4液压基础知识培训

潘存云教授研制液压传动系统的组成及图形符号下图所示为一简化的机床工作台液压传动系统：油箱、过滤器、液压泵、溢流阀、节流阀、换向阀、液压缸、工作台。12364578工作原理▲液压泵由电动机带动旋转，在入口处产生负压，在大气压的作用下油液经过滤器2过滤后流往液压泵3；▲右腔的油经通过换向阀经排油管流回油箱。▲如果将手柄扳到左边，则工作台动作方向相反。▲经泵输往系统的油液有一定压力，经节流阀5和换向阀6进入液压缸7的左腔，推动活塞连同工作台8向右运动。1236458781236458787261854326178543潘存云教授研制12364578▲执行元件——液压缸或液压马达，将液压能转换为机械能，输出力（力矩）或速度（转速）。液压传动系统的组成▲动力元件——液压泵，将机械能转换为流体压力能。▲控制调节元件——各种阀，如溢流阀、节流阀、方向阀等。用来控制液压系统中油液的压力、流量、流动方向等。▲辅助元件——油箱、油管、过滤器、指示器、控制仪表等。作用是提供必要的条件使得系统正常工作和便于监测系统。▲工作介质——液压油、水等。通过工作介质实现运动和动力的传递。★动力元件：液压泵（一）.液压泵的工作原理：液压系统常用的液压泵有齿轮泵，叶片泵和柱塞泵三大类，其工作原理都是依靠液压泵密封工作容积大小交替变化来实现吸油和压油的，所以称为容积式泵。（二）.液压泵的主要性能参数1.液压泵的压力：工作压力，额定压力2.液压泵的排量与流量：3.液压泵的功率与效率：泵齿轮泵一、外啮合齿轮泵的工作原理：内啮合齿轮泵中的小齿轮是主动轮，大齿轮为从动轮，在工作时大齿轮随小齿轮同向旋转。内啮合齿轮泵压油窗口吸油窗口月牙板从动内齿轮主动小齿轮二、内啮合齿轮泵的工作原理：泵由转子2定子3叶片4配流盘等组成单作用叶片泵工作原理1—压油口;2—转子;3—定子;4—叶片;5—吸油口压油窗口吸油窗口压油口吸油口定子转子一、单作用叶片泵：叶片泵7图中，当转子顺时针方向旋转时，密封工作腔的容积在左上角和右下角处逐渐增大，为吸油区，在左下角和右上角处逐渐减小，为压油区；吸油区和压油区之间有一段封油区将吸、压油区隔开。双作用叶片泵工作原理1—定子；2—压油口；3—转子；4—叶片；5—吸油口二、双作用叶片泵：柱塞泵一、轴向柱塞泵:压油口7吸油口6缸体3柱塞2斜盘1配油盘4二、径向柱塞泵:转子的中心与定子的中心之间有一个偏心量e。在固定不动的配流轴上，相对于柱塞孔的部位有相互隔开的上下两个配流窗口，该配流窗口又分别通过所在部位的二个轴向孔与泵的吸、排油口连通。当转子按图示箭头方向旋转时，上半周的柱塞皆往外滑动，通过轴向孔吸油；下半周的柱塞皆往里滑动，通过配流盘向外排油。★执行元件：液压马达与液压缸一.液压马达•液压马达是将液体压力能转换为机械能的装置,输出转矩和转速，是液压系统的执行元件。•液压马达与液压泵在原理上有可逆性，但因用途不同结构上有些差别：马达要求正反转，其结构具有对称性；而泵为了保证其自吸性能，结构上采取了某些措施。液压马达的分类：ns＞500r/min为高速液压马达：齿轮马达，叶片马达，轴向柱塞马达。ns＜500r/min为低速液压马达：径向柱塞马达（单作用连杆型径向柱塞马达，多作用内曲线径向柱塞马达）。齿轮马达叶片马达柱塞马达2.按结构分为1.按转速分为齿轮马达叶片马达轴向柱塞马达径向柱塞马达液压马达与液压泵的职能符号：a–单向定量泵b–单向变量泵c–单向定量马达d–单向变量马达e–双向定量泵f–双向变量泵g–双向定量马达h–双向变量马达二.液压缸液压缸是液压系统中的执行元件，它的职能是将液压能转换成机械能。液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量是直线速度和力。液压缸的活塞能完成往复直线运动，输出有限的直线位移。(一）.液压缸的典型结构结构举例缸体组件包括缸筒、缸盖、缸底等零件活塞组件包括活塞与活塞杆等零件密封装置活塞与缸筒、活塞杆与缸盖的密封缓冲装置排气装置(二）.