(6)液压组件易于实现系列化、标准化、通用化。由于液压传动有上述优点，所以在各个工业部门得到厂广泛的应用。上一页下一页返回4.1液压传动概述2.液压传动存在的主要缺点

(1)由于泄漏不可避免，并且油有一定的可压缩性，因而传动比不恒定，不适宜作定比传动。

(2)漏油会引起能量损失(称为容积损失)，这是液压传动的主要损失，此外还有管道阻力及机械摩擦所造成的能量损失(称为机械损失)，所以液压传动的效率较低。

(3)液压系统产生故障时，原因不易寻找。上一页下一页返回4.1液压传动概述4.1.3液压传动的两个基本参数—压力、流量

1.压力液压千斤顶在顶起重物进行工作时，缸内的液体是存在压力的，正是由于这种压力作用在大活塞的底面，才推动重物升起。由物理学中的静压传递原理(帕斯卜原理)可知，密封容器内的液体，当任意一处受到外力作用时，这个力就会通过液体传到容器内的任何部位，而且压力处处相等。这里所说的压力(物理学中称为压强)是指作用在液体单位面积上的力，一般用P表示，而作用在活塞有效面积上的力用F表示。当活塞的有效作用面积为A时，则有下列关系式:F=pA上一页下一页返回4.1液压传动概述或P=F/A式中，F—活塞所受到的外力，N;A—活塞的有效作用面积，m2;P—液压缸中液体的压力，Pa。

由此可知，在液压传动系统中，液压缸的工作压力取决于外负载。在液压传动中，通常把工作压力分为儿个等级，如表4-1所示。上一页下一页返回4.1液压传动概述

2.流量单位时间内流过管道某一截面的液体体积称为流量，用符号q表示。若在时间t内流过的液体体积为V，则流量为q=V/t流量的单位是m3/s,cm3/s或T/min已们换算关系是:1m3/s=106cm3/s=6x104L/min上一页下一页返回4.1液压传动概述

图4-3所示为液体一直在管内流动，设管道的通流截面积为A，流过截面I-I的液体经时间乙后到达截面II-II处，所流过的距离为l，则流过的液体体积为V=Al因此流量为:q=V/t=Al/t=Av上式中，v是液体在通流截面上的平均流速，而不是实际流速。由于液体存在钻性，致使同一通流截面上各液体质点的实际流速分布不均匀，越靠近管道中心，流速越大。因此在进行液压计算时，实际流速不便使用，需使用平均流速。由上式可知，当液压缸的活塞有效作用面积一定时，活塞运动速度的大小由输人液压缸的流量来决定。上一页下一页返回4.1液压传动概述3.压力损失及其与流量的关系由静压传递原理可知，密封的静止液体具有均匀传递压力的性质，即当一处受到压力作用时，其各处的压力皆相等。但是，流动的液体情况并不是这样，当液体流过一段较长的管道或各种阀孔、弯管及管接头时，由于流动液体各质点之间以及液体与管壁之间的相互摩擦和碰撞作用，引起厂能量损失，这种损失主要表现为液体在流动过程中的压力损失，如图4-4所示。若以△P表示压力损失，则它与管道中通过的流量q之间存在如下关系:△P=Rq2上一页下一页返回4.1液压传动概述式中，q—通过管道的流量;R—管道中的液阻，与管道孔的截面形状、截面积大小、管道长度及油液性质等因素有关;△P—油液通过管道的压力损失，可视为管道两端的压力差，即△P=P1-P2n—指数，由管道的结构形式所决定，通常1≤n≤2。

由上式可知:液阻增大，将引起压力损失增大，或使流量减小。液压传动中常利用改变液阻的办法来控制压力或流量。上一页下一页返回4.1液压传动概述4.1.4液压传动用油的选择

1.液压传动用油的要求液压传动中的油液既是传动介质，又有润滑作用，因此对它有较高的要求。

(1)良好的化学稳定性，包括氧化安定性和剪切安定性，即油液在高温下长期与空气接触(抗氧化)以及在高速下通过小孔或缝隙(剪切)后，仍能保持其原有化学成分不变的性质。

(2)良好的润滑性能，以减少组件中相对运动表面的磨损。

(3)质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水分和水溶性酸碱等。

(4)适当的钻度和良好的钻温特性。

(5)凝固点较低，以保证油液能在较低温度下正常使用。上一页下一页返回4.1液压传动概述(6)自燃点和闪点(在规定条件下加热时，油液逸出的气体与空气混合及与明火接触后发生瞬间闪火的最低温度)要高，以保证油液的安全贮存和系统能在较高温度下使用。有些设备工作环境温度很高，并有明火(如冶金、锻压设备)时，则要求油液能抗燃。

