全书课件：液压与气压传动

1、 液压传动的工作原理及组成液压传动的工作原理及组成1.1 液压传动的特点液压传动的特点1.2 液压油液压油1.3 液压传动基本理论液压传动基本理论 1.41.1 液压传动的工作原理及组成 液压传动是用液体作为工作介质，在密封的回路里，利用液体的压力能进行能量传递的传动方式。 1.1.1 液压传动的工作原理 图图1.1 液压千斤顶工作原理图液压千斤顶工作原理图1杠杆；杠杆；2小液压缸；小液压缸；3小活塞；小活塞；4、7单向阀；单向阀；5吸油管；吸油管；6、10管道；管道；8大活塞；大活塞；9大液压缸；大液压缸；11截止阀；截止阀；12油箱油箱 1.1.2 液压传动系统的组成 图图1.2 机床工作

2、台液压传动系统机床工作台液压传动系统1油箱；油箱；2过滤器；过滤器；3液压泵；液压泵；4溢流阀；溢流阀；5节流阀；节流阀；6换向阀；换向阀；7液压缸；液压缸；8工作台工作台 1.1.3 液压传动系统的图形符号1.2 液压传动的特点 1.2.1 液压传动的优点 1.2.2 液压传动的缺点1.3 液 压 油 液压油既是液压系统中传递功率的介质，又是液压元件的冷却、防锈和润滑剂。 1.3.1 液压油的主要性质 1密度 密度是单位体积液压油的质量： (kg/m3) mV 2黏性 液体在外力作用下流动或有流动趋势时，分子间的内聚力会阻碍分子间的相对运动而产生一种内摩擦力，这一特性称为液体的黏性。 图图1

3、.3 液体粘性示意图液体粘性示意图 内摩擦力表达式：dduFAy 黏性的大小用黏度表示。黏度可分为绝对黏度和相对黏度，绝对黏度包括动力黏度和运动黏度。 （1）动力黏度 液体单位面积上的内摩擦力 的表达式： （Ns/m2） ddFuAyddyu 动力黏度是液体在单位速度梯度下流动时，接触液层间单位面积上的内摩擦力。 （2）运动黏度 力黏度与液体密度的比值叫运动黏度，用表示。 （m2/s） 3黏温特性和黏压特性 黏度随着压力的变化而变化的特性叫黏压特性。 黏度随着温度的变化而变化的特性叫黏温特性。 4可压缩性 液体的可压缩性是指液体受压力作用而发生体积缩小的性质。 液体在单位压力变化下的体积相对变

4、化量，称为液体的压缩系数k，即 。01Vkp V 液体压缩系数k的倒数K，称为液体的体积模量，即 。1Kk 图图1.4 典型液压油的粘温特性曲线典型液压油的粘温特性曲线矿油型通用液压油；矿油型通用液压油；矿油型高黏度指数液压油；矿油型高黏度指数液压油；水包油乳化液；水包油乳化液；水水-乙二醇液；乙二醇液；磷酸酯液磷酸酯液 5其他性质 1.3.2 液压油的种类 表表1.1 液压油的主要类型及其特性和用途液压油的主要类型及其特性和用途 1.3.3 液压油的使用 1液压油的选择原则 （1）液压泵的类型。 （2）液压系统的工作压力。 （3）运动速度。 （4）环境条件（包括温度、室内、露天、水下等）。

5、（5）防污染的要求。 （6）技术经济性（包括价格、使用寿命、维护保养的难易程度等）。 2品种和黏度的选用 3使用 （1）对长期使用的液压油，应使其长期处于低于它开始氧化的温度下工作。 （2）在储存、搬运及加注过程中，应防止油液被污染。 （3）对油液定期抽样检验，并建立定期换油制度。 （4）油箱的储油量应充分，以利于液压系统的散热。 （5）保持液压系统的密封良好，一旦有泄漏就应立即排除。 4液压油的污染及其控制 1.4 液压传动基本理论 1.4.1 液体静力学基础 1压力及其表示 液体单位面积上所受的法向力，物理学中称压强，液压传动中习惯称压力。通常以p表示：AFp 液体的静压力具有以下两个重要

6、特性。 （1）液体静压力的方向总是作用在内法线方向上。液体在静止状态下不呈现粘性，内部不存在切向剪应力而只有法向应力，垂直并指向于承压表面。 （2）静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等。如果有一方向压力不等，液体就会流动。 2液体静压力基本方程 p= p0 gh 由液体静压力基本方程可知，重力作用下的静止液体的压力分布特征如下。 （1）静止液体中任一点处的压力由两部分组成：液面压力p0和液体自重所形成的压力gh。 （2）静止液体内压力沿液体深度呈线性规律分布。 （3）离液面深度相同处各点的压力均相等，压力相等的点组成的面叫等压面。 3静压传递原理 4液体对壁面的作用力 1.4.2 液

7、体动力学基础 1基本概念 （1）理想液体和稳定流动 （2）通流截面、流量和平均流速 2液体流动的连续性方程 3伯努利方程 4动量方程 1.4.3 液流的压力损失 1液体的流态和雷诺数 2液流的压力损失 1.4.4 小孔和缝隙的流量 1小孔的流量 2缝隙的流量 1.4.5 气穴现象和液压冲击 1空穴现象 2液压冲击 液压泵的工作原理及性能参数液压泵的工作原理及性能参数2.1齿轮泵齿轮泵2.2叶片泵叶片泵2.3柱塞泵柱塞泵2.4液压泵的选用与维护液压泵的选用与维护 2.52.1 液压泵的工作原理及性能参数 2.1.1 液压泵的工作原理 2.1.2 液压泵的主要性能参数 1液压泵的压力（MPa） 2

8、液压泵的排量（mL/r） 3液压泵流量（m3/s或L/min） 4液压泵的功率（） 5功率和效率 （1）液压泵的功率损失。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 机械损失 （2）液压泵的总效率。液压泵的总效率是指液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值，即： ovtvvmiiomPpqpqTPT 2.2 齿 轮 泵 2.2.1 齿轮泵的工作原理和结构 图图2.2 齿轮泵的工作原理简图齿轮泵的工作原理简图 2.2.2 齿轮泵的困油问题 图图2.3 齿轮泵的困油现象齿轮泵的困油现象 2.2.3 齿轮泵的径向不平衡力 图图2.4 齿轮泵的径向不平衡力齿轮泵的径向不平衡力 2.2.4 齿

