机电设备控制技术 课件全套 董建荣 第1-7章 液压传动基础知识- 可编程序控制器及其应用

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篇液压与气压传动技术目 录第

1章 液 压 传 动 基 础 知 识第

2章 液 压 系 统 元 件第3

章液

压

基

本

回

路

及

典

型

液

压

系

统第4

章气 压 传 动 技 术第1章 液压传动基础知识1.1

液压传动的工作原理及组成1.2

液压传动的特点1.3

液压流体力学基础1.4

液体流动时的压力损失1.5

空穴现象和液压冲击1.1

液压传动的工作原理及组成液压传动的工作原理，可以用液压千斤顶的工作原理来说明。图1-1

液压千斤顶的工作原理图1.1.1

液压传动的工作原理1.1

液压传动的工作原理及组成1.1.1

液压传动的工作原理液压传动的定义：

液压传动是利用液体的压力能传递能量的传动方式。工作原理：

液压泵将输入的机械能变为液压能，经密封的管道传给液压缸（或液压马达），再转变为机械能输出，带动工作机构做功，通过对液体的方向、压力和流量的控制，

可使工作机构获得所需的运动形式。由于能量的转换是通过密封工作容积的变化实现的，故又称为容积式液压传动。1.1

液压传动的工作原理及组成1.1.2

液压传动的基本工作特征1）力（或转矩）

的传递靠液体压力来进行，

并按照帕斯卡原理来实现。活塞1下的液体的压力：11Ap

F22Ap

W同理：根据帕斯卡原理：F

WA1

A21.1

液压传动的工作原理及组成1.1.2

液压传动的基本工作特征2）速度（或转速）的传递按容积变化相等的原则进行。活塞1在力F作用下向下运动时，重物W随之上升，还可以传递运动。在Δt时间里移动的液体体积相等

。即：

A1h1

=A2h21.1

液压传动的工作原理及组成1.1.3

两个基本参数和两个重要概念两个基本参数：压力P和流量q。液压传动的工作性能、结构设计和液压元件的选择都取决于这两个参数。液体压力在单位时间内所做的功为液压功率P：在液压传动中，通常将压力分为五级：低压（0＜p≤2.5

Mpa），中压（2.5MPa＜p≤8

Mpa），中高压（8

MPa＜p≤16

Mpa），高压（16MPa＜p≤32

Mpa），超高压（p

>32

Mpa）。1.1

液压传动的工作原理及组成1.1.3

两个基本参数和两个重要概念两个重要概念：（1）液体压力取决于负载。注意：负载应理解为综合阻力，它包括外负载和各种流动阻力。（2）液压缸（或液压马达）的运动速度取决于输入流量F

WA1

A2注意：理论上与压力无关，实际上压力通过对液体泄漏的影响，而对运动速度产生间接的作用。1.1

液压传动的工作原理及组成1.1.4

液压传动系统的组成与表示方法1．液压传动系统组成1—工作台

2—液压缸

3—活塞

4—换向手柄

5—换向阀6，8，16—回油管

7—节流阀

9—开停手柄10—开停阀

11—压力管

12—压力支管

13—溢流阀14—钢球

15—弹簧

17—液压泵

18—过滤器19—油箱图1-2

磨床工作台液压系统工作原理图1.1

液压传动的工作原理及组成1．液压传动系统组成一个完整的、能够正常工作的液压系统，由以五个主要部分组成：（1）动力元件：供给液压系统压力油，把机械能转换成液压能的装置。如液压泵。（2）执行元件：把液压能转换成机械能以驱动工作机构的装置。如液压缸、液压马达。（3）控制元件：对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀等。（4）辅助元件：上述三部分之外的其他装置，例如油箱，过滤器，油管等。（5）工作介质：传递能量的流体，即液压油等。1.1

液压传动的工作原理及组成2．液压系统的表示方法（1）结构原理图结构原理图近似于实物的剖面，能直观地表示元件的工作原理和功能，利于故障分析，其绘制较麻烦，尤其是对于复杂液压系统，故已趋于淘汰。（2）职能符号图采用国家标准规定的图形符号绘制，凡是功能相同的元件，尽管其结构和工作原理不同，均用同一种符号表示。图形符号简洁标准，绘制方便，功能清楚，保密性强，是各国普遍采用的方法。1.2

液压传动的特点1.2.1液压传动的主要优点1．液压传动是油管连接，可以方便灵活地布置传动机构。2．液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。3．可在大范围内实现无级调速，调速范围可达1∶2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。4．传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。5．液压装置易于实现过载保护。6．液压传动容易实现自动化。7．液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。1.2

液压传动的特点1.2.2液压传动系统的缺点1．液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。2．液压传动对油温的变化比较敏感。3．为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。4．液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。5．液压系统发生故障不易检查和排除。1.3

液压流体力学基础1.3.1液压传动的工作介质一．密度单位体积液体的质量称为液体的密度。体积为Ｖ，质量为ｍ的液体的密度为矿物油型液压油的密度随温度的上升而有所减小，随压力的提高而稍有增加，但变动值很小，可以认为是常值。我国采用20摄氏度时的密度作为油液的标准密度，以ρ20表示。1.3

液压流体力学基础二．可压缩性液体受压力作用后体积减小的性质，称为液体的可压缩性。液体可压缩性的大小可以用体积压缩系数来表示。若压力为p时，液体的体积为V，当压力增加Δp，液体的体积减小ΔV，则体积压缩系数k表示液体在单位压力变化时的体积相对变化量，即1ΔVΔp Vk

-1.3.1

液压传动的工作介质1.3

液压流体力学基础体积压缩系数k的倒数为液体的体积模量，它表示液体产生单位体积相对变化量所需的压力增量，用K来表示，即k ΔV

-Δp

VK

1液压油的体积模量与温度和压力都有关系：当温度升高时，K值减小，在液压油正常工作温度范围内，K值会有5%~25%的变化；当压力增加时，K值增大，但是这种变化不呈线性关系，当p≥3MPa时，K值基本上不再增大。1.3.1

液压传动的工作介质1.3

液压流体力学基础三. 黏性1.定义：液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力将产生阻止相对运动的内摩檫力，这种特性称为液体的黏性。注意：液体只有在流动（或有流动趋势）时，才会呈现出黏性；静止的液体不呈现黏性。1.3.1

