工程机械课件

第六章液压传动与液力传动

6.1概述

6.2液压传动的基本概念

6.3液压系统的动力装置

6.4液压系统的执行装置

6.5液压系统的控制装置

6.7液压系统的辅助装置

6.8典型液压系统1第六章学习目标及基本要求学习目标及基本要求：（1）掌握液压系统的基本组成和基本概念；（2）掌握液压泵、液压马达、液压缸的工作原理；（3）掌握液压阀的工作原理及其应用；（4）掌握液压基本回路；（5）掌握泵、马达、缸、阀的分类、区别。重难点：（1）各类泵、马达、缸、阀的结构特点。（2）液压基本回路及液压系统图。熟悉了解:（1）各种液压装置的故障原因及排除故障方法；（2）各种泵、马达、缸、阀的特点和应用。26.1概述一、概述液体传动：通过液体的压力能进行能量传递、转换和控制的一种传动方式，包括液压传动和液力传动。帕斯卡原理：以液体的压力来传递能量和动力。液压传动特点：结构简单紧凑、传动比大、平稳、动作灵敏、易控制。密闭液体上的压强，能够大小不变地向各个方向传递。

F1F23帕斯卡原理应用实例

图中是运用帕斯卡原理寻找推力和负载间关系的实例。图中垂直、水平液压缸截面积为A1、A2；活塞上负载为F1、F2。两缸互相连通，构成一个密闭容器，则按帕斯卡原理，缸内压力到处相等，p1=p2，于是F2＝F1.A2/A1，如果垂直液缸活塞上没负载，则在略去活塞重量及其它阻力时，不论怎样推动水平液压缸活塞，不能在液体中形成压力。46.1概述液力传动原理：应用流体力学的动量矩原理。即利用液体的动能来传递能量和动力。离心泵1带动液体高速旋转，将油液从油池吸入，然后输送出去,输出的高速液体推动涡轮机2旋转，实现机械能的传递。1-离心泵（主动件）2-涡轮机（从动件）油池高速液体56.1概述液压传动系统工作特性（1）力的传递按照帕斯卡原理进行；（2）液压传动中的压力取决于负载大小；（3）液体流量决定负载运动速度；（4）液压传动中的能量参数：压力、流量。66.1概述二、液压传动工作原理力的放大原理F1(A1)小→F2(A2)大负载为零，压力为零

F2=0→1、4-液压缸2、3-活塞5-管路76.1概述二、液压传动应用实例液压千斤顶工作原理1-活塞2、7-油缸3、8-单向阀4-油箱5-截止阀6-驱动活塞播放动画8液压千斤顶设备图片

96.1概述三、液压传动系统组成动力装置：液压泵（机械能

压力能）将原动机的机械能转换成液体压力能的转换元件。执行装置：液压马达缸、液压缸（压力能

机械能）将液体的液压能转换成机械能的转换元件。

控制装置：各种阀类元件（控制压力、流量、方向）对油液的压力、流量和流动方向进行控制或调节的元件。辅组装置：油箱、油管、管接头、滤油器、冷却器、蓄能器、密封件和压力表。在系统中起储存油液、连接、滤油、测量等作用。106.1概述四、液压传动的优缺点优点：（1）体积小、重量轻、结构紧凑、寿命长；（2）易实现无极调速（范围：1:2000）,工作平稳；（3）操作简便、省力，易实现自动化；（4）自锁性好，容易实现过载保护；（5）液压元件易实现标准化、系列化和通用化。缺点：（1）易泄漏；（2）不宜在高温和低温下工作；（3）不适于远距离传动、效率低；（4）故障原因难找；（5）液压元件成本高。11液压传动系统的工作原理及组成1-油箱2-滤油器3-液压泵4-溢流阀5-节流阀6-换向阀7-手柄8-液压缸9-工作台10-油管

工作台水平移动播放动画12职能符号表示的液压系统图

1-油箱2-滤油器3-液压泵4-节流阀5-溢流阀6-换向阀7-手柄8-液压缸

13液压图形及符号14各种液压元件实物图片156.1概述五、液压传动的应用工程机械：推土机、挖掘机、压路机起重运输：汽车吊、叉车、港口龙门吊矿山机械：凿岩机、提升机、液压支架建筑机械:打桩机、平地机、液压千斤顶农业机械：拖拉机、联合收割机冶金机械：压力机、轧钢机轻工机械:

打包机、注塑机汽车工业:

汽车的转向器和减振器、自卸汽车智能机械:

模拟驾驶舱、机器人166.1概述六、液压传动发展概况

17世纪中叶：帕斯卡提出静压传递原理。18世纪末：英国制成第一台水压机。

19世纪：液压传动用于炮塔转位器、六角车床和磨床；第二次世界大战的兵器（功率大、反应快）；战后转向民用机械、工程、农业、汽车；60年代后发展为一门完整的自动化技术。

