项目十 数控车床的液压系统

1、【项目十 数控车床的液压系统】项目目标：1、 掌握阅读和分析液压传动系统图的步骤和方法；2、 掌握液压泵及液压马达的类型、工作原理及符号；3、 掌握液压缸的类型、结构、特点及符号；4、 掌握辅助元件的类型、作用及符号；5、 掌握方向控制阀及方向控制回路；6、 掌握压力控制阀及压力控制回路；7、 掌握流量控制阀及速度控制回路。任务引入：图10-1数控车床液压系统原理图数控车床是目前应用最广泛的数控机床之一，主要用于轴类和盘类等回转体零件的加工。通过数控加工程序的运行，能自动完成外圆柱面、锥面、成型表面、端面及螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰孔等工艺，特别适合于复杂形状零件加工。MJ

2、-50数控车床由液压系统驱动的部分，主要有车床卡盘的夹紧与松开、卡盘夹紧力的高低压转换、回转刀架的松开与夹紧、刀架刀盘的正转及反转、尾座套筒的伸出与退回等，液压系统中各电磁铁的动作由数控系统的PLC控制实现。如图10-1所示为MJ-50数控车床液压系统原理图。阅读和分析液（气）压传动系统图的步骤如下：1、 了解设备的功用及对液压系统动作和性能的要求，如工作循环、顺序动作等；2、 初步分析液压系统图，按执行元件个数将其分解为若干个子系统；3、对每个子系统进行分析，分析组成子系统的基本回路及各液压元件的作用，按执行元件的工作循环分析实现每步动作的进油和回油路线；4、根据设备对系统中的各子系统之间的

3、顺序、同步、互锁、防干扰等要求，分析各子系统之间的联系，读懂整个液压系统的工作原理；5、归纳出设备液压系统的特点和使设备正常工作的要领，加深对整个液压系统的理解。在任务引入中，我们已经了解了数控车床的功用及对液压系统动作的要求。根据执行元件的数量，我们可以将整个液压系统划分为卡盘夹紧-松开子系统，刀架刀盘转位子系统、刀架刀盘松开-夹紧子系统和套筒伸出-退回子系统。为了便于分析，我们将油箱、过滤器、液压泵、单向阀及压力表归纳为数控车床的液压源部分。【任务一 液压源部分】任务描述：图10-1-1 液压源部分如图10-1-1所示，数控车床液压系统的液压源部分由油箱1、过滤器2、液压泵3、单向阀4、和

4、压力表5组成，主要用来向整个油路提供具有一定压力、流量的洁净的液压油。其中液压泵3为动力元件，油箱1、过滤器2、压力表5及将各元件连接在一起的油管和管接头为辅助元件，单向阀4为控制调制调节元件。任务目标：1、掌握液压泵的类型、工作原理及符号；2、掌握辅助元件的类型、工作原理及符号；3、掌握液压油的主要性质；4、掌握单向阀的类型、工作原理及符号。任务实施：一、 液压泵 液压泵是液压传动系统的能量转换装置，它将原动机输入的机械能转换为液体的压力能，在液压传动系统中属于动力元件，是液压传动系统的重要组成部分。1、 液压泵符号液压泵按输出流量是否可以调节分为定量泵和变量泵两类。液压泵的图形符号如图10

5、-1-2所示。单向变量泵双向定量泵双向变量泵单向定量泵图10-1-2 液压泵的图形符号 2、泵的工作原理 图10-1-3液压泵工作原理图1偏心轮 2柱塞 3泵体4弹簧 5、6单向阀液压泵是靠密封容腔容积的变化来工作的。如图10-1-3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，当偏心轮1由原动机带动旋转时，柱塞2便在偏心轮1和弹簧4的作用下在缸体3内往复运动。柱塞右移时，缸体中密封工作腔a的容积变大，产生真空，油箱中的油液便在大气压力作用下，通过吸油单向阀6吸入缸体内，实现吸油；柱塞左移时, 缸体中密封工作腔a的容积变小，油液受挤压，便通过压油单向阀5输送到系统中去,实现

6、压油。如果偏心轮不断地旋转，液压泵就会不断地完成吸油和压油动作，因此就会连续不断地向液压系统供油。 由此可以看出，液压泵正常工作必备的条件是：（1) 具有密封容积，密封容积可以周期性变化。液压泵理论上输出的流量与密封容积的变化量和单位时间内的变化次数成正比，与其它因素无关。（2）油箱内液体的压力必须大于或等于大气压力，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，或采用封闭的充压油箱。（3）具有相应的配油装置将吸油腔和排油腔隔开，保证液压泵有规律地连续吸、排液体。液压泵的结构原理不同，其配油装置也不相同。2、 液压泵的主要工作参数1、压力（1）工作压力

7、工作压力是指液压泵实际工作时输出油液的压力。工作压力值取决于液压泵输出到系统中的液体在流动过程中所受的阻力。（2）额定压力额定压力是指液压泵在连续工作过程中允许达到的最高压力。额定压力值的大小由液压泵零部件的结构强度和密封性来决定。（3）最高允许压力最高允许压力是指在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值。2、排量和流量液压泵的排量指在无泄漏的情况下，泵每转一转所能排出的油液体积。排量的大小可根据液压泵的密封油腔几何尺寸变化计算得出。常用单位为。液压泵的理论流量指在无泄漏的情况下，液压泵单位时间内输出的油液体积。其值等于泵的排量和泵轴转速的乘积。 （21）液压泵