液压传动的工作介质1.3

液压流体力学基础流动液体相邻液层之间的内摩擦力Ff与液层接触面积A、液层间的速度梯度du/dy

成正比关系，即dyfF

μA

du三. 黏性黏性使得液体各层间的运动速度不等，如图所示的两个平板间充满液体，下平板固定不动，上平板以速度u0向右平移。图1-3

液体黏性示意图式中，μ为比例系数，称为黏度系数或动力黏度。1.3.1

液压传动的工作介质1.3

液压流体力学基础三. 黏性若用τ表示单位面积上的内摩擦力，即液层间的切应力，则上式可表示为：图1-3

液体黏性示意图dyA

μ

duτ

Ff1.3.1

液压传动的工作介质1.3

液压流体力学基础2.黏性的度量——黏度（1）动力黏度μ动力黏度又称为绝对黏度，由牛顿液体内摩擦定律可知：du/dyτμ

物理含义：液体以单位速度梯度流动时，液层间单位面积上所产生的内摩擦力，其单位为

Pa·s（1Pa·s

=1N·s

/m2）。1.3.1

液压传动的工作介质1.3

液压流体力学基础2.黏性的度量——黏度（2）运动黏度ν单位为m2/s（1m2/s=106

mm2/s）

运动黏度为液体动力黏度与其密度的比值，用符号ν表示，即：

常用运动黏度来表示液压油的牌号。国家标准规定，液压油的牌号是该液压油在40℃时运动黏度的平均值。例如，32号液压油是指这种油在40℃时运动黏度的平均值为32mm2/s，其运动黏度范围为28.8

mm2/s～35.2mm2/s。1.3.1

液压传动的工作介质1.3

液压流体力学基础2.黏性的度量——黏度（3）相对黏度相对黏度也称为条件黏度，是采用特定的黏度计在规定条件下测量出来的黏度。由于测量条件不同，各国所用的相对黏度也不相同。恩氏黏度是采用恩氏粘度计测定200毫升液压油在某温度下从黏度计流出所需的时间与同体积蒸馏水在20℃流出所需时间之比，即t2

t1E式中：t1

–

油流出的时间t2－20OC蒸馏水流出时间1.3.1

液压传动的工作介质1.3

液压流体力学基础3.黏度与压力的关系液压油所受压力增大时，分子间的距离将减小，内摩擦力增大，黏度也随之增大。对于一般液压系统来说，当压力低于20Mpa时，压力对黏度的影响很小，可以忽略不计。但是当液压系统压力较高或压力变化较大时，则需要考虑压力对黏度的影响。1.3.1

液压传动的工作介质1.3

液压流体力学基础4.黏度与温度的关系液压油温度的变化对其黏度的影响较大，温度升高，液压油的黏度降低。液压油的特性随温度变化的特性称为黏温特性。目前多用黏度指数表示黏温特性的好坏。一般油的黏度指数越大，黏度值随温度变化越小，越适合用于温度多变或变化范围广的场合，该油品的黏温特性越好。1.3.1

液压传动的工作介质1.3

液压流体力学基础四、其他特性抗燃性、抗凝性、抗氧化性、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性、导热性、介电性、相容性、纯净度等。1.3.1

液压传动的工作介质1.3

液压流体力学基础五、液压油的种类与选用1.

液压油的分类矿油型合成型乳化型以原油精炼而成，

再加入添加剂，

使其黏温特性和化学稳定性得到了一定的提高主要有水,

乙二醇液、磷酸酯液和硅油等水包油型乳化液和油包水型乳化液1.3.1

液压传动的工作介质1.3

液压流体力学基础注：液压油采用统一的命名方式，其一般形式为：类别-品种牌号。例如L-HV22液压油，

其中：L是有关产品类别代号，HV指低温液压油，22是液压油的牌号。五、液压油的种类与选用国家标准规定，将液压油分为五个品种：（1）抗氧防锈液压油L-HL（2）抗磨液压油（高压、普通）L-HM（3）低温液压油L-HV（4）超低温液压油L-HS（5）液压导轨油L-HG1.

液压油的分类1.3.1

液压传动的工作介质1.3

液压流体力学基础2.

液压油的选用五、液压油的种类与选用液压传动对液压油的性能要求合适的黏度，较好的黏温特性，以保证良好的润滑和密封。质地纯净，杂质少。对金属和密封件有良好的相容性。有良好的抗氧化性、水解性和热稳定性，长期工作不易变质。抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好，以防止金属表面锈蚀。体积膨胀系数小，

比热容大。流动点和凝固点低，燃点和闪点高。对人体无害，成本低。1.3.1

液压传动的工作介质1.3

液压流体力学基础2.

液压油的选用五、液压油的种类与选用（2）

液压油的选择最主要考虑的是液压油的黏度：在确定液压油黏度时主要考虑液压系统工作压力、环境温度和工作部件的运动速度。当系统工作压力较大、环境温度较高、工作部件运动速度较低时，

为了减小泄漏，

宜采用黏度较高的液压油；

反之，

则宜选用黏度较低的液压油。1.3.1

液压传动的工作介质1.3

液压流体力学基础2.

液压油的选用五、液压油的种类与选用（3）液压油的使用与维护开机前检查油位和油中是否有气泡存在。应注意液压油的温度。定期过滤液压油，控制油中的杂质含量。定期更换液压油。在机器不使用期间应罩住油箱，

以免污染物进入。1.3.1

液压传动的工作介质1.3

液压流体力学基础

A

0

Ap

lim

F1.3.2

液体静力学基础一、液体静压力及其特性压力P（静压力）：液体内某点处单位面积ΔA上所受到的法向力ΔF。若法向力F均匀的作用在面积A上，则可表示为 p=F/A 单位:Pa(帕)液体静压力的特性:1）液体的静压力总是指向承压面的内法线方向；2）静止液体内任一点处的压力在各个方向上都相等。1.3

液压流体力学基础1.3.2

液体静力学基础二、液体静压力基本方程p

p0

gh结

论：静止液体中任一点处的压力由液体自重所形成的压力ρgh和液面压力p0两部分组成；静止液体内压力沿液深呈线性规律分布（增加）；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。1.3

液压流体力学基础1.3.2

液体静力学基础二、液体静压力基本方程物理意义：静止液体中单位质量液体的压力能和位能可以互相转换，

但各点的总能量却保持不变，即能量守衡。帕斯卡原理：根据静压力基本方程，盛放在密闭容器内的液体，其外加压力p0发生变化时，只要液体仍保持其原来的静止状态不变，液体中任一点的压力均将发生同样大小的变化。这就是说，在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到各点。这就是静压传递原理或称帕斯卡原理。1.3

液压流体力学基础1.3.2

液体静力学基础三、压力的表示方法及单位法定单位

:

Pa(帕)；常用单位:

MPa(兆帕)换算关系：1

MPa=106Pa单位换算:1大气压=1.01325

×105Pa1工程大气压(at)=1kgf/cm2=0.1

MPa1米水柱（mH20）=9.8×103Pa1毫米汞柱（mmHg）=1.33×102Pa1bar＝105

Pa1.3

液压流体力学基础1.3.2

液体静力学基础四、液体静压力对固体壁面的作用力静止液体和固体壁面相接触时，固体壁面上各点在这一方向上所受静压力作用力的总和。1.固体壁面为平面：作用在该面上压力的方向是相互平行的1.3

液压流体力学基础1.3.2

液体静力学基础

d

2F

pA

p4四、液体静压力对固体壁面的作用力2.

固体壁面为曲面：作用在曲面上各点处的压力方向是不平行的液体静压力在该曲面某方向x上的总作用力Fx等于液体压力p与曲面在该方向投影面积 Ax

的乘积。1.3

液压流体力学基础1.3.3

液体动力学基础一、基本概念1、理想液体与恒定流动理想液体：就是指没有粘性、不可压缩的液体。实际液体：是既具有粘性又可压缩的液体。恒定流动（或定常流动）：液体中任一点的压力p、速度υ及密度ρ不随时间t变化的流动。非恒定流动（或非定常流动）：液体中任一点的p、υ及ρ中有一个随时间t而变化的流动。1.3

液压流体力学基础1.3.3

液体动力学基础一、基本概念2.

