液壓基礎(chǔ)、原理

1、液 壓 基 礎(chǔ) 第1部分 液壓傳原理動(dòng)力裝置：柴油機(jī)、汽油機(jī)、電動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)裝置：改變速度、方向、力矩工作裝置：鏟刀、挖掘斗、動(dòng)力裝置-傳動(dòng)裝置-工作裝置一 傳動(dòng)的分類與特點(diǎn)1機(jī)械傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：古典、成熟、可靠、不易受負(fù)載影響缺點(diǎn)：笨重、體積大、自由度小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不好實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制2電氣傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：遠(yuǎn)距離控制、無污染、信號(hào)傳遞迅速、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等缺點(diǎn)：體積重量偏大、慣性大、調(diào)速范圍小、易受外界負(fù)載的影 響，受環(huán)境影響較大；3氣體傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，易實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速；氣體粕性小，阻力損失小，流速可以很高，能防火、防爆，可在高溫下工作。缺點(diǎn)：空氣易壓縮，負(fù)載對(duì)傳動(dòng)特性的影響較大，不宜在低溫下工作，

2、只適于小功率傳動(dòng)。二 液壓傳動(dòng)的工作原理1液壓傳動(dòng)：以液體作為工作介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)能量的傳遞和轉(zhuǎn)換。機(jī)械能-液壓能-機(jī)械能p1 A1p2 A2F1F2v1v2壓力相等：p1=p2 F1/A1=F2/A2 ，或：F1/F2=A1/A2容積相等：W1=W2 A1L1=A2L2 或: L1/L2=A2/A12力比和速比等壓特性：帕斯卡定律“平衡液體內(nèi)某一點(diǎn)的液體壓力等值地傳遞到液體內(nèi)各處”等體積特性：假設(shè)液壓缸1讓出的液體體積等于液壓缸2吸納的體積。液壓傳動(dòng)可傳遞力：力比等于二活塞面積之比液壓傳動(dòng)可傳遞速度：速比等于二活塞面積之反比v2/v1=A1/A2可寫成： A1v1=A2v2=Q（流量）這在流體力學(xué)

3、中稱為液流連續(xù)性原理，它反映了物理學(xué)中質(zhì)量守恒這一現(xiàn)實(shí)。 F1v1=F2v2=N=pQ（功率）說明能量守恒。綜上所述，可歸納出液壓傳動(dòng)的基本特征是： 以液體為傳動(dòng)介質(zhì)，靠處于密閉容器內(nèi)的液體靜壓力來傳遞動(dòng)力，其靜壓力的大小取決于外負(fù)載；負(fù)載速度的傳遞是按液體容積變化相等的原則進(jìn)行的，其速度大小取決于流量。因此采用液壓傳動(dòng)可達(dá)到傳遞動(dòng)力，增力，改變速比等目的，并在不考慮損失的情況下保持功率不變。三 液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn):（1）體積小、重量輕、慣性小、響應(yīng)速度快（2）能夠?qū)崿F(xiàn)無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍廣（3）可緩和沖擊，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)（4）容易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)（5）液壓元件有自我潤(rùn)滑作用，使用壽命較長(zhǎng)（6）容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控

4、制液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn):（1）泄露問題（可通過工藝克服）（2）控制復(fù)雜一些：非線性因素多、難于精確建模（3）能量經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)換，效率比其它兩種傳動(dòng)方式低（4）液壓元件的制造和維護(hù)要求均較高四 液壓技術(shù)的發(fā)展概況1650年帕斯卡提出了靜止液體中的壓力傳播規(guī)律帕斯卡原理，1686年牛頓揭示了粘性液體的內(nèi)摩擦定律，18世紀(jì)流體力學(xué)的兩個(gè)重要原理連續(xù)性方程和伯努利能量方程相繼建立，為液壓技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1795年英國(guó)制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)，液壓傳動(dòng)開始進(jìn)入工程領(lǐng)域，1900年：德國(guó)科學(xué)家研制出第一臺(tái)液壓傳動(dòng)裝置。二次世界大戰(zhàn)前后，液壓傳動(dòng)在大型軍事武器裝備上得到廣泛應(yīng)用。二戰(zhàn)結(jié)束后，液壓技術(shù)很快進(jìn)入民用

