液压泵和液压控制阀

液压泵与液压控制阀液压知识汇总液压系统的组成一、液压泵工作原理液压泵是一种能量转换装置，它将机械能转换为液压能，是液压传动系统中的动力元件，为系统提供压力油液。液压传动中所用的液压泵都是靠密封的工作客积发生变化而进行工作的，所以部属于容积式泵。现以下图为例来说明其工作原理。该泵由缸体1、偏心轮2、柱塞3、弹簧4、吸油阀5和排油阀6等织成。缸体1固定不动；柱塞3和柱塞孔之间有良好的密封，而且可以在柱塞孔中作轴向运动，弹簧4总是使柱塞顶在偏心轮2上。吸油阀5的右端与油箱相通，左端与柱塞孔相通。排油阀6的右端也与缸体内的柱塞孔相通，左端与液压系统相连。当柱塞处于偏心轮的下死点A时，柱塞底部的密封容积最小；当偏心轮按图示方向旋转时，柱塞不断外伸，密封容积不断扩大，形成真空，油箱中的油液在大气压力作用下，进入密封容积，这就是泵的吸油过程，此时排油阀关闭；当偏心轮转至上死点B与柱塞接触时，柱塞伸出缸体最长，柱塞底部的密封容积最大，吸油过程结束。偏心轮继续旋转．柱塞不断内缩，密封容积不断缩小，其内油液受压，吸油阀关闭，并打开排油阀，将油液排到液压泵出口，输入液压系统；当偏心轮转至下死点A与柱塞接触时，柱塞底部密封容积最小，排油过程结束。若偏心轮连续不断地旋转．柱塞不断地往复运动．密封容积的大小交替变化．泵就不断地完成吸油和排油过程。液压泵工作的必要条件(1)吸油腔和压油腔要互相隔开，并且有良好的密封性。当柱塞上移时．排油阀6以右为吸油腔，以左为压油腔，两腔由排油阀6隔开；当柱塞下移时．吸油阀5以左为压油腔，以右为吸油腔，两控由吸油阀5隔开。(2)由吸油腔容积扩大吸入液体；靠压油腔容积缩小排出(相同体积的)液体。即靠“容积变化”进行工作。(3)吸油腔容积扩大到极限位置后，先要与吸油腔切断，然后再转移到压油腔中来；压油腔容积缩小到极限位置后，先要与压油腔切断，然后再转移到吸油腔中来。液压泵的分类按液压泵中主要运动构件的形状和运动方式来分，有齿轮泵、杆泵、叶片泵、轴向柱塞泵和径向柱塞泵等类型。1齿轮泵如图所示，一对齿轮互相啮合，由于齿轮的齿顶和壳体内孔表面间隙很小，齿轮端面和泵盖间隙很小，因而把吸油腔和压油腔隔开。当齿轮按图示方向旋转时，以下两个方面的动作同时产生：①啮合点右侧啮合着的齿逐渐退出啮合，同时齿间的油液由吸油腔带往压油腔，使得吸油腔空间增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大气压作用下进入吸油腔；②齿间油液由吸油腔带入高压腔的同时，啮合点左侧的齿逐渐进入啮合，把齿间的油液挤压出来，从压油口强迫流出。这就是齿轮泵的吸油和压油过程，当齿轮不断地旋转时，齿轮泵就不断地吸油和压油。外啮合齿轮泵的结构特点泄漏与间隙补偿措施齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处泄漏。端面间隙补偿采用静压平衡措施：在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引入压力油，让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力.渐开线内啮合齿轮泵的工作原理如图所示。在一对相互啮合的具有渐开线齿形的小齿轮1(主动齿轮)和内齿环3(从动齿轮)之间有月牙板2，将吸油腔4和压油胶5隔开。当小齿轮按图示方向旋转时，内齿环也以相同方向旋转。图中上半部轮齿脱开啮合的地方，齿间容积逐渐扩大、形成真空，液体在大气压的作用下进入吸油腔，填满齿间容积(即吸油)；而在图中下半部轮齿进入啮合的地方，齿间容积逐渐缩小，油液被挤压出去(即压油)。(1)流量、压力的脉动小。其流量脉动系数在2％一5％之间(而外啮合齿轮泵的流量和力的脉动是很严重的)。(2)噪声低。由于采用了滑动轴承；无因油现象；吸油腔的进口面积大(约有1800的进油口)．吸油充分、不会引起汽蚀现象；流量、压力的脉动小，所以其噪声只有50一60dB(而外啮合齿轮泵的噪声一般有70一80dB)。(3)轮齿接触应力小，磨损小，因而寿命长。(4)主要零件的加工难度大，成本高，价格比外啮合齿轮泵贵。