第八章-液压传动《机械工程基础(第2版)》教学课件.ppt

1、第八章第八章 液压传动液压传动 液压传动是利用液体作为工作介质来传递运动和动力的传动方式。由于液压传动有许多明显优点，目前在各种机器中应用，特点是在高效的自动化和半自动化机器中应用更为广泛。第一节 液压传动的基础知识 一、液压传动的工作原理一、液压传动的工作原理 液压传动是依靠液体介质的静压力来传递能量的液体传动。为了认识什么是液压传动，我们先观察和分析一个最简单的实际例子。图8-1是修理、安装机器时，作为起重工具的油压千斤顶工作原理图。大小两个油缸6和3的缸体内部分别装有活塞7和2，活塞与缸体之间保持一种良好的配合关系，不仅活塞能在缸内滑动，又能保持可靠的密封。当用手向上提起杠杆1时，小活塞

2、2就被带动上来，于是小缸3下腔的密封工作容积便增大。这第八章第八章 液压传动液压传动时，由于钢球4和5分别关闭了它们各自所在的油路，所以在小缸下腔形成了部分真空，油池10中的油液就在大气压作用下推开钢球4沿吸油管进入小缸的下腔，完成一次吸油动作。接着，压下杠杆1，小活塞下移，小缸下腔的工作容积减小，便将其中的油液挤出，推开钢球5（此时钢球4自动关闭了通往油池的油路），油路便经两缸之间的连通管进入大缸6的下腔。由于大缸下腔也是一个密封的工作容积，所进入的油液因受挤压而产生作用力就推动活塞7上升，并将重物8向上顶起一段距离。这样反复提、压杠杆1，就可使重物不断上升，达到起重的目的。图8-1 油压千

3、斤顶工作原理1杠杆 2小活塞 3小油缸 4钢球 5钢球 6大油缸 7大活塞 8重物 9放油阀 10油池第八章第八章 液压传动液压传动 若将放油阀旋转90，则在重力的作用下，大缸6中的油液流回油池10，活塞就下降到原位。由上述例子可以看出，油压千斤顶是一个简单的液压传动装置。分析油压千斤顶的工作过程，可知液压传动是以液体为工作介质来传递动力的一种传动方式，它依靠密封容积的体积变化来传递运动，依靠液体内部的压力（由外界负载所引起）来传递动力。液压装置本质上是一种能量转换装置，它先将机械能转换为便于输送的液压能，随后又将液压能转换为机械能做功。二、液压传动系统的组成二、液压传动系统的组成 从上面例子

4、可以看出，只要控制油液的压力、流量和流动方向，便可控制液压设备动作所需要的推力（转矩）、速度（转速）和方向。实际液压系统中，为了满足生产中的各种要求，系统中还需要增加一些液压元件。第八章第八章 液压传动液压传动 图8-2所示为一台机床工作台往复运动的原理图，其工作过程如下：油泵3由电动机驱动进行工作，油箱1中的油液经过滤器2过滤后，流往油泵的吸油口，经泵升压后向系统输出。油液流经节流阀8的开口，并经换向阀的PA通道（图示换向阀7的阀芯移动到左边位置）进入液压缸6的右腔，推动活塞连同工作台5往左运动，液压缸左腔的油液则经换向阀7的BO通道流回油箱。若将换向阀的手柄 图8-2 工作台往复运动液压原

5、理图1油箱 2滤油器 3油泵 4压力表 5工作台 6液压缸 7换向阀 8节流阀 9溢流阀第八章第八章 液压传动液压传动搬到右边位置，换向阀7的阀芯也移到右边位置，这时，来自油泵的压力经换向阀的PB通道流入液压缸左腔，推动活塞连同工作台往右运动，液压缸右腔的油液则经换向阀的AO通道流回油箱。由于节流阀的开口不大，因而它阻碍油液流动的作用，引起系统压力升高。当系统压力达到某一数值时，溢流阀9的阀芯在底部液压推力作用下压缩上部弹簧而向上移动，使阀口打开，系统中多余的压力油就经过溢流阀的开口溢回油箱。因此调节节流阀的开口大小，将使进入液压缸的油液流量改变，达到工作台速度调节的目的。在工作中，系统的压力

6、将保持一定数值（可从压力表4指针所对应的刻度读出）。调节溢流阀的弹簧力，即可调节系统的压力。在油泵未停止工作的情况下，可以实现工作台在任意位置停止。这时，只需将换向阀7的手柄搬到中间位置，其阀芯也被搬到中间位置，因而堵住了换向阀7的进油口和回油口，使液压缸两腔既不进油也不回油，活塞停止运动，工作台就在某一位置停止下来。这时，油泵输出的压力油因为没有其他去处，全部经溢流阀溢回油箱。第八章第八章 液压传动液压传动 从上面例子可以看出，液压传动系统由以下四个主要部分组成：1.动力部分。将机械能转换为液压能的装置，用此压力油推动整个液压系统工作，常见为液压泵。2.执行部分。将液压能转换为机械能的装置，