5、領(lǐng)域。工程機(jī)械發(fā)展歷程：1951年，法國(guó)波克蘭第一臺(tái)全液壓挖掘機(jī)日本：1966年：32%，1972年：72%我國(guó)：60年代引進(jìn)，撫順挖掘機(jī)廠，未成功，70年底：探索五 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成部分與圖形符號(hào)1、動(dòng)力元件：將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能，即液壓泵。2、執(zhí)行元件：將液壓能重新轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，克服負(fù)載，帶動(dòng)機(jī)器完成所需的運(yùn)動(dòng)，即油缸、馬達(dá)。3、控制元件：控制壓力、流量及流動(dòng)方向的裝置，即各種閥類。 4、輔助元件：除上述裝置以外的其它必不可少的裝置，如:濾油器、油箱、管路及檢測(cè)裝置(壓力表、溫度計(jì)等)。5、工作介質(zhì)：即液壓油。六 液壓油1密度：?jiǎn)挝惑w積液體的質(zhì)量稱為該液體的密度2可壓縮性：液體受壓力作用

6、而發(fā)生體積減小的性質(zhì)稱為壓縮性。對(duì)于一般的液壓系統(tǒng)可不考慮油的壓縮性。3黏性：液體在外力作用下流動(dòng)（或有流動(dòng)趨勢(shì)）時(shí)，分子間的內(nèi)聚力阻止分子相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的一種內(nèi)摩擦力。這種阻礙液體分子間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)稱為液體的黏性。靜止的液體是不會(huì)呈現(xiàn)黏性的。 液壓油的黏性是用黏度來衡量的，它分為動(dòng)力黏度、運(yùn)動(dòng)黏度、相對(duì)黏度三種。液體的黏度隨壓力的增大而增大，但在的數(shù)值不大。故在一般液壓系統(tǒng)使用中一般忽略不計(jì)。但黏度隨溫度的影響很大，隨著溫度的升高，黏度會(huì)下降。這種關(guān)系稱為液壓油的黏溫特性，這種特性決定了液壓油的使用場(chǎng)合。在工作溫度范圍內(nèi)閃點(diǎn)、燃點(diǎn)要高以滿足防火要求。凝固點(diǎn)和流動(dòng)點(diǎn)要低以保證油液在較低的溫度

7、下正常工作。沒有腐蝕性，有良好的相容性。液壓系統(tǒng)的工作元件運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)宜選用黏度較小的液壓油，以減小油液流動(dòng)時(shí)的摩擦損失，運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)宜選用黏度較小的液壓油。工作壓力較高時(shí)應(yīng)選擇黏度較大的液壓油，以減少系統(tǒng)的泄漏。工作壓力較低時(shí)，宜選用黏度小些的液壓油，以減少流動(dòng)損失。對(duì)于液壓傳動(dòng)來說，在分析系統(tǒng)壓力時(shí)，一般不考慮液體位置的高度對(duì)壓力的影響。4帕斯卡原理 在密閉的容器內(nèi)的液體施加于靜止液體上的壓力將以等值同時(shí)傳遞到液體各點(diǎn)，這就是靜壓傳遞原理，俗稱帕斯卡原理。 流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過某通流截面的液體體積。通用單位： m3/S、L/min平均流速：由于流動(dòng)液體黏性的作用，通流截面上的液體各點(diǎn)的

8、流速不相等，因此計(jì)算比較困難，為方便起見，引入平均流速的概念。即假設(shè)通流截面上各點(diǎn)的流速均勻分布，液體以此流速流過通流截面的流量等于以實(shí)際流速流過截面的流量。當(dāng)流量一定時(shí)，管子細(xì)的地方流速大。當(dāng)通流截面的面積一定時(shí)，流量越大流速也越大。液體的流速越高，壓力就越低。在管道細(xì)處其截面積越小，流速越高，壓力越低。管道粗的地方其截面積越大，流速越小，壓力較大。七 液壓系統(tǒng)的流量和壓力在液壓系統(tǒng)中，由于某些原因使液體壓力突然升高，形成很大的壓力峰值現(xiàn)象被稱為液壓沖擊。系統(tǒng)中出現(xiàn)液壓沖擊時(shí)，壓力可能比正常工作壓力大好幾倍，這樣大的壓力，會(huì)損壞系統(tǒng)的密封裝置、管道、和液壓元件，還會(huì)引起設(shè)備振動(dòng)，產(chǎn)生哭聲。有

9、時(shí)還會(huì)沖擊液壓元件（如：壓力繼電器、順序閥等），產(chǎn)生誤動(dòng)作，影響系統(tǒng)的正常工作，甚至造成事故。液壓系統(tǒng)產(chǎn)生液壓沖擊的原因：1）流動(dòng)液體突然停止運(yùn)動(dòng)。例如：閥門突然關(guān)閉引起壓力急劇升高產(chǎn)生液壓沖擊。2）靜止液體的突然流動(dòng)和流動(dòng)液體突然換向。3）運(yùn)動(dòng)部件的突然制動(dòng)和換向。4）某些液壓元件動(dòng)作不靈敏。防止和減少系統(tǒng)中的液壓沖擊的措施：1）減慢閥的關(guān)閉速度和延長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)部件的換向時(shí)間，使直接沖擊變?yōu)殚g接沖擊。2）限制油液在管道中的流速，以減小油液的動(dòng)能；減小系統(tǒng)中工作元件的運(yùn)動(dòng)速度以減小其慣性。3）用橡膠軟管代替金屬管或在沖擊源處安裝蓄能器，以吸收液壓沖擊能量。4）在易出現(xiàn)液壓沖擊的位置設(shè)置限壓閥和設(shè)置緩