流线、流管、流束和通流截面流线

—

某一瞬时液流中各处质点运动状态的一条条曲线。流管

—

在流场中画一不属于流线的任意封闭曲线，沿该封闭曲线上的每一点作流线，由这些流线组成的表面称为流管

。流束

—

通过某截面上所有各点作出的流线集合。（流管内的流线群）流线流管流束1.3

液压流体力学基础1.3.3

液体动力学基础一、基本概念通流截面—流束中与所有流线正交的截面。图中的A面和B面，截面上每点处的流动速度都垂直于这个面。1.3

液压流体力学基础1.3.3

液体动力学基础一、基本概念3.流量和平均流速流量q—单位时间内流过某通流截面液体体积。单位：m3/s或L/min平均流速—通过整个通流截面的流量q与通流截 面积A的比值。液体流量和平均流速的关系：1.3

液压流体力学基础二、连续性方程连续性原理—理想液体在管道中恒定流动时，根据质量守恒定律，液体在管道内既不能增多，也不能减少，因此单位时间内流入液体的质量应恒等于流出液体的质量。1.3.3

液体动力学基础1.3

液压流体力学基础连续性方程（流量连续性方程）液体在管内作恒定流动，任取1、2两个通流截面，根据质量守恒定律，在单位时间内流过两个截面的液体质量相等，即：ρ1v1A1=ρ2v2

A2不考虑液体的压缩性则得：v1

A1

=

v2

A2=常量即q

=

v

A

= 常量1.3.3

液体动力学基础1.3

液压流体力学基础二、连续性方程结论：（1）作定常流动、不可压缩流体在无分流、合流时，流经任一通流截面的流量相等。（2）流速与通流截面的面积成反比。（3）在具有分支的管路中具有q1=q2+q3的关系。（液压速度调节的基本原理）1.3.3

液体动力学基础1.3

液压流体力学基础三、伯努利方程能量守恒定律：理想液体在管道中稳定流动时，根据能量守恒定律，同一管道内任一截面上的总能量应该相等。理想液体伯努利方程：2 221

v2

v2

p2

gz2

p1

gz1

物理意义：在密闭管道内作恒定流动的理想液体具有三种形式的能量，即压力能、位能和动能。在流动过程中，三种能量可以互相转化，但各个通流截面上三种能量之和恒为定值。1.3.3

液体动力学基础1.4

液体流动时的压力损失实际液体具有粘性，流动中必有阻力，为克服阻力，须消耗能量，造成能量损失(即压力损失）。分类：沿程压力损失、局部压力损失油液沿等直径直管流动时所产生的压力损失，由内外摩擦力引起的。油液流经局部障碍时，由于液流方向和速度变化，在局部形成的质点间、以及与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失。1.3.3

液体动力学基础1.4

液体流动时的压力损失1.4.1

流态、雷诺数1.流态层

流：液体的流动是分层的，层与层之间互不干扰

。特点：流速较低，质点受粘性制约，不能随意运动，粘性力起主导作用。紊流（湍流）：液体流动不分层，做混杂紊乱流动。特点：流速高，粘性的制约作用减弱，惯性力起主导作用。1.4

液体流动时的压力损失1.4.1

流态、雷诺数2.

雷诺数液体流动时究竟是层流还是湍流，需用雷诺数来判别。实验表明：液体在圆管中的流动状态与管内的平均流速、管径、液体的运动黏度有关。vRe

d式中: Re—雷诺数，是一个无因次量；υ—断面上水的平均流速；ν—运动黏度；d—管径。1.4

液体流动时的压力损失当液流的实际流动雷诺数数7小于临界雷诺数时，

液流为层流；反之，

液流则为湍流。1.4.1

流态、雷诺数1.4

液体流动时的压力损失1.4.2

液体在直管中流动时的压力损失一、层流时的压力损失层流流动时，

液体流经直管的沿程压力损失:实际计算压力损失时，简化为：1.4

液体流动时的压力损失1.4.2

液体在直管中流动时的压力损失二、湍流时的压力损失公式在形式上与前相同。不同的是此时的λ不仅与雷诺数有关，还与管壁的粗糙度有关，即λ=f(Re，Δ/d）。具体的λ

值见下表：1.4

液体流动时的压力损失1.4.3

局部压力损失局部压力损失的计算公式：式中，ζ—局部阻力系数。各种局部装置结构的ζ是由实验测定的，可查手册。阀类元件局部压力损失计算：式中，Δpn—阀在额定流量qn下的压力损失；qn—阀的额定流量；q—阀的实际流量

。在管路系统的压力损失中，液体的流速影响最大，流速高压力损失会增大很多。但流速太低会增加管路和阀类元件的尺寸。合理选择液体在管路中的流速是液压系统设计中一个重要问题

。1.4

液体流动时的压力损失1.4.4

管路系统中的总压力损失管路系统的总压力损失等于所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和，即：1.4

液体流动时的压力损失1.4.5

压力损失的影响及其减小措施1．压力损失的影响：（1）压力效率低；（2）热量温升，影响工作性能；2．措施：（1）降低管道长度；（2）使管道内壁光滑；（3）降低液压油的粘度；（4）提高通流面积，流速。1.5

空穴现象和液压冲击1.5.1

空穴现象1．定义在液压系统中，如果某处的压力低于空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，导致液体中出现大量气泡的现象，称为气穴现象。2．产生部位（1）节流部位气穴在孔口或阀口处液流形成高速射流，而造成该局部绝对压力下降，产生气穴。（2）泵入口处气穴泵吸入不畅或泵吸入管过长，则其吸入管道中压降较大，此外泵安装过高，则泵入口出压力过低，而产生气穴。1.5

空穴现象和液压冲击3．空穴现象造成的危害（1）使流动性能变差；（2）产生振动和噪声；（3）产生局部高温，使液体加速变质；（4）产生气蚀（油液中混入了一定量的空气，随着压力的逐渐升高，油液当中的气体会变成气泡，当压力升高到某一极限值时，这些气泡在高压的作用下就会发生破裂，从而将高温、高压的气体迅速作用到零件的表面上，导致液压缸产生气蚀，造成零件的腐蚀性损坏。这种现象称为

气蚀现象），造成机件破坏。1.5.1

空穴现象1.5

空穴现象和液压冲击4.预防和减少空穴现象的措施（1）限制泵吸油口离油面的高度，泵吸油口要有足够的管径，过滤器压力损失要小，自吸能力差的泵用辅助泵供油。（2）管路密封性要好，防止空气渗入。（3）节流口压降要小，一般控制节流口前后压力比小于#1%。1.5.1

