液压与气压传动

第1章液压传动概述1.1液压传动原理及其系统组成1.2液压油的分类及选用1.3液压传动系统的压力和流量1.4液压冲击和气穴现象1.1液压传动原理及其系统组成1.1.1液压传动原理液压传动的基本原理:液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(液压缸或电动机)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。下一页返回1.1液压传动原理及其系统组成1.1.2液压传动系统的组成液压系统主要由:动力元件(油泵)、执行元件(油缸或液压电动机)、控制元件(各种阀)、辅助元件和工作介质等五部分组成。

1.动力元件(油泵)

它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能;是液压传动中的动力部分。

2.执行元件(油缸、液压电动机)

它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，电动机做旋转运动。上一页下一页返回1.1液压传动原理及其系统组成3.控制元件包括压力阀、流量阀和方向阀等，它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。

4.辅助元件除上述三部分以外的其他元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等及油箱等。

5.工作介质工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。上一页下一页返回1.1液压传动原理及其系统组成1.1.3液压传动的优缺点

1.液压传动的优点

.质量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快;.液压元件操纵控制方便，可实现大范围的无级调速(调速范围达2000:1);.很容易实现直线运动;.液压传动的各种元件可根据需要方便、灵活地来布置;.一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，设备使用寿命长;上一页下一页返回1.1液压传动原理及其系统组成.出现故障时，可自动实现过载保护;.易实现机器的自动化。当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。2.液压传动的缺点

.使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁;.对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高;.液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平;上一页下一页返回1.1液压传动原理及其系统组成.液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性，因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作，一般工作温度在-15℃-60℃范围内较合适;.液压传动在能量转化的过程中，特别是在节流调速系统中，其压力大，流量损失大，故系统效率较低。上一页下一页返回1.1液压传动原理及其系统组成1.1.4液压传动的典型应用1.液压千斤顶的工作过程如图1-1(a)所示，工作时，关闭放油阀8，作用力F向上提起杠杆1，活塞3被带动上移，见图1-1(b)，泵体油腔4的工作容积逐渐增大，由于单向阀7受油腔10中油液的作用力而关闭，油腔4形成真空，油箱6中的油液在大气压力的作用下，推开单向阀5的钢球，进入并充满油腔4。作用力向下压杠杆1，活塞3被带动下移，见图1-1(c)，泵体油腔4的工作容积减小，其内的油液在外力的挤压作用下压力增大，迫使单向阀5关闭，而单向阀7的钢球被推开，油液经油管9进入缸体油腔10,缸体油腔的工作容积增大，推动活塞11连同重物G一起上升。上一页下一页返回1.1液压传动原理及其系统组成2.机床工作台液压传动系统图1-2所示为简化的机床工作台液压传动系统。其动力部分为液压泵3;执行部分为双活塞杆液压缸6;控制部分有人力控制(手动)三位四通换向阀7、节流阀8、溢流阀9;辅助部分包括油箱1、过滤器2、压力计4和管路等。液压泵由电动机驱动进行工作，油箱中的油液经过过滤器被吸人液压泵，并经液压泵向系统输出。油液经节流阀、换向阀的P-A通道(换向阀的阀芯在图1-2的左边位置)进入液压缸的右腔，推动活塞连同工作台5向左运动，液压缸左腔的油液则经换向阀的B-T通道流回油箱。上一页下一页返回1.1液压传动原理及其系统组成改变节流阀开口的大小以调节油液的流量，从而调节液压缸连同工作台的运动速度。由于节流阀开口较小，在开口前后油液存在压力差，当系统压力达到某一数值时，溢流阀被打开，使系统中多余的油液经溢流阀开口流回油箱。当换向阀的阀芯移至右边位置时，来自液压泵的液压油液经换向阀的P-B通道进入液压缸的左腔，推动活塞连同工作台向右运动，液压缸右腔的油液则经换向阀的A-T通道流回油箱。上一页返回1.2液压油的分类及选用1.2.1液压油的分类液压油的种类繁多，分类方法各异，长期以来，习惯以用途进行分类，也有根据油品类型、化学组分或可燃性分类的。

GB7631.2-1987等效采用IS06743/4的规定。

类一品种数字

LHV22

其中:L-类别(润滑剂及有关产品，GB7631.1)HV-品种(低温抗磨)22-牌号(赫度级，GB3141)

液压油的赫度牌号由GB3141做出了规定，等效采用ISO的赫度分类法，以40℃运动粘度的中心值来划分牌号。下一页返回1.2液压油的分类及选用1.液压油的基本要求

(1)度合适，并具有较好的赫温特性若液压油赫度太大，则系统的压力损失大，效率降低，并且磨损增加，降低泵的使用寿命。如果液压油的赫度太小，则系统易泄漏，系统的效率也降低。(2)在工作温度和压力下，具有良好的润滑性、剪切稳定性和一定的油膜强度液压系统工作时元器件总是要产生摩擦和磨损的，机器停止、启动时，摩擦力较大，启动时摩擦力为最大，易引起磨损。上一页下一页返回1.2液压油的分类及选用(3)具有较好的抗氧化性液压系统工作时有较高的压力和温度，需要液压油在此条件下不变质老化，不析出沥青、焦油等胶质沉淀，因此液压油要有较好的抗氧化性。

(4)要具有良好的抗泡性液压油中混有气泡是很有害的，在系统工作时会产生空穴作用，形成冲击波，若这种冲击力和冲击波作用于固体壁面上，就会产生气蚀作用，使元器件损坏。另外，气泡受压会迅速压缩，产生局部高温(据计算，可达几百度以上)，将加快油液的热分解、蒸发和氧化，使油液变质、变黑。上一页下一页返回1.2液压油的分类及选用