10、沖裝置。絕大部分的壓力損失將變成熱能，造成系統(tǒng)溫度升高，泄漏增大影響系統(tǒng)的工作性能，可采取以下措施減少管路系統(tǒng)的壓力損失：1）盡可能縮短管道的長(zhǎng)度，減少管道截面的突變和彎曲次數(shù)。2）提高管道內(nèi)壁的粗糙精度。3）增大管路直徑以增大通流面積，有效地降低流速。4）選用適宜黏度的液壓油。液壓系統(tǒng)還會(huì)產(chǎn)生泄漏，泄漏一般有內(nèi)泄和外泄兩種。液壓元件內(nèi)部的高壓腔與低壓腔之間的泄漏稱為內(nèi)泄。內(nèi)部的油液漏到了外部稱為外泄。 1、低壓腔 2、高壓腔 在流動(dòng)的液體中，因某點(diǎn)處的壓力低于空氣分離壓而形成 3、外泄漏4、內(nèi)泄漏氣泡的現(xiàn)象稱為空穴現(xiàn)象，也稱氣穴現(xiàn)象。出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象時(shí)管道中會(huì)出現(xiàn)大量氣泡，破壞了液流的連續(xù)性，造

11、成流量和壓力脈動(dòng)。氣泡如果隨液流進(jìn)入高壓區(qū)后又急劇破滅，引起局部液壓沖擊并發(fā)出噪聲和振動(dòng)。當(dāng)附著在管壁等金屬上的氣泡破滅時(shí)，會(huì)產(chǎn)生局部高溫和高壓使金屬剝蝕，造成液壓元件的工作性能變壞，壽命縮短。防止和減少空穴現(xiàn)象一般采取如下措施：1）減小閥口前后的壓力差，一般使壓力比為p1/p23.5。2）正確設(shè)計(jì)管路，避免過多彎曲，急轉(zhuǎn)和繞行，盡量保持平直。3）提高系統(tǒng)各連接處的密封性能，嚴(yán)防空氣侵入。4）提高液壓元件的抗蝕能力。采用抗腐蝕能力強(qiáng)的材料，提高零件的機(jī)械強(qiáng)度和表面加工質(zhì)量。5）限制油壓泵的吸油口處的真空度。液壓系統(tǒng)中活塞或液壓缸運(yùn)動(dòng)速度等于液壓缸內(nèi)油液的平均流速，活塞或液壓缸運(yùn)動(dòng)速度與活塞的有

12、效作用面積和流入液壓缸中的油液的流量有關(guān)，與油液的壓力無關(guān)。當(dāng)活塞的有效作用面積一定時(shí)，活塞或液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度由流入液壓缸中油液的流量決定。因此在液壓系統(tǒng)中執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度由進(jìn)入執(zhí)行元件油液的流量決定，改變流量就改變了運(yùn)動(dòng)速度。在圖A中如果負(fù)責(zé)為零,由液壓泵輸入油缸左腔的油液不受任何阻擋就能推動(dòng)活塞向右運(yùn)動(dòng),此時(shí)油液的壓力為零?；钊倪\(yùn)動(dòng)是由于液壓缸左腔內(nèi)油液體積的增大而引起的。圖B中輸入液壓缸左腔的油液由于受到外界負(fù)載F的阻擋，不能立即推動(dòng)活塞向左運(yùn)動(dòng)，而液壓泵又在連續(xù)不斷地供油，使液壓缸左腔中的油液受到擠壓，油液的壓力從零開始由小到大升高，活塞有效作用面積A上承受的油液作用力也在增加從而

13、推動(dòng)活塞向右運(yùn)動(dòng)。所以液壓系統(tǒng)中油液的壓力由負(fù)載決定。且隨負(fù)載大小的變化而變化。液壓傳動(dòng)中兩個(gè)重要的原則：液體壓力是由負(fù)載決定的；液體速度是由流量決定的。第2部分 液壓元件及其基本參數(shù)與單元回路一 液壓泵和液壓馬達(dá)1、液壓泵的主要性能參數(shù)： 排量、流量和容積效率泵的排量qp：液壓泵旋轉(zhuǎn)一周所排出液體的體積。單位為m3/r或ml/r。泵的流量:泵在單位時(shí)間內(nèi)排出液流的體積。理論流量: QT=qp·np 實(shí)際流量: Q=QT-Q ，Q:泵的泄露流量。 容積效率：泵的實(shí)際流量和理論流量之比。 即：hpv=Q/QT=(QT -Q)/QT=1-Q/QT 即：Q=QT·hpv右圖2-1