8、的实际流量指单位时间内液压泵实际输出的油液体积。由于在工作过程中，泵的出口压力不等于零，因而存在内部泄漏量， 使得泵的实际流量小于泵的理论流量。 （22）液压泵的额定流量 指泵在额定转速和额定压力下输出的实际流量。流量的单位为或。3、功率和效率液压泵由电动机驱动，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，也就是等于它们的理论功率，即 = = = = = = （23）实际上，液压泵在能量转换过程中是有能量损失的。（1）液压泵功率损失液压泵的功率损失有容积损失和机械损失两部分。容积损失主要是因为液压泵内部泄漏造成的流量上的损失。液

9、压泵的实际输出流量总是小于其理论流量。容积损失的大小用容积效率表征，即 （24）式中取泄漏量，即泄漏量和泵的工作压力成正比， 是液压泵的泄漏系数。机械损失主要是因为液压泵内流体粘性和机械摩擦造成的转矩上的损失。驱动泵的实际转矩总是大于其理论上需要的转矩。机械损失的大小用机械效率表征，即 （25）（2）液压泵的功率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，即 （26）液压泵的实际输入功率由电动机或柴油机提供，即 （27） （3）液压泵的总效率液压泵的总效率是泵的输出功率与输入功率之比，即 （28）3、 常见液压泵类型液压泵按照结构形式可以分为齿轮式、叶片式及柱塞式三大类。 （1）齿轮

10、泵齿轮泵是一种常用的液压泵，其主要特点是抗油液污染能力强，体积小，价格低廉，但内部泄漏比较大，噪声大，流量脉动大，排量不能调节。因此齿轮泵通常被用于工作环境比较恶劣的各种低、中压系统中。齿轮泵中齿轮的齿形以渐开线为多，在结构上可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵，其中外啮合齿轮泵应用广泛。如图10-1-4所示为外啮合齿轮泵的工作原理图。由于齿轮端面与壳体端盖之间的缝隙图10-1-4 外啮合齿轮泵工作原理图1壳体 2主动齿轮 3从动轮很小，齿轮齿顶与壳体内表面的间隙也很小，因此可以看成将齿轮泵壳体内分隔成左、右两个密封容腔。当齿轮按图示方向旋转时，右侧的齿轮逐渐脱离啮合，因此这一侧的密封容腔的体积逐

11、渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力的作用下经泵的吸油口进入这个腔体，因此这个容腔称为吸油腔。随着齿轮的转动，每个齿间中的油液从右侧被带到了左侧。在左侧的密封容腔中，轮齿逐渐进入啮合，使左侧密封容腔的体积逐渐减小，把齿间的油液从压油口挤压输出，因此这个容腔称为压油腔。当齿轮泵不断地旋转时，齿轮泵的吸、压油口不断地吸油和压油，实现了向液压系统输送油液的过程。在齿轮泵中，吸油区和压油区由相互啮合的轮齿和泵体分隔开来，因此没有单独的配油机构。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，可采取缩小压油

12、口的办法。 图10-1-5 变量叶片泵工作原理图1转子 2定子 3叶片（2）叶片泵叶片泵具有结构紧凑、流量均匀、噪声小、运转平稳等优点， 因而被广泛用于中、低压液压系统中。但它也存在着结构复杂，吸油能力差，对油液污染比较敏感等缺点。叶片泵按其输出流量是否可调，分为定量叶片泵和变量叶片泵。按结构可分为单作用式(转子每转一周，完成一次吸、排油液)和双作用式（转子每转一周，完成两次吸、排油液）两大类。单作用叶片泵多用于变量泵，双作用叶片泵均为定量泵。如图10-1-5所示为变量叶片泵工作原理图。变量叶片泵主要由转子1、定子2、叶片3和配油盘(图中未画出)等零件组成。其中定子的内表面是圆形的，转子与定子

13、之间有一偏心量e ，配油盘只开一个吸油窗口和一个压油窗口。当转子转动时，由于离心力作用，叶片顶部始终压在定子内圆表面上。这样，两相邻叶片间就形成了密封容腔。当转子按图示方向旋转时，泵内右侧的容腔体积逐渐增大，为吸油腔，左侧的容腔体积逐渐减小，为压油腔，它们容积的变化分别对应着吸油和压油过程。由于在转子每转一周的过程中，泵完成吸油、压油各一次，因此也称为单作用式叶片泵。单作用式叶片泵的转子受不平衡液压力的作用,故又被称为非平衡式叶片泵。在结构上转子与定子的偏心量是可调节的，所以单作用叶片泵也是变量泵。 图10-1-6 定量叶片泵工作原理图1转子 2定子 3叶片A、C吸油腔 B、D压油腔如图10-

14、1-6所示为定量叶片泵的工作原理图。定子内表面近似为椭圆柱形，该椭圆柱形由八段曲面拼合而成，两段半径为R 的大圆弧面、两段半径为r的小圆弧面以及连接圆弧面的四段过渡曲面组成。转子1和定子2是同心的，当转子沿图示方向转动时，叶片3在离心力和通往叶片底部压力油的作用下紧贴在定子的内表面上，在相邻叶片之间形成密封腔。由图可以看出，右上角和左下角（B腔及D腔）的密封容腔容积逐渐变小，所在的油腔为压油腔；左上角和右下角（A腔及C腔）的密封容腔容积逐渐变大，所在的油腔为压油腔。在吸油腔和压油腔上，配油盘提供了相应的吸油窗口和压油窗口，并将吸油腔和压油腔隔开。可以看出，当转子转一转时，泵完成吸油、压油动作各