现在：国外95%工程机械、90%数控加工机床、95%以上的自动生产线都采用液压传动。

当今采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志。176.2液压传动的基本概念一、液体的主要物理性质密度ρ和重度γ

(1)密度(2)重度（m-液体的质量,V-液体的体积）（G-液体的重量，g-重力加速度）液压油的密度和重度因油的牌号而异，并且随着温度的上升而减小，随着压力的提高而稍有增加。186.2液压传动的基本概念压缩性：恒温情况下，液体受压力作用而体积缩小，密度变大的性质。其大小用压缩系数β表示。（1）体积压缩系数V0-压缩前液体体积(m3)；Δp-压力变化(Pa)；

ΔV-压缩后液体体积的变化(m3)

。（2）体积弹性模量：体积压缩系数β的倒数。

V0一定，在同样Δp下，E0越大,ΔV越小，说明E0越大，液体的抗压能力越强。196.2液压传动的基本概念在一般情况下，油的可压缩性对液压系统性能影响不大，但在高压情况下以及在研究系统动态性能时则不能忽略。由于空气的可压缩性很大，且与工作压力的改变而大幅度变化，所以游离空气对当量体积弹性模量影响很大。206.2液压传动的基本概念粘度

液体在外力作用下流动时，其流动将受到牵制，且在流动截面上各点的流速不同。即各层液体间有相互牵制作用，这种相互牵制的力称作液体内的摩擦力或粘性力。表示粘性大小程度的物理量称为粘度。（1）动力粘度μ （2）运动粘度：ν=μ/ρ(单位：米2/秒)当压力增加时，粘度增加；温度略升高，粘度显著降低。（3）相对粘度（条件粘度）：液体的粘度/水的粘度（4）粘度与温度、压力的关系温度↑→粘度↓（显著）;压力↑→粘度↑(＞20MPa时)。216.2液压传动的基本概念二、液压传动的几个基本参数压力：液体静压力（外力和自重）（1）绝对压力=大气压力+相对压力（表压）（2）相对压力=绝对压力-大气压力（3）真空度=大气压力-绝对压力液体静压力的两个重要特性：（1）压力方向总是垂直于承压面，并沿承压面的内法线方向；（2）同一点的各个方向的压力大小相等。226.2液压传动的基本概念0压力236.2液压传动的基本概念流量和平均流速（1）流量Q=V/t(单位:m3/s

)V-流过某截面的液体体积、t-流过的时间。（2）平均流速：一种假想的均布流速。

液压缸中活塞运动速度大小由油液流量确定，即：功和功率（1）功W=Fl（2）功率246.2液压传动的基本概念三、连续性方程和伯奴利方程稳定流动与非稳定流动液体流动时，若液体中任何一点的压力，流速和密度都不随时间变化，这种流动称为稳定流动。反之，压力，流速随时间而变化的流动称为非稳定流动。如图所示，从水箱中放水，如果水箱上方有一补充水源，使水位保持不变，则水箱下部出水口流出的液体中各点的压力和速度均不随时间变化，故为稳定流动。反之则为非稳定流动。256.2液压传动的基本概念理想液体与实际液体（1）理想液体：既无粘性又不可压缩的液体。（2）实际液体：有粘性、可压缩的液体。通流截面、流量、平均流量（1）通流截面：垂直于液体流动方向的截面，也叫过流断面。（2）流量Q：单位时间t内流过某通流截面的液体体积V，即：Q=V/t=v·A(A-通流截面面积，v－平均流速）（3）平均流量：流量与通流面积之比。实际上由于液体具有粘性，液体在管道内流动时，通流截面上各点的流速是不相等的。管道中心处流速最大；越靠近管壁流速越小；管壁处的流速为零。为方便起见，以后所指流速均为平均流速。266.2液压传动的基本概念1、液体流动的连续性方程：Q=Av=常数

当液体在管道内作稳定流动时，根据质量守恒定律，管内液体的质量不会增多也不会减少，所以在单位时间内流过每一截面的液体质量必然相等。如图所示，管道的两个通流面积分别为A1、A2,液体流速分别为v1、v2，液体的密度为ρ，则：ρv1A1=ρv2A2=常量即：Q=A1v1=A2v2＝常量或：v1/v2=A2/A1

276.2液压传动的基本概念在同一管路中通流面积大的地方液体流速小。通流面积小的地方则液体流速大；此外，当通流面积一定时，通过的液体流量越大，其流速也越大。即液体平均流速v与过流截面的截面积A的大小成反比。在同一管路中无论通流面积怎么变化，只要没有泄漏，液体通过任意截面的流量是相等的。对于有分支的管路，输入端的流量等于所有分支管路中的输出流量之和。