空穴现象1.5

空穴现象和液压冲击1.5.2

液压冲击在液压系统中，由于某种原因，液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。产生原因：1）阀门突然换向或关闭，使液体受阻，动能转换为压力能，使压力升高。2）运动部件突然制动或换向，使压力升高。3）某些液压元件动作失灵或不灵敏。1.5

空穴现象和液压冲击1.5.2

液压冲击液压冲击引起的结果：引起振动、噪声、导致某些元件如密封装置、管路等损坏；使某些元件（如压力继电器、顺序阀等）产生误动作，影响系统正常工作。1.5

空穴现象和液压冲击1.5.2

液压冲击减小液压冲击的措施:（1）延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间。（2）限制管道流速及运动部件速度。（3）适当加大管道直径，尽量缩短管路长度。（4）在冲击区附近安装蓄能器等缓冲装置

。（5）采用软管，以增加系统的弹性。高等职业教育“互联网+”

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篇液压与气压传动技术目 录第

1章 液 压 传 动 基 础 知 识第

2章 液 压 系 统 元 件第3

章液

压

基

本

回

路

及

典

型

液

压

系

统第4

章气 压 传 动 技 术第

2

章 液

压

系

统

元

件2.1

液压动力元件2.2

液压执行元件2.3

液压控制元件2.4

液压辅助元件2.1

液压动力元件动力元件起着向系统提供动力源的作用，是系统不可缺少的核心元件。液压系统是以液压泵作为向系统提供一定的流量和压力的动力元件，液压泵将原动机（电动机或内燃机）输出的机械能转换为工作液体的压力能，是一种能量转换装置。2.1

液压动力元件一.液压泵的工作原理液压泵是靠密封容腔容积的变化来工作的。当凸轮1由原动机带动旋转时，柱塞2便在凸轮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5吸入缸体内，实现吸油；柱塞左移时,缸体中密封工作腔a的容量变小，油液受挤压，便通过压油单向阀6输送到系统中去

,实现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液压系统供油。2.1.1

液压泵概述2.1

液压动力元件液压泵的特点:（1)

具有若干密封而又可以周期性变化的的空间 液压泵的输出流量与此空间的容积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）油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力 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）具有相应的配流机构 将吸液腔和排液腔隔开，保证液压泵有规律地连续吸排液体。液压泵地结构原理不同，其配流机构也不相同。2.1.1

液压泵概述2.1

液压动力元件常用的液压泵的图形符号:2.1.1

液压泵概述2.1

液压动力元件二.液压泵的主要性能参数1.压力（1）工作压力指液压泵出口处的实际压力值。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。2.1.1

液压泵概述2.1

液压动力元件（1）排量V指在无泄漏情况下，液压泵转一转所能排出的油液体积。（2）

理论流量qt指在无泄漏情况下，液压泵单位时间内输出的油液体积。其值等于泵的排量V和泵轴转数n的乘积，即（3）实际流量q指单位时间内液压泵实际输出油液体积。

由于工作过程泵的出口压力不等于零，因而存在内部泄漏量q1，使得泵的实际流量小于泵的理论流量，即（4）额定流量qn泵在额定转数和额定压力下输出的实际流量。2.排量和流量2.1.1

液压泵概述2.1

液压动力元件3.功率和效率（1）液压泵功率1）容积损失 主要是液压泵内部泄漏造成的流量损失。容积损失的大小用容积效率表征，即2）机械损失 指液压泵内流体粘性和机械摩擦造成的转矩损失。机械损失的大小用机械效率表征，即2.1.1

液压泵概述2.1

液压动力元件1）输入功率Pi驱动液压泵的机械功率，由电动机给出，即2）输出功率po液压泵输出的液压功率，即泵的实际流量q与泵的进、出（2）液压泵的功率损失口压差Δp的乘积。在实际的计算中，若油箱通大气，液压泵吸、压油口的压力差△p往往用液压泵出口压力p代入。2.1.1

液压泵概述2.1

液压动力元件（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，即液压泵的总效率、容积效率和机械效率可以通过实验测得。右图某液压泵的性能曲线。2.1.1

液压泵概述2.1

液压动力元件齿轮泵是一种常用的液压泵，其主要特点是：1.抗油液污染能力强，体积小，价格低廉；2.内部泄漏比较大，噪声大，流量脉动大，排量不能调节。上述特点使得齿轮泵通常被用于工作环境比较恶劣的各种低压、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。外啮合齿轮泵应用广泛。2.1.2

齿轮泵2.1

液压动力元件一、外啮合齿轮泵的结构及工作原理由于齿轮端面与壳体端盖之间的缝隙很小，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。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。2.1.2

齿轮泵2.1

液压动力元件二、外啮合齿轮泵的特点及应用外啮合齿轮泵的泄漏、

困油和

径向液压力不平衡是影响齿轮泵性能指标和寿命的三大问题。各种不同齿轮泵的结构特点之所以不同，都采用了不同结构措施来解决这三大问题所致。2.1.2

齿轮泵2.1

液压动力元件1.困油现象一部分油液困在两对轮齿所形成的封闭容腔之内，这个封闭容腔先随齿轮转动逐渐减小以后又逐渐增大。减小时会使被困油液受挤压而产生高压，并从缝隙中流出，导致油液发热，同时也使轴承受到不平衡负载的作用；封闭容腔的增大会造成局部真空，使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴，这就是齿轮泵的困油现象。2.1.2

齿轮泵2.1

液压动力元件1.困油现象消除困油的方法：通常是在两端盖板上开一对矩形卸荷槽。开卸荷槽的原则是：当封闭容腔减小时，让卸荷槽与泵的压油腔相通；当封闭容腔增大时，使卸荷槽与泵的吸油腔相通。在开卸荷槽时，必须保证齿轮泵吸、压油腔任何时候不能通过卸荷槽直接相通，否则将使泵的容积效率降低很多。2.1.2

齿轮泵2.1

液压动力元件泄漏外啮合齿轮泵的泄漏存在着三个可能产生泄漏的部位：齿轮端面和端盖间齿轮外圆和壳体内孔间两个齿轮的齿面啮合处其中对泄漏影响最大的是齿轮端面和端盖间的轴向间隙，这部分泄漏量约占总泄漏量的75%－80%。2.1.2

齿轮泵2.1

液压动力元件径向不平衡力在齿轮泵中，由于在压油腔和吸油腔之间存在着压差，液体压力的合力用在齿轮和轴上，是一种径向不平衡力。减小径向不平衡力的方法有：缩小压油口开压力平衡槽2.1.2

齿轮泵2.1

液压动力元件齿轮泵的优缺点及应用优点：结构简单、尺寸小、重量轻、制造方便，价格低廉，工作可靠，自吸能力强，对油液污染不敏感，维护容易。缺点：一些机件承受不平衡径向力，磨损严重，泄漏大，工作压力的提高受到限制，流量脉动大，噪声大。应用：主要用于负载小和功率小的液压设备以及机床润滑和夹紧等精度要求不高及环境恶劣的场合。2.1.2

齿轮泵2.1

液压动力元件提高外啮合齿轮泵压力的措施要提高齿轮泵的压力，必须要减少端面的泄漏，一般采用齿轮端面间隙自动补偿的办法。利用特制的通道把泵内压油腔的压力油引到浮动轴套的外侧，产生液压作用力，使轴套压向齿轮端面，这个力必须大于齿轮端面作用在轴套内侧的作用力，才能保证在各种压力下，轴套始终自动贴紧齿轮端面，减少泵内通过端面的泄漏，达到提高压力的目的。齿轮泵轴向间隙自动补偿装置2.1.2

齿轮泵2.1

液压动力元件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。但也存在着结构复杂，吸油能力差，对油液污染比较敏感缺点。叶片泵按结构可分为单作用式(完成一次吸、排油液)和双作用式（完成两次吸、排油液）两大类。单作用片泵多用于变量泵，双作用叶片泵均为定量泵。2.1.3

叶片泵2.1

液压动力元件一.