液压缸的分类按结构形式分：活塞缸：又分单杆活塞缸、双杆活塞缸柱塞缸：又分径向柱塞泵和轴向柱塞泵摆动缸：又分单叶片摆动缸、双叶片摆动缸按作用方式分：单作用液压缸：一个方向的运动依靠液压作用力实现，另一个方向依靠弹簧力、重力等实现；双作用液压缸：两个方向的运动都依靠液压作用力来实现；复合式缸：活塞缸与活塞缸的组合、活塞缸与柱塞缸的组合、活塞缸与机械结构的组合等。★控制调节元件：液压控制阀液压控制阀按功能分类：•方向控制阀－控制油液流动方向(单向阀、换向阀)•压力控制阀－控制油液压力(溢流阀、顺序阀、减压阀)•流量控制阀－控制油液流量(节流阀、调速阀)方向控制阀一、单向阀:⒈普通单向阀:只允许油液正向流动,不允许反向流动的阀。1-阀体2-阀芯3-弹簧2-阀芯1-阀体3-弹簧⒉液控单向阀：液控单向阀－通入控制压力油后,即允许油液双向流动的单向阀KP1P2⑴外泄式液控单向阀:职能符号:1--控制活塞；2--顶杆；3--阀芯。ABK外泄式简式外泄式液控单向阀⑵内泄式液控单向阀:职能符号:带卸荷阀的内泄式液控单向阀2-主阀芯;3-卸荷阀芯;5-控制活塞123456ABABK内泄式K1p2p⒊单向阀的应用:⑴用作背压阀:⑵对液压缸进行锁紧:二、换向阀:⒈滑阀式换向阀的工作原理:滑阀式换向阀通过变换阀芯在阀体内的相对工作位置,使阀体内各油口连通或断开,从而控制执行元件的运动、停止和换向。⒉换向阀的职能符号:⑴“位”数:用方格表示,几格即几位;⑵“通”数:在一个方格内,箭头↑↓或堵塞符号“⊥”与方格的交点数为油口通路数,即“通”数；“↑”、“↓”表示两油口相通,但不表示流向;“⊥”表示油口不通。⑶“P”－进油口;“O”－回油口;“A”、“B”－出油口。⒊滑阀式换向阀的分类：⑴按阀芯在阀体内工作位置数和所控制的油口通路数进行分类:a.两位两通PA作用：控制油路的通与断b.两位三通PAB作用：控制液流方向c.两位四通作用：控制执行元件换向P—压力油口O—回油口A、B—分别接执行元件的两腔d.三位四通PABO作用：换向、停止。e.两位五通作用：换向、两种回油方式。PABO1O2f.三位五通PABO1O2作用：换向、停止、回油不同。⑵按阀芯换位的控制方式分类:a.手动换向阀应用：小流量，需徒手操作的场合。b.机动换向阀应用：行程控制的场合。（又叫行程阀）c.电磁换向阀优点：易于实现自动化。应用：小流量的场合。（q≤63L/min)d.液动换向阀应用：高压，大流量的场合。（q≤160L/min)⒋三位换向阀常见的中位机能（1）使系统保压；使执行元件换向精度高，启动较平稳；使液压缸闭锁。（2）使泵卸荷；使执行元件换向精度高，启动较平稳；使液压缸闭锁。（3）使系统保压；使执行元件“浮动”。PTABO型机能PTABM型机能Y型机能（4）使泵卸荷；使执行元件“浮动”。（5）使液压缸组成差动连接。（6）单向锁紧，油泵卸荷。PTABH型机能PTABP型机能K型机能5.安装版面（1）6通径换向阀安装底板（2）10通径换向阀安装底板电磁电液（3）16通径换向阀安装底板（4）25通径换向阀安装底板（5）32通径换向阀安装底板压力控制阀一、溢流阀:(一)直动式溢流阀:锥阀芯与面测压调压手柄调压弹簧直动型溢流阀结构简单，灵敏度高，但因压力直接与调压弹簧力平衡，不适于在高压、大流量下工作。(二)先导式溢流阀:导阀芯阀口固定节流孔(三)电磁溢流阀:溢流阀的应用:⒈起溢流稳压作用:(常开)⒉起过载保护作用:用作安全阀(常闭)⒊用作背压阀:⒋利用远控口使泵卸荷:pjpbaR二、顺序阀:⒈作用—控制多个执行元件的动作顺序⒉结构原理:⑴顺序阀以进口压力油或外来压力油压力为信号,当信号压力达到调定值时,阀口开启,使所在油路自动接通。⑵顺序阀和溢流阀区别在于:•溢流阀出口通油箱,压力为零;•顺序阀出口通有压力的油路(卸荷阀除外),出口压力取决于负载,泄油口回油箱。顺序阀的结构原理:顺序阀的符号⑶类型:⒊应用:⑴顺序动作回路—使多个执行元件严格按规定的顺序动作。