A1v1=A2v2+A3v3即：Q1=Q2+Q3Q1Q2Q3286.2液压传动的基本概念2、伯努利方程：（1）理想液体的伯努利方程：P/γ+h+v2/2g=常量根据能量守恒定律则有：P1/γ+h1+v12/2g=P2/γ+h2+v22/2g29P1/γ+h1+v12/2g=P2/γ+h2+v22/2g（1）P/γ+h+v2/2g=常量（2）

以上两式即为理想液体的伯努利方程，式中每一项的量纲都是长度单位，分别称为水头、位置水头和速度水头。伯努利方程的物理意义为：在管内作稳定流动的理想液体具有压力能、势能和动能三种形式的能量。在任意截面上这三种能量都可以相互转换，但其总和保持不变。静压力基本方程则是伯努利方程(在速度为零时)的特例。即：P/γ+h=常量。6.2液压传动的基本概念30

实际液体具有粘性，当它在管中流动时，为克服内摩擦阻力需要消耗一部分能量。实际液体的伯努利方程为：P1/γ+h1+V12/2g=P2/γ+h2+V22/2g+hw

（注：hw—以水头高度表示的能量损失）当管道水平放置时，由于h1=h2，方程可简化为：P1/γ+V12/2g=P2/γ+V22/2g+hw当管道为等径直管且水平放置时，方程可简化为：P1/γ=P2/γ+hw伯努利方程是机械各种液力计算和管路计算的基础，经常用来解决液体传动的各种实际问题。（2）实际液体的伯努利方程6.2液压传动的基本概念316.2液压传动的基本概念四、液体流动中的能量损失1、液体的流动状态和雷诺系数层流：液体中质点沿管道作直线运动而没有横向运动，既液体作分层流动，各层间的流体互不混杂。液体低速流动时，作层流运动。紊流:

液体中质点除沿管道轴线运动外，还有横向运动，呈现紊乱混杂状态。液体高速流动时，作紊流运动。层流紊流326.2液压传动的基本概念雷诺数：用来判断油液在圆截面管道中是作层流还是紊流。

式中：υ-液流的平均速度（m/s）；

d-管道内径（mm）；

v-液体的运动粘度（m2/s）。当Re＜Re临时：液体流动为层流状态；当Re＞Re临时：液体流动为紊流状态。光滑金属圆管的临界雷诺数Re临为2000～2300；橡胶软管的临界雷诺数Re临为1600～2000。336.2液压传动的基本概念2、沿程压力损失液体在管道中流动时，由于摩擦而产生的能量损失。层流状态时直管沿程压力损失式中：μ-液体的动力粘度；l-管道长度；

d-管道内径；υ-液流的平均速度。紊流状态时直管沿程压力损失

式中：λ-沿程阻力系数；γ-液体的重度；g-重力加速度。346.2液压传动的基本概念3、局部压力损失局部压力损失是液流流经管道截面突然变化的弯管、管接头以及控制阀阀口等局部障碍处时的压力损失。计算式为：

式中：ζ－局部阻力系数，由试验求得；υ－液流流速。液体流经各种阀类的压力损失主要为局部损失。356.2液压传动的基本概念4、管路系统的总压力损失液压系统中管路通常由若干段管道串联而成。其中每一段又串联一些诸如弯头、控制阀、管接头等形成局部阻力的装置，因此管路系统总的压力损失等于所有直管中的沿程压力损失ΔPλ及所有局部压力损失ΣΔPζ之和。即：Δp=ΣΔpλ+ΣΔpζ

或Δp=Σλγlυ2/2dg+Σγυ2/2g油泵的输出压力pt当管路总压力损失确定后，就能确定系统的调定压力，即泵的输出压力。

pt=p+ΣΔp（p-系统的有效工作压力）366.2液压传动的基本概念5、液压冲击与气穴液压冲击：控制阀迅速换向或关闭，液压缸、液压马达迅速停止或改变速度等，使液流流速急剧变化，从而使油液压力产生剧烈变化的现象。（1）冲击压力可使液流速度达到：800～1200m/s（2）减小液压冲击的措施：