单作用叶片泵1.单作用叶片泵的结构与工作原理组成：由转子l、定子2、叶片3和配油盘等。定子的内表面是圆形的，转子与定子之间有一偏心量e，配油盘只开一个吸油窗口和一个压油窗口。当转子按图示方向旋转时，图中右侧的容腔是吸油腔，左侧的容腔是压油腔。由于在转子每转一周的过程中，每个密封容腔完成吸油、压油各一次，因此也称为单作用式叶片泵。2.1.3

叶片泵2.1

液压动力元件2.单作用叶片泵的特点与应用１）改变定子和转子之间的偏心便可改变流量。２）处在压油腔的叶片顶部受到压力油的作用，要把叶片推入转子槽内。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。2.1.3

叶片泵2.1

液压动力元件二、双作用叶片泵转子3和定子2是同心的，定子内表面由八段曲面拼合而成。在吸油区和压油区上，配油机构提供了相应的吸油窗口和压油窗口，并用封油区将吸油区和压油区隔开。当转子转一转时，每个工作容腔完成吸油、压油动作各两次，所以称为双作用叶片泵。2.1.3

叶片泵2.1

液压动力元件双作用叶片泵的特点及应用：特点：结构紧凑、流量均匀、传动平稳、噪声小、但结构复杂、吸油性能差、对油液的污染很敏感。应用：用于功率较小、精度较高的液压设备，如磨床液压系统。2.1.3

叶片泵2.1

液压动力元件柱塞泵是依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油的。与齿轮泵和叶片泵相比它具有以下特点：工作压力高易于变量流量范围大当然，柱塞泵也存着在对油污染敏感和价格较昂贵等缺点。柱塞泵具有额定压力高，结构紧凑，效率高及流量调节方便等优点。被广泛用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和船舶中。按柱塞的排列和运动方向不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。2.1.4

柱塞泵2.1

液压动力元件一、轴向柱塞泵的工作原理当传动轴5在电动机的带动下转动时，柱塞3在缸体1中作往复运动，同时带动缸体一同旋转。配流盘2是固定不动的。如果斜角度γ的大小和方向可以调节，则可以改变泵的排量和吸、压油方向，此时的泵为双向变量轴向柱塞泵。2.1.4

柱塞泵2.1

液压动力元件二、轴向柱塞泵的特点及应用优点：压力高、结构紧凑、效率高及流量调节方便等。缺点：结构较为复杂，有些零件对材料及加工工艺的要求较高，因而在各类容积式泵中，柱塞泵的价格最高。应用：常用于需要高压大流量和流量需要调节的液压传动系统中，如龙门刨床、拉床、液压机、起重机械等设备的液压传动系统。2.1.4

柱塞泵螺杆泵实质上是一种外啮合的摆线齿轮泵，泵内的螺杆可以有两个，也可以有三个。如图所示为三螺杆泵的工作原理。随着螺杆的旋转，这些密封工作腔一个接一个地在左端形成，

不断地从左向右移动（主动螺杆每转一周，每个密封工作腔移动一个螺旋导程），并在右端消失。2.1

液压动力元件 2.1.5

螺杆泵2.1

液压动力元件螺杆泵特点及应用：螺杆泵结构简单、紧凑，体积小，重量轻，运动平稳，输油均匀，噪声小，容许采用高转速，容积效率较高，对油液的污染不敏感，因此它在一些精密车床的液压系统中得到了应用。螺杆泵的主要缺点是螺杆形状复杂，

加工较困难，不易保证精度。2.1.5

螺杆泵2.1

液压动力元件选择液压泵的原则：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。2.1.6

液压泵的选用2.2

液压执行元件液压传动中的执行元件是将液体的压力能转化为机械能的能量转换装置，可以驱动机构做直线运动或转动（或摆动），主要有液压缸和液压马达两大类。2.2

液压执行元件液压缸是将液压泵输出的压力能转换为机械能的执行元件，它主要是用来输出直线运动（也包括摆动运动）。一、液压缸的分类液压缸按其结构形式，可以分为活塞缸、柱塞缸和摆动缸三类。活塞缸和柱塞缸实现往复运动，输出推力和速度，摆动缸则能实现小于360度的往复摆动，输出转矩和角速度。液压缸除单个使用外，还可以几个组合起来或和其它机构组合起来，以完成特殊的功用。2.2.1

液压缸2.2

液压执行元件2.2.1

液压缸2.2

液压执行元件1.活塞式液压缸（1）双杆活塞缸：活塞两端都有一根直径相等的活塞杆伸出，根据安装方式不同又可以分为缸筒固定式和活塞杆固定式两种。2.2.1

液压缸2.2

液压执行元件由于双杆活塞缸两端的活塞杆直径是相等的，左、右两腔的有效面积也相等。当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，液压缸左、右两个方向的推力和速度相等，分别为：2.2.1

液压缸2.2

液压执行元件（2）单杆活塞缸特点：只在活塞的一端有活塞杆，缸的两腔有效工作面积不相等。它的安装也有缸筒固定和活塞杆固定两种，进、出油口根据安装方式而定。但工作台移动范围都为活塞有效行程的两倍。2.2.1

液压缸2.2

液压执行元件（2）单杆活塞缸无杆腔进油：当输入液压缸的油液流量为q，液压缸进出油口压力分别为p1和p2时，其活塞上所产生的推力F1和速度v1为：2.2.1

液压缸2.2

液压执行元件有杆腔进油：2.2.1

液压缸2.2

液压执行元件差动连接：单活塞杆液压缸左右两腔同时接通压力油的情况，这种连接方式称为差动连接，此缸称为差动缸。广泛应用于组合机床的液压动力滑台和其它机械设备的快速运动中。如果要求快速运动和快速退回速度相等

即V3

=

V2

，则必须使2.2.1

液压缸2.2

液压执行元件2.柱塞缸只能实现一个方向的传动，反向运动要靠外力。若需要实现双向运动，则必须成对使用。这种液压缸中的柱塞和缸筒不接触，运动时由缸盖上的导向套来导向，因此缸筒的内壁不需精加工，特别适用于行程较长的场合。2.2.1

液压缸2.2

液压执行元件3.

伸缩缸伸缩式液压缸又称多级液压缸。它是由两个或多个活塞套装而成，前一级活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。伸出时，可以获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸。图（a）为单作用式，靠外力回程图（b）为双作用式，靠液压回程图（c）为双作用式伸缩缸结构示意图2.2.1

液压缸2.2

液压执行元件4.