⑵平衡回路—防止垂直放置的液压缸及其工作部件因自重而自行下滑(顺序阀用作背压阀)。三、减压阀:⒈作用：用于降低系统某一支路的油液压力,油液经减压阀后压力降低并保持恒定。⒉结构原理:当出口压力低于调整压力时,减压阀不工作,阀口全开;当出口压力达到调整压力时,阀芯移动,阀口关小,减压阀处于工作状态,此时出口压力维持在调定值上。（一）直动式减压阀当p2↑时当p2↓时阀芯上移→h↓→压力损失△p↑→p2=（p1-△p）=常数。阀芯下移→h↑→压力损失△p↓→p2=（p1-△p）=常数。特点：必须接外泄油口；调压困难；压力波动大等。（二）先导式溢流阀工作原理：p2→a→b→c→d→e当p2低于调定压力时先导阀关闭,h开口最大,减压阀不起作用.当p2达到调定压力时,先导阀打开,主阀芯↑,h↓,阀口压降△p↑,p2=(p1-△p)↓=定值.1p2p四、压力继电器:⒈作用:压力继电器是一种液－电信号转换元件,当控制油压达到调定值时,便触动电气开关发出信号,控制电气元件的动作,实现泵的加载和卸载、执行元件顺序动作、系统安全保护和元件动作连锁等。⒉组成:由压力－位移转换装置和微动开关组成。图6.23压力继电器压力继电器符号进油口电器开关原理测压面调压弹簧电器开关调压螺丝柱塞3.工作原理:P调jp死挡铁4.应用:一、节流阀：阀芯调节手轮螺帽阀体(a)液流从进油口流入经节流口后，从阀的出油口流出。本阀的阀芯3的锥台上开有三角形槽。转动调节手轮1，阀芯3产生轴向位移，节流口的开口量即发生变化。阀芯越上移开口量就越大。管式节流阀流量控制阀图7.6本节流阀具有螺旋曲线开口和薄刃式结构的精密节流阀。转动手轮和节流阀芯后，螺旋曲线相对套筒窗口升高或降低，改变节流面积，即可实现对流量的调节。板式节流阀二、单向节流阀:油箱作用：储存油液；分离油液中混入的空气；沉淀污染物和杂质；散热。滤油器作用：过滤污物。热交换器冷却器加热器图4.11对流式多管头冷却器弹簧式•作用：储存油液的压力能。•应用：（1）作辅助动力源；（2）维持系统压力；（3）减小液压冲击或压力脉动。皮囊式储能器1.液压油的用途（1）传递运动与动力：将泵的机械能转换成液体的压力能并传至各处，由于油本身具有粘度，在传递过程中会产生一定的动力损失。（2）润滑：液压元件内各移动部位，都可受到液压油充分润滑，从而减低元件磨耗。（3）密封：油本身的粘性对细小的间隙有密封的作用。（4）冷却：系统损失的能量会变成热，被油带出。★工作介质：液压油2.液压油的性质（1）密度:密度随着温度或压力的变化而变化，但变化不大，通常忽略，一般取ρ=900kg/m3的大小。（2）闪火点：油温升高时，部分的油会蒸发而与空气混合成油气，此油气所能点火的最低温度称为闪火点，如继续加热，则会连续燃烧，此温度称为燃烧点。（3）粘度：流体流动时，沿其边界面会产生一种阻止其运动的流体磨擦作用，这种产生内摩擦力的性质称为粘性。I.动力粘度：μ=τ·dy/du（N·s/m2）当速度梯度为1时，接触液层间单位面积上的内摩擦力。II.运动粘度（绝对粘度）：ν=μ/ρ（m2/S）1m2/S=104St=106CSt∵单位中只有长度和时间量纲类似运动学量。∴称运动粘度，常用于液压油牌号标注如46#油压油：指这种油40°C时的平均运动粘度为46cstIII.相对粘度0E（条件粘度）：3.液压油的污染与保养液压油使用一段时间后会受到污染，常使阀内的阀芯卡死，并使油封加速磨耗及液压缸内壁磨损。造成液压油污染的原因有三方面：1）污染：（1）外部侵入的污物；（2）外部生成的不纯物2）恶化：液压油的恶化速度与含水量、气泡、压力、油温、金属粉末等有关，其中以温度影响最大，故液压设备运转时，须特别注意油温之变化。3）泄漏：液压设备因配管不良，油封破损是造成泄漏的原因，泄漏发生时空气、水、尘埃便可轻易的侵入油中，故当泄漏发生时，必须立即加以排除。液压油经长期使用，油质必会恶化，一般皆用目视法判定油质是否恶化，当油颜色混蚀并有异味时，须