(7)抗泡沫性(起泡少，消泡快)和抗乳化性(经搅拌后油液与其中的水形成乳化液)要好。

(8)没有腐蚀性，防锈性能好。与密封件材料和涂料有良好的相溶性(无软化、硬化和溶解等作用)。上一页下一页返回4.1液压传动概述

2.液压传动用油的分类和选用液压油可分为两大类:一类为可燃性液压油，即各种石油型液压油，它包括通用(普通)液压油(YA类组号，以下同)、抗磨液压油(YB)、低温液压油(YD)等;另一类为抗燃性液压油，它包括各种合成型液压油和乳化型液压油，如水一乙二醇油(YRC)(合成型)、水包油乳化液(YRA)(90%以上是水，又称高水基液，其余部分为基础油和各种添加剂，如乳化剂、抗磨剂、防锈剂及抗泡沫剂等)、油包水乳化液(YRB(油水比例约为6:4，其余部分为各种添加剂)等。一般情况下，大都选用石油型液压油。石油型液压油润滑性好，但抗燃性差。在一些高温、易燃、易爆的工作场合，为厂安全，应使用价格高的抗燃性液压油。上一页返回4.2液压元件4.2.1液压泵液压泵是一种能量转换装置。它将输人的机械能转换为液压能输出。

1.液压泵的基本原理

图4-5是一个简单的单柱塞液压泵的结构示意图。柱塞2安装在泵体3内，柱塞在弹簧4的作用下和偏心轮1接触。当偏心轮转动时，柱塞作左右往复运动。柱塞向右运动时，其左端和泵体所形成的密封容积增大，形成局部真空，油箱中的油液就在大气压作用下通过单向阀5进人泵体内，单向阀6封住出油口，防止系统中的油液回流，这是液压泵吸油。当柱塞向左运动时，密封容积减小，单向阀5封住吸油口，防止油液流回油箱，泵体内的油液受到挤压，经单向阀6排人系统，这是液压泵压油。若偏心轮不停地转动，泵就不断地吸油和压油。下一页返回4.2液压元件2.液压泵的类型与构造在液压传动系统中，一般都采用容积式泵作为液压泵。按照结构的不同，常用的液压泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵三种。

(1)齿轮泵。齿轮泵的工作原理如图4-6所示。一对相互啮合的齿轮装在泵体内，齿轮两端面靠端盖密封，齿顶靠泵体的圆弧形表面密封，在齿轮的各个齿间，形成厂密封的工作容积。泵体有两个油口，一个是人口(吸油口)，一个是出口(压油口)。当电动机驭动主动齿轮旋转时，两齿轮转动方向如图4-6所示。这时吸油腔的轮齿逐渐分离，由齿间所形成的密封容积逐渐增大，出现厂部分真空，油箱中的油液在大气压的作用下，经吸油管和液压泵人口进人吸油腔。吸人到齿间的油液随齿轮旋转带到压油腔，随着压油腔轮齿的逐渐啮合，密封容积逐渐减小，油液就被挤出，从压油腔经出口输送到压力管路中。上一页下一页返回4.2液压元件由于齿轮泵的密封容积变化范围不能改变，故流量不可调，是定量泵。齿轮泵的结构简单，易于制造，价格便宜，工作可靠，维护方便。但齿轮泵是靠一对一对齿的交替啮合来吸油和压油的，每一对齿啮合过程中的容积变化是不均匀的，这就形成较大的流量脉动和压力脉动，并产生振动和噪声;齿轮泵泄漏较多，由此造成的能量损失较大，其液压泵的容积效率(指泵的实际流量与理论流量的比值)较低;此外，齿轮、轴及轴承所受径向液压力不平衡。由于存在上述缺点，齿轮泵一般只能用于低压轻载系统中。上一页下一页返回4.2液压元件

(2)叶片泵。双作用式叶片泵的工作原理如图4-7所示。它主要由定子1、转子2,叶片3和前后两侧装有端盖的泵体4等组成。叶片安放在转子槽内，并可沿槽滑动。转子和定子中心重合，定子内表面近似椭圆形，由两段长半径R圆弧，两段短半径:圆弧和四段过渡曲线所组成。在端盖上，对应于四段过渡曲线的位置开有四条沟槽，其中两条与泵的吸油口沟通，另外两条与压油口沟通。当电动机带动转子按图示方向旋转时，叶片在离心力作用下压向定子内表面，并随定子内表面曲线的变化而被迫在转子槽内往复滑动。转子旋转一周，每一叶片往复滑动两次，每相邻两叶片间的密封容积就发生两次增大和减小的变化。容积增大产生吸油作用，容积减小产生压油作用。因为转子每转一周，这种吸、压油作用发生两次，故这种叶片泵称为双作用式叶片泵。双作用式叶片泵的流量不可调，是定量泵。上一页下一页返回4.2液压元件(3)柱塞泵。图4-8所示为径向活塞式柱塞泵，它主要由定子1、带有多个径向活塞3的转子4和配油轴2等组成。由于定子中心与转子中心间有偏心距。，当电动机带动转子旋转时，每个活塞都分别在各自的液压缸内沿半径方向作往复移动。转子4在向下的半周(0-π)范围内，活塞向外移动，液压缸容积增大，油从配油轴下面的油孔吸人液压缸内，在向上的半周(π-2π)范围内，活塞向中心移动，液压缸容积减小，液压缸内的油便从配油轴上面的油孔压出。这种液压泵的供油量是可以调节的。移动定子的位置即可改变偏心距己的大小，从而改变供油量的大小。当偏心距e=0时(图4-8(b))，供油量等于零;当偏心的方向相反时(图4-8(c))，油的流动方向也相反。上一页下一页返回4.2液压元件4.2.2控制阀控制阀用来控制液压系统中油液的压力、流量和流动方向，使执行机构完成预期的动作。控制阀的类型较多，按功用可分为压力阀、方向阀和流量阀。控制阀结构较简单，一般由阀体、阀芯和阀芯控制件等三部分组成。阀芯控制分为手动、机动、电动、液动和气动等儿种。