内啮合齿轮泵特点在化工和石油部门的生产中,原料、半成品和成品大多是液体,而将原料制成半成品和成品,需要经过复杂的工艺过程,泵在这些过程中起到了输送液体和提供化学反应的压力流量的作用,此外,在很多装置中还用泵来调节温度.在船舶制造工业中,每艘远洋轮上所用的泵一般在百台以上,其类型也是各式各样的.其它如城市的给排水、蒸汽机车的用水、机床中的润滑和冷却、纺织工业中输送漂液和染料、造纸工业中输送纸浆,以及食品工业中输送牛奶和糖类食品等,都需要有大量的泵.在农业生产中,泵是主要的排灌机械.我国农村幅原广阔,每年农村都需要大量的泵,一般来说农用泵占泵总产量一半以上.在矿业和冶金工业中,泵也是使用最多的设备.矿井需要用泵排水,在选矿、冶炼和轧制过程中,需用泵来供水洗等.在电力部门,核电站需要核主泵、二级泵、三级泵、热电厂需要大量的锅炉给水泵、冷凝水泵、循环水泵和灰渣泵等.齿轮泵的应用2叶片泵叶片泵分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。双作用叶片泵只能作定量泵用，单作用叶片泵可作变量泵用。双作用叶片泵因转子旋转一周，叶片在转子叶片槽内滑动两次，完成两次吸油和压油而得名。单作用叶片泵转子每转一周，吸、压油各一次，故称为单作用。单作用叶片泵工作原理定子内环为圆形，转子与定子存在偏心e，有z个叶片槽叶片在转子叶片槽内自由滑动，宽度为B左、右配流盘有吸、压油窗口分别与进油口与出油口连接由定子内环、转子外圆和左右配流盘组成的密闭工作容积被叶片分割为四部分，传动轴带动转子旋转，叶片在离心力作用下紧贴定子内表面，因定子内环由两段大半径圆弧、两段小半径圆弧和四段过渡曲线组成，故有两部分密闭容积将随转子旋转而变化。双作用叶片泵工作原理保证叶片与定于内表面的良好接触转子旋转时，保证叶片与定子内表面的良好接触，是泵正常工作的必要条件。在吸油过程中，叶片靠离心力甩出可以贴在定于内表面上。但在压油过程中，叶片的顶部有压力油作用，只靠离心力不能保证叶片与定子的可靠接触。为此，通过右配流盘的环形槽b(见图3—24)将出口压力油引入叶片底部，使叶片顶部与底部的液压力平衡。右配流盘正面的两个凹槽c为吸油窗口，两个腰形通孔d为诽油窗口，配流盘背面的环形槽e与其相通，也与出口相通。盘面上的环形槽b通过四个小孔，将出口压力油引入槽内，而转子叶片槽的底部所在圆与b槽的位置重合，因此，每个叶片的底部都有出口的压力油作用，使叶片在离心力和液压力的作用下．保证叶片与定子紧密接触。但又带来另一个值得注意的问题，在吸油过程中，叶片顶部与吸油腔相通，没有液压力作用，叶片在离心力和底部液压力的作用下压向定子内表面，使叶片与定子之间的接触面磨损严重，这将成为提高叶片泵工作压力的障碍。双作用叶片泵的结构要点液压泵的技术参数叶片泵工作原理双作用叶片泵原理图双作用叶片泵原理图双联叶片泵变量叶片泵工作原理变量叶片泵工作原理变量叶片泵工作原理变量叶片泵3柱塞泵柱塞泵被广泛用于高压、大流量、大功率的系统中和流量需要调节的场合，如龙门刨床、拉床、液压机、工程机械等得到广泛的应用，柱塞泵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。径向柱塞泵轴向柱塞泵轴向柱塞泵工作原理12性能外啮合齿轮泵双作用叶片泵限压式变量叶片泵径向柱塞泵轴向柱塞泵螺杆泵工作压力低压中压中压高压高压低压流量调节不能不能能能能不能效率低较高较高高高较低流量脉动很大很小一般一般一般最小自吸能力好较差较差差差好对油的污染敏感性不敏感较敏感较敏感很敏感很敏感不敏感噪声大小较大较小较小最小选价便宜较贵较贵贵贵较贵机床常用液压泵性能比较总之,无论是飞机、火箭、坦克、潜艇、还是钻井、采矿、火车、船舶,或者是日常的生活,到处都需要用泵,到处都有泵在运行.正是这样,所以把泵列为通用机械,它是机械工业中的一类重要产品.一、液压控制阀的分类1、按用途分类按用途分类有：压力控制阀；流量控制阀；方向控制阀。2、按控制方式分类(1)开关（或定值控制）阀；(2)伺服控制阀；(闭环系统多用,控制精度高)(3)比例控制阀；(开环系统多用)(4)数字控制阀。