7、如在压力油推动下作直线运动的液压缸或做回转运动的液压马达。3.控制部分。对系统中的流体压力、流量和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.辅助部分。保证液压系统正常工作的其他装置，如油箱、油管、过滤器、油管和管接头等。第八章第八章 液压传动液压传动 图8-2所示为液压原理图，其中各元件的图形基本上表示了它的结构原理，称为结构式原理图。这种原理图直观性强，容易理解，但图形复杂，绘制不方便。为了简化液压原理图的绘制，通常采用图形符号来绘制系统原理图。图形符号脱离了元件的具体结构，只表示元件的职能，用来表达系统中各元件的作用和整个系统的工作原理，简单明了，便于绘制。图8-3就是

8、按国家标准GB/T786-93绘制的工作台往复运动的液压系统原理图。图8-3 用职能符号表示的液压系统原理图1油箱 2滤油器 3油泵4压力表 5工作台 6液压缸7换向阀 8节流阀 9溢流阀第八章第八章 液压传动液压传动 三、液压传动的优缺点三、液压传动的优缺点 1.液压传动的优点 1）液压传动与机械传动方式相比，在输出同等功率情况下体积和重量可减小很多，且系统中各部分用管道相连，布局安装有很大的灵活性，能构成采用其他方法难以构成的复杂系统。2）传递运动均匀平稳，不像机械传动因加工和装配误差引起振动和冲击。油液本身也有吸振能力，因此易于实现快速启动、制动和频繁的换向，可以在运行中实现大范围的无级

9、调速。3）操作控制方便，省力，易于实现自动控制、过载保护，特别是与电气控制、电子控制相结合，易于实现自动工作循环和自动过载保护。4）液压元件易于实现系列化、标准化、通用化，便于设计、制造和推广使用。第八章第八章 液压传动液压传动 2.液压传动的缺点 1）由于液压传动采用油液作为介质，在相对运动表面间不可避免地要产生泄漏，同时油液也不是绝对的不可压缩，因此不能严格保证传动比。2）液压传动对温度比较敏感，在高温和低温条件下采用液压传动有一定的困难。3）液压元件制造精度较高，系统工作过程中发生故障不易诊断。第八章第八章 液压传动液压传动 四、液压传动的基本参数四、液压传动的基本参数 1.压力 图8-

10、1所示的油压千斤顶在顶起重物进行工作时，液压缸内的液体是存在压力的。根据物理学中的静压传递原理（帕斯卡原理）可知：密封容器内的液体，当任意处受到压力时，这个压力就会通过液体传到容器内的任何部位，而且压力的强度处处相等。这里所说的压力强度是指作用在单位面积上的液体压力，用p表示，而作用在有效面积上的液体压力用F表示。当活塞有效作用面积A为时，则：或 需要指出的是，在液压传动中所指的压力p是指（物理学中称为压强），而力F则常称为液压推力。压力是液压传动中的重要参数之一，压力的单位牛/米2（N/m2），称为帕（Pa）。液压技术中常采用兆帕（MPa）,1MPa=Pa。pAF（8-1）AFp 第八章第八

11、章 液压传动液压传动 如图8-1所示的油压千斤顶中，当不考虑液体流动的阻力时，要使活塞顶起上面的重物，则作用在活塞下端面积的总推力至少等于物体8与活塞7重量之和G，即：F=G 因为F=pA，所以液压缸6的压力p为 由此可知，液压系统中的压力p随外载荷的变化而变化，负载越大压力越大，即液压传动的压力取决于负载大小。在液压传动中，压力分级情况如表8-1所示。表表8-1 压力分级压力分级AGp 压力分级低 压中 压中高压高 压超高压压力范围（兆帕）02.52.58816163232第八章第八章 液压传动液压传动 2.流量 流量是指单位时间内流过管道或液压缸某一截面的体积，通常用q表示。若在t时间内，

12、流过管道或液压缸某截面的油液体积为V，则流量q为：（8-2）流量的单位是米3/秒（m3/s），它和目前我国使用的流量单位升/分（L3/min）之间的换算关系为：1 m3/s=60 000 L3/min 在液压系统中，管道或液压缸的流量、流速和流通面积三者之间有一定的关系。图8-4所示为一液压缸，若有效作用面积为A的活塞在压力油推动下，经过时间t移动的距离为s,则在这段时间内流入液压缸的液体体积为As，流量为：tVq AtsAtAsq（8-3）第八章第八章 液压传动液压传动式中，v为活塞移动的速度。由公式（8-3）可以看出，进入液压缸的流量q越大，活塞运动的速度v也越大，反之，如果流量q越小，则

13、速度v越低，即在流通面积A一定的情况下，速度v取决于流量q。3.功及功率 在图8-4中，活塞在时间t内以F力推动负载移动距离s，所做的功W为：功率是单位时间内所做的功，即因为：所以：FsW FtFstWP,pAF Aq pqApAqP（8-4）图8-4 通过液压缸的流量P、q第八章第八章 液压传动液压传动 由公式（8-4）可以看出，在液压传动中，压力p与流量q的乘积就是功率P。若将压力的单位取兆帕（MPa），流量的单位取升/分（L3/min），经换算后公式（8-4）可写成：第二节 液压传动的元件 一、液压泵一、液压泵 在液压系统中，液压泵是作为一定流量、压力的液压能源。从能量互换的观点看，液压