1.方向控制阀方向控制阀用来控制油液流动的方向，它的类型很多，按它所控制的油路来分，有止回阀和换向阀;按它的结构来分，有滑阀式和转阀式。上一页下一页返回4.2液压元件

(1)止回阀(单向阀)。止回阀只允许油向一个方向流动，其结构如图4-9所示。滑阀3在弹簧作用下轻轻压在阀座2上，当油口1处的压力高于油口5处的压力时，油的压力便克服弹簧力将滑阀顶起，使阀门打开，接通厂油路，这样油便从油口1流人，从油口5流出。反之，当油口5处压力高于油口1处的压力时，油的压力使滑阀紧紧压在阀座上，油路不通。(2)换向阀。在图4-2所示的液压传动系统中，换向阀用来改变油液流动的路线以改变工作机构的运动方向。不过，图4-2中的换向阀是用手操纵的，单用这个换向阀是不能实现自动换向的。因为当滑阀移动到中间位置时，液压系统的油路不通，工作机构便停止不动，产生“死点”现象。如要使用撞块操纵自动换向，则需利用电磁阀或液压作用来控制换向阀才能实现。上一页下一页返回4.2液压元件图4-10为电磁控制换向阀的结构，利用它可以避免“死点”。但由于电磁阀的动作很快，液压缸一腔的压力油由P突然降为零，另一腔由零突然升到P，压力的急剧变化会引起工作机构换向时的“冲击”现象。而且会使电磁阀的寿命降低，容易发生故障。换向阀的位数有二位和三位，通数有二通、三通、四通、五通等，最常用的为三通和四通;滑阀的操纵方式有手动(S型)、机械操纵(C型)、电磁操纵直流(E型)、交流(D型)、液动(Y型)及电磁联合操纵(EY或DY型)等。

图4-11所示为34DO-B10H三位四通电磁换向阀的代表符号。型号中H代表压力等级，它的工作压力可达210x105Pa,B代表连接形式为板式连接，10表示通径(10mm),0代表滑阀机能。上一页下一页返回4.2液压元件对于各种操纵方式的三位四通和三位五通换向阀，都可以根据不同使用要求，使滑阀在中间位置时各油口有各种不同的连通方式，这种连通方式称为滑阀机能。0表示滑阀在中间位置时，各油口全部关闭，互不相通。图4-11中的符号P为压力油进人口，0为回油口，A和B为与执行机构相连的油口。一般来说，阀体不变，只要改变滑阀的结构形式就可以构成各种不同换向机能的换向阀。表4-2列出厂我国生产的三位四通换向阀中儿种比较常见的滑阀机能。上一页下一页返回4.2液压元件

2.压力控制阀压力控制阀包括用来控制液压系统的压力或利用压力变化作为信号来控制其他组件动作的阀类。按其功能和用途不同分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。

(1)溢流阀与安全阀。溢流阀和安全阀是结构相同、用途不同的两种阀。溢流阀常用在定量泵液压系统(图4-12)中，它和节流阀配合使用，调节进人系统的流量，使系统保持稳定的压力，它在工作时是经常溢流的。安全阀在系统中主要起安全保护作用，它的功用是限制系统的最大压力。安全阀在系统正常工作(即系统压力不超过最大值)时是关闭的，只有当系统压力超过安全阀所调整的压力时，阀门才打开，以保护系统的安全，所以它在过载时才溢流，是属于常闭式。常用在变量泵系统中(图4-13)。上一页下一页返回4.2液压元件对溢流阀的要求是动作灵敏、平稳、压力波动量小。至于安全阀，要求平时具有良好的密封性能，超压时灵敏可靠。

图4-14所示为中型低压溢流阀的结构，它是利用力的平衡原理(油压作用力和弹簧力的平衡)进行工作的。图中2为弹簧，作用在阀芯上，弹簧作用力的大小可由上方螺母1来调整。由进油口p流人的油液压力为P1，回油口油液的压力为P2(若回油口直通油箱，则P2=0。压力油从。口经阻尼小孔a作用在阀芯3底部端面上。当进油压力P!较小时，阀芯在弹簧2作用下处于下端位置，将p和0两油口隔开。当液压泵供油量超过液压缸所需油量时，油压便升高;若油压超过溢液阀的调整压力时，阀芯3便克服弹簧的作用力而抬起，接通p和0两油口，使油液溢出流回油箱，降低油压，直到系统的油压达到或低于调整压力为止。但溢流阀关闭，又会引起油压的增高，重新打开溢流阀而溢流，这样经过儿次重复后，就会在调定压力下稳定溢流，所以它是属于常开式的。上一页下一页返回4.2液压元件