15、两次，所以称为双作用叶片泵。这种叶片泵的两个吸、压油腔是径向对称分布的，所以作用在转子上的液压力是径向平衡的，因此双作用叶片泵又称为平衡式叶片泵，这种泵的排量是不可调的，为定量泵。（3）柱塞泵柱塞泵是靠柱塞在泵体内作往复运动造成密封容积的变化来实现吸油和压油。与齿轮泵和叶片泵相比，该泵能以最小的尺寸和最小的重量供给最大的动力，为一种高效率的泵，但制造成本相对较高，该泵用于高压、大流量、大功率的场合。柱塞泵按柱塞的排列和运动方向不同，可分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两大类。其中柱塞沿径向放置的泵称为径向柱塞泵，柱塞沿轴向布置的泵称为轴向柱塞泵。为了连续吸油和压油，柱塞数必须大于等于3。图10-1-7

16、 径向柱塞泵工作原理图1配油轴 2柱塞3转子 4定子如图10-1-7所示为径向柱塞泵的工作原理图。这种泵主要由配油轴1、柱塞2、转子3、定子4组成。其中配油轴1是固定不动的，柱塞2在转子3的径向孔内运动,形成泵的密封工作容腔。转子3和定子4之间有一个偏心e，显然，当转子按图示方向转动时，位于下半周的工作容腔处于吸油状态， 位于上半周的工作容腔则处于压油状态。改变定子与转子偏心距e的大小和方向，就可以改变泵的输出流量和泵的吸、压油方向。因此径向柱塞泵可以做成单向或双向变量泵。由于径向柱塞泵的径向尺寸大，自吸能力差，配油轴受径向不平衡液压力作用，易于磨损。这些原因限制了转速和工作压力的提高。图10

17、-1-8 轴向柱塞泵工作原理图1斜盘2柱塞3泵体 4配油盘5传动轴 轴向柱塞泵中的柱塞是轴向排列的。当泵体轴线和传动轴轴线重合时，称为斜盘式轴向柱塞泵。如图10-1-8所示为斜盘式轴向柱塞泵工作原理图，泵体3上均匀分布了若干个轴向柱塞孔，孔内装有柱塞2，柱塞2紧压在斜盘1上。传动轴5带动泵体3、柱塞2一起转动，由于斜盘的作用，迫使柱塞在柱塞孔内作往复运动，柱塞在自下而上回转的半周内逐渐向外伸出，使缸体内密封工作腔容积不断增大，产生局部真空，为吸油腔。柱塞在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，为压油腔。泵体每转一转，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸压油。改变斜盘的倾角

18、，可以改变柱塞往复行程的大小，因而可以改变泵的排量。如果改变斜盘倾角的方向，可以改变泵的吸压油方向，而成为双向变量轴向柱塞泵。5、液压泵的选用原则液压泵的应用可以分为两大类，一类为固定设备用液压装置， 如各类机床、液压机和轧钢机等；另一类为移动设备用液压装置，比如起重机、车辆和各种工程机械等。两类液压装置对液压泵的选用有较大的差异，详见表10-1-1。表10-1-1 液压泵选用固定设备移动设备原动机多为电动机，转速稳定，且多为1500r/min原动机多为内燃机，转速变化范围较大，一般为500r/min4000r/min多采用中压范围：7MPa21MPa, 个别可达25 MPa多采用中、高压范围

19、：14MPa35MPa, 个别可达40MPa环境温度稳定，液压装置的工作温度为5070环境温度变化大，液压装置的工作温度为-20110工作环境比较清洁工作环境较脏，尘埃多因在室内工作，要求噪声不超过80dB因在室外工作，噪声允许达90dB空间尺寸较宽裕，利于设备的维护空间尺寸紧凑，不利于设备的维护选择液压泵的原则是根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的要求，首先确定液压泵的类型，然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格型号，还要考虑价格、维护方便与否等问题。二、 辅助元件1、 油管和管件图10-1-9 管路符号工作管路控制管路液压系统中常用的油管有钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡胶软管等。钢

20、管常用于拆装方便的固定元件连接，中、高压用无缝钢管，低压用焊接管。紫铜管易于弯曲，主要用于装配不方便的场合。尼龙管和塑料管常用于回油管和卸油管。管路符号如图10-1-9所示。管接头是油管与油管、油管与液压元件之间的连接件。液压系统中油液的泄漏多发生在管路的连接处，所以管接头的重要性不容忽视。管接头必须在强度足够的条件下，能够在振动、压力冲击下保持管路的密封性，在高压处不能向外泄漏，在有负压的吸油管路上不允许空气向内渗入。常用的管接头有焊接式管接头、卡套式管接头、扩口式管接头、快速接头等。如图10-1-10（a）所示，焊接式管接头是把相连接的管子的一端与管接头的接管2焊接在一起，通过螺母将接管与