14、泵是将带动它工作的电动机（或其他发动机）输入的机械能转变成流动油液的压力能。液压泵性能的好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性，它是液压传动中的一个主要组成部分。在介绍常用的液压泵之前，先结合一个简单的柱塞泵来对它的基本原理进行分析。60pqP（8-5）（kW）第八章第八章 液压传动液压传动 图8-5所示的单柱塞油泵中，柱塞7装在泵体6中，在弹簧力1作用下，柱塞的一端紧靠在偏心轮8的外表面上，当电机9带动偏心轮8旋转时，柱塞在弹簧力作用下向下运动，柱塞与缸体孔组成的油腔容积增大，形成真空，油箱中的油液在大气压的作用下，经过管5，顶起阀2中的小钢球进入油腔，此时油泵在吸油。当偏心轮的几何中心转

15、到最下点时，吸油终止，油液被挤，在密封的容积中压力升高，此时阀2中的小钢球下落封住吸油管，油腔中的压力油只能顶开阀3中的钢球，沿油管4流到工作系统中去，此过程为排油，这样单程柱塞泵就将输入的机械能转换为输出的液压能。由上述分析可以看出，液压泵必须有一个由运动部件和非运动部件构成的密闭的空间，该空间的大小随运动部件的运动发生周期性变化。容积增大时形成真空，油箱的油液在大气压的作用下进入密封容积（吸油）；容积减小时油液受挤压，压力升高，克服管路阻力排除（排油）。因为它的吸油和排油均依赖密闭空间的容积变化，因此称之为容积式泵。第八章第八章 液压传动液压传动 液压泵按其结构形式可分为齿轮泵、叶片泵、柱

16、塞泵和螺杆泵等；按其使用压力可分为低压泵、中压泵与高压泵；按其流量特征可分为定量泵和变量泵。所谓定量泵是指油泵转速不变情况下，流量不能调节；而变量泵则在转速不变时，通过调节可使泵输出不同的流量。叶片泵和柱塞泵可以制成定量的与变量的液压泵，齿轮泵目前只能做成定量泵。图8-5 单柱塞油泵简图1弹簧 2单向阀 3单向阀 4油管 5油管 6泵体 7柱塞 8偏心轮 9电机第八章第八章 液压传动液压传动 液压泵的图形符号如图8-6所示。液压泵的主要性能参数有：（1）液压泵的输出压力。液压泵工作时实际输出的压力取决于外负载，随着负载的变化而变化。如果将泵的压油出口直接与油箱相通，则泵输出油液时无需克服多大阻

17、力，称之为卸荷。如果将泵的出口堵死，油液无法排除，压力就会急剧升高，直到油泵或其他元件被破坏。由于受密封程度、效率和使用寿命的限制，每一台泵都有一定的压力使用范围。液压泵在连续使用条件下允许使用的最大工作压力称之为额定压力。图8-6 单柱塞油泵简图a）单向定量泵 b）单向变量泵c）双向定量泵 d）双向变量泵第八章第八章 液压传动液压传动 （2）液压泵的排量和流量。液压泵的排量是指泵的轴每转一周所排出油液的体积。排量用 表示，它是由泵的类型和结构尺寸所决定的。理论流量 是指泵在单位时间内理论上可以排除的液体体积。显然，它等于排量V 与转速 的乘积，即：（3）效率。液压泵的效率 是指输出功率与输入

18、功率之比，即 。它是衡量能量损失的一项重要指标。由于存在内、外泄漏，泵的实际流量 小于理论流量 。泵的实际流量与理论流量的比值称为容积效率 ,即：tqnVVnqt（8-6）入出PPqtqVttttVqqqqqqq1（8-7）第八章第八章 液压传动液压传动 液压泵在运转时，还会有各种机械和液体摩擦引起的能量损失。所以任何一种泵在能量转换过程中，都存在着容积损失和机械损失，故总效率 应为容积效率 和机械效率 的乘积，即 1.齿轮泵 齿轮泵是由装在壳体内的一对齿轮所组成，如图8-7所示。齿轮的两端靠密封盖密封。壳体、端盖和齿轮的各齿间槽共同形成密封的工作空间，当齿轮按图8-7所示方向旋转时，右侧吸油

19、腔的牙齿逐渐分离，工作空间的容积逐渐增大，形成部分真空，因此油箱中油液在外界大气压的作用下，经吸油管进入吸油腔，吸入到齿间的油液在密闭的工作空间随齿轮旋转带到左侧油腔，因左侧的牙齿逐渐啮合，工作空间的容积逐渐减小，所以齿间的油液被挤出，从压油腔输送到压力管路中去。VmmV（8-8）第八章第八章 液压传动液压传动 齿轮泵由于其结构简单、重量轻、制造容易、成本低、工作可靠、维护方便，已广泛应用在压力不高的液压系统中。齿轮泵的缺点是漏油较多，轴承载荷较大，因而使压力提高受到一定的限制。齿轮泵一般应用于低压或中压液压系统中。2.叶片泵 叶片泵一般分单作用叶片泵和双作用叶片泵。单作用叶片泵转子每转一周有