(2)减压阀。在液压系统中，当某一部分所需的压力比其他部分低时，为厂防止执行机构间的相互干扰，可采用减压阀来减低压力。减压的办法是利用高压油流经节流口产生压力损失的原理来实现的，而节流口的开度则利用力平衡原理进行控制。

图4-15所示为减压阀(直动式)的结构。当高压油从油腔5通过阀门的缝隙流人油腔9时便产生压力降，使油压从P1降为P2，当油腔9的油压P2低于球阀的调整压力时，滑阀6在液体压力和弹簧3的作用下向下移动，加大阀门缝隙，使P2升高。当P2超过调整压力时，球阀被顶开，油腔11中有一部分油经球阀及油孔2流回油池，由于油从油腔7经阻尼孔8流往油腔11时产生压力降，油腔11的压力低于油腔7的压力，滑阀6失去平衡而向上升起，减小阀门的缝隙，使P2降低。阀门开启的程度，是随出油压力P2的增大而减小，随P2的降低而增大的，使P2基本上稳定在球阀弹簧所调整的压力。上一页下一页返回4.2液压元件3.流量控制阀流量控制阀是最普通的节流阀，它是用改变阀的通流面积来调节系统中的流量，使执行机构获得一定的速度。节流阀一般用在定量泵的液压系统中。根据阀孔形状和节流方式不同，节流阀有多种形式，下面介绍儿种典型的节流阀。

(1)L型节流阀。L型节流阀的工作原理如图4-16所示。在阀芯2上开有儿个轴向三角沟1，旋转阀芯2，使之沿轴向移动就可改变节流阀的通流面积，达到调节流量的作用。这种节流阀的流量调整范围比较大，并能保证流量调节的均匀性，制造也方便，得到广泛的应用。L型节流阀是固定式节流阀，一次调整好后，在工作过程中不再经常调节，这种节流阀的最小流量为0.5L/min，最大工作压力为63x105Pa。上一页下一页返回4.2液压元件

(2)缝隙式节流阀。它的工作原理如图4-17所示。这是一种可调式的节流阀，其阀芯的左段中空并且有狭缝A-A截面。油由进油口流人，经孔1、阀芯中心孔2、狭缝及孔3、出油口流出。旋动阀芯，调节狭缝处的有效面积，就可调节通过节流阀的流量。

(3)LA型单向节流阀。它的结构如图4-18所示。油液从油口5进人时，能推开滑阀2，从孔7顺利地流出;如油液由孔7流人时，就必须从滑阀的节流缝隙处流过，然后流至油口5。单向节流阀就是油液一个方向流动时起节流作用，另一个方向流动时起止回阀的作用。调节上端螺母3，就可调节节流面积的大小，从而达到控制流量的日的，这种节流阀的特点是结构简单，但流量稳定性差，调节不灵敏，只能应用在要求不高的场合。上一页下一页返回4.2液压元件4.2.3辅助装置在液压系统中，除厂上述的泵、液压缸、各类阀外，还必须配备各种辅助装置，如油管、油箱、过滤器等。

1.油管液压系统中输送液压油的油管有铜管、钢管、胶管及塑料管等。油管可根据装置条件、部位和压力大小等条件来选择。

(1)油管的种类。①铜管。特别是纯铜管，在装配时可根据需要任意弯曲，安装方便。但纯铜管承受的压力较低(一般不超过(65-100)x105Pa)，通常均在p<25x105Pa情况下使用。黄铜管可以承受较高的压力，一般p<250x105Pa，但不如纯铜管那样容易弯曲。上一页下一页返回4.2液压元件②钢管。钢管价格较低，能承受的压力较高，但在装配时不能任意弯曲，所以多用在装配部位限制较小、产品定型以及大功率液压传动中。在低压系统中(p<10x105Pa时)用焊接钢管，在高压系统中采用无缝钢管。③橡胶软管。橡胶软管用于两个相对运动部件之间的连接管道。规格有高压和低压两种。(2)油管的内径d。油管的内径d可根据流速v(m/s)及通过截面的流量口(L/min)来确定。油管内径d可按下式求得:上一页下一页返回4.2液压元件管道的流速v推荐如下:吸油管v=1-2m/s(一般取1m/s);压油管路v=3-6m/s。系统的压力高，管路短，黍占度小时可取大值，反之取小值;回油管道取v=1.5-2.5m/s。(3)钢管和铜管的壁厚。钢管和铜管的壁厚可以根据有关经验公式来确定。也可以根据选出的工作压力和流量，从有关手册中直接查出。上一页下一页返回4.2液压元件