21、接头体压紧。如图10-1-10（b）所示，卡套式管接头主要由接头体、接管、螺母、卡套和组合垫圈这几个基本零件组成。卡套是一个在端部带有锋利刃口的金属环，刃口的作用是在装配时切入被连接的油管而起连接和密封作用。如图10-1-10（c）所示，扩口式管接头是将接管穿入导套后扩成喇叭口（约7490），再用螺母把导套连同接管一起压紧在接头体的锥面上形成密封。（a）焊接式管接头1-接头体 2-接管 3-螺母 4-O形圈 5-组合垫圈（b）卡套式管接头1-接头体 2-接管 3-螺母4-卡套 5-组合垫圈（c）扩口式管接头1-接头体 2-接管3-螺母 4-导套（d）快速接头1-挡圈 2，10-接头体 3，12

22、-弹簧 4，11-单向阀5-O形圈 6-外套 7-弹簧 8-钢球 9-弹簧卡圈图10-1-10 常用管接头如图10-1-10（d）所示，当系统中某一局部不需要经常供油时，或是执行元件的连接管路要经常拆卸时，往往采用快速接头与高压软管配合使用。图中快速接头各零件的位置为油路接通位置,外套6把钢球8压入槽底使接头体10和2连接起来，单向阀4和11互相推挤使油路接通。当需要断开时,可用力将外套向左推，同时拉出接头体10，油路断开。与此同时，单向阀阀心4和11在各自弹簧3和12的作用下外伸，顶在接头体2和10的阀座上，使两个管内的油封闭在管中，弹簧7使外套6回位。这种接头在液压和气压系统中均有应用。2

23、、 油箱图10-1-11油箱符号油箱的功用主要是储存并散发油液中的热量，释放混在油液中的气体，沉淀油液中的杂质等作用。液压系统中的油箱有总体式和分离式两种。总体式油箱是利用机器设备机身内腔作为油箱，这种油箱结构紧凑，各处漏油易于回收，但维修不便，散热条件不好。分离式油箱是设置一个单独油箱，与主机分开，减少了油箱发热和液压振动对工作精度的影响，因此得到了普遍的应用。油箱符号如图10-1-11所示。3、 过滤器图10-1-12过滤器符号油液中的杂质会使液压元件内部相对运动部分的表面划伤，加速磨损或卡死运动件，堵塞阀口，腐蚀元件，使系统工作的可靠性和寿命降低。因而，可在适当的部位上安装过滤器，截留油

24、液中的污染物，使油液保持清洁，保证液压系统正常工作。过滤器按滤芯材料和结构的不同，可分为网式、线隙式、纸芯式、烧结式和磁性过滤器，按过滤精度可分为粗、普通、精和特精四种。网式过滤器属于粗滤清器，常装于液压泵吸油管路上。磁性过滤器常与其他形式滤芯制成复合式过滤器，适用于机床液压系统。过滤器符号如图10-1-12所示。图10-1-13蓄能器符号4、 蓄能器在液压传动系统中，蓄能器用来储存和释放油液的压力能。当系统的压力高于蓄能器内的压力时，系统中的油液充进蓄能器中，直到蓄能器内外压力相等；反之，当蓄能器内的压力高于系统的压力时，蓄能器内的油液流到系统中去，直到蓄能器内外压力平衡。因此,蓄能器可以在

25、短时间内向系统提供压力油，也可以吸收系统的压力脉动和减小压力冲击。蓄能器符号如图10-1-13所示。 三、液压油液压油是液压系统的重要组成部分，它除了传递能量外，还起着润滑摩擦副的作用。因此，要求液压油具有合适的粘度，良好的粘温特性，良好的抗泡性和空气释放性（即要求油液在工作中产生的气泡少且气泡能很快破灭，溶混于油中的微小气泡容易释放出来），较低的凝点和倾点（即要求油液有良好的低温流动性），良好的氧化安定性、抗磨性和良好的防腐防锈性等。四、单向阀单向阀为方向控制阀的一种，其作用是控制液压系统油路的通、断。（1）普通单向阀普通单向阀的作用是控制油液只能按一个方向流动，而反向不能流动，简称单向阀。

26、如图10-1-14所示为普通单向阀的结构示意图，主要由阀体1、阀芯2和弹簧3组成。当压力油从阀体左端的通口A流入时,克服弹簧3作用在阀芯上的力，使阀芯向右移动，打开阀口，通过阀芯上的轴向孔和径向孔，从阀体右端的通口B流出。当压力油从阀体右端的通口B流入时，液压力和弹簧力一起使阀芯压紧在阀座上，使阀口关闭，油液无法通过。单向阀符号图P1P2图10-1-14 单向阀结构示意图1-阀体 2-阀芯 3-弹簧图10-1-15 液控单向阀结构示意图1-控制活塞 2-锥阀阀芯 3-弹簧液控单向阀符号图P1P2单向阀中的弹簧主要用来克服阀芯复位时的摩擦力和惯性力，并使单向阀关切迅速可靠。弹簧刚度一般较小，以免

27、液流通过时产生过大的压力损失。一般单向阀的开启压力为0.030.05MPa。(2)液控单向阀如图10-1-15所示为液控单向阀结构示意图，它主要由单向阀和液控装置两部分组成。和普通单向阀相比，多了一个控制口K。当控制口K不通压力油时，其作用和单向阀一样，正向导通，反向截止。当控制口K通压力油时，压力油推动控制活塞1向上移动，克服弹簧3的作用，顶开阀芯2，使进油口A和出油口B导通，油液在正反方向上均可流动。液控单向阀具有良好的单向密封性，常用于液压系统的保压、锁紧和平衡回路。这种阀也称为液压锁。 习题1、填空题(1)液压泵是液压传动系统的能量转换装置，它将原动机输入的 转换为液体的 ，在液压传动