1）靠近冲击源处设置蓄能器，吸收能量；

2）在适当位置安装溢流阀，限制压力升高；

3）采用缓冲装置，减缓液压缸换向和换向闭启油路的速度；

4）适当增大管径或采用橡胶软管。376.2液压传动的基本概念气穴：在液压系统中，当油液压力低于大气压一定数值时，溶解于油中的空气便分离出来形成气泡,这种现象称为气穴.（1）气穴会形成局部高压，产生液压冲击，造成振动和噪音;（2）气穴会因气体的氧化作用使零件和管道表面剥蚀损坏，缩短元件寿命。气蚀：因“气穴”造成零件和管道表面剥蚀损坏，缩短元件寿命的现象称为“气蚀”防止气穴的方法合理确定油泵管径，控制油流速度；减小节流处的压力降，前后压力比一般为p1/p2＜3.5；系统管路尽量避免急弯、多弯及局部窄缝。386.2液压传动的基本概念6、泄漏、温升及效率泄漏：在液压系统中，油液从压力较高的油腔漏入到压力较低的油腔，或从固定零件的结合面及有相对运动零件间的间隙流到大气（系统外）的现象，称为泄漏。396.2液压传动的基本概念温升：当热平衡温度超过环境温度时，称为温升。温升=热平衡时的油温-环境温度（1）温升过高会影响系统的工作性能和降低效率；（2）降温的主要措施减少压力损失、容积损失和机械损失，减少发热源；加大邮箱尺寸或设置冷却装置，以改善散热条件。效率η：输出功率P出与输入功率P入之比η=P出/P入液压系统总效率：是机械效率、压力效率和容积效率的乘积η总=ηjηpηv406.3液压系统的动力装置一、液压泵（动力元件）液压泵是为液压系统提供一定流量和压力的动力元件，它是将原动电机的机械能（转矩和转速）转换成液体的压力能（流量和压力），是一种能量转换装置。液压泵的分类416.3液压系统的动力装置42

液压泵的工作原理（容积式泵）液压传动系统中使用的液压泵都是容积式的，其工作原理如图所示。吸油:密封容积增大，形成局部真空;压油:密封容积减小，压力增加。容积式泵：

依靠密封容积的变化来吸油、压油。两个特征：（1）有周期性的密封容积变化。密封容积由小变大时吸油；由大变小时压油。（2）有配油机构。保证密封容积由小变大时，只与吸油管相通；密封容积由大变小时，只与压油管相通（如两个单向阀）。6.3液压系统的动力装置43*缸体转动*斜盘、配油盘不动（1）轴向柱塞泵结构组成：传动轴,缸体,柱塞,配油盘,斜盘。1、柱塞泵a-压由窗口；b-吸油窗口。6.3液压系统的动力装置44（2）单柱塞泵工作原理图中为单柱塞泵的工作原理。凸轮由电动机带动旋转。当凸轮推动柱塞向上运动时，柱塞和缸体形成的密封体积减小，油液从密封体积中挤出，经单向阀排到需要的地方去。当凸轮旋转至曲线的下降部位时，弹簧迫使柱塞向下，形成一定真空度，油箱中的油液在大气压力的作用下进入密封容积。凸轮使柱塞不断地升降，密封容积周期性地减小和增大，泵就不断吸油和排油。播放动画6.3液压系统的动力装置45（3）轴向多柱塞泵工作原理密封工作腔（缸体孔、柱塞底部）由于斜盘倾斜放置，使得柱塞随缸体转动时沿轴线作往复运动，底部密封容积变化，实现吸油、排油。吸油过程：柱塞伸出→V↑→p↓→吸油；排油过程：柱塞缩回→v↓→p↑→排油。6.3液压系统的动力装置46

6.3液压系统的动力装置47

6.3液压系统的动力装置48柱塞泵实物图片

轴向式径向式49（4）柱塞泵的特点及应用特点（1）容积效率高，压力高。（ηv=0.98,p=40Mpa）（2）柱塞和缸体均为圆柱表面,易加工,精度高，内泄小（3）结构紧凑、径向尺寸小，转动惯量小;（4）易于实现变量；（5）构造复杂,成本高；（6）对油液污染敏感。应用：用于高压、高转速的场合。6.3液压系统的动力装置50（1）结构：齿轮、壳体、端盖等

2、齿轮泵（外啮合、内啮合）6.3液压系统的动力装置51（2）外啮合齿轮泵工作原理

密封工作腔：泵体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了若干个密封工作容积。由于＞1，产生上下体积变化，这就形成了吸油区和压油区。齿轮啮合线将吸油区和压油区隔开，起配流作用。吸油过程：轮齿脱开啮合→V↑→p↓→吸油；排油过程：轮齿进入啮合→V↓→p↑→排油。播放动画6.3液压系统的动力装置52外啮合齿轮泵实物结构6.3液压系统的动力装置53内、外啮合齿轮泵实物结构6.3液压系统的动力装置54内啮合齿轮泵实物结构6.3液压系统的动力装置55齿轮泵存在的问题—困油的问题

外啮合齿轮泵的几个问题

齿轮泵要能连续地供油，必须使齿轮啮合的重合系数ε＞1，即一对齿轮尚未脱开啮合前，另一对齿轮已进入啮合，在两对齿轮齿向啮合线之间形成一个封闭的区间(黄色)。该区间既不与高压压油区相通，也不与低压区吸油区相通，当齿轮继续旋转,在高压区啮入的齿之间油压迅速增加,形成超高压，当该对齿转过中间点时,这对齿之间空间增大，形成吸空现象,出现大量气穴，在增压时，使得齿轮啮合阻力激增，对浮动侧板上的滑动轴承形成很大压力，而在低压区形成气蚀和较大噪音。这种现象叫做困油.消除困油的办法：在齿轮泵泵盖上铣出两个卸油凹槽。56