齿轮缸齿轮式液压缸又称无杆式活塞缸，它由两个柱塞缸和一套齿轮齿条传动装置组成，当压力油推动活塞左右往复运动时，齿条就推动齿轮往复旋转，从而齿轮驱动工作部件作周期性往复旋转运动。2.2.1

液压缸2.2

液压执行元件二、液压缸的典型结构和组成液压缸的结构可分为缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置五个部分。2.2.1

液压缸2.2

液压执行元件1.缸筒与缸盖缸体组件包括缸筒、缸盖和一些连接零件。缸筒可以用铸铁（低压时）和无缝钢管（高压时）制成。图

a)是法兰连接，加工和拆装都很方便，只是外形尺寸大些。图

b)是半环连接，要求缸筒有足够的壁厚。图c）是螺纹连接，外形尺寸小，但拆装不方便，要有专用工具。缸筒和缸盖的常见连接方式2.2.1

液压缸2.2

液压执行元件２.活塞和活塞杆活塞组件包括活塞和活塞杆两部分。活塞通常是用铸铁制成的，活塞杆通常用钢料制成。（1）螺母连接：图（a）所示。结构简单，

安装方便可靠，但在活塞杆上车螺纹将削弱其强度，它适用负载较小，

受力无冲击的液压缸中。（2）卡环式连接：图（b、c）所示，拆装不便，但强度高。（3）

销式连接：图

(d)所示，这种连接方式特别适用于双出杆式活塞。2.2.1

液压缸2.2

液压执行元件3.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。2.2.1

液压缸2.2

液压执行元件4.排气装置液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现爬行，噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。一般可在液压缸的最高处设置进出油口把气带走。1—缸盖

2—放气小孔

3—缸体

4—活塞杆2.2.1

液压缸2.2

液压执行元件2.2.2

液压马达液压马达是将液体的压力能转换成旋转运动机械能的转换元件。在液压系统中，它是靠输入的压力油产生转矩，实现连续旋转运动，驱动工作机构做功。液压马达分类：按结构形式分为齿轮马达、叶片马达和柱塞马达；按排量是否可调分为变量马达和定量马达，变量马达还可以分为单向变量马达和双向变量马达。2.2

液压执行元件2.2.2

液压马达液压马达的图形符号：2.2

液压执行元件一、液压马达的结构与工作原理1.齿轮马达齿轮马达密封性能差，容积效率较低，不能产生较大的转矩，且瞬时转速和转矩随啮合点而变化，因此仅用于高速小转矩的场合，如工程机械、农业机械及对转矩均匀性要求不高的设备。2.2.2

液压马达2.2

液压执行元件2.叶片马达叶片马达体积小，转动惯量小，动作灵敏，可适用于换向频率较高的场合，但是泄漏量较大，低速工作时不够稳定，适用于转矩小、转速高、机械性能要求不严格的场合。2.2.2

液压马达2.2

液压执行元件3.轴向柱塞马达可用作变量马达。改变斜盘倾角，不仅影响马达的转矩，而且影响它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生的转矩越大，转速越低。2.2.2

液压马达2.2

液压执行元件二、液压马达的主要性能参数（1）工作压力和额定压力工作压力：马达入口油液的实际压力。额定压力：马达在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力。与泵相同，马达的额定压力亦受泄漏和零件强度的制约，超过此值时就会过载。2.2.2

液压马达2.2

液压执行元件二、液压马达的主要性能参数（2）流量和排量排量：马达轴每转一周，由其密封容腔几何尺寸 变化计算而得的液体体积。理论流量：马达密封容腔容积变化所需要的流量。实际流量：马达入口处所需的流量。实际流量和理论流量之差即为马达的泄漏量。2.2.2

液压马达2.2

液压执行元件qt与排量V的比值，即则马达的实际输出转速为：tvq q q

q

q

ql

1

qlvVn

q

V因马达实际存在泄漏，由实际流量q计算转速n时，应考虑到马达的容积效率

v。当液压马达的泄漏流量为ql

时，

则马达的实际流量为q=qt+ql 。这时，液压马达的容积效率为：n

qt二、液压马达的主要性能参数(3)转速和容积效率马达的理论输出转速n等于输入马达的流量2.2.2

液压马达2.2

液压执行元件泵相同的表达形式 ，即因马达实际上存在着机械摩擦，故在计算实际输出转矩应考虑机械效率

m。当液压马达的转矩损失为Tl，则马达的实际转矩为T=Tt-Tl。这时，液压马达的机械效率为t2

T

pVmTt

TtT

T

Tt

Tl

1

Tltt mm2

则马达的实际输出转矩为：T

T

pV

二、液压马达的主要性能参数(4)转矩和机械效率设马达的出口压力为零，入口压力即工作压力为p，排量为V，则马达的理论输出转矩Tt有与2.2.2

液压马达2.2

液压执行元件ii马达的输入功率P

为：

P

pq马达的输出功率Po为：

Po

2

nT马达的总效率

即为：vm vPipqp

VnTpV

v2

Po

2

nT

2

nT

二、液压马达的主要性能参数(5)

功率和总效率2.2.2

液压马达2.3

液压控制元件一、液压阀作用液压阀是液压系统中控制液流流动方向，压力高低、流量大小的控制元件。二、液压阀分类按用途分：压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀操纵方式分：人力操纵阀、机械操纵阀、电动操纵阀连接方式分：管式连接、板式及叠加式连接、插装式连接按结构分类：滑阀,

座阀,

射流管阀按控制方式：电液比例阀,

伺服阀,

数字控制阀2.3

液压控制元件三、液压系统对阀的基本要求（1）动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动要小。（2）阀口全开时，液流压力损失要小；阀口关闭时，密封性能要好。（3）所控制的参数（压力或流量）要稳定，受外干扰时变化量要小。（4）结构紧凑，安装、调试、维护方便，通用性要好。2.3

液压控制元件2.3.1

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 换向阀性能要求：正向流动阻力损失小，反向时密封性好，动作灵敏2.3

液压控制元件一、单向阀1.普通单向阀工作原理：压力油从阀体1左端的通口P1流入时，克服弹簧3作用在阀芯2上的力，使阀芯2向右移动，打开阀口，并通过阀芯2上的径向孔a、轴向孔b从阀体右端的通口流出。当压力油从阀体1右端的通口P2流入时，它和弹簧力一起使阀芯2压紧在阀座上，使阀口关闭，油液无法通过。图2-27（b）所示为单向阀的图形符号。2.3.1

方向控制阀2.3

液压控制元件一、单向阀普通单向阀应用：①

安装在泵的出口，一方面防止压力冲击影响泵的正常工作，另一方面防止泵不工作时系统油液倒流经泵回油箱；②

用来分隔油路，以防止高低压干扰；③

与其他的阀组成复合阀，如单向节流阀、单向减压阀、单向顺序阀等；④

安装在执行元件的回油路上，使回油具有一定背压。2.3.1

方向控制阀2.3

液压控制元件2.