14、是液壓泵的工作原理圖，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)到直徑最小端時(shí)封閉空間的容積變大形成真空，單向閥5被大氣壓推開，油箱中的油在大氣壓的作用下經(jīng)管道進(jìn)入容積增大的密封空間，這一過程稱吸油，單向閥6則在負(fù)載和彈簧的壓力下關(guān)閉。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)到直徑最大端時(shí)右圖2-2，密封容積逐漸減小，使密封腔中的油液受到擠壓，壓力升高。當(dāng)密封容積內(nèi)的壓力大于大氣壓時(shí)，單向閥7關(guān)閉，進(jìn)油過程結(jié)束。當(dāng)密封 腔內(nèi)油液壓力大于負(fù)載和彈簧時(shí)，單向閥6被推開，泵向系統(tǒng)供給壓力油這一過程稱壓油。由此可見油泵是靠密封工作腔的容積周期性的變化來工作的。液壓泵實(shí)現(xiàn)吸油、壓油工作條件：1）具有密封容積。2）密封容積的大小能周期變化，它吸進(jìn)和輸出的油液的多少由

15、密封腔體積變化的大小頻率決定。3）要裝備配流裝置，它是泵能不斷吸油、壓油，即泵能連續(xù)工作的保證。4）油箱必須與大氣相通，這是吸油時(shí)打開進(jìn)油路上單向閥的動(dòng)力。這種靠密封容積腔體積的周期性變化，實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的液壓泵稱為容積泵，目前，液壓傳動(dòng)中的油泵一般都采用容積泵。2、壓力 工作壓力：指泵的輸出壓力，其數(shù)值決定于外負(fù)載。 額定壓力：是指根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果而推薦的可連續(xù)使用的最高壓力，反映了泵的能力（一般為泵銘牌上所標(biāo)的壓力）。在額定壓力下運(yùn)行時(shí)，泵有足夠的流量輸出，并且能保證較高的效率和壽命。 最高壓力：比額定壓力稍高，可看作是泵的能力極限。一般不希望泵長(zhǎng)期在最高壓力下運(yùn)行。3、功率、機(jī)械效率和總效率

16、泵的輸入功率：驅(qū)動(dòng)泵軸的輸入機(jī)械功率2Tnp泵的輸出功率：泵輸出的液壓功率ppQp機(jī)械效率pm：泵工作時(shí)由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件之間的摩擦及液體粘性摩擦而引起摩擦損失，因此，驅(qū)動(dòng)泵所需的實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩必然大于理論轉(zhuǎn)矩；此外還有一些其它損失，如發(fā)熱、振動(dòng)等，一般我們把除容積效率外的所有效率均歸為機(jī)械效率。總效率hp：泵的輸出功率與輸入功率之比，可表示為： hp=hpm.hpv容積效率和機(jī)械效率是液壓泵和馬達(dá)的重要性能指標(biāo)。因總效率為其二者的乘積，故液壓傳動(dòng)系統(tǒng)效率低下。因此提高泵和馬達(dá)的效率有其重要意義。4、扭矩理論輸出扭矩:TT=pmqm/2實(shí)際輸出扭矩:Tm=TT.hmm可見液壓馬達(dá)的排量是決定其輸出

17、扭矩的主要參數(shù)?？傂?m=hmvhmm5、最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 衡量液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速性能的一個(gè)重要指標(biāo)是最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，它是指液壓馬達(dá)在額定負(fù)載下不出現(xiàn)爬行（時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停）現(xiàn)象的最低轉(zhuǎn)速。液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)形式不同、最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速也不同。因此，實(shí)際使用時(shí)應(yīng)注意所選擇液壓馬達(dá)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。 6、液壓泵和液壓馬達(dá)的類型:按結(jié)構(gòu)分：柱塞式、葉片式和齒輪式柱塞式又分軸向和徑向兩種，它們既能作定量泵、定量馬達(dá)，也能作變量泵、變量馬達(dá)，都適用于高壓場(chǎng)合。葉片式又分為單作用式和雙作用式，單作用式既能作定量泵、定量馬達(dá)也能作變量泵、變量馬達(dá)。雙作用式只能作定量泵、定量馬達(dá)。 齒輪式只能作低壓定量泵、定量馬達(dá)。 按排量分：定量和變量

