1、培训材料液压以及气动技术培训（工液压以及气动技术培训（工种：机修工）种：机修工） 以液体作为工作介质进行能量(动力)传递的传动方式称为液体传动，液体传动分为液力传动和液压传动两种形式。液力传动主要是利用液体的动能来传递能量；而液压传 动 则 主 要 是 利 用 液 体 的 压 力 能 来 传 递 能 量 。 液压传动概念液压传动概念(1) 动力元件。主要指各种液压泵。它的作用是把原动机(马达)的机械能转变成油液的压力能，给液压系统提供压力油，是液压系统的动力源。 (2) 执行元件。指各种类型的液压缸、液压马达。其作用是将油液压力能转变成机械能，输出一定的力(或力矩)和速度，以驱动负载。 (3)
2、 控制调节元件。主要指各种类型的液压控制阀如上例中的溢流阀，节流阀，换向阀等。它们的作用是控制液压系统中油液的压力、流量和流动方向，从而保证执行元件能驱动负载，并按规定的方向运动，获得规定的运动速度。 (4) 辅助装置。指油箱、过滤器、油管、管接头、压力表等。它们对保证液压系统可靠、稳定、持久地工作，具有重要作用。 (5) 工作介质。指各种类型的液压油。 液压传动系统的组成液压传动系统的组成对液压油的要求 合适的黏度，具有较好的黏温性能。 具有良好的润滑性能和足够的油膜强度，使系统中的各摩擦表面获得足够的润滑而不致磨损。 不得含有蒸汽、空气及容易汽化和产生气体的杂质，否则会起气泡。 对金属和密
3、封件有良好的相容性 对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性，在储存和使用过程中不变质。 抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好。 热膨胀系数低，比热高，导热系数高。 凝固点低，闪点(明火能使油面上油蒸汽闪燃，但油本身不燃烧时的温度)和燃点高。使用液压油注意要点 由于黏度低、泄漏大，系统的最高压力不要超过7MPa。 要防止气蚀现象，可用高置油箱以增大泵进油口处压力，泵的转速不要超过1200r/min。 系统浸渍不到油液的部位，金属的气相锈蚀较为严重，因此应使系统尽量地充满油液。 由于油液的pH 值高，容易发生由金属电位差引起的腐蚀，因此应避免使用镁合金、锌、镉之类金属。 定期检查油液的pH
4、值、浓度、霉菌生长情况，并对其进行控制。 滤网的通流能力须4倍于泵的流量，而不是常规的1.5倍。液压阀的基本结构及工作原理 液压阀的基本结构主要包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内做相对运动的操纵装置。 阀芯的主要形式有滑阀、锥阀和球阀；阀体上除有与阀芯配合的阀体孔或阀座孔外，还有外接油管的进、出油口和泄油口；驱动阀芯在阀体内做相对运动的装置可以是手调机构，也可以是弹簧或电磁铁，有些场合还采用液压力驱动。 在工作原理上，液压阀是利用阀芯在阀体内的相对运动来控制阀口的通断及开口的大小，以实现压力、流量和方向控制。液压阀的分类 根据在液压系统中的功用可分为：方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。 根据液