20、一次吸油和排油，故而取名为单作用，它是变量泵。双作用叶片泵转子每转一周完成两次吸油和排油，故称为双作用，它是定量泵。下面先介绍目前使用较多的双作用叶片泵。图8-7 齿轮泵的工作原理第八章第八章 液压传动液压传动 如图8-8所示，双作用叶片泵由定子1、转子2、叶片3、泵体4和端盖等组成。各叶片分别装在转子槽内，并可沿槽滑动。转子和定子中心重合。定子内表面近似椭圆形，由两段长半径圆弧和两段短半径圆弧和四段过度圆弧曲线所组成。当电动机带动转子按图示方向旋转时，叶片在离心力作用下向外甩出，贴紧定子内表面并随转子旋转。由于定子内表面曲线的变化而迫使叶片在槽内往复滑动。转子旋转一周每一叶片往复滑动两次，每

21、相邻叶片间的工作容积就发生两次增大和缩小的变化，完成两次吸油和压油。图8-8 双作用叶片泵的工作原理第八章第八章 液压传动液压传动 图8-9所示为单作用叶片泵的工作原理图。与双作用叶片泵显著不同的是单作用叶片泵的定子内表面是一个圆形，转子与定子间有一偏心量，当转子旋转一周时每一叶片在转子槽内往复滑动一次，每相邻两叶片间的密封腔发生一次增大和一次缩小的变化，因此这种泵在转子每转一周过程中吸压油各一次，故称为单作用叶片泵。改变定子与转子之间的偏心距值 ，可以改变泵的排量，因此单作用叶片泵是变量泵。叶片泵具有结构紧凑、体积小、重量轻、流量均匀、运转平稳、噪音低等优点。但也存在着结构比较复杂、吸油条件

22、苛刻、工作转速有一定限制、对油污 比较敏感等缺点。双作用式和单作用式相比，由于它的径向力是平衡的，受力情况比较好，应用较广。e图8-9 单作用叶片泵的工作原理第八章第八章 液压传动液压传动叶片泵一般使用于中压液压系统中。3.柱塞泵 如前所述，单柱塞泵是依靠柱塞在缸体内往复运动，使密封容积发生变化来实现吸油和排油的。由于单作用柱塞只能断续供油，实用性差，因此，实际应用为多个单柱塞组合而成。根据柱塞排列方向的不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵。下面介绍常用的径向柱塞泵。图8-10为径向柱塞泵的工作原理。这种泵由定子4、转子2、配油轴5、衬套3和柱塞1等零件组成。衬套紧配在转子孔内随转子一起旋转，而

23、 图8-10 单作用叶片泵的工作原理第八章第八章 液压传动液压传动 配油轴则是不动的。当转子顺时针旋转时，柱塞在离心力或低压油的作用下，压紧在定子内壁上。由于转子和定子之间有偏心量e，故转子在上半周转动时柱塞向外伸出，径向孔内密封工作容积逐渐增大，形成局部真空，将油箱中的油经配油轴上的a孔再经b腔吸入；转子转到下半周时，柱塞向里推入，密封工作容积逐渐减小，将油液从柱塞底部经c腔再从配油轴上d孔向外压出。转子每转一周，每个柱塞底部容积完成一次吸油、压油。转子连续运转，即完成泵的吸油、压油工作。径向柱塞的流量因偏心距e的大小而不同。若偏心量做成可调结构，就成变量泵。在柱塞泵中由于柱塞与缸体孔内均为

24、圆柱表面，因此加工方便，配合精度高，密封性能好。所以柱塞泵具有压力高、结构紧凑、效率高、流量能调节等优点，但结构比较复杂。柱塞泵通常均为高压泵，使用于高压液压系统中。第八章第八章 液压传动液压传动 二、液压马达与液压缸二、液压马达与液压缸 液压马达和液压缸是液压传动系统中的执行元件。液压马达是将液体的压力能转换为旋转机械能的装置。从工作原理上看，液压传动中的泵和马达都是靠工作腔密封空间的容积变化而工作的。所以说液压泵可以作液压马达用。反之也一样，即液压泵与液压马达有可逆性。如齿轮泵工作时，要用电动机输入一定的转矩，以克服输出的压力油作用在齿轮上的阻力矩。如果不用电动机，而用压力油输入齿轮泵，则

25、压力油作用在齿轮上的转矩使齿轮转动，并可在齿轮的传动轴上输出一定的转矩，这时齿轮泵就成为齿轮马达。尽管液压泵与液压马达从原理上讲是相同的，但实际上由于两者的工作状态不一样，为了更好地发挥各自工作性能，在结构上存在某些差别，使之不能通用。第八章第八章 液压传动液压传动 液压缸与液压马达一样，也是将液压能转变成机械能的一种能量转换装置，所不同的是液压马达将液压能转变成连续回转的机械能，液压缸将液压能转变成直线运动或摆动的机械能。液压缸的种类繁多，通常根据结构特点分为活塞式、柱塞式、伸缩式、摆动式四大类；按其作用来分有单作用式和双作用式。下面介绍几种常用的液压缸。1.双杆活塞缸 双杆活塞缸的活塞两侧