9、轮泵的排量和流量 2.2.5 中高压齿轮泵的特点 1浮动轴套式 2浮动侧板式 3挠性侧板式 2.2.6 内啮合齿轮泵2.3 叶 片 泵 2.3.1 单作用叶片泵 1单作用叶片泵的工作原理 2单作用叶片泵的排量和流量计算 3单作用叶片泵的结构特点 单作用叶片泵具有以下结构特点。 （1）改变定子和转子之间的偏心便可改变流量。偏心反向时，吸油压油方向也相反。 （2）处在压油腔的叶片顶部受到压力油的作用，该作用要把叶片推入转子槽内。为了使叶片顶部可靠地和定子内表面相接触，压油腔一侧的叶片底部要通过特殊的沟槽和压油腔相通。吸油腔一侧的叶片底部要和吸油腔相通，这里的叶片仅靠离心力的作用顶在定子内表面上。

10、（3）由于转子受到不平衡的径向液压作用力，所以这种泵一般不宜用于高压。 （4）为了更有利于叶片在惯性力作用下向外伸出，而使叶片有一个与旋转方向相反的倾斜角，称之为后倾角，一般为24。 4限压式变量叶片泵 图图2.9 限压式变量叶片泵的工作原理图限压式变量叶片泵的工作原理图1转子；转子；2定子；定子；3吸油窗口；吸油窗口；4活塞；活塞；5螺钉；螺钉；6活塞缸；活塞缸；7通道；通道；8压油窗口；压油窗口；9调压弹簧；调压弹簧；10调压螺钉调压螺钉 2.3.2 双作用叶片泵 1双作用叶片泵结构和原理 2双作用叶片泵的排量和流量计算 图图2.10 双作用叶片泵的工作原理双作用叶片泵的工作原理1定子；定

11、子；2转子；转子；3叶片叶片 3双作用叶片泵的结构特点 （1）配油盘 （2）定子曲线 （3）叶片的倾角 4提高双作用叶片泵压力的措施2.4 柱 塞 泵 2.4.1 轴向柱塞泵 1轴向柱塞泵的工作原理 图图2.15 轴向柱塞泵的工作原理图轴向柱塞泵的工作原理图1斜盘；斜盘；2柱塞；柱塞；3缸体；缸体；4配油盘配油盘 2轴向柱塞泵的排量和流量计算 3轴向柱塞泵的结构特点 图图2.16 直轴式轴向柱塞泵结构简图直轴式轴向柱塞泵结构简图1手轮；手轮；2斜盘；斜盘；3回程盘；回程盘；4滑履；滑履；5柱塞；柱塞；6缸体；缸体；7配油盘；配油盘；8传动轴；传动轴；9中心弹簧；中心弹簧；10锁紧螺母；锁紧螺母

12、；11丝杠；丝杠；12变量活塞；变量活塞；13轴销轴销 2.4.2 径向柱塞泵 1径向柱塞泵的工作原理 2径向柱塞泵的排量和流量计算 3结构特点 径向柱塞泵的主要结构特点如下。 （1）径向尺寸大，结构复杂，自吸能力差。 （2）配油轴受到径向不平衡液压力的作用，易于磨损，因而限制了工作压力的提高。 （3）移动定子改变偏心距e，可改变流量的大小。当e从正值变为负值时，则吸、压油腔互换，因此可作为单向或双向变量泵。 （4）存在困油现象。2.5 液压泵的选用与维护 2.5.1 液压泵的选用 2.5.2 液压泵的使用与维护 1保证系统油液的正常状态 2保证正常的工作条件 3正确使用和维护 2.5.3 液

13、压泵的常见故障及排除方法 （1）齿轮泵的常见故障及排除方法 （2）叶片泵的常见故障及排除方法 （3）轴向柱塞泵的常见故障及排除方法 液压缸的类型液压缸的类型3.1 液压缸的设计液压缸的设计3.2 液压缸的使用与维护液压缸的使用与维护3.4 液压马达的使用与维护液压马达的使用与维护 3.5 液压马达液压马达3.33.1 液压缸的类型 3.1.1 活塞缸 1双杆式活塞缸 图图3.1 双杆式活塞液压缸双杆式活塞液压缸 2单杆式活塞缸 图图3.2 单杆活塞式液压缸单杆活塞式液压缸 3.1.2 柱塞缸 图图3.4 柱塞式液压缸柱塞式液压缸 3.1.3 摆动缸 图图3.5 摆动式液压缸摆动式液压缸 3.1

14、.4 其他液压缸 1增压液压缸 图图3.6 增压缸工作原理图增压缸工作原理图 2伸缩缸 3齿轮缸3.2 液压缸的设计 3.2.1 工作压力 3.2.2 主要尺寸的确定 1缸筒内径及活塞杆直径 （1）缸筒内径D （2）活塞杆外径d 2缸筒长度L 3强度校核 3.2.3 液压缸的结构设计 1缸筒和缸盖 2活塞与活塞杆 3缓冲装置 （1）圆柱形环隙式缓冲装置 （2）圆锥形环隙式缓冲装置 （3）可变节流槽式缓冲装置 （4）可调节流孔式缓冲装置 4排气装置3.3 液 压 马 达 3.3.1 液压马达的性能参数 1容积效率和转速 2液压马达的转矩和机械效率 3液压马达的总效率 3.3.2 轴向柱塞马达 图

15、图3.14 轴向柱塞马达工作原理轴向柱塞马达工作原理1斜盘；斜盘；2缸体；缸体；3柱塞；柱塞；4配油盘；配油盘；5轴轴 3.3.3 叶片式液压马达 图图3.15 叶片式液压马达工作原理图叶片式液压马达工作原理图3.4 液压缸的使用与维护 3.4.1 液压缸的使用 3.4.2 液压缸的常见故障及排除方法 液压缸的常见故障及排除方法见表3.4。 3.5 液压马达的使用与维护 3.5.1 液压马达的使用与维护 3.5.2 液压马达的常见故障及排除方法 液压马达的常见故障与排除见表3.5。 方向控制阀方向控制阀4.1压力控制阀压力控制阀4.2液压阀的使用与维护液压阀的使用与维护 4.5其他液压控制阀其