5、压阀的控制方式分为：定值或开关控制阀、电液比例阀、伺服控制阀和数字控制阀。 根据阀芯的结构形式分为：滑阀(或转阀)类、锥阀类、球阀类。 根据连接和安装形式不同分为：管式阀、板式阀、叠加式阀和插装式阀。液压阀的性能参数液压阀的性能参数 公称通径代表阀的通流能力的大小，对应于阀的额定流量。与阀进、出油口相连接的油管规格应与阀的通径相一致。阀工作时的实际流量应小于或等于其额定流量，最大不得大于额定流量的1.1倍。 额定压力是液压阀长期工作所允许的最高工作压力。对于压力控制阀，实际最高工作压力有时还与阀的调压范围有关；对于换向阀，实际最高工作压力还可能受其功率极限的限制。单向阀 单向阀又称止回阀，它只
6、允许液流沿一个方向通过，而反向液流被截止。对单向阀的 主要性能要求是：正向液流通过时压力损失要小；反向截止时密封性要好；动作灵敏，工作时撞击和噪声小。 单向阀的开启压力一般为0.03 MPa0.05MPa. 背压是在液压回路的回油侧或压力作用面的相反方向所作用的压力。 如图 所示采用两个液控单向阀(又称双向液压锁)的锁紧回路。当换向阀左位接通时，压力油经换向阀打开液控单向阀1(此时单向阀1的控制油口通油箱，其性能与普通单向阀相同)进入液压缸的左腔，与此同时，压力油进入液控单向阀2 的控制油口，将阀2 的阀芯顶开。液压缸右腔的油液经液控单向阀2、换向阀与油箱连通。此时，活塞在压力油的作用下向右运
7、动。反之亦然。当换向阀处于中位时，液压缸处于自锁状态。换向阀 换向阀是利用阀芯和阀体间相对位置的不同来变换阀体上各主油口的通断关系，实现各油路连通、切断或改变液流方向的阀类。 按照换向阀的结构形式，可分为滑阀式、转阀式、球阀式和锥阀式。 按照换向阀的操纵方式，可分为手动、机动、电磁控制、液动、电液动和气动。 按照换向阀的工作位置和控制的通道数，分为二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等。 按照换向阀的阀芯在阀体中的定位方式，又可分为钢球定位、弹簧复位、弹簧对中等。滑阀式换向阀阀体和滑阀阀芯是滑阀式换向阀的结构主体。阀体内孔有多个沉割槽，每个槽通过相应的孔道与外部相通。阀体上与外部连
8、接的主油口，称为“通”，具有二个、三个、四个或五个主油口的换向阀称为“二通阀”、“三通阀”、“四通阀”或“五通阀”。滑阀阀芯相对于阀体有二个、三个等不同的稳定工作位置，该稳定的工作位置称为“位”。所谓“二位阀”或“三位阀”是指换向滑阀的阀芯相对于阀体有二个或三个稳定的工作位置。当滑阀阀芯在阀体中从一个“位”移动到另一个“位”时，阀体上各主油口的连通形式立即发生了变化。“通”和“位”是换向阀的重要概念，不同的“通”和“位”构成了不同类型的换向阀。用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示几“位”。 一个方框上与外部相连接的主油口数有几个，就表示几“通 用方框内的箭头表示该位置上油路处于接通状态，但
9、箭头方向不一定表示液流的实际流向。方框内的符号“ ”或“”表示此通路被阀芯封闭，即不通。通常换向阀与系统供油路连接的油口用P 表示，与回油路连接的回油口用T表示，而与执行元件相连接的工作油口用字母A、B 表示。滑阀式换向阀滑阀式换向阀电动换向阀 电动换向阀又称为电磁换向阀，它是利用电磁铁通电吸合后产生的吸力推动阀芯动作来改变阀的工作位置。 电磁换向阀的电磁铁按所使用电源不同可分为交流型和直流型；按衔铁工作腔是否有油液又可分为“干式”和“湿式”电磁铁。图为直流湿式三位四通电磁换向阀。当两边电磁铁都不通电时，阀芯2在两边对中弹簧4 的作用下处于中位，P、T、A、B 油口都不相通；当右边电磁铁通电时