2.液压油的选择一般说，首先根据泵的种类，确定适用的赫度范围，再具体确定液压油的品牌型号。表1-1为液压油的主要品种及其特性和用途。3.液压油的使用污染程度的测定有条件的情况下，可用各种仪器测试液压油的污染程度;但在生产现场往往没有专门的仪器来测试液压油受污染的程度，大多用眼看、鼻闻的方法直接观察液压油的污染程度。一般人的眼睛的能见度为40um，所以，看上去很脏的油实际上已经污染较为严重了。下表1-2为液压油污染的目测项目及判断、处理措施。上一页返回1.3液压传动系统的压力和流量1.3.1液压系统中的压力1.压力的概念油液的压力是由油液的自重和油液受到外力作用所产生的。在液压传动中，与油液受到的外力相比，油液的自重一般很小，可忽略不计。以后所说的油液压力主要是指因油液表面受外力(不计入大气压力)作用所产生的压力，即相对压力或表压力。如图1-3(a)所示，油液充满于密闭的液压缸左腔，当活塞受到向左的外力F作用时，液压缸左腔内的油液(被视为不可压缩)受活塞的作用，处于被挤压状态，同时，油液对活塞有一个反作用力FP而使活塞处于平衡状态。不考虑活塞的自重，则活塞平衡时的受力情形如图1-3(b)所示。下一页返回1.3液压传动系统的压力和流量作用于活塞的力有两个，一是外力F，另一是油液作用于活塞的力FP。两力大小相等，方向相反，如果活塞的有效作用面积为A，油液作用在活塞单位面积上的压力则为FP/A，活塞作用在油液单位面积上的压力为F/A。油液单位面积上承受的作用力称为压强，在工程上习惯称为压力，用符号P表示，即式中P—油液的压力(Pa);F—作用在油液表面的外力(N);A—油液表面的承压面积，即活塞的有效作用面积(m2)。上一页下一页返回1.3液压传动系统的压力和流量压力的国际计量单位是Pa(帕，N/m2)，还有非国际计量单位，各种压力单位之间的换算关系如下:1Pa(帕)=1N/m21at(工程大气压)=1kgf/cm2=9.8x104N/m21mH20(米水柱)=9.8x103N/m21mmHg(毫米汞柱)=1.33x102N/m2

液压传动的压力分级见表1-3。上一页下一页返回1.3液压传动系统的压力和流量

2.静压传递原理静压传递原理，又称为帕斯卡原理，它是指在密闭容器中的静止液体，当一处受到压力作用时，这个压力将通过液体传到连通器的任一点上，而且其压力值处处相等。液压千斤顶就是利用这个原理工作的。如图1-4所示，当柱塞泵活塞1受到外力F，作用(液压千斤顶压油)时，柱塞泵油腔5中油液产生的压力为上一页下一页返回1.3液压传动系统的压力和流量此压力通过油液传递到液压缸油腔3，即油腔3中的油液以P2(P2=P1)垂直作用于液压缸活塞2，活塞2上受到作用力F2，且有

式中F1—作用在活塞1上的力(N);F2—作用在活塞2上的力(N);A1,A2—活塞1,2的有效作用面积(m2)。上一页下一页返回1.3液压传动系统的压力和流量上式表明，活塞2上所受液压作用力F2与活塞2的有效作用面积A2成正比。如果A2远大于A1，则只要在柱塞泵活塞1上作用一个很小的力F1，便能获得很大的力F2，用以推动重物。这就是液压千斤顶在人力作用下能顶起很重物体的道理。例1-1如图1-4所示，已知柱塞泵活塞1的面积A1=1.13x10-4m2，液压缸活塞2的面积A2=9.6x10-4m2，作用在活塞1上的力F1=5.78x103N。试问柱塞泵油腔5内的油液压力P1为多大?液压缸能顶起多重的重物?上一页下一页返回1.3液压传动系统的压力和流量3.液压传动的压力损失由于油液具有赫性，在油液流动时，油液的分子之间、油液与管壁之间的摩擦和碰撞会产生阻力，这种阻碍油液流动的阻力称为液阻。液压传动系统存在着液阻，油液流动时会引起能量损失，主要表现为压力损失。如图1-5所示，油液从A处流到B处，中间经过较长的直管路、弯曲管路、各种阀孔和管路截面的突变等，由于液阻的影响致使油液在A处的压力PA与在B处的压力PB不相等，显然PA>PB，引起的压力差为∆p，即∆p=PA–PB。∆p就称为这段管路中的压力损失。上一页下一页返回1.3液压传动系统的压力和流量影响压力损失的因素很多，精确计算较为复杂，通常采用近似估算的方法。液压泵最高工作压力的近似计算式为

式中P泵—液压泵最高工作压力(Pa);P缸—液压缸最高工作压力(Pa);K压—系统的压力损失系数，一般瓜=1.3-1.5。系统复杂或管路较长取大值，反之取小值。上一页下一页返回1.3液压传动系统的压力和流量1.3.2流量、流量损失和平均流速流量和平均流速是描述油液流动时的两个主要参数。液体在管道中流动时，通常将垂直于液体流动方向的截面称为通流截面。1.流量流量就是在单位时间内流体通过一定截面积的量。这个量用流体的体积来表示称为瞬时体积流量，用符号qv表示。若在时间t内流过管路或液压缸某一通流截面的油液体积为V，则油液的流量上一页下一页返回1.3液压传动系统的压力和流量流量的单位为m3/s(立方米/秒)，常用单位L/min(升/分)，它们之间的换算关系为1m3/s=6x104L/min。2.平均流速由于液体都具有赫性，液体在管中流动时，在同一截面上各点的流速是不相同的，分布规律为抛物线，如图1-6所示。为了方便计算，因而引入一个平均流速的概念，即假设通流截面上各点的流速均匀分布。油液通过管路或液压缸的平均流速v可用下式计算上一页下一页返回1.3液压传动系统的压力和流量式中v—油液通过管路或液压缸的平均流速(m/s);qv—油液的流量(m3/s);A—管路的通流截面的面积或液压缸(或活塞)的有效作用面积(m2)。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。上一页下一页返回1.3液压传动系统的压力和流量3.液压传动的流量损失在液压系统正常工作的情况下，从液压元件的密封间隙漏过少量油液的现象称为泄漏。由于液压元件必然存在着一些间隙，当间隙的两端有压力差时，就会有油液从这些间隙中流过。流量损失一般也采用近似估算的方法。液压泵输出流量的近似计算式为q泵=K漏q缸式中q泵—液压泵最大输出流量(m3/s);q缸—液压缸的最大流量(m3/s)K漏—系统的泄漏系数，一般K漏=1.1-1.3。系统复杂或管路较长取大值，反之取小值。图1-7表示了液压缸的两种泄露方式。上一页下一页返回1.3液压传动系统的压力和流量1.3.3液流的连续性理想液体(不可压缩的液体)在无分支管路中作稳定流动时，通过每一截面的流量相等，这称为液流连续性原理。油液的可压缩性极小，通常可视作理想液体。如图1-8所示管路中，流过截面1和2的流量分别为qv1和qv2，根据液流连续性原理，qv1=qv2，代入，则可得式中A1,A2—截面1,2的面积(m2);v1,v2-液体流经截面1,2时的平均流速(m/s)。上一页下一页返回1.3液压传动系统的压力和流量1.3.4液压传动的功率计算1.液压缸的输出功率P缸功率等于力和速度的乘积。对于液压缸来说，其输出功率等于负载阻力F和活塞(或液压缸)运动速度。的乘积，即