16、他液压控制阀4.4流量控制阀流量控制阀4.3 4.1 方向控制阀 4.1.1 单向阀 1普通单向阀 图图4.1 普通单向阀普通单向阀1阀体；阀体；2阀芯；阀芯；3弹簧弹簧 2液控单向阀 图图4.2 液控单向阀液控单向阀1活塞；活塞；2顶杆；顶杆；3阀芯阀芯 4.1.2 换向阀 1换向阀的工作原理 图图4.3 换向阀的工作原理示意图换向阀的工作原理示意图 2换向阀的分类 换向阀按阀的操纵方式、工作位置数、结构形式和控制的通道数的不同，可分为各种不同的类型。 按位置：二位、三位 按通道：二通、三通、四通、五通等 按操纵方式：手动、机动、电动、液动、电液 按安装方式：管式、板式、法兰式 按阀芯结构：

17、滑阀、转阀 表4.2列举了几种常用换向阀的结构原理和图形符号。 3三位换向阀的中位机能 三位换向滑阀的左、右位是切换油液的流动方向，以改变执行元件运动方向的。其中位为常态位置。 利用中位P、A、B、T间通路的不同连接，可获得不同的中位机能以适应不同的工作要求。表4.3列举了三位换向阀的各种中位机能以及它们的作用、特点。 4几种常见的换向阀 （1）手动换向阀 （2）机动换向阀 （3）电磁换向阀 （4）液动换向阀 （5）电液换向阀 （6）多路换向阀4.2 压力控制阀 4.2.1 溢流阀 1溢流阀的基本结构及其工作原理 （1）直动式溢流阀 （2）先导式溢流阀 2溢流阀的应用及调压回路 （1）溢流稳压

18、 （2）安全保护 （3）使泵卸荷 （4）远程调压 4.2.2 顺序阀 1顺序阀的结构与工作原理 2顺序阀的应用 （1）顺序阀用于控制顺序动作 图4.15所示为机床夹具上用顺序阀实现工件先定位后夹紧的顺序动作回路。 图图4.15 顺序阀用于控制顺序动作顺序阀用于控制顺序动作 当电磁换向阀的电磁铁由通电状态断电时，压力油先进入定位缸的下腔，缸上腔回油，活塞向上运动，实现定位。 这时由于压力低于顺序阀的调定压力，因而压力油不能进入夹紧缸下腔，工件不能夹紧。 当定位缸活塞停止运动时，油路压力升高到顺序阀的调定压力时，顺序阀开启，压力油进入夹紧缸的下腔，缸上腔回油，活塞向上移动，将工件夹紧。 实现了先定

19、位后夹紧的顺序要求。当电磁换向阀的电磁铁再通电时，压力油同时进入定位缸、夹紧缸上腔，两缸下腔回油（夹紧缸经单向阀回油），使工件松开。 （2）用顺序阀控制的平衡回路 图4.16所示为采用单向顺序阀作平衡阀的回路。根据用途，要求顺序阀的调定压力应稍大于工作部件的自重在液压缸下腔形成的压力。 图图4.16 采用顺序阀控制的平衡回路采用顺序阀控制的平衡回路 这样，当换向阀处于中位，液压缸不工作时，顺序阀关闭，工作部件不会自行下滑。 当换向阀左位工作时，液压缸上腔通压力油，下腔的背压大于顺序阀的调定压力时，顺序阀开启，活塞与运动部件下行，由于自重得到平衡，故不会产生超速现象。 当换向阀右位工作时，压力油

20、经单向阀进入液压缸下腔，缸上腔回油，活塞及工作部件上行。 这种回路采用M型中位机能换向阀，可使液压缸停止工作时，缸上、下腔油被封闭，从而有助于锁紧工作部件，另外还可以使泵卸荷，以减少能耗。 另外，由于下行时回油腔背压大，必须提高进油腔工作压力，所以功率损失较大。它主要用于工作部件重量不变，且重时较小的系统。如立式组合机床、插床和锻压机床的液压系统中皆有应用。 4.2.3 减压阀 4.2.4 溢流阀、顺序阀和减压阀的比较 溢流阀、顺序阀和减压阀之间有许多相同之处，但又有一些区别，为便于理解在此作一比较，详见表4.4和表4.5。 4.3 流量控制阀 4.3.1 流量控制的特性 1流量控制特性 图图

21、4.18 节流阀特性曲线节流阀特性曲线 2影响流量的因素 为保证执行元件在节流口大小调定后的运动速度稳定不变，需要保证流经节流阀口的流量为定值。 但事实上流量是变化不定的，影响流量稳定的因素有以下几点。 （1）负载变化的影响。由于液压系统的负载往往不是定值，负载变化，节流阀两端压差p就发生变化，于是通过它的流量要发生变化，三种结构形式的节流口中，通过薄壁小孔的流量受到压差改变的影响最小。 （2）温度对流量的影响。油温影响到油液黏度，对于细长小孔，油温变化时，流量也会随之改变；对于薄壁小孔黏度对流量几乎没有影响，故油温变化时，流量基本不变。 （3）节流口的堵塞。节流阀的节流口可能因油液中的杂质或

22、由于油液氧化后析出的胶质、沥青等而局部堵塞，这就改变了原来节流口通流面积的大小，使流量发生变化，尤其是当开口较小时，这一影响更为突出，严重时会完全堵塞而出现断流现象。 因此，节流口的抗堵塞性能也是影响流量稳定性的重要因素，尤其会影响流量阀的最小稳定流量。一般节流口通流面积越大，节流通道越短和水力直径越大，越不容易堵塞，当然油液的清洁度也对堵塞产生影响。一般流量控制阀的最小稳定流量为0.05L/min。 3节流口的形式 图图4.19 典型节流口的结构形式典型节流口的结构形式 4.3.2 节流阀 图图4.20 节流阀节流阀l顶盖；顶盖；2导套；导套；3阀体；阀体；4阀芯；阀芯；5弹簧；弹簧；6底盖