10、，推杆将阀芯2推向左端，P与A通，T与B通；当左边电磁铁通电时，P与B相通，T与A相通。图5.10 直流湿式三位四通电磁换向阀1电磁铁；2推杆；3阀芯；4弹簧；5挡圈电动换向阀液动换向阀液动换向阀是利用控制油路的压力在阀芯端部所产生的液压作用力来推动阀芯移动，从而改变阀芯位置的换向阀。对于三位换向阀而言，按其换向时间的可调性，液动换向阀分为可调式和不可调式两种。图为不可调式三位四通弹簧对中型液动换向阀结构原理图，阀芯两端分别接通控制油口K1和K2。当控制油口K1通压力油、K2回油时，阀芯右移，P 与A 相通，T 与B 相通；当K2通压力油，K1回油时，阀芯左移，P 与B 相通，T 与A 相通；
11、当K1、K2都不通压力油时(在图示位置)，阀芯在两端弹簧对中的作用下处于中间位置。电液动换向阀 电液动换向阀由电磁换向阀和液动换向阀组合而成。其中，液动换向阀实现主油路的换向称为主阀； 电磁换向阀用于改变液动换向阀的控制油路的方向，推动液动换向阀阀芯移动，称为先导阀。由于推动主阀芯的液压推力可以很大，所以主阀芯的尺寸可以做得很大，允许大流量通过。这样，用较小的电磁铁就能控制较大的流量电液动换向阀图所示为弹簧对中电液换向阀的结构原理和图形符号。当电磁铁线圈4、6 都不通电时，电磁换向阀阀芯5处于中位，液动换向阀阀芯1 两端都未接通控制油液，在其对中弹簧的作用下，也处于中位。当电磁铁线圈4 通电时
12、，阀芯5 移向右位，控制压力油经单向阀2 流入主阀芯1 的左端，推动主阀芯1移向右端，主阀芯1 右端的油液则经节流阀7 和电磁换向阀流回油箱。主阀芯1 运动的速度由节流阀7的开口大小决定。这时主油路状态是P 和A 通，B 和T通。同理，当电磁铁6 通电时，电磁阀阀芯5 移向左位，控制压力油通过单向阀8，推动主阀芯1移向左端，其移动速度的快慢由节流阀3的开口大小决定。这时主油路状态是P 和B 通，A 和T 通。压力控制阀 压力控制阀，简称压力阀，是用来调节和控制液压系统中油液压力的阀类。按其功能和用途可分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等，它们的共同特点是利用作用于阀芯上的液压作用力与弹簧力
13、相平衡的原理进行工作。溢流阀 主要用途： 一是用来保持系统或回路的压力恒定，如在定量泵节流调速系统中作溢流恒压阀，用以保持泵的出口压力恒定； 二是在系统中作安全阀用，在系统正常工作时，溢流阀处于关闭状态，而当系统压力大于或等于其调定压力时，溢流阀才开启溢流，对系统起过载保护作用。溢流阀的应用 调压溢流:系统采用定量泵供油的节流调速时，常在其进油路或回油路上设置节流阀或调速阀，使泵油的一部分进入液压缸工作，而多余的油须经溢流阀流回油箱。 安全保护:系统采用变量泵供油时，系统内没有多余的油需溢流，其工作压力由负载决定。这时与泵并联的溢流阀只有在过载时才需打开，以保障系统的安全。 使泵卸荷:采用先导
14、式溢流阀调压的定量泵系统，当阀的外控口K与油箱连通时，其主阀芯在进口压力很低时即可迅速抬起，使泵卸荷，以减少能量损耗. 形成背压:将溢流阀设置在液压缸的回油路上，可使缸的回油腔形成背压，用以消除负载突然减小或变为零时液压缸产生的前冲现象，提高运动部件运动的平稳性。因此这种用途的阀也称背压阀。减压阀 减压阀是一种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。按调节要求不同，减压阀可分为用于保证出口压力为定值的定压输出减压阀，用于保证进出口压力差不变的定差减压阀以及用于保证进出口压力成比例的定比减压阀。顺序阀 顺序阀是利用油液压力作为控制信号实现油路的通断，以控制执行元件顺序