18、 按調(diào)節(jié)方式分：手動(dòng)式和自動(dòng)式，自動(dòng)式又分電控式、限壓式、恒功率式、恒壓式和恒流式等。 按自吸能力分：自吸式和非自吸式液壓馬達(dá)：低速大扭矩和高速小扭矩液壓泵和液壓馬達(dá)的圖形符號(hào): 單向定量泵 單向變量泵 單向定量馬達(dá) 單向變量馬達(dá) 雙向定量馬達(dá) 雙向變量泵二 液壓缸1、液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的、做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)（或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)）的液壓執(zhí)行元件。 液壓缸：活塞式單桿式；雙單桿； 柱塞式 伸縮式 擺動(dòng)式單活塞桿液壓缸：有桿腔進(jìn)油：力小速度快；無桿腔進(jìn)油：力大速度慢； 差動(dòng)連接：力小速度更快。雙活塞桿液壓缸: 往返行程推力相等 塞式液壓缸柱塞式液壓缸 1-缸體；2-柱塞；3-導(dǎo)向套；4-密封特點(diǎn)：1

19、）單作用式液壓缸，只能實(shí)現(xiàn)單獨(dú)方向的運(yùn)動(dòng)；2）適于做長(zhǎng)行程液壓缸；3）工作時(shí)柱塞總受壓，必須有足夠的剛度；4）垂直使用更有利。伸縮式液壓缸:特點(diǎn)：工作時(shí)行程相當(dāng)長(zhǎng)，不工作時(shí)體積縮小起推力很大，隨行程逐漸深長(zhǎng)，推力逐漸隨之減小。2、液壓系統(tǒng)輔助裝置濾油器、蓄能器、密封件、油箱及熱交換器等。其它輔件：管道、管接頭、壓力表 濾油器 蓄能器 壓力表 流量表 溫度表 扭矩儀 轉(zhuǎn)速儀 回執(zhí)器 冷卻器3、 液壓控制閥及典型液壓回路 液壓控制閥：控制液流的方向、壓力和流量的元件分類：方向控制閥：?jiǎn)蜗蜷y、換向閥、截止閥、壓力開關(guān)壓力控制閥：溢流閥、減壓閥、順序閥、平衡閥流量控制閥：節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流閥、集流閥

20、方向閥與方向控制回路： （1）單向閥 ：只允許油液朝一個(gè)方向流動(dòng)，不能反向流動(dòng) （2）換向閥:利用閥芯和閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使油路接通、關(guān)斷或變換油流的方向，從而實(shí)現(xiàn)液壓執(zhí)行元件及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)、停止或變換運(yùn)動(dòng)方向。 換向閥圖形符號(hào)說明: 1）方框表示閥的工作位置，幾個(gè)方框就表示幾“位”。2）方框內(nèi)的箭頭表示在這一位置上油路處于接通狀態(tài)，但并不一定表示油流的實(shí)際流向；3）方框內(nèi)符號(hào)或表示此油路被閥芯封閉;4）一個(gè)方框上邊和下邊與外部連接的接口數(shù)表示幾“通”；5）符號(hào)圖位移方向與閥芯位移相同，即閥芯左移后，油路通斷情況，相當(dāng)于符號(hào)圖向左移一格，右端方格接入油路(處于工作狀態(tài))。同樣閥芯右移后，左端

21、方格接入油路(處于工作狀態(tài))。 6）一般，閥與系統(tǒng)供油路連接的進(jìn)油口用字母P表示；閥與系統(tǒng)回油路連接的回油口用字母T（或O）表示；而閥與執(zhí)行元件連接的工作油口則用字母A、B等表示。有時(shí)在圖形符號(hào)上還標(biāo)出泄漏油口，用字母L表示。7）每個(gè)換向閥都有一個(gè)常態(tài)位(即閥芯在未受到外力作用時(shí)的位置)。在液壓系統(tǒng)圖中，換向閥的符號(hào)與油路的連接一般應(yīng)畫在常態(tài)位上。 二位二通 二位五通 二位三通 三位四通 二位四通 三位五通 換向閥滑閥機(jī)能:是指滑閥在中間位置時(shí)的通路形式，一般用英文字母表示，常見的有O、P、Y、K、H、M、X等幾種。  &#

22、160;     O型 H型 P型 Y型        K型 M型 X型 換向閥的操縱方式: 1、手動(dòng)換向閥 2、機(jī)動(dòng)換向閥 3、電磁換向閥 4、液動(dòng)換向閥 5、電液動(dòng)換向閥 三 典型方向控制回路 起?；芈?換向回路 鎖緊回路 四 壓力閥和壓力控制回路 一、溢流閥和調(diào)壓閥 溢流閥主要作用有兩個(gè)：定量泵節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，用來保持液壓c泵出口壓力恒定，并將液壓泵多余的油液溢流回油箱。這時(shí)溢流閥起定壓溢流作用；作溢流閥用在定量泵節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，工作過程中閥是常開的。在系統(tǒng)中起安全作用，作為安全閥使用。作安全閥用（圖a）在容積調(diào)速中起