23、底盖 对节流阀的性能要求主要有以下几点。 （1）阀口前后压差变化对流量的影响小。 （2）油温变化对流量的影响小。 （3）抗阻塞特性较好，即可获得较低的最小稳定流量。 （4）通过节流阀的泄漏小。 4.3.3 调速阀 1调速阀的工作原理 2调速阀的流量特性 结构改造1：当调速阀的出口堵住时，其节流阀两端压力相等，减压阀阀芯在弹簧力的作用下移至最左端，阀开口最大。 因此，当将调速阀出口迅速打开时，因减压阀口来不及关小，不起减压作用，会使瞬时流量增加，使液压缸产生前冲现象。为此有的调速阀在减压阀体上装有能调节减压阀阀芯行程的限位器，以限制和减小这种启动时的冲击。 结构改造2：普通调速阀的流量虽然已能基

24、本上不受外部负载变化的影响，但是当流量较小时，节流口的通流面积较小，这时节流口的长度与通流截面水力直径的比值相对地增大，因而油液的黏度变化对流量的影响也增大。所以当油温升高后油的黏度变小时，流量仍会增大。 为了减小温度对流量的影响，可以采用温度补偿调速阀。这种阀中有由热膨胀系数较大的聚氯乙烯塑料作成的推杆，当温度升高时其受热伸长使阀口关小，以补偿因油变稀流量变大造成的流量增加，维持其流量基本不变。 温度补偿调速阀的压力补偿原理部分与普通调速阀相同，据q=CATpm可知，当p不变时，由于黏度下降，C值上升，此时只有适当减小节流阀的开口面积，方能保证q不变。 图4.23为温度补偿原理图，在节流阀阀

25、芯和调节螺钉之间放置一个温度膨胀系数较大的聚氯乙烯推杆，当油温升高时，本来流量增加，这时温度补偿杆伸长使节流口变小，从而补偿了油温对流量的影响。 图图4.22 调速阀和节流阀的特性曲线调速阀和节流阀的特性曲线 1调速阀；调速阀；2节流阀节流阀 图图4.23 温度补偿原理图温度补偿原理图 1阀芯；阀芯；2调节螺钉；调节螺钉；3聚氯乙烯推杆聚氯乙烯推杆4.4 其他液压控制阀 4.4.1 比例阀 1比例阀的工作原理 图图4.24 比例溢流阀比例溢流阀1比例电磁铁；比例电磁铁；2线圈；线圈；3推杆；推杆；4先导阀芯；先导阀芯；5导阀座；导阀座；6主阀阀芯主阀阀芯 2比例阀的特点 比例阀的特点主要有以下

26、几方面。 （1）能实现自动控制、远程控制和程序控制。 （2）能把电的快速、灵活等优点与液压传动功率大等特点结合起来。 （3）能连续地、按比例地控制执行元件的力、速度和方向，并能防止压力或速度变化及换向时的冲击现象。 （4）简化了系统，减少了元件的使用量。 （5）制造简便，价格比伺服阀低廉，但比普通液压阀高。由于在输入信号与比例阀之间需设置直流比例放大器，相应增加了投资费用。 （6）使用条件、保养和维护与普通液压阀相同，抗污染性能好。 （7）具有优良的静态性能和适当的动态性能，动态性能虽比伺服阀低，但已经可以满足一般工业控制的要求。 （8）效率比较高。 （9）主要用于开环系统，也可组成闭环系统。

27、 4.4.2 叠加阀 1叠加阀的工作原理 图图4.25 叠加式溢流阀叠加式溢流阀1推杆；推杆；2弹簧；弹簧；3锥阀阀芯；锥阀阀芯；4阀座；阀座；5弹簧；弹簧；6主阀阀芯主阀阀芯 2叠加阀的组装 叠加阀自成体系，每一种通径系列的叠加阀，其主油路通道和螺钉孔的大小、位置、数量都与相应通径的板式换向阀相同。 因此，将同一通径系列的叠加阀互相叠加，可直接连接而组成集成化液压系统。 叠加阀组最下面的是底板，底板上有进油孔、回油孔和通向液压执行元件的油孔，底板上面第一个元件一般是压力表开关，然后依次向上叠加各压力控制阀和流量控制阀，最上层为换向阀，用螺栓将它们紧固成一个叠加阀组。 一般一个叠加阀组控制一个

28、执行元件。如果液压系统有几个需要集中控制的液压元件，则用多联底板，并排在上面组成相应的几个叠加阀组。 3叠加阀的特点 叠加阀的特点主要有以下几方面。 （1）液压回路是由叠加阀堆叠而成的，可大幅缩小安装空间。 （2）组装工作不需熟练，并可容易而迅速地实现回路的增添或更改。 （3）减少了由于配管引起的外部漏油、振动、噪声等事故，因而提高了可靠性。 （4）元件集中设置，维护、检修容易。 （5）回路的压力损失较少，可节省能源。 4.4.3 二通插装阀 1插装阀的工作原理 图图4.26 二通插装阀二通插装阀1控制盖板；控制盖板；2阀套；阀套；3弹簧；弹簧；4阀芯；阀芯；5插装块体插装块体 2插装阀的应用

29、 插装阀与各种先导阀组合，便可组成方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。 如图4.27所示为插装阀和先导阀（压力阀）组成的压力控制阀。对K腔采用压力控制可构成各种压力控制阀，其结构原理如图4.27（a）所示。 用直动式溢流阀l作为先导阀来控制插装主阀2，在不同的油路连接下使构成不同的压力阀。如图4.27（b）表示B腔通油箱，可用作溢流阀。 当A腔油压升高到先导阀调定的压力时，先导阀打开，油液流过主阀芯阻尼R时造成两端压差，使主阀芯克服弹簧阻力开启，A腔压力油使通过打开的阀口经B腔流回油箱，实现溢流稳压。 当二位二通阀通电时，插装阀起卸荷阀作用。图4.27（c）表示B腔接有负载的油路，则构成顺序阀

30、。 图图4.27 二通插装阀做压力阀二通插装阀做压力阀1直动溢流阀；直动溢流阀；2二通插装阀；二通插装阀；R阻尼孔阻尼孔 3插装阀的特点 插装阀的特点主要有以下几个方面。 （1）通过插装阀盖的配合，可使插装阀具有方向、流量及压力控制等功能。 （2）插件体为锥形阀结构，因而内部泄漏极少；其反应性良好，可进行高速切换。 （3）通流能力大，压力损失小，适合于高压、大流量系统。 （4）插装阀直接组装在油路板上，因而减少了由于配管引起的外部泄漏、振动、噪声等事故，系统可靠性有所增加。 （5）安装空间缩小，使液压系统小型化。同时，和以往方式相比，插装阀可降低液压系统的制造成本。 4.4.4 电液伺服阀 1