26、都有一根活塞杆伸出，图8-11a所示为缸筒固定式双杆活塞。当油缸右腔进油、左腔回油时，活塞向左移动；反之，活塞向右移动。当左右两腔先后进入流量及压力皆相同的压力油时，活塞往复速度和推力是一样的。由于它的进、出油口位于缸筒两端，活塞通过活塞杆带动工作台移动，工作台移动范围等于有效行程的三倍，占地面积大，因此仅适用于小型机器。图8-11b是活塞固定式，缸筒与 第八章第八章 液压传动液压传动工作台相连，活塞杆通过支架固定在机器上。此种安装形式，工作台移动范围等于有效活塞行程的两倍，占地面积小，常用于大、中设备中。a）b）图8-11 双杆活塞缸 2.单杆活塞缸 图8-12为单杆活塞缸原理图，这种液压缸

27、的特点是油缸中的活塞一端有杆而另一端无杆，所以活塞两端的有效面积不相等。当左、右两腔相继进入压力油时，即使流量及压力皆相同，活塞往复运动的速度和所受的推力也不相等。第八章第八章 液压传动液压传动a）b）图8-12 单杆活塞缸 设活塞与活塞杆的直径分别为D及d（见图8-12）。当有杆腔进油、工作台向右运动时，速度为 ，推力为 ，则11F2114DqAqpDpAF4211第八章第八章 液压传动液压传动 当无杆腔进油、工作台向左运动时，速度为 ，推力为 ，则 比较上式，因为 ,所以 ，。即当压力油进入有杆腔时，活塞有效面积小，速度高，但推力小；当压力油进入无杆腔时，活塞有效面积大，速度低，但推力大。

28、3.柱塞液压缸 活塞式液压缸的活塞与缸筒内孔有配合要求，要有较高的精度。当缸筒较长时，加工困难，如图8-13所示的柱塞式液压缸就可以解决这个问题。它由缸体1、柱塞2、铜套3、钢丝圈4等零件组成。压力油从左端进入油缸，推动柱塞向右移22F22224dDqAqpdDpAF422221A2A121F2F，第八章第八章 液压传动液压传动动。柱塞端面是承受油压的作用面，而动力是通过柱塞本身传递的。柱塞液压缸只能在压力油的作用下产生单向运动，它的回程需借助外力作用。液压缸的职能符号如图8-14所示。图8-13 柱塞式液压缸结构简图1缸筒 2柱塞 3导向套 4密封圈 5压盖p，q图8-14 液压缸职能符号图

29、a）双杆活塞缸 b）单杆活塞缸 c）柱塞缸第八章 液压传动 三、液压控制阀三、液压控制阀 液压控制阀在液压系统中常用来控制液流的压力、流量和方向，以满足液压系统的工作性能要求。根据用途和工作特点不同，液压控制阀可以分成以下三大类：1）方向控制阀。用来控制和改变液压系统中液流方向的阀类，如单向阀、液控单向阀、换向阀等。2）压力控制阀。用来控制和调节液压系统液流压力的阀类，如溢流阀、减压阀、顺序阀等。3）流量控制阀。用来控制和调整液流流量的阀类，如节流阀、调速阀等。1.方向控制阀 方向控制阀包括单向阀和换向阀两类。第八章第八章 液压传动液压传动 （1）单向阀 单向阀的作用是只允许油液往一个方向流动

30、，反向截止。要求其正向流动压力损失小，反向截止时密封性好。图8-15为常用的单向阀结构。当压力油从进油口流入时，克服弹簧力顶开阀芯，经阀芯上的四个径向孔及内孔从出油口流出；当油液反向时，在弹簧和压力的作用下，阀芯锥面压紧在阀体1的阀座上，使油液不能通过。根据系统需要，有时要使被单向阀所封闭的油路重新接通，可以把单向阀做成闭锁方向能够控制的结构，这就是液控单向阀，如图8-16所示。图8-15 单向阀结构及职能符号第八章第八章 液压传动液压传动 当液控口K不通压力油时，油液只可从P1进入，顶开单向阀，从P2流出。若油液从P2进入，单向阀3封死，油不能通到P1。当控制口K接通压力油时，则因活塞1左部

31、受油压作用，而活塞的右腔是和泄油口相通，所以活塞向右运动，通过顶杆2将单向阀向右顶开，这时P1、P2两腔相通，油液可以在两个方向自由流通。图8-16b是液控单向阀的符号。（2）换向阀 换向阀是利用阀芯在阀体孔内左相对运动，使油路接通或切断而改变油流方向的阀。按阀芯运动方式的不同，换向阀分为滑阀和转阀；按操作控制方式的不同，换向阀又可分为手动阀、机动阀、电磁阀、液动阀及电液阀。a）结构图 b）图形符号图8-16 液控单向阀结构及职能符号第八章第八章 液压传动液压传动 在目前的液压系统中，滑阀换向阀应用较多，其工作原理见图8-17。这是一个电磁换向阀，阀体上开有5个环形槽和四个通道口（P、A、B、