P缸=Fv(1-8)由于F=p缸A,v=q缸/A，所以液压缸的输出功率(不计液压缸的损失)，

P缸=

p缸q缸(1-9)上一页下一页返回1.3液压传动系统的压力和流量式中P缸—液压缸的输出功率(W);p缸—液压的最高工作压力(Pa);q缸—液压缸的流量(m3/s)。2.液压泵的输出功率P泵P泵=p泵q泵(1-10)式中P泵—液压泵的输出功率(W);p泵—液压泵的最高工作压力(Pa);q泵—液压泵输出的流量(m3/s)。对于输出流量为定值的定量液压泵，振即为该泵的额定流量。上一页下一页返回1.3液压传动系统的压力和流量3.液压泵的效率和液压泵驱动电动机功率的计算由于液压泵在工作中也存在因泄漏和机械摩擦所造成的流量损失及机械损失，所以驱动液压泵的电动机所需的功率P电要比液压泵的输出功率P泵大，液压泵的总效率为因此，驱动液压泵的电动机功率P电为上一页返回1.4液压冲击和气穴现象1.4.1液压冲击在液压系统中，当突然关闭或开启液流通道时，在通道内液体压力发生急剧交替升降的波动过程称为液压冲击。液压系统中产生液压冲击的原因很多，如液流速度突变(如关闭阀门)或突然改变液流方向(换向)等因素将会引起系统中油液压力的迅速升高而产生液压冲击。当出现液压冲击时，液体中的瞬时峰值压力往往比正常工作压力高好几倍，它不仅会损坏密封装置、管道和液压元件，而且还会引起震动和噪声;有时使某些压力控制元件产生误动作，造成事故。下一页返回1.4液压冲击和气穴现象避免产生液压冲击的基本措施是尽量避免液流速度发生急剧变化，延缓速度变化的时间，其具体办法是:.缓慢开关阀门;.限制管路中液流的速度;.系统中设置蓄能器和溢流阀;.在液压元件中设置缓冲装置(如节流孔)。上一页下一页返回1.4液压冲击和气穴现象1.4.2气穴现象气穴现象是指液流内，压力局部降低至液体汽化压力，形成水蒸气(或气体)空穴的现象。当液压系统中出现气穴现象时，大量的气泡破坏了液流的连续性，造成流量和压力脉动，当气泡随液流进入高压区时又急剧破灭，引起局部液压冲击，使系统产生强烈的噪声和振动。气穴现象多发生在阀口和液压泵的进口处，由于阀口的通道狭窄，流速增大，压力大幅度下降，以致产生气穴现象。当泵的安装高度过高，吸油管直径太小，吸油阻力大，以及过滤器阻塞造成进口处真空度过大，亦会产生空穴。上一页下一页返回1.4液压冲击和气穴现象为减少空穴和气蚀的危害，一般采取下列措施:.减小液流在间隙处的压力降，一般希望间隙前后的压力比为P1/P2<3.5;.降低液压泵吸油高度，适当加大吸油管内径，限制吸油管的流速，及时清洗滤油器。对高压泵可采用辅助泵供油;.管路要有良好密封，防止空气进入。上一页返回图1-1液压千斤顶的工作原理

(a)工作原理图;(b)泵的吸油过程;(c)泵的压油过程1-杠杆;2-泵体;3,11-活塞;4,10-油腔;5,7-单向阀;6-油箱;8-放油阀;9-油管;12-缸体返回图1-2往复运动工作台液压传动系统1-油箱;2-过滤器;3-液压泵;4-压力计;5-工作台;6-液压缸;7-换向阀;8-节流阀;9-溢流阀返回表1-1液压油的主要品种及其特性和用途返回表1-2液压油使用返回图1-3油液压力的形成返回表1-3液压传动的压力分级返回图1-4液压千斤顶的压油过程1-柱塞泵活塞;2-液压缸活塞;3-液压缸油腔4-管路;5-柱塞泵油腔返回图1-5油液的压力损失返回图1-6实际流速和平均流速返回图1-7液压缸的内泄漏和外泄漏1-低压腔;2-高压腔;3-外泄漏;4-内泄漏返回图1-8液流连续性原理返回

第2章液压传动能源元件2.1液压泵概述2.2齿轮式液压泵2.3叶片式液压泵2.4柱塞式液压泵2.5液压能源元件的选用2.1液压泵概述2.1.1液压泵工作原理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，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵正常工作必备的条件是:.应具有密封容积，密封容积的大小能交替变化;.应有配流装置，配流装置的作用是保证密封容积在吸油过程中与油箱相通，同时关闭供油通路，压油时与供油管路相通而与油箱切断，配流装置的形式随着泵的结构差异而不同;.吸油过程中，油箱必须和大气相通。下一页返回2.1液压泵概述2.1.2液压泵的分类和图形符号按流量是否可调节可分为:变量泵和定量泵。输出流量可以根据需要来调节的称为变量泵，流量不能调节的称为定量泵。按液压系统中常用的泵结构分为:齿轮泵、叶片泵和柱塞泵3种。常用液压泵图形符号见表2-1。上一页返回下一页2.1液压泵概述2.1.3液压泵的性能参数1.压力

(1)工作压力Pp泵在工作时输出油液的实际压力，其大小由工作负载决定。单位N/m2,Pa或MPa。(2)额定压力Pn泵在正常工作条件下，连续运转时所允许的最高压力。液压泵的额定压力受泵本身的泄漏和结构强度所制约，它反映了泵的能力，一般泵铭牌上所标的也是额定压力。单位N/m2,Pa或MPa。(3)最大压力Pmax二泵的最高压力可以看作泵的能力极限，它比额定压力稍高，一般不希望泵长期在最高压力下运行。单位N/m2,Pa或MPa。上一页返回下一页2.1液压泵概述2.流量液压泵的流量有理论流量、实际流量和额定流量之分。

(1)理论流量qtp，在不考虑泄漏的情况下，泵在单位时间内排出液体的体积，其大小为泵每转排出的液体体积量V(简称排量)和转速n的乘积，即qtp=Vpnip(2-1)式中qtp—泵的理论流量(m3/s)Vp—泵的排量(m3/r)nip泵轴的转速(r/s)上一页返回下一页2.1液压泵概述(2)实际流量qp指泵在某一工作压力下实际排出的流量。由于泵存在泄漏，所以泵实际能提供的流量较理论流量小，单位为m3/s。qp=qtp–q1p=Vpnip–K1pp(2-2)式中K1泵的泄漏系数(m5/(N·m))Pp泵的实际工作压力(N/m2,Pa或MPa)。(3)额定流量qnp指泵在正常工作条件下，按试验标准规定(如在额定压力和额定转速下)必须保证的流量，单位为m3/s。上一页返回下一页2.1液压泵概述3.液压泵的效率和功率(1)容积效率泵因泄漏而引起的流量损失，可用容积效率表示，其大小为泵的实际流量和理论流量之比，即(2-3)(2)机械效率由机械运动副之间的摩擦而产生的转矩损失，可用机械效率表示。由于驱动泵的实际转矩总是大于理论上需要的转矩，所以，机械效率为理论转矩(T理)与实际转矩(T实)之比，即(2-4)上一页返回下一页2.1液压泵概述