31、电液伺服阀的工作原理 图图4.28 直接位置反馈型电液伺服阀的工作原理图直接位置反馈型电液伺服阀的工作原理图 2电液伺服阀的应用 电液伺服阀目前广泛应用于要求高精度控制的自动控制设备中，用以实现位置控制、速度控制和力的控制等。 图4.29是用电液伺服阀准确控制工作台位置的控制原理图。 图图4.29 电液伺服位置控制原理图电液伺服位置控制原理图 要求工作台的位置随控制电位器触点位置的变化而变化。触点的位置由控制电位器转换成电压。工作台的位置由反馈电位器检测，并转换成电压。 当工作台的位置与控制触点的相应位置有偏差时，通过桥式电路即可获得该偏差值的偏差电压。 若工作台位置落后于控制触点的位置时，偏

32、差电压为正值，送入放大器，放大器便输出一正向电流给电液伺服阀。 伺服阀给液压缸一正向流量，推动工作台正向移动，减小偏差，直至工作台与控制触点相应位置吻合时，伺服阀输入电流为零，工作台停止移动。 当偏差电压为负值时，工作台反向移动，直至消除偏差时为止。如果控制触点连续变化，则工作台的位置也随之连续变化。4.5 液压阀的使用与维护 4.5.1 液压控制阀的安装使用 1压力控制阀 （1）使用工作油液黏度为17 cSt38cSt（2.5E5E），推荐使用抗磨液压油，正常工作油温在1060范围内，在使用油温较低时，应选择黏度较低的油。 （2）要求系统过滤精度不得低于30 m。要经常注意油液的清洁度，定期

33、检查油液的性能，并进行更换。 （3）螺纹连接与法兰连接方式有两个进油口，一个回油口（或二次压力口）。供用户选择。 （4）顺时针转动手轮时压力升高，逆时针转动手轮时压力降低。在调节所需的压力值时，应使用锁紧螺母将调节手轮固定。 （5）溢流阀回油阻力不得大于0.5MPa，作安全阀使用时，调定压力不得超过液压系统的最高压力。 （6）减压阀泄油口须直接通回油箱，并保持泄油口油路畅通。泄油口背压过高时，将影响正常工作。 （7）油口安装应保证其密封性，避免空气渗入而影响工作。 （8）用户购回元件后如不及时使用，须将内部灌入防锈油，并将外露加工表面涂防锈脂，妥善保存。 2流量控制阀（1）使用工作油液黏度为1

34、7cSt38cSt（2.5E5E），推荐使用抗磨液压油，正常工作油温在1060范围内，在使用油温较低时，应选择黏度较低的油。 （2）要求系统过滤精度不得低于30m。要经常注意油液的清洁度，定期检查油液的性能，并进行更换。 （3）流量控制必须保证进油口与出油口间的压差在1.0 MPa以上，才能正常工作，一般情况下阀的最小稳定流量为额定流量的10%。 3方向控制阀（1）使用工作油液黏度为17 cSt38cSt（2.5E5E），推荐使用抗磨液压油，正常工作油温在1060范围内，在使用油温较低时，应选择黏度较低的油。 （2）要求系统过滤精度不得低于30m。要经常注意油液的清洁度，定期检查油液的性能，并

35、进行更换。 （3）连接方式有板式、螺纹式与法兰式三种，安装时要用螺钉将阀固定在已加工过的基面上。不允许用管道支承。滑阀轴线应安装成水平方向。 （4）使用电源电压应与电磁铁规定的电压相符，电源电压应在15%5%范围变化。 （5）电液换向阀使用阻尼器，调节阻尼器螺钉可改变主阀换向速度。 （6）电液换向阀的先导油路，可实行外控或内控。实行外控时，先导阀压力不得低于0.35MPa。 （7）手动换向阀有钢球定位和弹簧定位两种。使用钢球定位时，扳动换向阀芯后定位，再扳动阀芯时才能复位。使用弹簧复位时，松开手柄可自动复位。 （8）用户购回元件后如不及时使用，须将内部灌入防锈油，并将外露加工表面涂防锈脂，妥善

36、保存。 4.5.2 液压控制阀的故障原因及排除方法 1方向控制阀 方向控制阀的常见故障及排除方法见表4.6。 2压力控制阀 压力控制阀的常见故障及排除方法见表4.7。 3流量控制阀 流量控制阀的常见故障及排除方法见表4.8。 油箱油箱5.1 滤油器滤油器 5.2 蓄能器蓄能器5.3 压力继电器、压力表、压力表开关压力继电器、压力表、压力表开关5.4 管件管件5.5 密封装置密封装置5.6 油冷却器油冷却器5.7 5.1 油 箱 5.1.1 油箱的结构 图图5.1 油箱油箱1吸油管吸油管 2滤油网滤油网 3盖盖 4回油管回油管 5上盖上盖 6油位计油位计 7、9隔板隔板 8放油阀放油阀 5.1.

37、2 油箱的设计要点 1油箱的有效容积 2吸、回油管的设置 3防污密封 4排油口与清洗窗 5液位计与滤油器 6温度控制 7壁厚的设计 8箱壁的处理5.2 滤 油 器 5.2.1 滤油器的主要性能指标 1过滤精度 2压降特性 3纳垢容量 5.2.2 滤油器的主要类型 1网式滤油器 2线隙式滤油器 3纸芯滤油器 4烧结式滤油器 5磁性滤油器 5.2.3 滤油器的选用和安装 1选用原则 滤油器按其过滤精度（滤去杂质的颗粒大小）的不同，有粗过滤器、普通过滤器、精密过滤器和特精过滤器四种。 它们分别能滤去大于100m、10m100m、5m10m和1m5m大小的杂质。 选用滤油器时，要考虑以下几点。 （1）

38、过滤精度应满足预定要求。 （2）能在较长时间内保持足够的通流能力。 （3）滤芯具有足够的强度，不因液压的作用而损坏。 （4）滤芯抗腐蚀性能好，能在规定的温度下持久地工作。 （5）滤芯清洗或更换简便。 因此，滤油器应根据液压系统的技术要求，按过滤精度、通流能力、工作压力、油液黏度、工作温度等条件选定其型号。 2安装 根据滤油器性能和液压系统的工作需要不同，它在液压系统中有不同的安装位置。 （1）安装在液压泵吸油路上，可使系统中所有元件都得到保护，一般都采用过滤精度较低的网式过滤器。 （2）安装在压油路上，可以保护除泵以外的其他精密液压元件或防止小孔、缝隙堵塞，为防止过滤器堵塞而使液压泵过载或引起