32、T），其中P为进油口，T为出油口，A、B为通往液压执行元件两腔的油口。阀芯上也具有相应的沟槽。若改变阀芯的相对位置，就能改变各通道之间的相互连接关系。如当电磁铁断电时，弹簧力使阀芯处于左端位置，P口和B口相通，油液从P流向B，记作PB，同时，A口和T口相通，回油是AT；当电磁铁通电处于吸合状态时，在电磁力的作用下，阀芯克服弹簧力的作用移到右端位置，这就变换了各油口的接通状态，使进油PA，回油BT。第八章第八章 液压传动液压传动图8-17 二位四通电磁换向阀工作原理及职能符号第八章第八章 液压传动液压传动 换向阀的功能主要由它控制的通路数和工作位置来决定。换向阀的“通”是指阀体体上的通口数目，即

33、有几个通油口就叫几通阀；换向阀的“位”是指改变阀芯与阀体的相对位置时，所能得到的通油口切断和相通形式的种类数，有几位就叫几通阀。表8-2列出了几种常用的滑阀式换向阀的结构原理及其图形符号。图形符号的含义是：1）用方框表示换向阀的“位”,有几个方框就是几位阀；2）方框内的箭头表示处于这一位置的油口接通情况，并基本表示油路的实际流向；3）方框内的“”或“”表示此油口被阀芯封闭；4）方框上与外部连接的接口即表示通油口，接口数量即通油口数，亦即阀的“通数”；5）通常，阀与液压泵或供油路相连的油口用字母P表示；阀与系统回油相连的回油口用字母T表示；阀与执行元件相连的油口称为工作油口，用字母A、B表示。第

34、八章第八章 液压传动液压传动表表8-2 换向阀的主体结构和图形符号换向阀的主体结构和图形符号名称结构原理图符号二位二通 二位三通 二位四通三位四通第八章第八章 液压传动液压传动名称结构原理图符号二位五通 三位五通 三位阀的中位各油口的连通方式称为中位机能，不同的中位机能，对系统有着不同的控制功能。三位四通换向阀常见的中位机能类型、符号及特点见表8-3。第八章第八章 液压传动液压传动表表8-3 三位四通换向阀常见的中位机能三位四通换向阀常见的中位机能机能型号符号油口状况、特点及应用OP、A、B、T四油口全部封闭，液压缸闭锁，液压泵不卸荷HP、A、B、T四油口全部相通，液压缸处于浮动状态，液压泵卸

35、荷YP油口封闭，A、B、T三油口相通，活塞处于浮动状态，液压泵不卸荷PP、A、B、三油口相通，T油口封闭，液压泵与液压缸两腔相通，可组成差动回路MP、T二油口相通，A、B二油口封闭，液压缸闭锁，液压泵卸荷第八章第八章 液压传动液压传动 2.压力控制阀 压力是液压传动中的一个重要参数，在不同的液压系统中，要求的工作压力不相同。即使在同一液压系统中，在不同的工作部位和不同元件中，要求的压力也不尽相同。这就需要对系统的工作压力进行调节，以适应工作的要求。用来控制液压系统压力的液压阀称为压力控制阀。按照用途不同，可分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。（1）溢流阀 溢流阀的功能是溢出液压系统中多余

36、的液压油（流回油箱），并使液压系统中的油液保持一定的压力，以满足液压传动工作的需要。此外，它还可以用来防止系统过载，起安全保护作用。常用的溢流阀有直动型和先导型两种，前者结构简单、性能较差，多用于低压系统；后者结构复杂，性能较好，常用于中、高压系统。第八章第八章 液压传动液压传动 直动型溢流阀的工作原理如图8-18所示，阀体1上有进油口P和出油口T,锥形阀芯2在弹簧3作用下压紧在阀座的阀口上。油压正常时，阀芯在弹簧力的作用下使阀口关闭。当系统的油压升高到能克服弹簧力时，阀芯上移，阀口被打开，进油口P和出油口T相通，油压就不会继续升高。这时的压力值称为溢流阀的调整压力。用调整螺钉4改变弹簧对阀芯

37、的压紧力，就可以改变阀的调整压力大小。图8-18 直动型溢流阀第八章第八章 液压传动液压传动 （2）减压阀 减压阀可以用来减压、稳压，通常将较高的进口油压降为较低的油压。减压阀的降压原理是靠油液流过缝隙造成压差，而使出口压力低于进口压力的。缝隙越小，压力差越大，减压作用也就越强。先导型减压阀及职能符号如图8-19所示。图8-19 先导型减压阀及职能符号 第八章第八章 液压传动液压传动 （3）压力继电器 压力继电器的作用是将压力信号转换成电信号，操纵电气元件动作。压力继电器在液压系统中应用比较广泛，如液压系统的顺序控制、安全控制及卸荷控制等。图8-20为压力继电器的职能符号。3.流量控制阀流量控

38、制阀 流量控制阀是用来控制液压系统中油液的流量。它是通过改变阀芯与阀座之间的相对位置来改变油液的流通截面积。流量阀多用于调速系统，常见的有节流阀和调速阀。（1）节流阀 节流阀是最简单的流量控制阀。图8-21所示为节流阀的工作原理图和符号，其阀芯下端的孔口形式为轴向三角槽式节流口。油液从P1口流入，经节流口从P2口流出。调节阀芯的轴向位置就可以改变阀的流通截面积，从而调节阀的流量。图8-20 压力继电器职能符号 第八章第八章 液压传动液压传动 （2）调速阀 调速阀是由定差减压阀和节流阀串联而成的一个组合阀。它是保持节流阀两端的压力差基本不变，使节流阀的流量不变，改善了节流阀的调速稳定性。从而使执