28、系统中属于 ，是液压传动系统的重要组成部分。(2)液压泵实际工作时输出的压力称为_ _ _；泵在连续运转时允许使用的最高工作压力称为_ _；泵短时间内超载所允许的极限压力称为 。(3) 在没有泄漏的情况下,根据泵的几何尺寸计算得到的流量称为_ _；泵在规定转速和额定压力下输出的流量称为_ _；泵在某工作压力下实际输出的流量称为 。(4)液压泵按照结构形式可以分为 、 及 三大类；液压泵按输出流量是否可以调节分为 和 两大类。(5) 液压系统中常用的油管有 、 、 、 、 等。常用的管接头有 、 、 、 等。(6) 过滤器按滤芯材料和结构的不同，可分为 、 、 、 、和 ，按过滤精度可分为 、

29、、 和 四种。 过滤器属于粗滤清器，常装于液压泵吸油管路上。(7) 阀具有良好的单向密封性，常用于液压系统的保压、锁紧和平衡回路。这种阀也称为液压锁。2、简答题(1)液压泵正常工作必备的条件是什么？(2)简述单向阀的作用。【任务二 刀架刀盘子系统】任务描述：数控车床中，当回转刀架换刀时，首先是刀盘松开，之后刀盘转到指定位置，最后刀盘夹紧。如图10-2-1刀架刀盘子系统液压回路所示，刀盘的夹紧与松开，由电磁阀6控制。刀架刀盘子系统利用换向阀6来控制油液的流动方向，从而控制液压缸7活塞的运动方向，以控制刀架刀盘的松开和夹紧。671YA图10-2-1 刀架刀盘子系统任务目标：1、掌握换向阀的工作原理

30、及其符号；2、掌握液压缸的结构及符号；3、会分析刀架刀盘子系统；4、能分析简单方向控制回路。任务实施：一、 换向阀换向阀是利用改变阀芯与阀体的相对位置，控制相应油路接通、切断或变换油液的方向，从而实现对执行元件起动、停止或运动方向改变的控制。1、 换向阀的工作原理滑阀式换向阀是利用阀芯在阀体内作轴向滑动实现换向的。如图10-2-2所示为滑阀式换向阀工作原理。阀芯1是一个具有多段环形槽的圆柱体（图示阀芯有3个台肩），阀体2孔内有若干个沉割槽（图示阀体为5槽），每个沉割槽都通过相应的孔道与外部相通，其中P为进油口，T为回油口，A和B与液压缸两腔相连。当阀芯处于左位时，P与B、A与T相通，活塞向左运

31、动。当阀芯处于右位时，P与A、B与T相通，活塞向右运动。图10-2-2 换向阀工作原理(a) 阀芯处于左位(b) 阀芯处于右位2、 换向阀的图形符号如表10-2-1所示，为常见换向阀的图形符号。换向阀符号含义如下：（1）方格表示换向阀的工作位置，二格即二个工作位置。 （2）在一个方格内，箭头“”或堵塞符号“”或“”与方格的相交点数为油口通路数。箭头“” 表示两油口相通，但不表示液流方向，“”或“”表示换向阀内通道被封闭，不通流。（3）P表示进油口，T表示回油口，A和B表示连接执行元件的油口，L表示卸油口。（4）三位换向阀的中格和二位换向阀靠近弹簧的一格为常态位置，即阀芯未受到控制力作用时所处的

32、位置。靠近控制符号的一格为控制力作用下所处的位置。二位二通阀有常开型和常闭型两种，前者的常态位两油口相通，后者则不通。在液压原理图中，一般按换向阀图形符号的常态位置绘制。（5）换向阀的控制方式和复位弹簧的符号画在方格的两侧。表10-2-1 常见换向阀图形符号二位二通阀二位三通阀二位四通阀三位四通阀二位五通阀三位五通阀3、三位换向阀的中位机能三位换向阀中位时各油口的连通方式称为它的中位机能。不同机能的阀，阀体通用，仅阀芯台肩结构、尺寸及内部通孔情况有区别。常用中位机能的结构原理、机能代号、图形符号及机能特点和作用如表10-2-2所示。表10-2-2 三位换向阀中位机能机能代号结构原理图中间位置图

33、形符号机能特点和作用三位四通三位五通O各油口全部封闭,缸两腔闭锁,泵不卸荷,液压缸充满油,从静止到起动平稳；制动时运动惯性引起液压冲击较大；换向位置精度高H各油口全部连通，泵卸荷，缸成浮动状态，缸两腔接通油箱，从静止到起动有冲击；制动时油口互通，换向平稳，但换向位置变动大Y泵不卸荷，缸两腔通回油，缸成浮动状态，从静止到起动有冲击。制动性能介于0型与H型之间P压力油P与缸两腔连通，可实现差动回路，从静止到起动较平稳；制动时缸两腔均通压力油，故制动平稳；换向位置变动比H型的小M泵卸荷，缸两腔封闭，从静止到起动较平稳；换向时与0型相同，可用于泵卸荷液压缸锁紧的液压回路中3、 常见换向阀的操纵方式 换