39、滤芯破裂，应设置安全阀或堵塞指示器。 （3）安装在回油路上，对系统的液压元件起间接保护作用。为防备滤油器堵塞，要并联安全阀。 （4）安装在系统分支油路上。 （5）单独过滤系统，用一个液压泵和一个过滤器组成一个独立于液压系统之外的过滤回路。它与主系统互不干扰，可以不断地清除系统中的杂质。需要增加单独的液压泵，适用于大型机械的液压系统。5.3 蓄 能 器 5.3.1 蓄能器的功用 5.3.2 蓄能器的类型 1活塞式蓄能器 2气囊式蓄能器 图图5.6 活塞式蓄能器活塞式蓄能器 1活塞；活塞；2缸筒；缸筒；3气门气门 图图5.7 气囊式蓄能器气囊式蓄能器1充气阀；充气阀；2壳体；壳体；3气囊；气囊；4

40、提升阀提升阀 5.3.3 蓄能器的使用和安装 蓄能器在液压回路中的安放位置随其功用而不同：用于吸振的蓄能器，应尽可能地安装在振源附近；用于补油保压时，尽可能地接近相关的执行元件。 使用蓄能器须注意如下几点。 （1）充气式蓄能器中应使用化学性质比较稳定的气体（一般为氮气），允许工作压力视蓄能器结构形式而定。 （2）不同的蓄能器各有其适用的工作范围。例如，皮囊式蓄能器的皮囊强度不高，不能承受很大的压力波动，且只能在2070的温度范围内工作。 （3）皮囊式蓄能器原则上应垂直安装（油口向下），只有在空间位置受限制时才允许倾斜或水平安装。 （4）装在管路上的蓄能器须用支板或支架固定。 （5）蓄能器与管路

41、系统之间应安装截止阀，供充气、检修时使用。蓄能器与液压泵之间应安装单向阀，防止液压泵停车时蓄能器内储存的压力油液倒流。 5.4 压力继电器、压力表、压力表开关 5.4.1 压力继电器 图图5.8 压力继电器压力继电器1柱塞；柱塞；2杠杆；杠杆；3弹簧；弹簧；4微动开关微动开关 5.4.2 压力表 5.4.3 压力表开关 图图5.9 压力表与压力表开关压力表与压力表开关1弯管；弯管；2扇形齿轮；扇形齿轮；3杠杆；杠杆；4调节螺钉；调节螺钉；5接头接头6刻度盘；刻度盘；7游丝；游丝；8中心齿轮；中心齿轮；9指针指针 5.5 管 件 5.5.1 油管 1油管的特点及其适用范围 油管的特点及其适用范围

42、见表5.2。 2油管尺寸计算 5.5.2 管接头 图图5.10 管接头管接头1接头体；接头体；2螺母；螺母；3管套；管套；4扩口薄管；扩口薄管；5密封垫；密封垫；6接管；接管；7钢管；钢管；8卡套；卡套；9橡胶软管橡胶软管 图图5.11 快速管接头快速管接头1、7弹簧；弹簧；2、6阀芯；阀芯；3钢球；钢球；4外套；外套；5接头体接头体5.6 密 封 装 置 5.6.1 间隙密封 1均压槽和液压卡紧 图图5.12 滑阀上的侧向力滑阀上的侧向力 2解决措施 为了减小液压卡紧力，可采取以下措施。 （1）在倒锥时，尽可能地减小，即严格控制阀芯或阀孔的锥度。 （2）在阀芯（或柱塞）凸肩上开均压槽。均压槽

43、可使同一圆周上各处的压力油互相沟通，并使阀芯在中心定位。均压槽一般宽0.3mm0.5mm、深0.5mm1mm、间距1mm5mm。 （3）采用顺锥。 （4）精密过滤油液。 5.6.2 密封元件 1O形密封圈 图图5.13 O形密封圈形密封圈 2唇形密封圈 图图5.14 唇形密封圈的工作原理图唇形密封圈的工作原理图 （a）支承环（）支承环（b）密封环（）密封环（c）压环）压环 图图5.15 V形密封圈形密封圈 3组合式密封装置 图图5.16 组合式密封装置组合式密封装置1O形密封圈；形密封圈；2滑环（滑环（b图是支持环）图是支持环） 5.6.3 对密封装置的使用要求 对于密封装置的使用要求主要有以

44、下几点。 （1）在一定的工作压力和温度范围内，应具有良好的密封性能，并随着压力的增加能自动提高密封性能。 （2）密封装置和运动件之间的摩擦力要小，摩擦系数要稳定。 （3）抗腐蚀能力强，不易老化，工作寿命长，耐磨性好，磨损后在一定程度上能自动补偿。 （4）结构简单，使用、维护方便，价格低廉。5.7 油 冷 却 器 5.7.1 水冷式冷却器 图图5.17 蛇形管冷却器蛇形管冷却器 图图5.18 多管式冷却器多管式冷却器 1出水口；出水口；2端盖；端盖；3出油口；出油口；4隔板；隔板；5进油口；进油口；6端盖；端盖；7进水口进水口 图图5.19 翅片管式冷却器翅片管式冷却器 5.7.2 风冷式冷却器

45、 5.7.3 油冷却器安装的场所 冷却器一般都安装在热发生体附近，且液压油流经油冷却器时，压力不得大于1MPa。有时必须用安全阀来保护，以使它免于高压的冲击而造成损坏。一般将油冷却器安装在如下一些场所。 （1）安放在热发生源，如溢流阀附近。 （2）当液压装置很大且运转的压力很高时，使用独立的冷却系统。 （3）为防止冷却器累积过多的水垢而影响热交换效率，可在冷却器内装一滤油器，冷却水要用清洁的软水。 方向控制回路方向控制回路6.1 压力控制回路压力控制回路6.2 速度控制回路速度控制回路6.3 多缸工作控制回路多缸工作控制回路 6.46.1 方向控制回路 6.1.1 换向回路 1换向阀换向回路