外啮合齿轮泵的几个问题57外啮合齿轮泵的几个问题

58（3）齿轮泵的特点优点：体积小，重量轻，结构紧凑，工作可靠，自吸性能好，对油液污染不敏感，便于制造、维修。缺点：效率低，流量脉动大，排量不可调、噪声大。应用：工程机械、建筑机械、农林机械、采矿设备、冶金设备。6.3液压系统的动力装置59

液压泵的性能参数1、压力工作压力：液压泵工作时实际输出压力，取决于负载额定压力：在正常工作条件下，按试验标准规定的连续运转的最高压力，超过此值即为过载，它取决于泵的结构强度和密封条件。最高压力：液压泵在短暂运行时间内所允许的最高压力6.3液压系统的动力装置60排量V：在无泄漏的情况下，泵轴每转一转排出的液体体积，它取决于泵的几何尺寸，又称几何排量，单位是m3/r.理论流量Qt：在无泄漏的情况下，单位时间内输出液体的体积，它取决于几何排量，也称几何流量，单位是m3/s。实际流量Q：泵在单位时间内实际输出液体的体积。由于存在内、外泄漏ΔQ，所以q小于qt，即Qt＝Q＋ΔQ2．排量、流量、容积效率6.3液压系统的动力装置61容积效率ηv：泵实际流量和理论流量之比，即ηv＝Q/Qt。

容积效率是描述泵性能好坏的重要指标。在一定范围内，泵的泄漏随泵的工作压力增高而线性增大，所以容积效率随泵工作压力的增高而降低。(空载流量与理论流量相等)额定流量：泵在额定压力、额定转速下必须保证的实际流量。6.3液压系统的动力装置62齿轮泵的常见故障及排除方法故障现象产生原因排除方法噪声大1．吸油管接头、泵体与泵盖的接合面、堵头和泵轴密封圈等处密封不良，有空气被吸入；2．泵盖螺钉松动；3．泵与联轴器不同心或松动;4．齿轮齿形精度太低或接触不良;5．齿轮轴向间隙过小；6．齿轮内孔与端面垂直度或泵盖上两孔平行度超差；7．泵盖修磨后，两卸荷槽距离增大，产生困油；8．滚针轴承等零件损坏9．装配不良，如主轴转一周有时轻时重现象。1．用涂脂法查出泄漏处。用密封胶涂敷管接头并拧紧；修磨泵体与泵盖结合面保证平面度不超过0.005mm；用环氧树脂黏结剂涂敷堵头配合面再压进；更换密封圈；2．适当拧紧3．重新安装，使其同心，紧固连接件；4．更换齿轮或研磨修整；5．配磨齿轮、泵体和泵盖；6．检查并修复有关零件；7．修整卸荷槽，保证两槽距离;8．拆检，更换损坏件；9．拆检，重装调整。63

故障现象产生原因排除方法流量不足或压力不能升高1．齿轮端面与泵盖接合面严重拉伤，使轴向间隙过大；2．径向不平衡力使齿轮轴变形碰擦泵体，增大径向间隙；3．泵盖螺钉过松；4．中、高压泵弓形密封圈破坏、或侧板磨损严重。1．修磨齿轮及泵盖端面，并清除齿形上毛刺；2．校正或更换齿轮轴；3．适当拧紧；4．更换零件。

过热1．轴向间隙与径向间隙过小；2．侧板和轴套与齿轮端面严重摩擦。1．检测泵体、齿轮，重配间隙；2．修理或更换侧板和轴套。齿轮泵的常见故障及排除方法64液压泵的性能比较与选用性能外啮合齿轮双作用叶片泵限压式变量叶片泵径向柱塞泵轴向柱塞泵输出压力低压中压中压高压高压流量调节不能不能能能能效率低较高较高高高输出流量脉动很大很小一般一般一般自吸特性好较差较差差差对油的污染敏感性不敏感较敏感较敏感很敏感很敏感噪声大小较大大大65液压泵的选用6.3液压系统的动力装置66一、液压马达（执行元件）液压马达是将液压泵供给的液压能转换成机械能（扭矩和转速），驱动工作机构做功。它是一种能量转换装置，实现旋转运动，又称油马达。

液压马达的分类6.4液压系统的执行装置67液压马达工作原理(齿轮马达)

如图所示，进油腔由a、b、c和a’、b’、c’、d’