34、向阀按照操纵方式的不同可分为手动、机动、电磁动、液动和电液动等类型。常见换向阀操纵方式如表10-2-3所示。表10-2-3 常见换向阀操纵控制方式按钮式人力控制手柄式人力控制弹簧控制顶杆式机械控制滚轮式机械控制液压控制电磁控制电液控制图10-2-3 机动换向阀1-弹簧 2-阀芯 3-阀上盖 4-滚轮 5-挡块（a）（b）(1) 机动换向阀机动换向阀又称行程阀,它是通过行程挡块或凸轮推动阀芯实现换向的。如图10-2-3所示为二位三通机动换向阀的结构及图形符号。当阀处于常态位时，P与A通；当行程挡块5压下滚轮4时,P与B相通，实现换向。机动换向阀结构简单,动作可靠,换向位置精度高。（2）电磁换向阀

35、电磁换向阀简称电磁阀，它利用电磁铁吸力控制阀芯动作，实现换向。电磁阀包括滑阀和电磁铁两部分，按电源不同，电磁铁可分为交流电磁铁和直流电磁铁两种。交流电磁铁使用电压为220V或380V，其优点是电源方便，电磁吸力大，换向迅速。缺点是起动电流大，在阀芯卡住时易烧毁电磁铁线圈。直流电磁铁的使用电压为24V，其优点是工作可靠，换向冲击小，噪声小，但需要有直流电源。按电磁铁的衔铁是否浸泡在油里，电磁铁可分为干式和湿式两种。干式电磁铁不允许油液进人电磁铁内部，因此推动阀芯的推杆要有可靠的密封。湿式电磁铁可以浸在油液里工作，所以电磁阀的相对运动件之间就不需要有可靠的密封，减小了阀芯的运动阻力，提高了滑阀换向

36、的可靠性。湿式电磁铁性能好，但价格较高。图10-2-4 直流湿式三位四通电磁换向阀 如图10-2-4所示为三位四通电磁换向阀的结构及图形符号。当电磁铁不通电时,阀芯3两端的对中弹簧4使阀芯处于中位，此时油口P、A、B、T均不相通。当右端电磁铁通电时，右衔铁1通过推杆2将阀芯3推至左端，此时控制油口P与B相通，A与T相通。当左端电磁铁通电时,则阀芯移至右端，油口P与A相通，B与T相通。电磁阀操纵方便,布置灵活,便于实现自动控制,但电磁铁吸力有限,所以电磁阀只宜用于流量不大的系统。（3）液动换向阀液动换向阀是利用控制油路的压力油推动阀芯实现换向的。如图10-2-5所示为三位四图10-2-5 三位四

37、通液动换向阀(b)(a)通液动换向阀的结构及符号。当阀芯两端控制油口C1、C2都没有压力油通入时, 阀芯在弹簧力的作用下处于中位，此时P、A、B、T各油口互不相通。当C1通压力油、C2回油时,阀芯向右移动，此时P与A相通，B与T相通。当C2通压力油、C1回油时，阀芯向左移动，此时P与B相通,A与T相通。液动换向阀的优点是结构简单，动作可靠、平稳，由于液压驱动力大，故可用于大流量的系统。（4）电液动换向阀电液动换向阀是由电磁阀和液动阀组成的复合阀。其中液动阀实现主油路的换向，称为主阀；电磁阀用来控制主阀，称为先导阀。这种阀综合了电磁阀和液动阀的优点,具有控制方便、流量大的特点。(a)(b)(c)

38、图10-2-6 电液动换向阀1、7-单向阀 2、6-节流阀 3、5-电磁铁 4-电磁阀阀芯 8-液动换向阀如图10-2-6为电液动换向阀的结构与图形符号。当先导阀两端的电磁铁均不通电时，电磁阀处于中位，控制油液被切断，主阀芯两端均不通控制压力油，在弹簧的作用下处于中位，此时各油口均关闭。当电磁铁3通电时，电磁阀左位进入工作位置，控制压力油经P（或外接油口P）A单向阀1主阀芯左端油腔，回油经主阀芯右端油腔节流阀6 BT油箱。此时主阀左位处于工作位置，实现P与A相通，B与T相通。同理，当电磁铁5通电、3断电时，则P与B相通、A与T相通。阀体内的节流阀可以调节主阀芯的运动速度，从而控制换向时间，使其

39、在灵敏与平稳之间获得调整。控制压力油可来自主油路的P口，也可以另设独立的油源。（5）手动换向阀图10-2-7 自动复位式手动换向阀手动换向阀是利用手动杠杆操纵阀芯运动，从而实现换向目的的换向阀。它有自动复位式和钢球定位式两种。如图10-2-7所示为自动复位式换向阀，可用手工操纵使阀左位或右位处于工作位置，当操纵力取消后,阀芯便在弹簧力作用下自动恢复至中位，停止工作。自动复位式换向阀适用于动作频繁，工作持续时间短，必须由人工操纵的场合，如工程机械的液压系统。如图10-2-8所示为钢球定位式手动换向阀，其阀芯端部的钢球定位装置可使阀芯分别停止在左、中、右三个不同的位置上，当松开手柄后，阀仍保持在原

40、来的工作位置上,可用于工作时间较长的场合。图10-2-8 钢球定位式手动换向阀二、液压缸液压缸也称油缸，是液压系统中的执行元件。它把输入的液压能转换为机械能，实现执行元件的往复直线运动或摆动。液压缸按其结构特点可分为活塞缸、柱塞缸和摆动缸三种。下面以活塞式液压缸为例介绍液压缸的结构及符号。1、活塞式液压缸的类型活塞式液压缸可分为双活塞杆缸和单活塞杆缸两种结构，其固定方式有缸体固定和活塞杆固定两种，图形符号如图10-2-9所示。图10-2-9 活塞式液压缸类型（a）双活塞杆缸（b）单活塞杆缸双活塞杆式液压缸中被活塞分隔开的两腔中都有活塞杆伸出，通常情况下，两活塞杆直径是相等的，当流入两腔中的液压