46、2双向变量泵换向回路 图图6.1 换向阀换向回路换向阀换向回路 图图6.2 双向变量泵换向回路双向变量泵换向回路 6.1.2 锁紧回路 图图6.3 液压锁锁紧回路液压锁锁紧回路 6.1.3 浮动回路 图图6.4 换向阀中位浮动回路换向阀中位浮动回路6.2 压力控制回路 6.2.1 调压回路 1单级调压回路 2双向调压回路 图图6.5 单级调压回路单级调压回路 图图6.6 双向调压回路双向调压回路 1、2溢流阀溢流阀 3多级调压回路 图图6.7 多级调压回路多级调压回路1溢流阀；溢流阀；2、3远程调压阀；远程调压阀；4换向阀换向阀 6.2.2 卸荷回路 1换向阀卸荷回路 图图6.8 用换向阀的卸

47、荷回路用换向阀的卸荷回路 2采用电磁溢流阀的卸荷回路 3. 二通插装阀卸荷回路 图图6. 用电磁溢流阀的卸荷回路用电磁溢流阀的卸荷回路 1溢流阀；溢流阀；2电磁阀电磁阀 图图6.10 用二通插装阀的卸荷回路用二通插装阀的卸荷回路 1主阀；主阀；2溢流阀；溢流阀；3电磁阀电磁阀 6.2.3 平衡回路 图图6.11 平衡回路平衡回路 6.2.4 减压回路 图图6.12 减压回路减压回路1先导型减压阀；先导型减压阀；2远控溢流阀远控溢流阀 6.2.5 增压回路 1单作用增压器的增压回路 图图6.13 单向增压回路单向增压回路1液压泵；液压泵；2溢流阀；溢流阀；3手动换向阀；手动换向阀；4增压缸；增压

48、缸；5单向阀；单向阀；6工作缸工作缸 2双作用增压器的增压回路 3气、液联合使用的增压回路 图图6.14 双作用增压器的增压回路双作用增压器的增压回路 1、2、3、4单向阀单向阀 图图6.15 气、液联合使用的增压回路气、液联合使用的增压回路 6.2.6 保压回路 1利用液压泵保压的保压回路 2利用蓄能器的保压回路 图图6.16 蓄能器保压回路蓄能器保压回路6.3 速度控制回路 6.3.1 调速回路 1节流调速回路 2容积调速回路 图图6.20 容积调速回路容积调速回路 3容积节流调速回路 图图6.22 限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速1变量泵；变量

49、泵；2换向阀；换向阀；3调速阀；调速阀；4单向阀；单向阀；5行程阀；行程阀；6背压阀背压阀 图图6.23 差压式变量泵和节流阀组成的容积节流调速差压式变量泵和节流阀组成的容积节流调速1柱塞缸；柱塞缸；2活塞缸；活塞缸；3变量泵；变量泵；4调速阀；调速阀；5液压缸；液压缸；6背压阀；背压阀；7阻尼孔；阻尼孔；8安全阀；安全阀；9换向阀换向阀 6.3.2 快速回路 1差动快速回路 2双泵供油快速运动回路 图图6.24 差动快速回路差动快速回路1单向阀；单向阀；2换向阀；换向阀；3外控顺序阀；外控顺序阀；4液压缸液压缸 图图6.25 双泵供油快速回路双泵供油快速回路1高压小流量泵；高压小流量泵；2低

50、压大流量泵；低压大流量泵；3溢流阀；溢流阀； 4卸荷阀；卸荷阀；5单向阀单向阀 3蓄能器快速运动回路 4增速缸快速运动回路 图图6.26 蓄能器快速运动回路蓄能器快速运动回路 1液压泵；液压泵；2卸荷阀；卸荷阀；3单向阀；单向阀； 4蓄能器；蓄能器；5换向阀换向阀 图图6.27 增速缸快速运动回路增速缸快速运动回路1泵；泵；2、4换向阀；换向阀；3溢流阀；溢流阀；5柱塞；柱塞；6活塞；活塞；7液控单向阀液控单向阀 6.3.3 速度换接回路 1液压回路中动作换接控制方式 2快慢速换接回路 3两工进速度换接回路 1泵；泵；2换向阀；换向阀；3液压缸；液压缸；4行程换向阀；行程换向阀；5单向阀；单向

51、阀；6节流阀节流阀1泵；泵；2溢流阀；溢流阀；3换向阀；换向阀；4两位电磁阀；两位电磁阀；5压力继电器；压力继电器；6调速阀；调速阀；7液压缸液压缸图图6.28 快慢速换接回路快慢速换接回路 1、2调速阀；调速阀；3三位换向阀；三位换向阀；4两位换向阀；两位换向阀；5单向阀单向阀1、2调速阀；调速阀；3两位换向阀；两位换向阀；4三位换向阀；三位换向阀；5单向阀单向阀图图6.29 两工进速度换接回路两工进速度换接回路6.4 多缸工作控制回路 6.4.1 顺序动作回路 1压力控制的顺序动作回路 图图6.30顺序阀控制的顺序动作回路顺序阀控制的顺序动作回路 1、2液压缸；液压缸；3、4单向顺序阀；单

52、向顺序阀； 5两位换向阀；两位换向阀；6溢流阀溢流阀 图图6.31压力继电器控制的顺序动作回路压力继电器控制的顺序动作回路 1减压阀；减压阀；2单向阀；单向阀；3两位换向阀；两位换向阀；4压力继电器；压力继电器； 5、7液压缸；液压缸；6三位换向阀三位换向阀 2行程控制的顺序动作回路 图图6.32用行程开关控制的顺序动作回路用行程开关控制的顺序动作回路 1、2三位换向阀；三位换向阀；3、4液压缸；液压缸；5、6、7、8压力继电器压力继电器 图图6.33行程阀控制的顺序动作回路行程阀控制的顺序动作回路 1、2液压缸；液压缸；3换向阀；换向阀；4行程阀行程阀 6.4.2 同步动作回路 1节流型同步