15、动作的压力阀。按控制压力来源的不同，顺序阀可分为内控式和外控(液控)式。内控式是直接利用阀进口处的油压力来控制阀口的启闭；外控式是利用外来的控制油压控制阀口的启闭。按结构的不同，顺序阀也有直动式和先导式之分。先导式顺序阀压力继电器 压力继电器是利用液体的压力信号来启闭电气触点的液压电气转换元件。它在油液压力达到其设定压力时，发出电信号，控制电气元件动作，实现泵的加载或卸荷、执行元件的顺序动作或系统的安全保护及连锁控制等功能。柱塞式压力继电器如图 所示为柱塞式压力继电器的结构。当油液压力p 达到压力继电器的设定压力时，作用在柱塞l上的液压力克服弹簧力，通过顶杆2 的推动，合上微动电器开关4，发出
16、电信号。改变弹簧的预压缩量，可以调节压力继电器的设定压力。图中，L为泄油口。流量控制阀 流量控制阀是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。流量控制阀是节流调速系统中的基本调节元件。在定量泵供油的节流调速系统中，必须将流量控制阀与溢流阀配合使用，以便将多余的油液排回油箱。流量控制阀包括节流阀、调速阀、旁通调速阀(又称溢流节流阀)和分流集流阀等。节流阀 借助于控制机构使阀芯相对于阀体孔运动，以改变阀口的通流面积，从而调节输出流量的阀类。图所示为一种精密节流阀结构图。具有螺旋曲线开口的阀芯2 与阀套3上的窗口液压传动匹配后，构成了具有某种形状的棱边型节流孔
17、。转动手轮1(此手轮可用顶部的钥匙来锁定)，使螺旋曲线相对阀套窗口升高或降低，即可调节节流口面积的大小，实现对流量的控制。1阀芯；2手轮；3阀套；4阀体节流口堵塞:节流口在小开口下工作时，特别是进出口压差较大时，虽然不改变油温和阀的压差，但流量也会出现时大时小的脉动现象。开口越小，脉动现象越严重，甚至在阀口没有关闭时就完全断流。这种现象称为节流口堵塞。减轻堵塞现象的措施有：(1) 选择水力半径大的薄刃节流口。(2) 精密过滤并定期更换液压油。(3) 合理选择节流口前后的压差。(4) 采用电位差较小的金属材料、选用抗氧化稳定性好的油液、减小节流口的表面粗糙度等，都有助于缓解堵塞的产生。节流阀的最
18、小稳定流量:是指在不发生节流堵塞现象的最小流量。这个值越小，说明节流阀节流口的通流性越好，系统可获得的最低速度越低，阀的调速范围越大。为了保证系统在低速工作时速度的稳定性，最小稳定流量必须小于系统以最低速度运行所需要的流量值。节流阀调速阀 调速阀是进行了压力补偿的节流阀，它由定差减压阀和节流阀串联而成，利用定差减压阀保证节流阀的前后压差稳定，以保持流量稳定。密 封 件 在液压系统中，密封件的作用是防止工作介质的内、外泄漏，以及防止灰尘、金属屑等异物侵入液压系统。能实现上述作用的装置称为密封装置，其中起密封作用的关键元件称为密封件。液压系统对密封件的主要要求是：在一定的压力、温度范围内具有良好的