2.油箱油箱(图4-19)的主要用途是贮油和散热。所以它应有足够大的容积，以保证油液在工作时温度不高于40℃-50℃。油箱应有盖，不让脏物落到油箱内。加油时应用网状过滤器过滤。回油管2与吸油管5都应插人油液中，并用高度为2/3油深的挡板6隔开，以免回油管排出的小颗粒脏物和空气泡进人液压系统中。油管末端也不要放得过低，以免把沉淀在油箱底部的脏物吸人油管中。液压用油在工作温度下，不应分解出蒸汽，不应含有和放出空气，不应有泡沫，而应有良好的润滑性能和化学稳定性。上一页下一页返回4.2液压元件3.过滤器

(1)过滤器的功用。液压系统的液压油在使用过程中不断被污染。统计资料表明，液压系统的故障约有80%以上是由于油液污染造成的。当液压油中存在杂质时，这些杂质会引起相对运动零件的表面划伤、磨损，甚至发生卜死，有时还会堵塞节流小孔。为厂保证系统正常的工作寿命，必须对系统中污染物的颗粒大小及数量予以控制。系统中过滤器的功用就在于不断净化油液，将其污染程度控制在允许范围内。

(2)过滤精度。不论何种过滤器，都是依靠带有一定尺寸滤孔的滤芯来过滤污染物的。原则上讲，大于滤孔的污染物就不能通过滤芯。过滤器的过滤精度通常用能被滤掉的杂质颗粒的公称尺寸(um)来表示。一般分为四个等级:粗(d>100um),普通(d>10~100um)，精(d>5-10um)，特精(d>1-5um),要求系统过滤精度小于运动副间隙的一半。此外，压力越高，对过滤精度要求也越高，其推荐值如表4-3所示。上一页下一页返回4.2液压元件研究表明，液压元件相对运动表面的间隙大多在1-5um范围内，因而工作中首先是这个尺寸范围内的污染颗粒进人运动间隙，引起磨损，扩大间隙，进而更大颗粒进人，造成表面磨损的“链式反应”。因此，若能有效地控制1-5um的污染颗粒，则此反应就不会发生。实践证明，采用高精度过滤器，液压泵和液压马达的寿命可延长4-10倍，可基本消除阀的污染、卜紧和堵塞故障，并可延长液压油和过滤器本身的寿命。

(3)过滤器的类型。按滤芯的材质和过滤方式，过滤器可分为网式、线隙式、纸芯式、烧结式和磁性式等多种类型。①网式过滤器。网式过滤器也称滤油网或滤网，应用最普遍，它是用金属丝(常用黄铜丝)织成方格网敷在有一定刚性的骨架上作为滤油元件。这种过滤器结构简单，通油性能好，但过滤效果差，所以一般作粗滤之用。上一页下一页返回4.2液压元件②线隙式过滤器。图4-20所示为XU-B型线隙式过滤器，它是用特形的铜线或铝线4绕在筒形芯架3的外部制成的。铜线依次绕在芯架的外部，芯架上开有许多纵向槽a和径向槽b，油液从铜线的缝隙中进人槽a，再经槽b进人过滤器内部，然后从端盖1的中间孔流出。这种过滤器只能用于吸油管。

图4-21所示为带有壳体的线隙式过滤器，它由端盖1、壳体2、带有孔眼的筒形芯架3和绕在芯架外部的铜线或铝线4组成。由于具有壳体2，所以可用于中、低压系统的压力管路。这种过滤器工作时，油液从孔a进人过滤器内，经线间的缝隙进人滤芯中部后再由孔b流出。上一页下一页返回4.2液压元件③纸芯式过滤器。纸芯式过滤器是用微孔滤纸做的纸芯装在壳体内而成的，它的过滤精度较高。纸芯式过滤器的纸芯构造如图4-22所示。为厂增大过滤纸的过滤面积，纸芯1一般做成折叠式。在纸芯内部有带孔的镀锡铁皮做成的芯架2，用来增加强度，以避免纸芯被压力油压破。油液从滤芯外面进人滤芯，然后从孔a流出。

4.蓄能器蓄能器是一个能贮存高压液体的容器，并能在一定的情况下将贮存的高压液体供给系统。其主要作用是:①贮存能量;②缓和压力冲击和吸收压力脉动。蓄能器的种类很多，有活塞式、气囊式、直接接触式等，这儿种蓄能器的结构形式、下作原理等可从有关手册中查阅。上一页返回4.3液压基本回路4.3.1压力控制回路压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统的压力，实现稳压、增压、调压等日的，以满足执行元件对力或力矩以及动作、顺序的要求。根据使用日的的不同，压力控制回路主要有以下儿种。