液控单向阀组成：普通单向阀+小活塞缸特点：a.

无控制油时，与普通单向阀一样，b.

通控制油时，正反向都可以流动液控单向阀一般用于保压回路和锁紧回路中。2.3.1

方向控制阀2.3

液压控制元件二、换向阀利用阀芯对阀体的相对运动，使油路接通、关断或变换油流的方向，从而实现液压执行元件及其驱动机构的启动、停止或变换运动方向。分类：

按阀芯相对于阀体的运动方式：滑阀和转阀

按操作方式：手动、机动、电磁动、液动和电液动等

按阀芯工作时在阀体中所处的位置：二位和三位等

按换向阀所控制的通路数不同：二通、三通、四通和五通等。2.3.1

方向控制阀2.3

液压控制元件1．换向阀的工作原理工作原理：当液压缸两腔不通液压油时，阀体上的油口P、T、A、B不同，活塞处于停机状态。若使换向阀的阀芯左移，则油口P和A连通、B和T连通。这时，液压油经P、A进入液压缸左腔，右腔油液经B、T回油箱，活塞向右运动。反之，若使阀芯右移，则P和B连通，A和T连通，活塞便向左运动。2.3.1

方向控制阀2.3

液压控制元件2.换向阀的图形符号1）用方框来表示阀芯的工作位置，符号中有几个方框，就表示有几“位”。2）方框内的箭头表示油路处于接通状态，箭头方向不一定表示实际液流的方向。3）方框内┴

和

┬

两个截止符号表示油路不通。4）方框外部连接的接口数有几个，就表示几“通”。5）一般来说，阀与系统供油路连接的进油口用字母P表示，阀与系统回油路连通的回油口用T表示，而阀与执行元件连接的油口用A、B表示。6）常态位为阀芯不受外力时所处的工作位置，绘制系统图时，油路一般应连接在换向阀的常态位上，所以常态位要画出头。2.3.1

方向控制阀2.3

液压控制元件2.3.1

方向控制阀2.3

液压控制元件换向阀阀芯相对于阀体的运动需要由外力来操纵，常用的操纵方式有：手动、机动、电磁动、液动和电液动等，其符号如图所示。不同的操纵方式与换向阀的位和通路组合，就可以得到不同的换向阀，如二位二通机动换向阀、三位四通电磁换向阀等。2.3.1

方向控制阀2.3

液压控制元件3．常见换向阀（1）手动换向阀手动换向阀是用手动杠杆操纵阀芯换位的换向阀。按换向定位方式的不同，分为钢球定位式（图a）和弹簧复位式（图b）两种。当操纵手柄的外力取消后，前者因钢球卡在定位沟槽中，可保持阀芯处于换向位置，后者则在弹簧力作用下使阀芯自动回复到初始位置。手动换向阀结构简单，动作可靠，但由于需要人工操纵，故只适用于间歇动作而且要求人工控制的场合。2.3.1

方向控制阀2.3

液压控制元件(2)机动换向阀机动换向阀又称行程阀，主要用来控制机械运动部件的行程，借助于安装在工作台上的档铁或凸轮迫使阀芯运动，从而控制液流方向。2.3.1

方向控制阀2.3

液压控制元件（3）电磁换向阀利用电磁铁吸力操纵阀芯换位的换向阀。当右端电磁铁通电吸合时，衔铁通过推杆将阀芯推至左端，换向阀就在右位工作；反之，左端电磁铁通电吸合时，换向阀就在左位工作。电磁换向阀易于实现自动化，主要用于小流量的场合。2.3.1

方向控制阀2.3

液压控制元件（4）液动换向阀利用压力油来推动阀芯移动的换向阀。特点：①换向速度易于控制，结构简单、动作平稳可靠；②由于液压驱动力大，适用于高压、大流量的场合；③其控制油路必须有开关或换向装置。2.3.1

方向控制阀2.3

液压控制元件（5）电液换向阀电磁阀（称先导阀）用于改变控制油的流动方向，从而导致液动阀（称主阀）换向，改变主油路的通路状态。2.3.1

方向控制阀2.3

液压控制元件4.换向阀的中位机能三位换向阀的阀芯在中间位置时，各油口间有不同的连通方式，可以满足不同的使用要求。这种连通方式称为换向阀的中位机能。（1）系统保压。当P口被堵塞，系统保压，液压泵能用于多缸系统。（2）系统卸荷。Ｈ型、Ｋ型或Ｍ型的三位换向阀处于中位时，泵输出的油液直接流回油箱，构成卸荷回路，实现节能，这种方法比较简单，但是不适用于一个液压泵驱动两个或两个以上执行元件的液压系统。（3）启动平稳性。阀在中位时，液压缸某腔如通油箱，则启动时该腔内因无油液起缓冲作用，启动不太平稳。2.3.1

方向控制阀2.3

液压控制元件4.换向阀的中位机能（4）液压缸“浮动”状态。利用Ｈ型、Ｙ型中位机能实现液压缸的浮动。阀在中位，当A、B

两口互通时，卧式液压缸呈“浮动”状态，可利用其他机构移动工作台，调整其位置。（5）液压缸制动或锁紧。为了使运动着的工作机构在任意需要的位置上停下来，并防止其停止后因外界影响而发生移动，可以采用制动回路。Ｍ型或Ｏ型的换向阀可使执行元件迅速停止运动。2.3.1

方向控制阀2.3

液压控制元件2.3

液压控制元件2.3.2

压力控制阀压力控制阀是用来控制液压系统中油液压力或通过压力信号实现控制的阀类。压力控制阀包括溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器。其共同点都是通过作用于阀芯上的液压力与弹簧力相平衡的原理进行工作的。分类：按用途：溢流阀、减压阀、顺序阀按阀芯结构：滑阀、球阀、锥阀按工作原理：直动式、先导式2.3

液压控制元件一、溢流阀溢流阀的主要作用是调压和稳压以及安全保护（限压）。根据结构不同，溢流阀可分为直动式和先导式两类。1．直动式溢流阀由阀芯、阀体、弹簧、上盖、调节杆、调节螺母等零件组成。原始状态，阀芯在弹簧力的作用下处于最下端位置，进出油口隔断。进口油液经阀芯径向孔、轴向孔作用在阀芯底端面，当液压力小于弹簧力时，阀芯不动作，阀口关闭；当液压力等于或大于弹簧力时，阀芯上移，阀口开启，进口压力油经阀口溢流回油箱。2.3.2

压力控制阀2.3

液压控制元件直动式溢流阀的特点：1）对应调压弹簧一定的预压缩量，阀的进口压力基本为一定值。2）弹簧腔的泄漏油经阀内泄油通道至阀的出口引回油箱，若阀的出口压力不为零，则背压将作用在阀芯上端，使阀的进口压力增大。3）对于高压大流量的压力阀，要求调压弹簧具有很大的弹簧力，这样不仅使阀的调节性能变差，结构上也难以实现。所以直动式溢流阀一般用于低压小流量场合。2.3.2