19、密封性能。有相对运动时，由密封件所引起的摩擦力应尽量小，摩擦系数应尽量稳定。耐腐蚀性、耐磨性好，不易老化，工作寿命长，磨损后能在一定程度上自动补偿。结构简单，装拆方便，成本低廉。O 形密封圈是一种断面形状为圆形的耐油橡胶环。它是液压设备中使用得最多、最广泛的一种密封件，可用于静密封和动密封。为减少或避免运动时O形圈发生扭曲和变形，用于动密封的O形圈的断面直径较用于静密封的断面直径大。它既可以用于外径或内径密封也可以用于端面密封。O 形密封圈的特点是结构简单，单圈即可对两个方向起密封作用，动摩擦阻力较小，对油液种类、压力和温度的适应性好。其缺点是，用作动密封时，启动摩擦阻力较大，磨损后不能自动补
20、偿，使用寿命短。O 形密封圈Y 形密封图 Y 形密封圈一般用聚氨酯橡胶和丁腈橡胶制成，其截面形状呈Y 形。 这种密封圈有一对与密封面接触的唇边，安装时唇口对着压力高的一边。油压低时，靠预压缩密封；油压高时，受油压作用两唇张开，贴紧密封面，能主动补偿磨损量，油压越高，唇边贴得越紧。双向受力时要成对使用。这种密封圈摩擦力较小，启动阻力与停车时间长短和油压大小关系不大，运动平稳，适用于高速(0.5m/s)、高压(可达32MPa)的动密封。V 形密封圈 V 形密封圈由多层涂胶织物压制而成，由三种不同截面形状的压环、密封环、支承环组成。压力小于10MPa时，使用一套三件已足够保证密封；压力更高时，可以增
21、加中间密封环的个数。这种密封圈安装时应使密封环唇口面对压力油作用方向。 V形密封圈的接触面较长，密封性能好，耐高压(可达50MPa)，寿命长，但摩擦力较大。同轴组合密封装置 同轴组合密封装置是由加了填充材料的改性聚四氟乙烯滑环和充当弹性体的橡胶环(如O 形圈、矩形圈或X 形圈)组成。聚四氟乙烯滑环自润滑性好，摩擦阻力小，但缺乏弹性，通常将其与弹性体的橡胶环同轴组合使用，利用橡胶环的弹性施加压紧力，二者取长补短，能产生良好的密封效果。密封垫圈 密封垫圈用于管接头与液压元件连接处的端面密封 组合密封垫圈：它由软质密封环和金属环胶合而成，前部分起密封作用，后部分起支承作用。组合密封垫圈的特点是密封性
22、能好，连接时压紧力小，承压高，适用于工作压力40MPa，温度2080情况下的静密封。 金属密封垫圈：是用纯铜或纯铝等硬度较低的材料制成的密封圈。它在紧固力作用下产生变形，充填接触面的凹凸不平，从而实现密封。金属密封垫圈适于在高温下长期使用。 冷却器有水冷式、风冷式和冷媒式三种。 最简单的水冷式冷却器是蛇形管式，如图所示。 冷媒式是利用冷媒介质(如氟里昂)在压缩机内做绝热压缩，使散热器散热，蒸发器吸热的原理，把热油的热量带走，使油液冷却。此种方式冷却效果最好，但价格昂贵，常用于精密机床等设备。冷却器的结构与选用：加热器的结构和选用在严寒地区使用液压设备，开始工作时油温低，启动困难，效率也低，所以
23、必须将油箱中的液压油加热。对于要求在恒温下工作的液压实验装置、精密机床等液压设备，也必须在开始工作之前，把油温提高到一定值。加热的方法如下： (1) 用系统本身的液压泵加热，使全部油液通过溢流阀或安全阀回到油箱，使液压泵的驱动功率大部分转化为热量，从而油液升温。 (2) 用表面加热器加热，可以用蛇形管蒸汽加热，也可用电加热器加热。为了不使油液局部高温导致烧焦，表面加热器的表面功率密度不应大于3W/cm2。电热器加热液 压 油 箱 油箱的用途是储油、散热、沉淀油液中的杂质及逸出渗入油液中的空气。 液压油箱有总体式和分离式两种。总体式油箱是利用机械设备机体的空腔设计而成的，如利用机床床身、工程机械