的表面以及泵壳和泵盖的有关内表面组成。当高压油进入进油腔后，进油腔各表面都有高压油作用，由于齿轮啮合点半径r1、r2永远小于齿顶圆半径R，所以在齿面上，便产生如箭头方向的不平衡的液体压力，分别对轴心O1和O，产生扭矩，使马达按图示箭头方向旋转，拖动负载做功。在齿轮旋转过程中，齿a和齿a’逐渐退出啮合，油腔容积逐渐增大，高压油液不断地进入，并又连续地被带到回油腔排出。6.4液压系统的执行装置68

6.4液压系统的执行装置69液压马达的基本性能参数6.4液压系统的执行装置70

6.4液压系统的执行装置71

6.4液压系统的执行装置72

6.4液压系统的执行装置73液压马达的工作特点（1）液压马达可以正反转，内部结构具有对称性；（2）液压马达的转速范围宽；（3）液压马达不需要自吸能力；（4）液压马达具有较大的起动扭矩；（5）液压马达与液压泵一般不能互逆使用；6.4液压系统的执行装置

液压马达的排量表示其工作容腔的大小，它是一个重要的参数。马达输出的转矩大小是由负载转矩决定的，推动同样大小的负载，工作容腔大的马达的压力要低于工作容腔小的马达的压力工作容腔的大小是液压马达工作能力的重要标志；排量的大小是液压马达工作能力的重要标志。74二、液压缸（执行元件）

液压缸与液压马达一样都是液压系统的执行元件，其功能是将液压泵供给的压力能转换成机械能（力和速度，或扭矩和角速度），从而驱动工作机构做功。液压缸实现的是往复直线运动（或往复摆动）。6.4液压系统的执行装置75

作用：压力能→机械能，用于实现直线往复运动或往复摆动。

1.液压缸的作用和分类活塞缸单杆双杆柱塞缸伸缩缸分类单作用双作用按供油方式按结构6.4液压系统的执行装置762、液压缸的结构组成缸筒与缸盖活塞与活塞杆密封装置缓冲装置排气装置

6.4液压系统的执行装置77缸筒与缸盖结构6.4液压系统的执行装置78活塞与活塞杆6.4液压系统的执行装置79密封装置：液压缸中的密封是指活塞、活塞杆和缸盖等处的密封。它是用来防止液压缸内部和外部的泄漏。液压缸中密封设计的好坏，对液压缸的性能有着重要影响。活塞环密封活塞杆密封6.4液压系统的执行装置80缓冲装置：缓冲装置是利用活塞或缸筒移动到接近终点时，将活塞和缸盖之间的一部分液体封住，迫使液体从小孔或缝隙中挤出，从而产生很大的阻力，使工作部件制动，避免活塞和缸盖的相互碰撞。6.4液压系统的执行装置81排气装置：由于液体中混有空气或液压缸停止使用时空气侵入，在液压缸的最高部位常会聚积空气，若不排除就会使缸的运动不平稳，引起爬行和振动，严重时会使液体氧化腐蚀液压元件。排气装置就是为解决此问题而设置的排气阀排气塞6.4液压系统的执行装置823、液压缸的结构图（活塞杆式）6.4液压系统的执行装置播放动画83二、活塞式液压缸6.4液压系统的执行装置84缸筒固定：占地面积小，适用于较大型机械。

6.4液压系统的执行装置当活塞左右运动对应的油压和输入流量相同时，两个方向上输出的推力和速度就是相等的。式中：A-活塞的有效面积；D、d—活塞和活塞杆的直径；q—输入流量；

p1、p2—缸的进、出口压力；ηm—缸的机械效率；ηv—缸的容积效率。85

活塞杆固定：占地面积大，适用于小型机械。

6.4液压系统的执行装置式中：A-活塞的有效面积；D、d—活塞和活塞杆的直径；q—输入流量；

p1、p2—缸的进、出口压力；ηm—缸的机械效率；ηv—缸的容积效率。866.4液压系统的执行装置87单活塞杆液压缸(差动连接)工作原理活塞式液压缸（单活塞杆）当无杆腔进油时：液压缸的推力F1大，速度小；当有杆腔进油时：液压缸的拉力F2小，速度v2大；其速比为：(d=0.7D)q1=q+q288柱塞液压缸工作原理（1）单柱塞缸柱塞液压缸●单向液压驱动，回程靠外力。89柱塞液压缸工作原理（2）双柱塞缸柱塞液压缸●双向液压驱动90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；