41、油流量及压力相等时，活塞的往复运动速度和推力相等。单活塞杆式液压缸仅一端有活塞杆，两腔有效工作面积不相等。若流入两腔中的液压油流量及压力相等，当压力油进入无杆腔时，活塞的运动速度较小，而输出推力较大；当压力油进入有杆腔时，活塞的运动速度较大，而输出推力较小。常把压力油进入无杆腔的情况作为工作行程，而把压力油进入有杆腔的情况作为空行程。2、活塞式液压缸的组成液压缸的结构通常分为缸体组件、活塞组件、缓冲装置及排气装置几部分。（）缸体组件缸体组件通常包括缸筒、前后缸盖和导向套等。缸体组件中缸筒与端盖的连接形式很多，常见缸筒与端盖连接形式如图10-2-10所示。图10-2-10 常见缸筒与端盖连接形式

42、a) 法兰式b) 半环式c) 螺纹式d) 拉杆式法兰式连接结构较简单，易于加工和装配，连接可靠，缺点是外形尺寸较大。铸铁、铸钢和锻钢制造的缸体多采用法兰式连接。用无缝钢管制作的缸筒，常用半环式连接和螺纹式连接。这两种连接方式，结构紧凑、质量轻，但半环式连接须在缸筒上加工环形槽，削弱缸筒的强度；螺纹联接须在缸筒上加工螺纹，端部的结构比较复杂，一般用于外形尺寸小、质量轻的场合。较短的液压缸常采用拉杆式连接，这种连接具有加工和装配方便等优点。（）活塞组件活塞组件包括活塞和活塞杆。活塞或活塞杆的连接方式很多，如图10-2-11所示，整体式连接和焊接式连接结构简单、轴向尺寸小，但损坏后需整体更换，常用于

43、小直径液压缸。锥销式连接易加工、装配简单，但承载能力小，且需有防止锥销脱落的措施，适用于轻载液压缸。螺纹式连接结构简单、装拆方便，一般需有螺纹防松装置。由于加工螺纹削弱了活塞杆的强度，因此不适用于高压系统。卡环式连接的强度高，结构复杂、装卸方便，用于高压和振动较大的液压缸。a) 整体式b) 焊接式c) 锥销式d) 螺纹式e)卡环式图10-2-11 常见活塞与活塞杆的连接方式（3）液压缸的缓冲图10-2-13 排气塞液压缸的缓冲装置是为了防止活塞在行程终了时和缸盖之间发生撞击。缓冲装置常用于大型、高压或高精度的液压设备之中。常用的缓冲装置结构如图10-2-12所示，当活塞接近缸盖时，活塞和缸盖之

44、间封住的油液从活塞上的轴向节流槽流出。由于节流口通流截面积逐渐减小，从而保证了缓冲腔保持恒压而起到缓冲作用。图10-2-12 液压缸的缓冲装置（4）液压缸的排气液压系统中混入空气后，会使其工作不稳定，产生振动、噪声、低速爬行及起动时突然前冲现象。要保证液压缸的正常工作，须排除积留在液压缸内的空气。如图10-2-13所示为液压缸的排气塞结构。工作前拧开排气塞，使活塞全行程空载往返数次，空气即可通过排气塞排出。空气排净后，需把排气塞关闭，液压缸即可进行正常工作。三、刀架刀盘子系统分析刀架刀盘子系统用来控制刀盘的夹紧和松开，其组成如图10-2-1所示，工作过程如下：671YA图10-2-1 刀架刀盘

45、子系统当1YA通电时，刀盘松开，油路为：进油路：液压源 二位四通电磁阀6 液压缸7下腔。回油路：液压缸上腔 二位四通电磁阀6 油箱。当1YA不通电时，刀盘夹紧，油路为：进油路：液压源 二位四通电磁阀6 液压缸7上腔。回油路：液压缸下腔 二位四通电磁阀6 油箱。任务链接：一、方向控制阀应用1、换向回路 换向回路是利用各种换向阀使执行元件改变运动方向的回路。各种类型的换向阀都可以组成换向回路，只是性能和应用场合不同。刀架刀盘子系统即为一个换向回路。2、锁紧回路图10-2-14 液控单向阀锁紧回路锁紧回路可使液压缸活塞在任一位置停止，并可防止其停止后因外界影响而发生漂移或窜动。如图10-2-14所示

46、为采用液控单向阀的锁紧回路，在油缸的进、出油路上装有液控单向阀2和3，对油缸实现锁紧。当1YA通电时，电磁换向阀1左位进入工作位置，液压油经右液控单向阀3进入液压缸右腔，同时将左液控单向阀打开，使液压缸左腔油液能流回油箱，液压缸活塞向左运动；反之，当2YA通电时，电磁换向阀1右位进入工作位置，液压油经左液控单向阀2进入液压缸左腔，同时将右液控单向阀打开，使液压缸右腔油液能流回油箱，液压缸活塞向右运动。当换向阀1处于中位或液压泵停止供油时，两个液控单向阀立即关闭，活塞停止运动。这种锁紧回路可使活塞在其行程的任何位置上锁紧，锁紧精度高，一般只受液压缸内部泄露的影响。为了保证中位锁紧可靠，换向阀中位