1.调压回路调压回路的作用是控制液压系统的压力，使其不超过某一数值，或使工作元件在运动过程中具有不同的压力以适应载荷变化的要求，节省动力消耗和减少油液发热，提高执行机构运动的平稳性。下一页返回4.3液压基本回路定量泵节流调速系统是采用溢流阀来调节或限制系统的压力。当系统调压范围不大或下作机构只需要一个工作压力时，可采用单级调压回路。当系统调压范围很大或工作机构需要两种以上不同工作压力时，需要采用多级调压回路。

图4-23为双级调压回路。当液压缸4的活塞上升(处于非工作状态)到终点位置时，低压溢流阀5便在规定压力下打开溢流，由于这时油的压力只需要维持活塞不因自重而下降。所以，此时液压泵1只需输出较低的油压即可，从而节省厂动力消耗，避免高压溢流阀3经常开启溢流而造成系统发热。当操纵换向阀2换向后，使液压缸活塞下降并处于工作状态时，高压溢流阀3便可控制系统的最大压力。上一页下一页返回4.3液压基本回路2.减压回路为保证起重机具有紧凑的结构和较轻的质量，其液压系统多选用高压系统。但对于一些如控制油路、润滑油路、制动油路和离合器等辅助油路，因要求使用低压，可考虑采用减压回路来满足要求。减压回路的作用就是利用减压阀从系统的高压主油路引出一条并联的低压油路作为辅助油路，以满足系统的要求，并可节省一台低压油泵。

图4-24为一减压回路。液压泵的最大工作压力由溢流阀2根据主油路所需要的压力调定，液压缸A所在支路所需的压力比主油路的压力低，为此，在支路中加装减压阀3以获得所需要的压力。上一页下一页返回4.3液压基本回路3.增压回路增压回路是利用增压液压缸来提高液压系统中某一支路的压力，以满足工作机构的需要。其原理是利用增压液压缸(增压缸)大小活塞面积差来产生压力差而获得高压，即当向大活塞缸输人低压油或压缩空气时，可从小活塞缸获得高压油或压缩空气。若压缩空气的压力为P1，大活塞面积为A1，小活塞面积为A2，则小活塞液压缸所得到的油压为P2，从力的平衡关系得:p1A1=p2A2p2=A1/A2.p1=Kp1式中，K为增压系数，即等于增压液面缸大小活塞面积之比。上一页下一页返回4.3液压基本回路为厂获得连续的高压，可以采用双作用增压液压缸的增压回路，如图2-25所示。双作用增压液压缸由一个大活塞缸和两个小活塞缸组成。工作时，在大活塞往复运动的过程中，两端小活塞交替输出高油压。在图示位置时，液压泵输出的液压油经换向阀3进人连续增压液压缸4大活塞的右侧，又经单向阀进人右端小活塞缸一齐推动活塞左移，同时连续增压液压缸左端的小活塞缸输出高压油，直到活塞移至左端，行程开关又自动操纵电磁换向阀换位，这样往复循环，即可使系统获得连续的高压油。上一页下一页返回4.3液压基本回路

4.卸荷回路当液压系统中的执行元件需短时间内停止运动或在某一工作时间段内要保持很大的压力，而运动速度却很慢或为零时，应使液压泵卸荷。所谓卸荷，是指液压泵在很小的输出功率下运转。液压泵卸荷的日的是节省功率消耗，减少液压泵磨损和液压系统发热，同时又不必经常开闭液压泵。液压泵卸荷通常有两种情况，一种是执行元件不需要压力油(即暂停工作);另一种是执行元件中的油液要保持一定的压力。前者是泵与系统同时卸荷，后者是泵卸荷，而系统却保持一定的压力。实际生产中常用三位换向阀、二位二通换向阀、溢流阀、卸荷阀等构成卸荷回路。上一页下一页返回4.3液压基本回路4.3.2速度控制回路为厂满足液压系统工作机构对速度的要求，需要控制和调节进人液压缸和液压马达的流量或改变液压马达的排油量。常见的速度控制回路主要有节流调速回路、容积调速回路、限速回路、同步调速回路。下面仅介绍节流调速回路。节流调速回路是用定量泵供油，由节流阀(或调速阀)改变进人或流出执行机构(液压缸或液压马达)的流量来实现速度调节的。按照节流阀在系统中安装位置的不同，节流调速回路有以下三种。上一页下一页返回4.3液压基本回路1.进油节流调速回路如图4-26(a)所示，节流阀安装在液压缸的进油路中，液压泵输出的压力油经节流阀进人液压缸，调节节流阀的开度，即可调节进人液压缸的流量，从而调节液压缸中活塞杆的工作速度。液压泵多余的流量经溢流阀流回油箱。工作过程中，溢流阀处于开启状态，所以液压泵出口压力就是溢流阀的调定压力，且基本保持不变。当工作机构匀速运动时，作用在液压缸活塞两个面上的力相互平衡。即p1A1=F+p2A2式中，P1、P2—分别为液压缸左、右腔的油压;A1、A2—分别为左、右腔活塞有效承压面积;F—外载荷。上一页下一页返回4.3液压基本回路2.回油节流调速回路