23、限壓安全作用，此時(shí)閥是常閉的。只有當(dāng)系統(tǒng)壓力超過溢流閥調(diào)整壓力時(shí)閥才打開。4.作背壓閥用 (圖b) 5、順序閥和順序回路順序閥是以壓力為控制信號(hào)，在一定的控制壓力作用下能自動(dòng)接通或斷開某一油路的壓力閥。 順序回路（圖c） 6、平衡閥和平衡回路(圖d)圖d為了防止立式液壓缸及其聯(lián)在一起的工作部件因自重而下滑，常采用平衡回路。防止因“負(fù)負(fù)載”產(chǎn)生的失控現(xiàn)象。五 壓力繼電器壓力繼電器:是將液壓系統(tǒng)中的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置。其作用是，根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力的變化，通過壓力繼電器內(nèi)的微動(dòng)開關(guān)，自動(dòng)接通或切斷有關(guān)電路，以實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作或安全保護(hù)等。 其它液壓控制閥: 電液伺服閥、電液比例閥、電液數(shù)字閥、

24、疊加閥、插裝閥等。第3部分 節(jié)流調(diào)速與容積調(diào)速一 流量閥和節(jié)流調(diào)速回路液壓系統(tǒng)的調(diào)速方法可分以下幾種：1、節(jié)流調(diào)速：用定量泵供油，采用節(jié)流元件調(diào)節(jié)輸入執(zhí)行元件的流量來實(shí)現(xiàn)調(diào)速；2、容積調(diào)速：通過改變變量泵或變量液壓馬達(dá)的排量來實(shí)現(xiàn)調(diào)速；3、容積節(jié)流調(diào)速：用變量泵及節(jié)流元件聯(lián)合進(jìn)行調(diào)速。調(diào)速方法概述：一般液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都需要調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度。液壓系統(tǒng)中，執(zhí)行元件液壓缸或馬達(dá)。在不考慮液壓油的壓縮性和泄漏性的情況下，液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度為 v=Q/A 液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為 n=Q/qm式中Q-輸入執(zhí)行元件的流量；A-液壓缸的有效面積；qm-液壓馬達(dá)的排量。液壓缸：一般用改變流量Q的辦法變速。液壓馬達(dá)：既

25、可用改變輸入流量也可用改變馬達(dá)排量的方法來變速。流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)速閥和溢流節(jié)流閥等，其中以節(jié)流閥最為簡(jiǎn)單。節(jié)流閥是借助改變閥口通流面積或通道長(zhǎng)度來改變阻力的可變液阻。 在液壓回路中，液阻對(duì)通過的流量起限制作用，因此節(jié)流閥可以調(diào)速。 圖 3-1采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路根據(jù)節(jié)流閥在油路中的位置的不同，調(diào)速回路有以下三種基本形式：（1）進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速:節(jié)流閥串聯(lián)在進(jìn)入液壓缸的油路上。（圖3-1）（2）回油路節(jié)流調(diào)速:節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上。（圖3-2）（3）旁油路節(jié)流調(diào)速:節(jié)流閥裝在與執(zhí)行元件并聯(lián)的支路上。 節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上，用節(jié)流閥來調(diào)節(jié)液壓缸排油量Q2，也就調(diào)節(jié)了進(jìn)油量

26、Q1。定量泵多余的油液經(jīng)溢流閥流回油箱。特性：進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速和回油路節(jié)流調(diào)速的速度負(fù)載特性、剛度、最大承載能力、功率特性基本相同。（如果A1=A2，則完全相同） 差別如下:1.承受負(fù)值負(fù)載能力不同 負(fù)值負(fù)載：負(fù)載作用力方向和執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)方向相同。進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路不能承受負(fù)值負(fù)載，若要使其承受負(fù)值負(fù)載，須在回油路上加背壓閥。 2. 低速平穩(wěn)性有差異 回油路節(jié)流調(diào)速中，液壓缸回油腔的背壓是一種阻尼力，有限速作用，且對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的振動(dòng)有抑制作用，有利于提高執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。3. 回油腔壓力 回油路節(jié)流調(diào)速:回油腔壓力較高，特別是在負(fù)負(fù)載時(shí)，回油腔壓力有可能比進(jìn)油腔壓力還要高，這會(huì)使密封摩擦力增加