24、的机体作为油箱；分离式油箱是一个独立于机械设备之外的或能与机械设备分离的油箱，这种油箱布置灵活、维修方便，能设计成通用的标准的形式。 根据油箱液面是否与大气相通，又可分为开式油箱和闭式油箱。闭式油箱内液面不与大气接触。蓄 能 器 蓄能器是储存和释放液体压力能的装置，它储存高压油，在需要的场合和时间使用。(焊装车身线二工位） 在液压系统中，蓄能器的主要用途如下： 作为辅助动力源，短期大量供油 维持系统压力 吸收冲击压力和脉动压力液压千斤顶的工作原理图中，大小两个液压缸2 和11 内分别装有活塞，活塞可以在缸内滑动，且密封可靠。要举升重物12 时，截止阀8 应关闭。当向上提起杠杆1 时，小活塞向上
25、移动，液压缸I 下腔的密封容积增大，腔内压力下降，形成一定的真空度，这时排油单向阀3 关闭，油箱5 中的油液在大气压力的作用下推开吸油单向阀4 进入液压缸I 的下腔，从而完成了一次吸油过程。接着，压下杠杆1，小活塞下移，液压缸I下腔密封容积减小，油液受到挤压，压力上升，关闭吸油单向阀4，压力油推开排油单向阀3 进入液压缸II的下腔，从而推动大活塞克服重物12 的重力G上升而做功。如此反复地提压杠杆1，就可以将重物12 逐渐升起，从而达到起重的目的。若杠杆1不动，液压缸II中的液压力使单向阀3关闭，大活塞不动。当需要将大活塞放下时，可打开截止阀8，液压油在重力作用下经截止阀8排回油箱5，大活塞下
26、降到原位。1、气动故障原因分析、气动故障原因分析2、气动管路与元件的安装、气动管路与元件的安装3、气动元件的定期维护、气动元件的定期维护4、气缸的原理及维护、气缸的原理及维护5、换向阀的原理及维护、换向阀的原理及维护6、气动辅助元件的原理及维护、气动辅助元件的原理及维护气动故障常因气动故障常因与压缩空气相关与压缩空气相关冷凝水冷凝水灰尘杂质灰尘杂质焦油、润滑油焦油、润滑油使用条件使用条件电压、电流电压、电流外力、安装外力、安装环境因素环境因素气动回路的基本构成气动回路的基本构成气动回路的图形符号气动回路的图形符号管路安装之一管路安装之一管路安装之二管路安装之二管路安装之三管路安装之三气缸之安装
27、示例气缸之安装示例气缸之安装方式种类图示气缸之安装方式种类图示推荐使用的附件推荐使用的附件换向阀的安装换向阀的安装过滤器安装过滤器安装减压阀的安装减压阀的安装油雾器的安装油雾器的安装毎日毎日：运：运转转前确前确认认各各处处的的过滤过滤器、气器、气罐等罐等处处的冷凝水是否排出的冷凝水是否排出：重要：重要场场所的所的压压力确力确认认定期点检（每日）定期点检（每日）定期点检（半年）定期点检（半年）气缸构造气缸构造气缸气缸输出力不足输出力不足破破损损动作不稳定动作不稳定漏气漏气缓冲机构缓冲机构气缓冲气缓冲垫缓冲垫缓冲外置缓冲外置缓冲气气 垫双缓冲垫双缓冲 气缓冲解析气缓冲解析换向阀换向阀直动式直动式先
28、导式先导式换向阀的动作方式换向阀的动作方式不通电（供气）1 (排气）通电（供气）（排气）SO L-aR2BPAR1SO L-aR2BPAR1（供气）1 (排气）SO L-a偽偹A BR1 P R2（供气）（排气）不通电通电先导式电磁阀先导式电磁阀五通阀五通阀右側右側电电源源ON時時电电源源ON時時使用目的：将过滤器设置位置使用目的：将过滤器设置位置之前产生的对气动系统有害的之前产生的对气动系统有害的不纯物质去除。（但是，以水不纯物质去除。（但是，以水蒸气状态存在的水分、油分不蒸气状态存在的水分、油分不能去除）能去除）设置位置：尽可能靠近所使用设置位置：尽可能靠近所使用的气动元件，并设置在比供气的气动元件，并设置在比供气管道低一些的位置。管道低一些的位置。 过滤器结构过滤器结构压力控制阀压力控制阀