图4-26(b)所示为节流阀安装在回油路上，它限制液压缸的回油量，从而限制厂进人液压缸的流量，调节节流阀开度大小，同样可以达到调节液压缸运动速度的日的。液压泵多余流量从溢流阀流回油箱，供油压力由溢流阀调节，且基本保持不变。同理可得:p1A1=F+p2A2，式中符号同前。3.旁路节流调速回路

图4-26(c)所示为节流阀安装在支路中，并与液压泵并联的节流调速回路，又称旁路节流调速回路。液压泵输出的压力油分成两路，一路进人液压缸，另一路经节流阀流回油箱，通过调节支路上节流阀的流量大小，即可改变经主油路进人液压缸的流量，从而达到调速的日的。在正常工作时溢流阀不开启，只有当系统过载时，溢流阀才打开溢流，起到安全保护的作用。上一页下一页返回4.3液压基本回路4.3.3方向控制回路方向控制回路的作用是用来控制液压系统中各油路的接通、切断或改变流向，从而使各执行元件按需要做出起动、停止或换向等一系列动作。对这种回路的基本要求是:必须保证换向平稳灵活和必要的换向精度。方向控制回路按使用日的不同分为:换向回路、顺序回路、锁紧回路和浮动回路等，下面仅介绍换向回路。上一页下一页返回4.3液压基本回路1.采用换向阀控制的换向回路换向回路主要使用各种换向阀(手动换向阀、机动换向阀、液动换向阀、电磁换向阀)来实现执行元件换向。执行元件的换向过程包括三个阶段:从一定的运动速度减为零(制动阶段)，处于短暂的停止(停止阶段)后，开始反向运动，并逐渐增加到某一速度(加速阶段)，如图4-27所示。当换向阀1的环槽a全部打开时，液压缸2的活塞以速度v1向左移动。当操作换向阀1的滑阀3向右移动时，环形槽a逐渐减少，从而产生节流作用，使液压缸活塞得到制动，运动速度降低，这就是制动阶段。当环槽口的开口为零时，即进油路、回油路全部封闭，液压缸活塞停止运动，这就是停止阶段。当滑阀3继续右移，环槽a的开口由零逐渐增大，直至全部打开，此时油路方向已经改变，活塞向右移动，速度由零逐渐增大至某一速度v2，这就是加速阶段。上一页下一页返回4.3液压基本回路2.采用双向变量泵的换向回路在闭式液压系统中，可利用双向变量泵来操纵执行元件换向，如图4-28所示。这种回路换向精度差，冲击大，但换向平稳，换向时能量损耗少，特别是对换向制动阶段惯性力所产生的液压冲击的能量，可通过双向变量泵实现回收，故适用于运动惯性大，而换向精度要求不高的液压系统中，例如起重机和挖掘机的回转机构等。上一页返回4.4液压系统图的分析与识读4.4.1液压系统的基本回路分析如前所述，基本回路是由液压元件组成并能完成特定功能的典型回路。任何一种液压系统回路，都由上述一些基本回路组成，现以图4-29所示的液压系统图加以说明。

1.系统的基本回路

(1)采用换向阀控制的换向回路。由三位四通换向阀7来实现:当电磁铁1DT通电、2DT断电时，活塞杆向右移动;当电磁铁2DT通电、1DT断电时，活塞杆向左移动。

(2)采用换向阀控制的锁紧回路。由“M"型滑阀机能的三位四通电磁换向阀实现。在图4-29中，当1DT,2DT都断电时，滑阀处于中间位置，通液压缸两腔的油口封闭，液压缸被锁紧在行程的任意位置上。下一页返回4.4液压系统图的分析与识读

(3)采用节流阀控制的调速回路。节流阀5串联在液压泵和液压缸之间，构成厂进油节流调速回路。

(4)采用节流阀和换向阀控制的速度回路。节流阀5与二位二通电磁换向阀6组成速度控制回路，在图示位置为慢进。当二位二通电磁换向阀6的3DT通电时，节流阀被短接，液压泵输出的油液直接从二位二通电磁阀(右位)流人液压缸，活塞运动速度由慢变快。

(5)采用溢流阀控制的调压回路。用溢流阀4调节整个系统的压力值并使它保持不变。上一页下一页返回4.4液压系统图的分析与识读

2.系统的动作顺序

(1)快进(活塞向右快速进给)。进油油路:单向定量泵3一二位二通电磁换向阀6(右位)一三位四通电磁换向阀7(左位)一液压缸8(左腔)一活塞向右快速进给。回油油路:液压缸8(右腔)一三位四通电磁换向阀7(左位)一油池。

(2)工作(活塞向右工作进给)。进油油路:单向定量泵3一节流阀5(二位二通电磁换向阀3DT断电)一三位四通电磁换向阀7(左位)一液压缸8(左腔)一活塞向右工作进给。回油油路:液压缸8(右腔)一三位四通电磁换向阀7(左位)一油池。上一页下一页返回4.4液压系统图的分析与识读