（2）柱塞只靠缸套支承而不与缸套接触，这样缸套极易加工，故适于做长行程液压缸；

（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；

（4）工作时柱塞总受压，因而它必须有足够的刚度。

柱塞缸输出的推力和速度为：

式中，d—柱塞直径。柱塞液压缸91其它形式液压缸1．一级缸筒；2．一级活塞。3．二级缸筒；4．二级活塞。伸缩液压缸：多级缸、行程长、推力大。增压缸齿轮齿条缸动画演示924、液压缸的特点结构简单工作可靠没有传动间隙运动平稳6.4液压系统的执行装置935、液压缸的安装、调整与维护液压缸的安装（1）液压缸只能一端固定,另一端自由,使热胀冷缩不受限制。（2）底脚形和法兰形液压缸的安装螺栓不能直接承受推力载荷（3）耳环形液压缸活塞杆顶端连接头的轴线方向必须与耳轴的轴线方向一致液压缸的调整（1）排气装置的调整（2）缓冲装置的调整6.4液压系统的执行装置943.液压缸的维护液压缸的维护（1）在拆卸液压缸前，先松开溢流阀，将系统压力降为零，再切断电源。（2）放掉液压缸两腔油液，一般应先松开端盖的连接螺栓，然后按顺序拆卸。（3）拆卸时，不能损伤进、出油口螺纹，活塞杆表面和头部螺纹。（4）拆卸后，应检查各配合表面及密封（5）组装液压缸前，将各部分用汽油或煤油洗净晾干。（6）组装液压缸时特别注意密封元件的安装（7）耐压试验后应再次紧固有关螺栓。6.4液压系统的执行装置95液压缸常见故障和排除方法故障现象产生原因排除方法爬行(指油缸在低速运动中，出现一快一慢、一停一跳，时停时走，停止和滑动相交替的现象）

1．外界空气进入缸内；2．密封压得太紧；3．活塞与活塞杆不同轴4．活塞杆弯曲变形；5．缸筒内壁拉毛，局部磨损严重或腐蚀；6．安装位置有误差；7．双活塞杆两端螺母拧得太紧；8．导轨润滑不良。1．开动系统，打开排气塞（阀）强迫排气；2．调整密封，保证活塞杆能用手拉动而试车时无泄漏即可；3．校正或更换，使同轴度小于ф0.04mm；4．校正活塞杆，保证直线度小于0.1/1000；5．适当修理，严重者重磨缸孔，按要求重配活塞；6．校正；7．调整；8．适当增加导轨润滑油量。96液压缸常见故障和排除方法故障现象产生原因排除方法推力不足速度不够或逐渐下降1．缸与活塞配合间隙过大或Ｏ形密封圈破坏；2．工作时经常用某一段，造成局部几何形状误差增大，产生泄漏；3．缸端活塞杆密封压得过紧，摩擦力太大；4．活塞杆弯曲，使运动阻力增加。1．更换活塞或密封圈，调整到合适间隙；2．镗磨修复缸孔内径，重配活塞；3．放松、调整密封；4．校正活塞杆。冲击1．活塞与缸筒间用间隙密封时，间隙过大，节流阀失去作用；2．端部缓冲装置中的单向阀失灵，不起作用。1．更换活塞，使间隙达到规定要求，检查缓冲节流阀2．修正、配研单向阀与阀座或更换。外泄漏1．密封圈损坏或装配不良使活塞杆处密封不严；2．活塞杆表面损伤；3．管接头密封不严；4．缸盖处密封不良。1．检查并更换或重装密封圈2．检查并修复活塞杆；3．检查并修整；4．检修密封圈及接触面。976.5液压系统的控制装置—液压阀98一、液压阀的作用与分类作用：控制和调节液体的流动方向、压力和流量。液压阀在液压系统中不做功，只对执行装置起控制作用。分类（1）按连接方式：管式（螺纹L）、板式（B）、法兰式（F）（2）根据压力等级：低压、中压、中高压、高压。（3）按用途：方向阀、压力阀、流量阀。6.5液压系统的控制装置—液压阀996.5液压系统的控制装置—液压阀100二、液压阀的基本要求动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小；油液流过时的压力损失小；密封性能好；结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性强。6.5液压系统的控制装置—液压阀101三、各类阀介绍1、压力控制阀

用来控制液压系统中液流的压力，满足工作机构载荷变化的要求，如溢流阀、减压阀和顺序阀等。工作原理：利用液压力与阀内弹簧力相平衡原理工作。分类（1）按用途：溢流阀、减压阀、顺序阀。（2）按阀芯结构：滑阀、球阀、锥阀。（3）按工作原理：直动式、先导式。6.5液压系统的控制装置—液压阀102压力控制阀6.5液压系统的控制装置—液压阀103

6.5液压系统的控制装置—液压阀104溢流阀（安全阀）：直动式（低压）、先导式（高压）

●

作用：限制系统最高压力，防止系统过载；维持系统压力恒定。

●

典型结构及工作原理（1）直动式溢流阀1）结构组成：由阀体、阀芯、上盖、弹簧、调节螺钉等组成。

2）工作原理

6.5液压系统的控制装置—液压阀动画演示

利用阀芯上的液压作用力和弹簧力保持平衡，使阀的进口压力不超过最高压力或保持调定值；1053）直动阀结构特点：

随着工作压力的提高，直动式溢流阀上的弹簧力要增加，弹簧刚度要相应增大，这使溢流量变化时溢流压力的波动加大，所以直动式溢流阀只宜用在低压系统。②阀芯上的阻尼孔对阀芯的运动形成阻尼，可避免阀芯振动，提高阀工作平稳性。①旋动调节螺钉，可调节弹簧预紧力，从