压力控制阀2.3

液压控制元件2．先导式溢流阀2.3.2

压力控制阀2.3

液压控制元件2．先导式溢流阀特点：1）先导阀和主阀阀芯均受力平衡。阀的进口压力值主要由先导阀调压弹簧的预压缩量确定，主阀弹簧起复位作用。2）通过先导阀的流量很小，因此其尺寸很小，即使是高压阀，其弹簧刚度也不大。阀的调节性能改善。。3）主阀芯开启是利用液流流经阻力孔形成的压力差。阻力孔一般为细长孔，孔径很小，孔长较长。4）先导阀前腔有一控制口K，用于卸荷和远程调压。2.3.2

压力控制阀2.3

液压控制元件二、减压阀减压阀是利用液流流过缝隙产生压力损失，使其出口压力低于进口压力的压力控制阀。减压阀也有直动式和先导式之分，先导式减压阀应用较多。按调节要求不同，减压阀又分为定值减压阀、定差减压阀、定比减压阀三种类型。其中定值减压阀应用最广，简称减压阀。2.3.2

压力控制阀2.3

液压控制元件1.减压阀的结构与工作原理当出油口压力较低时，先导阀关闭，主阀芯两端压力相等，主阀芯被平衡弹簧4压在最下端，减压阀口开度为最大，压降为最小，不起减压作用。当出油口压力达到先导阀的调定压力时，先导阀开启，此时P2腔的部分压力油经孔e、c、b、先导阀口、孔a和泄漏口L流回油箱。由于阻尼小孔e的作用，主阀芯两端产生压力差，主阀芯便在此压力差作用下克服平衡弹簧的弹力上移，减压阀口减小，使出油口压力降低至调定压力。2.3.2

压力控制阀2.3

液压控制元件减压阀的特点与先导式溢流阀相比较，有以下几点不同：1）阀在工作时，减压阀保持出口压力基本不变，而溢流阀保持进口压力基本不变。2）阀在不工作时，减压阀进出口互通，而溢流阀进出口不通。3）减压阀弹簧腔的泄漏油需要通过泄油口单独外接油箱（外泄），而溢流阀弹簧腔的泄漏油可以经阀体内的通道和出油口连接（内泄），不必单独外接油箱。减压阀的应用减压阀用在液压系统中获得压力低于系统压力的二次油路上，如夹紧回路、润滑回路和控制回路。2.3.2

压力控制阀2.3

液压控制元件三、顺序阀顺序阀的作用是利用油液压力作为控制信号，控制油路通断，从而实现液压系统执行元件的顺序动作。顺序阀也有直动式和先导式之分，根据控制压力来源不同，它还有内控式和外控式之分。顺序阀还可用作背压阀、卸荷阀和平衡阀等。2.3.2

压力控制阀2.3

液压控制元件三、顺序阀油液从进油口P1进入，当进油腔压力较低时，进油口和出油口不相通。当作用在阀芯下端的油液的作用力大于弹簧的预紧力时，阀芯向上移动，阀口打开，油液便经阀口从出油口P2流出，从而操纵其他液压元件工作。通过改变上盖或底盖的装配位置可得到内控外泄、外控外泄、外控内泄、内控内泄四种结构类型。2.3.2

压力控制阀2.3

液压控制元件四、压力继电器将油液压力信号转换成电信号的电液控制元件。主要组成包括柱塞1、调节螺钉2和微动开关3。压力油作用在柱塞下端，液压力直接与弹簧力比较。当液压力大于或等于弹簧力时，柱塞向上移压微动开关触头，接通或断开电气线路。反之，微动开关触头复位。图（b）所示为压力继电器的图形符号。2.3.2

压力控制阀2.3

液压控制元件2.3.3

流量控制阀流量控制阀通过改变节流口通流面积或通流通道的长短来改变局部阻力的大小，从而实现对流量的控制，进而改变执行机构的运动速度。常用的流量控制阀主要有节流阀和调速阀。2.3

液压控制元件一、节流阀压力油从进油口流入，经节流口从出油口流出。节流口的形式为轴向三角槽式。当调节节流阀的手轮时，通过顶杆带动节流阀芯上下移动；节流阀芯的上下移动改变着节流口的开口量，从而实现对流体流量的调节。节流阀结构简单，制造容易，体积小，但是负载变化对流量的稳定性影响较大，因此仅用于负载和温度变化不大或对速度稳定性要求不高的液压系统中。2.3.3

流量控制阀2.3

液压控制元件二、调速阀调速阀是由定差减压阀与节流阀串连而成，在负载变化的情况下，可以保证流量不变。只要将弹簧力固定，就可以通过定差减压阀保证节流阀进出口压力差为一确定值，若油温不变化，输出流量即可固定。2.3.3

流量控制阀2.3

液压控制元件一、叠加阀叠加阀的工作原理与一般液压阀基本相同，

但在具体结构和连接尺寸上则不相同，

它自成系列，每个叠加阀既有一般液压元件的控制功能，

又起到通道体的作用，

每一种通径系列的叠加阀其主油路通道和螺栓连接孔的位置都与所选用的相应通径的换向阀相同，

因此同一通径的叠加阀都能按要求叠加起来组成各种不同控制功能的系统。2.3.4

其他控制阀2.3

液压控制元件2.3.4

其他控制阀一、叠加阀1.用叠加阀组成的液压系统具有以下特点：１）

用叠加阀组成的液压系统，

结构紧凑，

体积和质量小。２）

叠加阀液压系统安装简便，

装配周期短。３）

液压系统如有变化，

改变工况，

需要增减元件时，

组装方便迅速。４）

实现无管连接，

消除了因油管、管接头等引起的泄漏、振动和噪声。５）

整个系统配置灵活，

外观整齐，

维护保养容易。６）

标准化、通用化和集成化程度较高。2.3

液压控制元件2.3.4

其他控制阀2.3

液压控制元件根据工作功能的不同，叠加阀通常分为单功能阀和复合功能阀两大类型。2.3.4

其他控制阀2.3

液压控制元件2.工作原理与典型结构（1）单功能叠加阀单功能叠加阀的一个阀体中有P、A、B、T四条通路，因此各阀根据其控制点，可以有许多种不同的组合。这一点和普通单功能液压阀有很大差异的。单功能叠加阀的工作原理及结构与三大类普通液压阀相似。单功能叠加阀中的各种阀的结构可参看有关产品型谱系列。2.3.4

其他控制阀2.3

液压控制元件（2）复合功能叠加阀复合功能叠加阀是在一个控制阀芯中实现两种以上控制机能的液压阀。①叠加式顺序节流阀由顺序阀和节流阀复合而成的复合阀。此阀可用于多回路集中供油的液压系统中，以解决备执行器工作时的压力干扰问题。2.3.4

其他控制阀2.3

液压控制元件②叠加式电动单向调速阀此阀由板式连接的调速阀部分I、叠加阀的主体部分II、板式结构的先导阀部分III等三部分组合而成。2.3.4

其他控制阀2.3

液压控制元件3.使用场合与注意事项（1）使用场合由叠加阀组成的液压系统具有标准化、通用化、集成化程度高，设计、加工、装配周期短、重量轻、占地面积小等优点。叠加阀