(3)快退(活塞向左快速退回)。进油油路:单向定量泵3一二位二通电磁换向阀6(右位)一三位四通电磁换向阀7(右位)一液压缸8(右腔)一活塞向左快速退回。回油油路:液压缸3(左腔)一三位四通电磁换向阀(右位)一油池。

(4)卸荷。活塞锁紧在任意行程位置，泵卸荷:单向定量泵3一二位二通电磁换向阀6(右位)一三位四通电磁换向阀7(中位)一油池。一般用“+”表示换向阀电磁铁通电，用“一”表示换向阀电磁铁断电，现将上述四种动作顺序列成表4-4。上一页下一页返回4.4液压系统图的分析与识读4.4.2液压系统图识读例1:汽车保修机具的液压系统。在汽车保修机具中有很多采用液压系统的实例，如液压地沟举升器、零件清洗机、液压悬臂式移动起重机、油压机等。

图4-30所示为自动变级的双级排量油压机示意图。这种油压机可与各种拉具、压具相配合而组成相应的液压工具，其工作压力可达600x105Pa，它主要由双级柱塞1、压力程序阀2、放油针阀3、油箱4、单向球阀5及工作活塞6组成。提升手柄使双级柱塞上升，油液由油箱通过两进油单向阀同时进人双级液压缸。下压手柄使柱塞下降，双级液压缸油液同时排出。当系统内油压低于临界值，程序阀的切换压力为(10-15)x105Pa时，双级液压缸输出油液通过单向阀而流人工作缸，使工作活塞进行工作，此过程叫“低压大排量”。上一页下一页返回4.4液压系统图的分析与识读当系统内油压高至临界值时，柱塞小端输出的油流向工作缸，同时，作用在压力程序阀的端面，克服弹簧压力，使其移动，关闭通道B而开启通道C。柱塞大端所排出的油液便流经通道A和C，直接返回油箱，此过程叫“高压小排量”。低压大排量过程是使工作液压缸迅速进人低压工作，高压小排量过程是使操作省力。例2:液压汽车式起重机的液压系统(以QZ-5-13汽车式起重机的液压系统为例来说明)。

QZ-5-13汽车式起重机的液压系统采用ZBD-40定量轴向柱塞泵作为液压泵，当它的额定工作压力为210x105Pa，转速为1500r/min时，流量为60L/min。液压泵由汽车发动机驭动，在操纵台内装有发动机油门踏板，操纵时可以通过控制油门大小来控制泵的转速，以在较大的范围内获得无级变速，油箱容量为360L，装油300L。油箱装在起重机的上车部分兼作配重用。上一页下一页返回4.4液压系统图的分析与识读

图4-31是这台汽车式起重机的液压系统原理图，现将其工作原理分述如下。

(1)支腿动作。支腿系带槽的蛀式结构，两联支腿换向阀6为串联油路，前后支腿可以同时收放，但是为厂保证收放支腿时起重机的稳定，要求放支腿时先放前支腿，收支腿时先收后支腿。前支腿支放动作:操纵换向阀6a移至左端位置。进油路:泵4一油路17一阀6a一油路18一液控单向阀7a一液压缸8(大腔)，前支腿伸出。回油路:液压缸8(小腔)一液控单向阀7b一油路19一阀6a一中心回转接头3一阀9->油箱。改变换向阀6a至右端位置，就可以操纵前支腿缩回，同样，操纵换向阀6b可放收后支腿。上一页下一页返回4.4液压系统图的分析与识读(2)臂架伸缩动作:臂架伸出动作，操纵换向阀9a至左端位置。进油路:泵4一油路17一阀6一中心回转接头3一阀9a一油路20一平衡阀10的单向阀10a一液压缸11(大腔)。回油路:液压缸11(小腔)一油路21一阀9a一油路一油箱。臂架收缩动作:改变换向阀9a至右端位置。进油路:泵4一油路17一阀6一中心回转接头3一阀9a一油路21一夜压缸11(小腔)。回油路:液压缸11(大腔)一平衡阀10的节流阀lOb一油路20一阀9a一油路22一油箱。

(3)臂架变幅动作。与臂架伸缩动作一样，操纵换向阀9b，就可以使臂架完成上升或下降动作。上一页下一页返回4.4液压系统图的分析与识读

(4)回转机构动作。回转机构是全回转形式，采用ZMD-40定量轴向柱塞液压马达，经过减速装置带动转台和整个上车部分回转。因该起重机的回转速度不高，负荷不大，故在回转马达的油路中没有过载阀的补油阀。向左回转动作:操纵换向阀9c至左端位置。进油路:泵4一油路17一阀6一中心回转接头3一阀9c一油路20一液压马达13右端，马达向左旋转。回油路:液压马达13左端一油路21一阀9c一油路一油箱。改变换向阀9c至右端位置，液压马达向右旋转。上一页下一页返回4.4液压系统图的分析与识读(5)起升机构动作。起升机构也采用ZMD-40液压马达，通过圆弧齿轮减速箱减速增矩后传动卷筒，卷绕钢绳来实现