(3)总效率。泵的实际输出功率P出与驱动泵的输入功率P入之比，它也等于容积效率和机械效率之乘积，即(2-5)(4)液压泵的输入功率Pip也就是驱动液压泵的电动机的功率，即(2-6)式中。—液压泵轴转动角频率(S-1);Pip—液压泵的输入转矩(N·m)nip—液压泵轴的转速(r/s)。上一页返回下一页2.1液压泵概述(5)液压泵的输出功率Pop。液压泵的实际输出功率为泵的实际工作压力P和实际供油流量q的乘积，即Pop=ppqp(2-7)

(6)液压泵的理论功率Ptp。液压泵的理论功率是指不考虑任何功率损失的计算功率，即(2-8)上一页返回2.2齿轮式液压泵2.2.1外啮合齿轮泵1.工作原理外啮合齿轮泵的工作原理和结构如图2-1所示。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。返回下一页2.2齿轮式液压泵2.排量和流量计算(1)排量VP的计算假想将齿轮展开成如图2-2的齿条，计算各齿槽容积之和即为所求排量VP。(2-9)式中V-一任意工作腔容积(m3

);A—齿槽端面积(m2);b—齿宽(m);z—齿数;h—齿高，h=2m(m);t—齿距(m);m—模数。上一页返回下一页2.2齿轮式液压泵考虑到简化的误差，以3.33-3.5代替，齿数少的取大值，通常按下式计算Vp=6.66m2bz(2)理论流量qtpqtp=Vpnip=6.66m2bznip(2-10)外啮合齿轮泵实际输出流量仍有一定的脉动。流量脉动越大。流量脉动率用表示。(2-11)式中qmax,qmin—分别为最大、最小的瞬时流量;q—平均流量。上一页返回下一页2.2齿轮式液压泵3.外啮合齿轮泵结构特征为了满足液压系统对不同流量的要求，外啮合齿轮泵结构上还有双联泵和多联泵可供选择。如图2-3所示。4.外啮合齿轮泵结构上的常见问题

(1)困油现象液压齿轮泵是由一对互相啮合的齿轮组成，通过齿轮在旋转时齿的啮合与分离形成容积的变化而吸油和压油。当齿轮啮合后，啮合的两齿间的液压油由于齿的封闭无法排出而形成困油现象。被困住的油会产生高压，对轴产生侧压力，容易使轴弯曲，轴承过早损坏，同时也消耗电机的功率。解决的办法是在齿轮啮合处的侧面向排油腔开一道卸油槽，使困于两齿间的油可以被排出以消除困油现象。上一页返回下一页2.2齿轮式液压泵

(2)径向力不平衡问题在齿轮泵中，油液作用在轮外缘的压力是不均匀的，从低压腔到高压腔，压力沿齿轮旋转的方向逐齿递增，因此，齿轮和轴受到径向不平衡力的作用，工作压力越高，径向不平衡力越大，径向不平衡力很大时，能使泵轴弯曲，导致齿顶压向定子的低压端，使定子偏磨，同时也加速轴承的磨损，降低轴承使用寿命。为了减小径向不平衡力的影响，常采取缩小压油口的办法，使压油腔的压力仅作用在一个齿到两个齿的范围内，同时，适当增大径向间隙，使齿顶不与定子内表面产生金属接触，并在支撑上多采用滚针轴承或滑动轴承。上一页返回下一页2.2齿轮式液压泵(3)泄漏问题及其解决措施齿轮泵工作压力难以提高的主要原因是泄漏途径多，而且不易通过密封措施解决。解决泄漏问题的措施是选用合适的间隙来控制。通常径向间隙控制在0.13-0.16mm;轴向间隙控制在0.03-0.04mm。高压级以上的齿轮泵还采用轴向压力补偿，或轴向、径向联合压力补偿措施控制间隙。上一页返回下一页2.2齿轮式液压泵2.2.2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。两种泵的最大特点是比外啮合齿轮泵体积小，质量小，结构紧凑，噪声小。缺点是内齿轮加工困难。

1.渐开线齿形内啮合齿轮泵这种泵的两个齿轮作同向转动。外齿轮为主动轮，内齿轮为从动轮，两齿轮偏心安装。未啮合的部分用月牙板隔开。当主动轮以图示方向转动时，左侧脱开啮合，容积增大，从A窗口吸油;右侧进入啮合，容积减小，从B窗口排油。渐开线内啮合齿轮泵结构上也有单泵和双联泵，工程应用也较多。

图2-4是渐开线齿形内啮合齿轮泵的原理图。上一页返回下一页2.2齿轮式液压泵2.摆线式转子泵工作原理

图2-5所示为摆线式转子泵的原理图。转子泵主要工作部件由内转子(外齿轮)1、外转子(内齿轮)2、壳体、泵盖、传动轴等组成。内转子比外转子少一个齿，两转子的回转中心有偏心距e。内转子与主动轴相连，是主动轮，外转子为从动轮。转子泵的工作腔是由内转子和外转子齿形轮廓面、壳体、盖组成。吸、排油窗口A,B左右对称分布。当转子按图示方向旋转时，每个工作腔由正上方转到正下方时，脱开啮合，容积增大，从A窗口吸油。从正下方转到正上方时，进入啮合，容积减小，从B窗口排油。周而复始连续地在左侧吸油口吸油，在右侧排油口排油。上一页返回下一页2.2齿轮式液压泵2.2.3螺杆泵螺杆泵有单螺杆式、双螺杆式、三螺杆式和五螺杆式等。其螺杆的螺旋线外廓又有不同形状之分。从螺杆横截面看去又像特殊齿形的齿轮啮合，所以也把螺杆泵列为齿轮泵类中。螺杆泵是利用螺杆的回转来吸排液体的。图2-6是三螺杆泵的结构图，图中1是泵体，2是主动杆，3是从动杆，4是轴承。螺杆泵有一对从动杆与主动杆啮合。当主动螺杆2转动时，从动杆被啮合转动，充满螺杆与泵体间空腔的液体就像螺母一样，源源不断地从左端运行到右端排出。上一页返回2.3叶片式液压泵2.3.1单作用式叶片泵(1)在径向不平衡力作用下，轴及轴承磨损严重。故最高压力在16MPa以下。