39、行机构获得稳定的运行速度。图8-22（a）所示为调速阀的工作原理图。泵的输出压力为pp的油液进入减压阀1中，从a槽经缝隙减压后，从b槽流出，压力降为p1。再经过节流阀2压力降为p2后，进入油缸，克服阻力F,使活塞向右运动。如果F变大，p2也随着增大，并通过控制油路使减压阀芯向右移动，减压间隙变大，减压作用减弱，p1就会增大，直到阀芯在新的位置上平衡。此时，保持不变，通过节流阀进入液压缸的流量也就不变。反之，F变小，p2减小，减压阀左移使减压缝隙减小，减压作用增强，p1也相应减小，仍使保持不变，通过节流阀的流量也不变。图5-22（b）为调速阀的图形符号。21ppp21ppp第八章第八章 液压传动

40、液压传动 a）结构图 b）图形符号 a）结构图 b）图形符号图8-21 节流阀的结构原理及图形符号 图8-22 调速阀的结构原理及图形符号第八章第八章 液压传动液压传动 四、液压附辅件四、液压附辅件 液压辅件是液压系统中的一个重要组成部分，它包括蓄能器、过滤器、油箱、热交换器、密封装置、压力装置等。1.蓄能器 蓄能器是液压系统中一种储存油液压力能的装置，其主要功能有下列几方面。1）作辅助动力源。在液压系统工作循环中不同阶段需要流量变化很大时，常采用蓄能器和一个小流量泵组成油源。当液压系统需要小流量时，蓄能器将液压泵多余的流量储存起来；当系统短时期需要大流量时，蓄能器将储存的压力油释放出来，与泵

41、一起向系统供油。2）保压和补充泄漏 有的液压系统需要长时间保压而液压泵卸荷，此时可利用蓄能器释放所存储的压力油，补充系统泄漏，保持系统的压力。第八章第八章 液压传动液压传动 3）吸收压力冲击和油泵的压力脉动。由于液压阀的突然关闭和换向，系统可能产生压力冲击，在压力冲击处安装蓄能器起吸收作用，避免压力过高而造成元件损坏。此外，还可以吸收泵的压力脉动，提高系统的平稳性。蓄能器按蓄能方式的不同可分为充气式蓄能器、重力式蓄能器和弹簧式蓄能器。常用的是充气式，其原理是利用气体压缩、膨胀储存、释放液压能。2.过滤器 在液压系统中，液压油中的赃物会引起运动零件表面划伤、磨损甚至卡死、堵塞管道小孔，因此，保持

42、油的清洁是十分重要的。过滤器的作用是滤去油液中的杂质，维护油液的清洁，防止油污染。3.油箱 油箱的作用就是存储油液，散发油液中的热量，分离油液中气体和沉淀污物。第八章第八章 液压传动液压传动第三节 液压传动基本回路及简单液压系统 根据某些液压元件的特性，按一定的要求进行组合，即可构成不同用途的液压基本回路。把若干基本回路有机结合起来，用以完成一定的传动职能，即为液压系统。一、液压基本回路一、液压基本回路 1.压力控制回路 压力控制回路是利用压力控制阀来控制油液的压力，以达到系统的过载保护、稳压、减压、增压、卸荷等目的。（1）调压回路 图8-23所示为二级调压回路，其中的溢流阀能调定系统的最大工

43、作压力。溢流阀1的控制压力p1比溢流阀2的控制压力p2高。当二位二通电磁换向阀A关闭时，液压系统的压力由溢流阀1控制，即当系统压力升高到p1时，阀1打开溢流。而当二位二通阀打开时，液压系统的压力由溢流阀2控制，此时当系统压力升高到p2时，阀2打开溢流，使系统工作压力不能继续升高。第八章第八章 液压传动液压传动 （2）减压回路 在用一个液压泵向两个以上执行元件供油的液压系统中，若某个执行元件或支路所需工作压力低于溢流阀调定的压力时，可采用减压阀组成减压回路。图8-24所示为常见的减压回路。系统主油路的最大工作压力由溢流阀2调定，分支油路所需压力比主油路低，为此，在支路上串联减压阀使油压降低。图8

44、-23 调压回路图8-24 减压回路第八章第八章 液压传动液压传动 （3）卸荷回路 为了节省能量消耗，减少系统发热，应使液压泵在无压力或很小压力下运转，这就是卸荷，使泵处于卸荷状态的液压回路称为卸荷回路。1）用换向阀的卸荷回路 图8-25所示为三位四通换向阀的中位卸荷回路。这种卸荷方法结构简单，适用于低压小流量的液压系统。2）用二位二通电磁阀的卸荷回路 图8-26所示，当液压系统工作时，二位二通电磁阀通电，阀的油路断开，油泵输出的压力油进入系统。当系统中执行元件停止运动时，使二位二通电磁阀断电，油路导通。此时油泵输出的油液通过阀2流回油箱，使泵卸荷。第八章第八章 液压传动液压传动图8-25 用