27、，降低密封件壽命，并使泄漏增加，效率降低。4. 油液發(fā)熱對(duì)泄漏的影響 回油路節(jié)流調(diào)速中，油液流經(jīng)節(jié)流閥時(shí)能量損失且發(fā)熱，然后回油箱，通過油箱散熱冷卻后再重新進(jìn)入泵和液壓缸；而進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路中，經(jīng)節(jié)流閥后發(fā)熱的油液直接進(jìn)入液壓缸，對(duì)液壓缸泄漏影響較大，影響速度的穩(wěn)定性。5、起動(dòng)時(shí)前沖回油路節(jié)流調(diào)速中，若停車時(shí)間較長(zhǎng)，液壓缸回油腔中要漏掉部分油液，形成空隙。重新啟動(dòng)時(shí)，液壓泵全部流量進(jìn)入液壓缸，使活塞以較快的速度前沖一段距離，直到消除回油腔中的空隙并形成背壓為止。這種現(xiàn)象可能損壞機(jī)件。旁油路節(jié)流調(diào)速回路（圖3-3） 節(jié)流閥裝在與液壓缸并聯(lián)的支路上，調(diào)節(jié)通過旁路節(jié)流閥流量DQ，就能調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓缸

28、的流量Q1，也就調(diào)節(jié)了活塞運(yùn)動(dòng)速度。 這里溢流閥作安全閥用，其調(diào)定壓力應(yīng)大于克服最大負(fù)載所需的壓力。正常工作時(shí)溢流閥處于關(guān)閉狀態(tài)。節(jié)流調(diào)速特性1. 速度負(fù)載特性：節(jié)流閥通流面積一定而負(fù)載增加時(shí)，速度顯著下降。負(fù)載越大，速度剛度越大。當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，節(jié)流閥通流面積越小，速度剛度越大。 可知，旁油路節(jié)流調(diào)速回路在高速重載時(shí)，速度剛度較高，這與前兩種調(diào)速回路恰好相反。2. 最大承載能力：旁油路節(jié)流調(diào)速回路能夠承受的最大負(fù)載隨著節(jié)流閥面積a的增大而減小。當(dāng)Fmax=(Qp/Ka)2A1時(shí),液壓缸的速度為零，這時(shí)泵的全部流量Qp都經(jīng)節(jié)流閥回油箱。繼續(xù)增大節(jié)流閥通流面積已不起調(diào)節(jié)作用，只是使系統(tǒng)壓力降低，其

29、最大承載能力也隨之下降。因此這種調(diào)速回路在低速時(shí)承載能力低，調(diào)速范圍也小。3.功率特性：液壓泵輸出功率:Np=ppQp液壓缸輸出功率：N1=Fv=p1A1v=p1Q1故功率損失為： DN=Np-N1=p1Qp-p1Q1=p1Q2回油效率 h=N1/Np 只有流量損失而無壓力損失，故比前兩種調(diào)速回路功率損失小，效率高。結(jié)論：旁油路節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性較差，一般用于功率較大且對(duì)速度穩(wěn)定要求不高的場(chǎng)合。4、其它流量閥同步閥 ：同步閥根據(jù)用途不同，可分為：（1）分流閥：將壓力油按一定流量比率分配給兩個(gè)液壓缸和液壓馬達(dá)，而不管它們的載荷怎樣變化。（2）集流閥：將壓力不同的兩個(gè)分支管路的流量按一定的比

30、率匯集起來。（3）分流集流閥：兼有分流閥和集流閥機(jī)能。 如圖所示的液壓系統(tǒng)，兩個(gè)一樣大小的液壓缸，由一個(gè)泵供油，共同頂升重物。由于重物的位置不在中間，使兩個(gè)缸受力不相等。在這種情況下，要求兩液壓缸同速運(yùn)行，就需要應(yīng)用同步閥。 圖3-4中的中間機(jī)構(gòu)是分流集流閥。二 容積調(diào)速通過改變泵或（和）馬達(dá)的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件(液壓馬達(dá)或液壓缸）速度的回路。（如圖3-5）1容積調(diào)速回路三種形式： 變量泵和定量執(zhí)行元件 定量泵和變量液壓馬達(dá) 變量泵和變量液壓馬達(dá) 容積調(diào)速回路主要特點(diǎn)：1、液壓缸的最大速度決定于液壓泵的最大流量，最低速度決定于最小流量，可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。2、當(dāng)油泵輸出壓力和背壓不變時(shí)，液壓缸活