(2)转子和定子偏心装配，偏心距为e。当e不可调时为定量泵，当e可以调节时即为变量泵。

(3)叶片径向力采用了压力平衡措施。叶片处在吸油区时，其根部与吸油区油液连通;叶片处在排油区时，其根部与排油区油液连通。结构上，随转子转动叶片根部与配油盘上的油槽相对应。这样，不论叶片处在哪个位置，其顶部和根部所受的液压力基本平衡。

(4)为了叶片顺利伸出，转子上的叶片槽均后倾24°角开出。返回下一页2.3叶片式液压泵2.3.2双作用式叶片泵随泵轴转一周，每个工作腔进行两次吸油和两次排油的泵称为双作用式叶片泵。

1.双作用式叶片泵工作原理

图2-8是双作用式叶片泵工作原理图。其主要工作部件是由转子1、叶片2、定子3、前后配油盘和泵体等组成。当电机带动转子沿转动时，叶片在离心力和叶片底部压力油的双重作用下向外伸出，其顶部紧贴在定子内表面上。处于四段同心圆弧上的四个叶片分别与转子外表面、定子内表面及两个配流盘组成四个密封工作油腔。上一页返回下一页2.3叶片式液压泵2.排量和流量计算(1)排量VPVp=2(V大-V小)z=2(A大-A小)Bz=2*1/2[(R-re)2-(r-re)2]Bz=2(R2-r2)(2-14)(2)理论流量qtp

式(2-15)中理论流量并未考虑叶片所占的容积。其实，叶片厚度=1.8-4mm。当考虑叶片所占容积时，qtp应为上一页返回下一页2.3叶片式液压泵2.3.3变量叶片泵1.内反馈限压式变量叶片泵

图2-9是内反馈限压式变量叶片泵工作原理图。泵在工作时，其内部压力油作用在定子内表面上并产生一个合力F。F将分解成垂直分力Fy和水平分力Fx。垂直分力Fy将由定子上方的滚针滑块抵消。水平分力Fx与调压弹簧力Fs=ksx0平衡。当外负载较小，Fx<Fs时，定子不动，泵输出流量上一页返回下一页2.3叶片式液压泵当外负载增大，使得Fx>Fs时，定子克服弹簧力向右移动x，直到Fx=Fs达到新的平衡才停止移动。此时，Fx=Fs=ks(xo+x)，输出流量自动减小到当外负载达到无限大，Fx>>Fs时，定子向右移动x=eo，直至Fx=Fs为止。此时，Fx-Fs=ks(xo+eo)，输出流量尽管外负载无穷大，由于输出流量为零，油液不再受到压缩，压力不会增到无穷大，这就是内反馈限压式变量泵的工作原理。上一页返回下一页2.3叶片式液压泵2.外反馈限压式变量叶片泵外反馈限压式变量叶片泵主要工作部件与内反馈限压式变量叶片泵基本相同，只是在流量调节螺钉一侧增加了一个变量反馈控制缸，利用排油口压力油作用在变量活塞上产生的作用力，与调压弹簧相平衡而工作。如图2-10所示。限压式变量泵的输出流量是根据负载大小自动调节的。一般工况下，执行元件以高压低速或低压高速运行，采用限压式变量泵能够很好地满足这种负载要求，从而比使用定量泵节能。原因是，若采用定量泵，在高压低速工况时，需要从溢流阀高压溢流掉大部分流量而浪费能量。图2-11(a)是常见的一种外反馈限压式变量泵结构图。图2-11(b)是配油盘，由锡青铜材料制成。上一页返回2.4柱塞式液压泵2.4.1斜盘式轴向柱塞泵

1.工作原理

图2-12所示为斜盘式轴向柱塞泵原理图。斜盘与传动轴倾斜Y角度，柱塞平行于传动轴，配油盘上有吸油窗口a和排油窗口b。当泵在原动机带动下工作时，柱塞一边随缸体作旋转运动，一边作伸缩运动。由于斜盘的作用，每个柱塞从最下端位置沿箭头方向转向正上方时作伸出运动，柱塞根部的工作腔容积增大而吸油。继续从正上方转向正下方时，柱塞被压缩回去，工作腔容积减小而排油。返回下一页2.4柱塞式液压泵2.排量和流量计算(1)排量VP

(2-17)

(2)理论流量qtp(2-18)式中d—工作柱塞直径(m);D—工作柱塞在缸体上的分布圆直径(m);—斜盘与传动轴的夹角(°)。轴向柱塞泵的输出流量也具有一定的脉动。经过计算和实践证明，具有奇数柱塞比具有偶数柱塞的泵脉动量小，通常柱塞数为:z=7-9。上一页返回下一页2.4柱塞式液压泵2.4.2斜轴式轴向柱塞泵图2-13为斜轴式轴向柱塞泵原理图。由于泵轴和缸体轴线倾斜

角，故称为斜轴泵或斜缸泵，当

不可调节时即为定量泵，

可调节时即为变量泵。斜轴式轴向柱塞泵的额定压力为16MPa，在工程机械液压系统中应用较为普遍。上一页返回下一页2.4柱塞式液压泵2.4.3径向柱塞泵径向柱塞泵是活塞或柱塞的往复运动方向与驱动轴垂直的柱塞泵。根据配油机构形式分为轴配油式和阀配油式两大类。驱动扭矩由驱动轴通过十字联轴器传递给星形的液压缸体转子，定子不受其他横向作用力。转子装在配流轴上。位于转子中的径向布置的柱塞，通过静压平衡的滑靴紧贴着偏心行程定子。柱塞与滑靴球铰相连，并通过卡簧锁定。两个保持环将滑靴卡在行程定子上。泵转动时，它依靠离心力和液压力压在定子内表面上。当转子转动时，由于定子的偏心作用，柱塞将作往复运动，它的行程为定子偏心距的2倍。上一页返回下一页2.4柱塞式液压泵油液的进出通过泵体和配流轴上的流道，并由配流轴上吸油口控制，泵体内产生的液压力被静压平衡的表面所吸收。摩擦副的静压平衡采取了过平衡压力补偿方法，形成了开环控制。支承驱动轴的轴承只起支承作用，不受其他外力的作用。