45、换向阀使油泵卸荷的油路 图8-26 用二位二通阀使油泵卸荷的油路 2.速度控制回路 液压传动可以保持在原动机的功率和转速不变的情况下，方便地实现大范围的调速。调速回路有节流调速和容积调速两类。第八章第八章 液压传动液压传动 （1）节流调速 节流调速回路依靠节流阀（或调速阀）改变管路系统中某一部分液流的阻力来改变执行元件的速度。此法简单，并能使执行元件获得较低的运动速度。但是，由于系统中经常有一部分高压油通过溢流阀流回油箱，因此功率损失较大，且造成系统的发热和效率降低。根据节流阀安装所处位置的不同，可分为图8-27所示的三种节流调速回路。1）进油节流调速回路（图5-27a）节流阀安装在液压缸的进

46、油回路上。2）回油节流调速回路（图5-27b）节流阀安装在液压缸的回油回路上。3）回油节流调速回路（图5-27c）节流阀安装在主油路的旁路上。第八章第八章 液压传动液压传动 a）b）c）图8-27 节流调速回路 （2）容积调速回路 容积调速回路依靠改变泵和马达的排量来调速，即用变量泵或变量马达来调速。如图8-28所示。1）变量泵调速回路（图8-28a）第八章第八章 液压传动液压传动 1）变量泵调速回路（图8-28a）变量泵输出的压力油全部进入定量马达（或液压缸），调节泵的输出流量就能改变马达的转速（或速度）。系统的溢流阀起安全保护作用。2）变量马达调速回路（图8-28b）定量泵输出的压力油全部

47、进入液压马达，输入流量不变，可以改变马达的排量来调节它的输出转速。3）变量泵-变量马达调速回路（图8-28c）它是上述两种回路的组合，调速范围较大。a）b）c）图8-28 容积调速回路第八章第八章 液压传动液压传动 与节流调速相比，容积调速的主要优点是压力和流量的损耗小，发热少。缺点是变量泵和变量马达结构复杂，价格较贵。3.方向控制回路 控制液压系统油路的通断或换向，以实现工作机构的启动、停止或变换运动方向的回路，称为方向控制回路。（1）换向回路 换向回路的主要元件是换向阀。在回路中利用换向阀来改变油液的流向，以实现执行元件的往复运动。如图8-29所示的用电磁换向阀实现的换向回路，由固装在工作

48、部件上的挡块碰撞行程开关来控制二位四通电磁阀，使油流方向发生改变，从而使活塞及工作部件往复运动。图8-29 用电磁阀实现换向第八章第八章 液压传动液压传动 （2）锁紧回路 锁紧回路是使执行元件停止在其行程的任一位置上，防止在外力作用下发生移动的液压回路。如起重机、挖掘机的液压支腿在支承期间为了防止软腿，必须采用锁紧回路。1）换向阀锁紧回路 图8-30所示为采用三位四通换向阀的中位机能M型（或O型），使执行元件两个工作腔的油路全部封死，从而达到锁紧目的。由于滑阀式换向阀其滑动副中不可避免地存在间隙，因此必然有泄漏，故锁紧效果较差，一般用在锁紧要求不太高的场合。图8-30 换向阀锁紧回路第八章第八

49、章 液压传动液压传动 图8-31所示为采用液控单向阀的锁紧回路，又称液压锁。两个液控单向阀分别装在液压缸两端的油路上。当使三位四通换向阀左位接入系统，泵输出的油液经换向阀、液控单向阀A进入液压缸的左腔，同时控制油路将液控单向阀B打开，液压缸活塞右移，缸右腔的油液经液控单向阀B、换向阀流回油箱。如果使换向阀中位接入系统，泵卸荷，油路中的油液无压力，A、B两阀都关闭，这时液压缸被锁紧。液控单向阀的密封性好，故锁紧效果好，常用于锁紧要求高的场合，如起重机支腿液压缸。图8-31 液控单向阀锁紧回路第八章第八章 液压传动液压传动 二、液压系统实例二、液压系统实例 图8-32所示为自升式塔式起重机液压系统

50、。自升式塔式起重机的特点是塔身能借助于其内部顶升机构的作用力，随建筑物的升高而自行升高。其顶升工作过程为：操作手柄，使三位四通手动换向阀2的右位接入系统，油泵1输出的高压油经换向阀2进入顶升油缸的上腔，使油缸3的活塞杆伸出，顶起缸体使塔机顶部上升，然后把吊起的塔身标准节安装在塔身上部。此时系统的工作压力由高压溢流阀4控制；顶升完毕后，收缩活塞，使活塞杆端部顶在刚接入的标准节上，以便接入下一个标准节，为此操纵手动换向阀2使左位接入系统，并操作二位二通电磁阀5使先导式溢流阀4的远程控制口接低压溢流阀6，于是，在活塞杆回缩过程中系统的压力改为由低压溢流阀6控制。溢流损失相对较小，可节约部分动力，减小