3、按结构形式分类按结构形式分类有：滑阀（或转阀）；锥阀；球阀；喷嘴挡板阀；射流管阀。二、液压控制阀在液压传动系统中，控制液压油压力高低的液压阀称之为压力控制阀，这类阀的共同点主要是利用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理来工作的。主要包括溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。2.2.1溢流阀及其应用当液压执行元件不动时，由于泵排出的油无处可去而成一密闭系统，理论上压力将一直增至无限大，实际上压力将增至液压元件破裂为止，此时电机为维持定转速运转，输出电流将无限增大至电机烧掉为止；前者使液压系统破坏，液压油四溅；后者会引起火灾；因此要绝对避免，防止方法就是在执行元件不动时，提供一条旁路使液压油能经此路回到油箱，它就是“溢流阀（Reliefvalve）”，其主要用途有二个：压力控制阀1“溢流阀（Reliefvalve）”，其主要用途有二个：1）作溢流阀用：在定量泵的液压系统中如图（a）所示，常利用流量控制阀调节进入液压缸的流量，多余的压力油可经溢流阀流回油箱，这样可使泵的工作压力保持定值。2）作安全阀用：图（b）所示液压系统，在正常工作状态下，溢流阀是关闭的，只有在系统压力大于其调整压力时，溢流阀才被打开溢流，对系统起过载保护作用。1．溢流阀结构及分类1）直动型溢流阀（Springloadedtypereliefvalve）结构如图b所示，压力由弹簧设定，当油的压力超过设定值时，锥阀上移，油液就从溢流口流回油箱，并使进油压力等于设定压力。由于压力为弹簧直接设定，一般当安全阀使用。图c为直动式溢流阀的职能符号。直动型溢流阀PT符号PT2）先导型溢流阀（Pilotoperatedreliefvalve）：结构如图所示，由主阀和先导阀两部分组成，主要特点是利用主阀平衡活塞上下两腔油液压力差和弹簧力相平衡。先导型溢流阀调节螺钉锥阀锥阀座调压弹簧阀体主阀芯主阀体主阀弹簧遥控口进油口P出油口TPT符号先导型溢流阀工作原理先导型溢流阀工作原理先导型溢流阀工作原理先导式溢流阀由先导阀和主阀构成;先导阀调压,主阀溢流.主阀的开启是在压差力的作用下进行,主阀弹簧只用来克服阀口关闭时的摩擦力.所以主阀弹簧很软,刚度kx小,这样当流量增加时,尽管开度增大,但弹簧力(F=kxx)变化很小.先导弹簧调压,但因为通过先导阀的溢流量只有主阀的1%左右,所以先导阀阀座孔的面积和先导阀的开度,以及调压弹簧刚度(在调定压力较大时)都不必很大.这样当流量增大时,由于阻尼孔作用,先导阀流量变化引起的位移变化和被控压力变化都很小(kyy=pA).溢流阀的应用（遥控口的作用）：除了作溢流阀用在回路中起调压作用、作安全阀用外，还有下列用途：1）远程压力控制回路：从较远距离的地方来控制泵工作压力的回路，如图所示回路压力调定是由遥控溢流阀（remotecontrolreliefvalves）所控制，回路压力维持在3MPa。遥控溢流阀的调定压力一定要低于主溢流阀调定压力，否则等于将主溢流阀遥控口堵塞。2）多级压力切换回路：如图利用电磁换向阀可调出三种回路压力，注意最大压力一定要在主溢流阀上设定。2．2．2减压阀及其应用当回路内有两个以上液压缸，其中之一需要较低的工作压力，同时其它的液压缸仍需高压运作时，此刻就得用减压阀（Reducingvalve）提供一较系统压力为低的压力给低压缸。1．定压输出减压阀结构及工作原理：定压输出减压阀有直动型和先导型两种，如图所示，为先导型减压阀，由主阀和先导阀组成，先导阀负责调定压力，主阀负责减压作用。先导型减压阀定差减压阀定差减压阀（见图5-23）可使进出口压力差保持为定值。其进出油压在阀芯有效作用于面积上的压力差与弹簧力相平衡：式中，K、x0分别为弹簧刚度（N/m）和预压缩量（m）；p1、p2、x、D和d的含意如图5-23所示。pa4/)dD()xx(Kppp22021定比减压阀定比减压阀（见图5-24）可使进出口压力间保持一定的比例。如果忽略刚度很小的弹簧力，则可近似列出阀芯平衡关系式：p1/p2=D2/d22