图2-14所示为轴配油式径向柱塞泵原理图。1.排量VP(2-19)式中d—工作柱塞直径(m);R—定子半径(m);e—偏心量(m);z-工作柱塞数。上一页返回下一页2.4柱塞式液压泵2.理论流量qtp(2-20)图2-14所示的是泵的一个截面。实际上沿转子轴线布置有5个同样截面的柱塞。因此，这种泵流量大。但因径向不平衡力的作用和配油轴与转子间的泄漏，其工作压力小于20MPa。上一页返回2.5液压能源元件的选用1.根据系统运行工况选择单执行元件，恒速或接近恒速运行的系统，可选择定量泵。如果系统具有高低速的多变速运行工况，可考虑选择双联泵或多联泵。2.根据系统工作压力和流量选择高压以上大流量系统，可考虑选择柱塞式泵;中低压系统，可考虑选择齿轮式或叶片式泵。3.根据工作环境选择野外作业或工作环境较差的系统，可考虑选择齿轮式或柱塞式泵。室内或固定作业或环境较好的系统，可考虑选择叶片式、齿轮式或柱塞式任一种。返回表2-1常见液压泵的图形符号返回图2-1外啮合齿轮泵1-泵体;2-齿轮;3-传动轴返回图2-2齿轮泵排量计算图返回图2-3中、低压外啮合齿轮泵结构图1-后盖;2-滚针轴承;3-泵体;4-齿轮;5-前泵盖;6-传动轴;7-防尘圈返回图2-4渐开线齿形内啮合齿轮泵工作原理1-内转子;2-外转子返回图2-5摆线式转子泵原理图1-内转子;2-外转子返回图2-6螺杆式液压泵1-泵体;2-主动杆;3-从动杆;4-轴承返回图2-8双作用式叶片泵工作原理图1-转子;2-叶片;3-定子;4-泵体返回图2-9内反馈限压式变量叶片泵工作原理图1-流量调节螺打;2-转子;3-叶片;4-定子;5-调压弹簧;6-调压螺打返回图2-10外反馈限压式变量叶片泵工作原理1-流量调节螺打;2-反馈控制活塞;3-转子;4-叶片;5-定子;6-调压弹簧;7-调压螺打返回图2-11外反馈限压式变量叶片泵结构图(a)剖面图;(b)配油盘1-调压螺打;2-调压弹簧;3-泵体;4-转子;5-定子;6-滚针滑块7-传动轴;8-反馈控制活塞;9-流量调节螺打;10-配油盘返回图2-12斜盘式轴向柱塞泵工作原理图1-料盘;2-柱塞;3-缸体;4-复位弹簧;5-配油盘;6-传动轴返回图2-13斜轴式轴向柱塞泵工作原理图1-传动轴;2-连杆;3-柱塞;4-缸体5-配油盘;6-中心轴返回图2-14径向柱塞泵工作原理图1-定子;2-转子;3-柱塞;4-配油轴返回

第3章液压传动执行元件3.1液压电动机3.2液压缸3.1液压电动机3.1.1液压电动机概述液压电动机习惯上是指输出旋转运动的，将液压泵提供的液压能转变为机械能的能量转换装置。从能量转换的观点来看，液压电动机和液压泵是互逆的回转动力机械，向任何一种液压泵输入工作液体，都可使其变成液压电动机工况。液压电动机可分为回转式和摆动式两大类，通常把回转式称为液压电动机，把摆动式称为摆动电动机或摆动式液压缸。回转式液压电动机也分为齿轮式、叶片式、柱塞式三大类，也有定量电动机和变量电动机之分。摆动式电动机主要分为单叶片式和双叶片式。液压电动机的图形符号见表3-1。下一页返回3.1液压电动机3.1.2液压电动机的主要工作参数1.压力(1)工作压力△Pm进、排油口的油液压力差，单位为Mpa。(2)额定压力Pmn电动机在试验条件下应能达到的最大压力(工作压力应小于或等于额定压力)，单位为Mpa。(3)最高压力Pmax在短时间内能承受的最大压力，由电动机结构强度和密封决定，单位为MPa。上一页下一页返回3.1液压电动机2.排量和流量(1)排量Vm传动轴旋转一周，从排油口能排出的液体体积，单位为m3/r。(2)理论流量qtm单位时间从排油口排出的液体体积，单位为m3/s。qtm=Vmnom(3-1)

式中nom—电动机传动轴的转速(r/s)(3)实际流量qm单位时间输入电动机的液体体积。如果忽略泵的排油口到电动机进油口的泄漏量，液压泵的输出流量qp等于电动机的实际流量qm上一页下一页返回3.1液压电动机(3-2)式中qm—电动机的实际流量(m3/s);qp—液压泵的实际输出流量(m3/s);Vp—液压泵的排量(m3/r)nip—液压泵的转速(r/s);—液压泵的容积效率。上一页下一页返回3.1液压电动机3.电动机的转速和转矩(1)电动机的转速nom(3-3)式中nom—电动机的转速(r/s);qm—电动机的理论流量(m3/s);Vm—电动机的排量(m3/r)。(2)电动机的理论转矩Ttm指不考虑任何转矩损失的计算转矩，单位为N·m。上一页下一页返回3.1液压电动机(3)电动机的实际转矩Tom指电动机驱动负载时，传动轴输出的转矩。(3-4)式中Tom—电动机的输出转矩(N·m);—电动机的进出口压力差(MPa);Vm—电动机的排量(m3/r);

—电动机的机械效率。考虑到各种摩擦转矩损失，实际转矩和理论转矩有以下关系Tom=Ttm-T1m(3-5)式中T1m—损失转矩(N·m)。上一页下一页返回3.1液压电动机4.电动机的功率(1)电动机的输入功率Pim。泵给电动机输入的液压功率。在不考虑管路损失时(3-6)式中—电动机进排油口的压力差(MPa);qp—泵的实际输出流量(m3/s)(2)电动机的理论功率Ptm不考虑任何损失时的功率。(3-7)(3)电动机的输出功率Pom，通过传动轴输出的机械功率。(3-8)上一页下一页返回3.1液压电动机5.电动机的效率(1)电动机的容积效率，输入电动机的流量总是有一部分直接泄漏掉，负载越大，泄漏的越多。我们用容积效率反映电动机对输入流量的利用率。(3-8)式中q1m—电动机的泄漏流量(m3/s)(2)电动机的机械效率电动机将输入的液压功率转变成机械功率时内部机械摩擦、液体摩擦均会损失掉部分转矩。我们用机械效率反映电动机的转矩利用率。上一页下一页返回3.1液压电动机(3-10)(3)电动机的总效率，(3-11)电动机的总效率反映了电动机对能量的转换能力，其值等于其容积效率和机械效率之乘积。上一页下一页返回3.1液压电动机3.1.3液压电动机工作原理及结构