47、应采用H型或Y型机能。液控单向阀的密封性能好，能使执行元件长期锁紧。这种锁紧回路主要用于汽车起重机的支腿油路和矿山机械的液压支架的油路中。习题1、填空题(1) 换向阀是利用改变 的相对位置，控制相应油路接通、切断或变换油液的方向，从而实现对执行元件 、 或 改变的控制。(2) 换向阀符号含义如下：方格表示换向阀的 ，箭头“” 表示 ，但不表示液流方向，“”或“”表示 。P表示 ，T表示 ，A和B表示连接执行元件的油口，L表示卸油口。三位换向阀的中格和二位换向阀靠近弹簧的一格为 位置。(3)换向阀按照操纵方式的不同可分为 、 、 、 和 等类型。(4) 阀是由电磁阀和液动阀组成的复合型换向阀。其

48、中液动阀实现 ，称为 ；电磁阀用来 ，称为 。这种阀综合了电磁阀和液动阀的优点,具有控制方便、流量大的特点。(5) 液压缸也称油缸，是液压系统中的执行元件。它把输入的 转换为 ，实现执行元件的往复直线运动或摆动。液压缸按其结构特点可分为 、 、和 三种。(6) 液压缸的结构通常分为 、 、 及 几部分。(7) 液压缸的缓冲装置是为了防止 。2、画出下列方向阀的图形符号(1)液控单向阀 (2)二位二通机动阀(常开型)(3)二位二通电磁阀(常闭型) (4)三位四通电磁阀(O型) (5)三位四通手动阀(自动复位式) (6)二位四通行程阀【任务三、卡盘松开、夹紧子系统】任务描述：图10-3-1 卡盘松

49、开、夹紧子系统数控车床中，卡盘松开、夹紧子系统主要用来控制卡盘松开和夹紧工件。如图10-3-1所示，卡盘松开、夹紧子系统主要由减压阀12和13、二位四通电磁阀14、压力表15、二位四通电磁阀16、液压缸17组成。其中减压阀12和13用来控制子系统压力，换向阀14用来控制子系统压力的转换，压力表作用是指示子系统压力值，电磁阀16控制液压缸17的运动方向。任务目标：1、掌握压力控制阀的类型、结构、特点及符号；2、能够分析卡盘松开、夹紧子系统；3、能够分析简单压力控制回路。任务实施：一、压力控制阀压力控制阀是用来控制液压系统油液的压力或利用油液压力控制其他元件动作的阀，其共同特点是利用作用在阀芯上的

50、液压力和弹簧力相平衡的原理来控制阀口开度。按功用可以分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。1、溢流阀液压系统中，进入液压缸之外多余的液压油经溢流阀流回油箱，保持系统油压基本稳定，此时溢流阀起维持系统压力恒定的作用。溢流阀还可以用来限定系统的最高压力。此时溢流阀的调定压力通常比系统的最高工作压力高10%20%，平时溢流阀阀口关闭，只有当油液压力超过溢流阀调定压力时，溢流阀开启并溢流，起安全保护作用。常用的溢流阀按其结构形式和基本动作方式可以分为直动式和先导式两种。直动式用于低压系统，先导式常用于中、高压系统或远程控制场合。123TPa（a） (b) 图10-3-2 直动式溢流阀 1、调整螺母

51、 2、弹簧 3、阀芯直动式溢流阀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。如图10-3-2所示为一低压直动式溢流阀结构示意图及其图形符号，进油口P的压力油经阀芯3上的阻尼孔a进入阀芯底部，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，阀处于关闭状态。当进口压力升高，阀芯下端产生的作用力超过弹簧的预压力时，阀芯上移，阀口被打开，将多余的油液排回油箱，即溢流。此时进油口的压力不再升高，阀芯处于某一平衡位置。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。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。如图10-3-3

52、所示为先导式溢流阀结构示意图及其图形符号。压力油从P口进入，经主阀芯5上的阻尼孔e进入主阀芯上腔，并经孔c和b作用于先导阀阀芯1上。当进油口压力较低时，先导阀上的液压作用力不足以克服阀弹簧作用力时，先导阀关闭，没有油液流过阻尼孔，所以主阀芯5两端压力相等，在主阀弹簧作用下，主阀芯5处于最下端位置，溢流阀阀口P和T不通。当进油口压力升高，主阀上腔的压力也升高，直至先导阀上的液压力大于弹簧作用力时，先导阀打开，压力油可通过回油口T流回油箱。由于主阀阀芯上阻尼孔e的作用，使主阀芯上端的压力小于下端压力P，当这个压力差对主阀芯所形成的作用力超过主阀弹簧力，主阀芯开启，油液从P口流入，经主阀阀口由T流回油箱，实现溢流。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。先导型溢流阀的主阀弹簧主要用于克服主阀芯的摩擦力，弹簧刚度小。当溢流量变化引起主阀弹簧压缩量变化时，弹簧力变化较小。图10-3-3 先导式溢流阀1-先导阀芯 2-先导阀座 3-先导阀体 4-主阀体 5-主阀芯 6-主阀套(b)(a)2、减压阀减压阀的作用是降低液压系统中某一支路的油液压力，使一个油源能同时提供两个或多个不同压力的输出。减压阀在各种液压设备的夹紧系统、润滑系统和控制系统中应用较多。此外，当油压不稳定时，在