31、塞在各種速度下的推力不變。3、若不計(jì)損失，液壓缸的輸出功率等于液壓泵的輸出功率，且液壓缸的輸出功率隨液壓泵排量的變化而變化。4、由于變量泵存在著泄漏，且隨壓力的升高而加大，從而引起液壓缸的活塞速度下降，致使調(diào)速范圍不大。這種回路在升降機(jī)、插床、拉床等大功率系統(tǒng)中應(yīng)用。2容積節(jié)流高速回路 采用變量泵和流量控制閥聯(lián)合調(diào)節(jié)執(zhí)行元件速度稱為聯(lián)合調(diào)速回路，如右圖3-6為定壓式容積節(jié)流調(diào)速回路?？蛰d時(shí)，調(diào)速閥2短接，泵以最大的流量進(jìn)入液壓缸使其快進(jìn)。進(jìn)入工進(jìn)時(shí)，電磁閥3通電使壓力油經(jīng)調(diào)速閥2和換向閥4進(jìn)入油缸左腔，工作結(jié)束后，壓力繼電器動(dòng)作，使閥3、閥4換向，調(diào)速閥2再次被短接，活塞快退。當(dāng)回路處于工進(jìn)時(shí)

32、，液壓缸活塞的運(yùn)動(dòng)速度由調(diào)速閥的開口來控制。這種回路多用于機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中三種調(diào)速回路特性的比較: 調(diào)速回路類型節(jié)流調(diào)速回路容積調(diào)速回路容積節(jié)流調(diào)速回路調(diào)速范圍與低速穩(wěn)定性調(diào)速范圍較大；采用調(diào)速閥能獲得穩(wěn)定的低速運(yùn)動(dòng)調(diào)速范圍較??；獲得穩(wěn)定低速運(yùn)動(dòng)較困難調(diào)速范圍較大；能獲得較穩(wěn)定的低速運(yùn)動(dòng)效率與發(fā)熱效率低，發(fā)熱量大（旁路節(jié)流調(diào)速較好）效率高發(fā)熱量小效率較高發(fā)熱較小結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單適用范圍適用于小功率、輕載中、低壓系統(tǒng)適用于大功率、重載高速的中高壓系統(tǒng)適用于中小功率，中壓系統(tǒng)；在機(jī)床液壓系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用調(diào)速回路的選擇調(diào)速回路的選擇主要考慮以下問題： （1）負(fù)載力、調(diào)速范圍、負(fù)載特性

33、和低速穩(wěn)壓性要求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，功率在2kW以下的液壓系統(tǒng)宜采用節(jié)流調(diào)速；功率在35 kW以上時(shí)，宜采用容積調(diào)速。要求調(diào)速范圍大而低速穩(wěn)定性好的系統(tǒng)，采用節(jié)流閥調(diào)速或容積節(jié)流閥調(diào)速。此外，負(fù)載變化大小，負(fù)載特性也是選擇調(diào)速回路的依據(jù)。 （2）工作條件的要求。高溫環(huán)境時(shí)，應(yīng)選擇效率高、發(fā)熱較小的容積調(diào)速或容積節(jié)流調(diào)速，必要時(shí)可采用冷卻措施。對(duì)行走機(jī)構(gòu)如工程機(jī)械，為減輕重量其油箱不能做的很大，也宜采用效率高、發(fā)熱小的容積調(diào)速回路。（3）經(jīng)濟(jì)性要求。節(jié)流調(diào)速回路雖有成本較低的優(yōu)點(diǎn)，但功率消耗大、效率低。有時(shí)從整個(gè)系統(tǒng)所用元件的數(shù)量和節(jié)省功率的觀點(diǎn)分析還不如采用容積節(jié)流調(diào)速或容積調(diào)速更經(jīng)濟(jì)。三 快速回路 1

34、、差動(dòng)連接快速回路如圖3-7所示：當(dāng)1YA 和3YA通電時(shí)，二位二通和三位五通換向閥在右位和左位工作，液壓泵的壓力油液經(jīng)三位五通換向閥進(jìn)入油缸左腔。油缸右腔的回油經(jīng)二位二通換向閥和三位五通換向閥后，通過單向閥與油缸左腔的流量來增速的。但油泵的輸出流量并沒有增大，只是將油缸右腔的回油流進(jìn)了油缸左腔。系統(tǒng)快進(jìn)時(shí)克服外載的能力將減小，也就是說，差動(dòng)連接的實(shí)質(zhì)是用減小推力來?yè)Q取速度的提高。由于差動(dòng)回路簡(jiǎn)單，所以其應(yīng)用較普遍，但是增速的幅度并不大。 2、雙泵供油快速回路如圖3-8所示：泵1為低壓大流量泵，泵2是高壓小流量泵。當(dāng)執(zhí)行元件在工作行程時(shí)，系統(tǒng)壓力升高，液控卸荷閥3被導(dǎo)通，使泵1卸荷，由泵2單獨(dú)向系統(tǒng)供油。溢流閥5的調(diào)定壓力應(yīng)根據(jù)執(zhí)行元件的最大負(fù)載而定。卸荷閥3的調(diào)定壓力應(yīng)比溢流閥5低，但又要高于執(zhí)行元件快進(jìn)時(shí)的工作壓力。 3、速度換接回路速度換接是使液壓執(zhí)行元