53、回路 图图6.34 并联调速阀的同步回路并联调速阀的同步回路 1、3单向阀；单向阀；2、4调速阀；调速阀；5、6液压缸液压缸 图图6.35 用比例调速阀的同步回路用比例调速阀的同步回路 1普通调速阀；普通调速阀；2比例调速阀比例调速阀 2容积型同步回路 图图6.36 带补油装置的串联液压缸同步回路带补油装置的串联液压缸同步回路1溢流阀；溢流阀；2、3三位换向阀；三位换向阀；4、8压力继电器；压力继电器；5、7液压缸；液压缸；6液控单向阀液控单向阀 6.4.3 互不干扰回路 图图6.37 双泵供油多双泵供油多缸互不干扰回路缸互不干扰回路1小泵；小泵；2、11溢流阀；溢流阀；3、10调速阀；调速阀

54、；4、5、8、9两位五两位五通电磁换向阀；通电磁换向阀；6、7液压缸液压缸12大泵大泵 第7章 液压传动系统 组合机床动力滑台液压系统组合机床动力滑台液压系统7.1 数控车床液压系统数控车床液压系统7.2 多轴钻床液压系统多轴钻床液压系统7.3 塑料注射成型机液压系统塑料注射成型机液压系统7.4 汽车起重机液压系统汽车起重机液压系统7.5 挖掘机液压系统挖掘机液压系统7.6 液压系统的使用与维护液压系统的使用与维护 7.77.1 组合机床动力滑台液压系统 7.1.1 概述 图图7.1 组合机床组合机床1床身；床身；2动力滑台；动力滑台；3动力头；动力头；4主轴箱；主轴箱；5刀具；刀具；6工件；

55、工件；7夹具；夹具；8工作台；工作台；9底座底座 图图7.2 YT4543型动力滑台的液压系统原理图型动力滑台的液压系统原理图1液压泵；液压泵；2单向阀；单向阀；3溢流阀；溢流阀；4顺序阀；顺序阀；5、10单向阀；单向阀；6电液换向阀；电液换向阀；7、8调速阀；调速阀；9压力继电器；压力继电器；11行程阀；行程阀；12电磁阀电磁阀 7.1.2 液压系统工作原理 1快进 2第一次工作进给 3第二次工作进给 4止挡块停留 5快退 6原位停止 7.1.3 液压系统特点 YT4543型动力滑台液压系统具有如下特点。 （1）系统采用了限压式变量叶片泵调速阀的进油调速回路，能保证稳定的低速运动（进给速度最

56、小可达6.6 mm/min），较好的速度刚性和较大的调速范围。 （2）限压式变量泵加上差动连接式快速回路，可获得较大的快进速度，能量利用比较合理。当滑台停止运动时，换向阀使液压泵在低压下卸荷，减少了能量损耗。同时，滑台快退时，系统没有背压，也减少了压力损失。 （3）采用行程阀和顺序阀实现快进转工进的换接，不仅简化油路和电路，而且使动作可靠，转换的位置精度也较高。采用止挡块作限位装置，定位准确，重复精度高。 （4）可以根据换向时间要求调节电液换向阀，使换向平稳，冲击和噪声小。 7.2 数控车床液压系统 7.2.1 概述 图图7.3 MJ50型数控车床液压系统原理图型数控车床液压系统原理图1液压泵

57、；液压泵；2单向阀；单向阀；3、4、6两位换向阀；两位换向阀；5、7三位换向阀；三位换向阀；8、9、10减压阀；减压阀；11、12、13单向调速阀；单向调速阀；14、15、16液压表液压表 7.2.2 液压系统工作原理 1卡盘的夹紧与松开 2回转刀架的回转 3尾座套筒的伸缩运动 7.2.3 液压系统特点 MJ50型数控车床的液压系统由调压回路、换向回路、调速回路、减压回路和顺序回路等基本回路所组成。该液压系统具有以下特点。 （1）采用单向变量液压泵向系统供油，能量损失小。 （2）用换向阀控制卡盘，实现高压和低压夹紧的转换，并且分别调节高压夹紧或低压夹紧压力的大小。这样可根据工件情况调节夹紧力，

58、操作方便简单。 （3）用液压马达实现刀架的转位，可实现无级调速，并能控制刀架正、反转。 （4）用换向阀控制尾座套筒液压缸的换向，以实现套筒的伸出或缩回，并能调节尾座套筒伸出工作时的预紧力大小，以适应不同工件的需要。 （5）压力计14、15、16可分别显示系统相应处的压力，以便于故障诊断和调试。.3 多轴钻床液压系统 7.3.1 概述 7.3.2 液压系统工作原理 1夹紧缸下降 2分度缸前进 3分度缸后退 4钻头进给缸快速下降 5钻头进给缸慢速下降（钻削进给） 6进给缸上升 7夹紧缸上升 7.3.3 液压系统特点 该液压系统有以下几个特点。 （1）钻头进给液压缸的速度控制凸轮操作调速阀17，故速

59、度变换稳定，不易产生冲击，控制位置正确，可使钻头尽量接近工件。 （2）平衡阀15可使进给液压缸上升到尽头时产生锁紧作用，防止进给液压缸由于自重而产生不必要的下降现象，此平衡阀所建立的回油背压阀阻力亦可防止液压缸下降现象的产生。 （3）液控单向阀16可使进给液压缸上升到尽头时产生锁紧作用，防止进给液压缸由于自重而产生不必要的下降现象。 （4）减压阀11可设定夹紧缸和分度缸的最大工作压力。 （5）单向阀7在防止分度缸前进或进给缸下降作用时，由于夹紧缸上腔的压油流失而使夹紧压力下降。 （6）该液压系统采用变排量式泵（压力补偿型）当动力源，可节省能源。 此系统亦可用定量式泵当动力源，但在慢速钻削阶段，

60、轴向力大，且大部分压油经溢流阀流回油箱，能量损失大，易造成油温上升。此系统可采用复合泵以达到节约能源、防止油温上升的目的，但设备较复杂，且费用较高。7.4 塑料注射成型机液压系统 7.4.1 概述 注塑机对液压系统的要求主要有以下几点。 （1）足够的合模力，以消除高压注射时模具离缝、塑料制品产生溢边等现象。 （2）合模速度可调，空程时要求快速，合模时要求慢速。开、合模的速度按慢快慢的规律变化。 （3）注射座整体进、退，注射座移动液压缸应有足够的推力。 （4）注射压力和速度可调；保压及其压力可调。 （5）制品顶出速度要平稳。 （6）系统还应设有安全联锁装置。 7.4.2 液压系统工作原理 1合模