而调节溢流阀的开启压力。6.5液压系统的控制装置—液压阀1061）结构组成：

主阀：圆柱阀芯先导阀：锥形阀芯2）工作原理：主阀弹簧进油口P出油口O调节螺钉锥阀芯阀座调压弹簧遥控口K阀体主阀芯主阀座阀盖动画演示6.5液压系统的控制装置—液压阀（2）先导式溢流阀先导阀先关闭，油通过进油口、经孔a进入主阀腔，主阀上下两端油压相等，油口P、O互不通，溢流阀关闭。当油压增高时，油经孔c和孔b作用在锥形阀芯上。当油压大于锥形阀调压弹簧预紧力时，锥阀开启压力油经孔a、c、b、d和回油口O回到油箱。abcd107（2）先导式溢流阀（续）主阀弹簧的作用：克服主阀芯的摩擦力，此弹簧很软；先导阀弹簧的作用：调节溢流压力。6.5液压系统的控制装置—液压阀不溢流：溢流：108直动式溢流阀职能符号：先导式溢流阀职能符号：旧符号6.5液压系统的控制装置—液压阀1093）先导阀结构特点：①调节先导阀弹簧的预紧力，即可调节溢流压力；②主阀弹簧用于克服主阀芯的摩擦力；③先导阀的承压面积和开口量均很小，调压弹簧刚度不必很大便能得到较高的溢流压力，故先导式溢流阀一般用于高压、大流量场合；④先导式溢流阀有一个与主阀上腔相通的遥控口，通过遥控口还可以实现多级调压及系统卸荷等。6.5液压系统的控制装置—液压阀110（3）溢流阀结构特点主阀口常闭控制阀口打开的油液来自进油口泄油采用内泄方式6.5液压系统的控制装置—液压阀111（4）溢流阀应用用作安全阀（常闭）：防止系统过载。用作溢流阀（常开）：保持系统压力恒定。用作卸荷阀用作远程调压阀用作背压阀：放在系统回油路上。6.5液压系统的控制装置—液压阀安全阀1126.5液压系统的控制装置—液压阀背压阀溢流阀卸荷阀调压阀1132、方向控制阀作用：控制液流方向，从而改变执行元件的运动方向。分类：单向阀、换向阀6.5液压系统的控制装置—液压阀单向阀换向阀结构：阀体、阀芯、弹簧等114（1）单向阀应用锁紧油缸，避免向油泵倒灌。控制重物下放速度。6.5液压系统的控制装置—液压阀115（2）换向阀作用：利用阀芯和阀体间相对位置的改变来控制液流的通、闭和方向。分类（1）按操作方式分：手动、机械、电磁、液动和电液动等；（2）按通数分：二通、三通、四通、五通及多通；（3）按进出油路的连接方式分：管式、法兰式和板式，（4）按阀芯与阀体的相对运动方式分：滑阀、转阀结构组成：主体(阀体、阀芯）操纵定位装置6.5液压系统的控制装置—液压阀116

6.5液压系统的控制装置—液压阀1）手动换向阀（三位四通）用手动杠杆来推动阀芯在阀体里移动，以实现液流的换向。手柄阀芯阀体钢球定位APBObaa—径向小孔；b—轴向小孔；O、A、P、B—油口。当阀芯处于图示位置时，油口全封闭，互不相通。当操纵手柄使阀芯左移时，O与A相通、P与B相通。当阀芯右移时，油口O与B相通、A与P相通。117

左位中位不通右位6.5液压系统的控制装置—液压阀1182）换向阀的应用6.5液压系统的控制装置—液压阀119

6.5液压系统的控制装置—液压阀1203）三位换向阀的滑阀机能（中位机能）6.5液压系统的控制装置—液压阀121换向阀小结（1）职能符号

位：阀芯的工作位置；

通：阀体上油路的通道数;

机能：阀在中位时油路的连通方式。

O型H型P型Y型K型（2）控制方式手动机动电磁液动电液6.5液压系统的控制装置—液压阀1223、流量控制阀作用：通过改变控制口通流面积的大小来控制阀的流量，以调节执行机构的运动速度。分类：节流阀、调速阀（1）节流阀节流口型式：针阀式、偏心式、轴向三角槽式、周向和轴向缝隙式等。多为圆锥流线型。职能符号：

工作原理6.5液压系统的控制装置—液压阀动画演示123节流阀结构组成6.5液压系统的控制装置—液压阀124（2）调速阀结构组成：节流阀+差压式减