1.叶片式液压电动机由于压力油作用，受力不平衡使转子产生转矩。叶片式液压电动机的输出转矩与液压电动机的排量和液压电动机进出油口之间的压力差有关，其转速由输入液压电动机的流量大小来决定。由于液压电动机一般都要求能正反转，所以叶片式液压电动机的叶片要径向放置。为了使叶片根部始终通有压力油，在回、压油腔通入叶片根部的通路上应设置单向阀，为了确保叶片式液压电动机在压力油通入后能正常启动，必须使叶片顶部和定子内表面紧密接触，以保证良好的密封，因此在叶片根部应设置预紧弹簧。上一页下一页返回3.1液压电动机2.轴向柱塞电动机轴向柱塞泵除阀式配流外，其他形式原则上都可以作为液压电动机用，即轴向柱塞泵和轴向柱塞电动机是可逆的。轴向柱塞电动机的工作原理为，配油盘和斜盘固定不动，电动机轴与缸体相连接一起旋转。当压力油经配油盘的窗口进入缸体的柱塞孔时，柱塞在压力油作用下外伸，紧贴斜盘斜盘对柱塞产生一个法向反力P，此力可分解为轴向分力及和垂直分力Q。Q与柱塞上液压力相平衡，而Q则使柱塞对缸体中心产生一个转矩，带动电动机轴逆时针方向愉转。轴向林塞电动机产毕的瞬时总转矩县脉动的。图3-1所示为斜盘式轴向柱塞电动机的工作原理图。上一页下一页返回3.1液压电动机3.齿轮液压电动机齿轮电动机在结构上为了适应正反转要求，进出油口相等、具有对称性、有单独外泄油口将轴承部分的泄漏油引出壳体外;为了减少启动摩擦力矩，采用滚动轴承;为了减少转矩脉动齿轮液压电动机的齿数比泵的齿数要多。齿轮液压电动机由于密封性差、容积效率较低、输入油压力不能过高、不能产生较大转矩。上一页返回3.2液压缸3.2.1液压缸概述液压缸按其结构不同分为活塞式、柱塞式、组合式三类。活塞式液压缸的特点是具有两个工作腔，活塞和杆的直径具有一定比例，金属材料的利用比较合理。同时，利用两个工作腔交替供油可实现往复运动的控制。柱塞式液压缸只有一个工作腔，靠油液作用只能实现单方向运动。组合式液压缸是利用活塞缸与活塞缸、活塞缸与柱塞缸串联，或者与其他机构组合而成。下一页返回3.2液压缸3.2.2活塞式液压缸1.单杆活塞式液压缸

(1)双作用式单杆活塞式液压缸具有结构简单，占用空间小的特点，应用最为普遍。双作用式单杆活塞式液压缸的图形符号见图3-2(a)。这种液压缸有两个工作腔，在压力油液的作用下也可以实现左右往复运动。这种液压缸左右腔有效作用面积不相等。所以，在压力和流量相同时，往复运动时推拉力和运动速度是不相等的。运动范围都是活塞有效行程的两倍。双作用式单杆活塞式液压缸的推、拉力和运动速度的计算原理见图3-2(b)。上一页下一页返回3.2液压缸①推力F1(3-12)②进给速度v1(3-13)③拉力F2(3-14)④退回速度v2(3-15)上一页下一页返回3.2液压缸式中A—有效作用面积(m2)m;D—活塞直径(m);d—活塞杆直径(m);F1,F2—分别为向右和向左运动时液压缸的拉力(N);P1—进入液压缸的油液压力(MPa);P2—液压缸排出的油液压力或称背压压力(MPa)。上一页下一页返回3.2液压缸在设计单杆活塞式液压缸时，先要确定往复运动的速度比

当时(3-16)

(2)单作用单杆活塞式液压缸只有一个油口，靠油液作用只能单方向运动而不能反向运动。所以，根据实现反向复位的方法不同，又有多种形式。当垂直安装时，靠自重和运动部件复位。水平安装时，需要另一相同的液压缸反向推动复位。对于小尺寸缸则有弹簧复位式。上一页下一页返回3.2液压缸

2.双杆活塞式液压缸双杆活塞式液压缸属于双作用液压缸，其图形符号见图3-3(a)。双作用双杆活塞式液压缸有两个工作腔。向液压缸左右腔交替输入压力油液时，液压缸可左右往复运动。由于液压缸的左右腔有效作用面积相等，如果输入的流量和压力不变，则往复运动的拉力和速度是相等的。双作用双杆活塞式液压缸的拉力和运动速度计算原理见图3-4。上一页下一页返回3.2液压缸(1)拉力F1和F2(3-17)式中A—有效作用面积(m2)m;D—活塞直径(m);d—活塞杆直径(m);F1,F2—分别为向右和向左运动时液压缸的拉力(N);P1—进入液压缸的油液压力(MPa);P2—液压缸排出的油液压力或称背压压力(MPa)。上一页下一页返回3.2液压缸(2)往复运动速度v1和v2

(2-18)式中v1—液压缸进给时的运动速度(m/S);v2—液压缸退回时的运动速度(m/S);q—输入液压缸工作腔的流量(m3/S)A—液压缸有效作用面积(m2)。上一页下一页返回3.2液压缸3.2.3柱塞式液压缸柱塞式液压缸的图形符号为这种液压缸结构更加简单，柱塞与缸筒之间无需配合，只有缸盖和柱塞之间要求配合和密封。柱塞式液压缸有如下特点:.水平安装时必须靠另一柱塞缸反向作用而退回，垂直安装时靠自重和运动部件作用复位;.柱塞直径很大时，可以直接利用中空形材或铸造成中空坯料制造，从而节省材料。上一页下一页返回3.2液压缸柱塞式液压缸的推力、速度计算如下:(1)推力F(3-19)(2)速度v(3-20)式中d—柱塞直径(m)柱塞式液压缸广泛应用于压力机、人造板热液压机、龙门刨床、拉床等长行程设备中。上一页下一页返回3.2液压缸3.2.4组合式液压缸1.伸缩缸伸缩缸在结构上分为单作用和双作用式，其图形符号分别为

和。其结构由单杆活塞式液压缸串联而成。第一级缸的杆是第二级缸的缸筒，依次套接在一起，又称为多级缸或套筒缸。伸缩缸具有伸出行程长和缩回时占用空间小的特点。因此，伸缩缸常被用于起重机大臂的伸缩驱动和自卸车的举升驱动。上一页下一页返回3.2液压缸2.增压缸增压缸分为单作用式和双作用式两种。单作用式的图形符号见图3-5(a).增压缸在结构上是由大活塞缸和小活塞缸反向串联或者是大活塞缸和柱塞缸串联组成。如图3-5(b)所示。经过增压缸输出的油液压力PH可由下式求出

(3-21)式中A1,A2—分别为活塞和柱塞的有效作用面积，A1/A2称为增压比;P1—低压系统工作压力(MPa);PH—增压压力(MPa)。上一页下一页返回3.2液压缸3.2.5液压缸组件及连接形式1.缸筒一缸底组件缸筒一缸底组件形式较多，图3-6示出了比较常见的组合和连接形式。2.缸筒一缸盖组件缸筒一缸盖组件基本形式同缸筒一缸底组件。求。因此，多加了盖与杆之间的密封和防尘圈。

3.活塞一活塞杆组件活塞一活塞杆组件形式也有多种多样，图3-7只是缸盖本身与活塞杆之间也有配合要示出常用的一些组件形式。上一页下一页返回3.2液压缸4.密封通常把具有相对运动的两个零件之间的密封称为动密封，而把没有相对运动的两零件之间的密封称为静密封。根据密封件与被密封件相对位置关系又有径向密封(圆周密封)和轴向密封(端面密封)之分。径向动密封又分为间隙密封和密封件密封。密封在液压缸中起着不可忽视的作用，凡是有间隙的部位，均要设置密封。液压缸使用的密封件大多采用耐油、耐腐蚀、抗磨性好，适应温度范围宽、弹性好的合成材料制成的单一型或组合型的密封件。均压槽如图3-8所示。上一页下一页返回3.2液压缸

5.缓冲装置液压缸的缓冲装置用于防止活塞快速运行到终端时撞击缸底或缸盖产生的冲击和振动。缓冲装置有多种形式，见图3-9。6.排气装置图3-10中给出两种排气塞。排气时，松开螺钉，液压缸往复运行数次后，见油液排出即可旋紧螺钉，完成排气。排气塞一般安装在液压缸的最高位置处。上一页返回表3-1常用液压电动机图形符号返回图3-1斜盘式轴向柱塞电动机原理图1-料盘;2-缸体;3-工作柱塞;4-配油盘返回图3-2双作用式单杆活塞式压缸计算原理图(a)图形符号;(b)计算原理图返回图3-3双杆活塞式液压缸原理图(a)图形符号;(b)筒固定安装形式;(c)活塞杆固定安装形式返回图3-4双杆活塞式液压缸计算原理图返回图3-5增压缸原理图(a)图形符号;(b)原理图返回图3-6缸筒一缸底组件形式(a)焊接式;(b)外螺纹式;(c)内螺纹式;(d)外卡健式;(e)发兰式;(f)拉杆式返回图3-7活塞一活塞杆组件(a)整体式;(b)焊接式;(c)锥销式;(d)(e)螺纹式;(f)半环卡健式

1-半环卡健;2-卡套;3-弹性挡圈返回图3-8均压槽返回图3-9液压缸的缓冲装置(a)圆柱环形缝隙式;(b)锥环形缝隙式;(c)轴向三角槽可变节流式;(d)可调节流式返回图3-10排气阀返回

第4章液压传动调节与控制元件4.1方向控制阀4.2压力控制阀4.3流量控制阀4.4比例阀、插装阀和叠加阀4.5液压系统辅助装置4.1方向控制阀4.1.1单向阀

1.普通单向阀普通单向阀简称单向阀，其作用是控制油液只能按一个方向流动，而不能反向流动，一般由阀体、阀芯和弹簧等零件构成，如图4-1所示。图4-1(a)所示为管式(直通式)单向阀，图4-1(b)所示为板式(直角式)单向阀，图4-1(c)所示为普通单向阀的图形符号。下一页返回4.1方向控制阀2.液控单向阀在液压系统中，有时需要使被单向阀所闭锁的油路重新接通，为此可把单向阀做成闭锁方向能够控制的结构，这就是液控单向阀，如图4-2所示。如图4-2(a)所示，当控制油口K不通控制液压油时，油液只能从进油口P1进入，顶开阀芯2，从出油口P2流出，不能反向流动。当从控制油口K通入控制液压油时，活塞1左端受油压作用而向右移动(活塞右端油腔与泄油口L相通，如图4-2(b)所示)，通过顶杆3将阀芯向右顶开，使进油口P1与出油口P2接通，油液可在两个方向自由流通。上一页下一页返回4.1方向控制阀4.1.2换向阀换向阀是具有两种以上流动形式和两个以上油口的方向控制阀。是实现液压油流的沟通、切断和换向，以及压力卸载和顺序动作控制的阀门。可分为手动换向阀、电磁换向阀、电液换向阀等。常用的换向阀阀芯在阀体内作往复滑动，称为滑阀。如图4-3所示。1.换向阀的工作原理

图4-4所示为三位四通换向阀。换向阀有3个工作位置(滑阀在中间和左右两端)和4个通路口(进油口P、回油口T及通往执行元件两端的油口A和B)。通过控制滑阀在阀体内作轴向移动，改变各油口间的连接关系，实现油液流动方向的改变，这就是滑阀式换向阀的工作原理。上一页下一页返回4.1方向控制阀2.换向阀的种类、图形符号换向阀种类很多，按阀芯在阀体孔内的工作位置数和换向阀所控制的油口通路数可分为二位二通、二位三通、二位四通、二位五通、三位四通和三位五通等类型;按阀芯运动方式可分为滑阀、转阀等类型;按换向阀的控制方式可分为手动、机动、电磁动、液动和电液动等类型;常用换向阀的图形符号如图4-5所示。上一页下一页返回4.1方向控制阀3.常用换向阀结构

(1)手动换向阀图4-6所示为一种三位四通自动复位手动换向阀。手动换向阀是用手动杠杆控制滑阀工作位置的换向阀，有二位二通、二位四通和三位四通等多种形式。(2)机动换向阀图4-7所示为二位二通常闭式行程换向阀。机动换向阀又称行程换向阀，它利用挡铁或凸轮使阀芯运动以控制流向，主要用来控制机械运动部件的行程。机动换向阀常为二位阀，它有二通、三通、四通等几种。

(3)电磁换向阀图4-8所示为二位三通电磁换向阀。电磁换向阀简称电磁阀，利用电磁铁推力，推动阀芯运动以控制流向。上一页下一页返回4.1方向控制阀(4)液动换向阀图4-9所示为三位四通液动换向阀的工作原理图。液动换向阀靠液压油推动阀芯，改变工作位置实现换向。由于液压力操作对阀芯的推力大，因此适用于流量较大的场合。(5)电液换向阀图4-10所示为三位四通电液换向阀的图形符号。电液换向阀由电磁换向阀和液动换向阀组合而成，利用电磁阀控制液动阀，以变换液流方向，实现用较小的电磁铁来控制较大的液流。其中电磁换向阀起先导作用，称为先导阀。上一页下一页返回4.1方向控制阀4.三位换向阀的中位滑阀机能当三位换向阀的阀芯处于中间位置时，其各油口间有各种不同的连通方式，这种连通方式称为中位滑阀机能。三位四通换向阀常用的几种中位机能见表4-1。上一页返回4.2压力控制阀4.2.1溢流阀溢流阀的主要用途是通过阀口的溢流，使被控系统或回路的压力维持恒定，实现调压、稳压或限压(防止过载)作用。溢流阀通常接在液压泵出口处的油路上。按结构和工作原理不同，溢流阀可分为直动型溢流阀和先导型溢流