1、液压传动液压传动 一 液压传动的基本原理及特征液压传动的基本原理及特征 液压传动的概念液压传动的概念 液压传动是利用密闭系统中的受压液体来传递运动和动力的液压传动是利用密闭系统中的受压液体来传递运动和动力的一种传动方式一种传动方式.它先将机械能转换为液体的压力能它先将机械能转换为液体的压力能,再将液体的压再将液体的压力能转换为机械能力能转换为机械能.u液压传动的两个特征液压传动的两个特征u 、液压系统中的工作压力是由负载决定的、液压系统中的工作压力是由负载决定的 、执行元件的运动速度只取决于输入流量的大小，而与负、执行元件的运动速度只取决于输入流量的大小，而与负载无关。载无关。u常用压力单位换
2、算常用压力单位换算 1巴巴(bar)=1.02公斤力公斤力/厘米厘米(kgf/c)=0.1兆帕兆帕(mpa)牛顿平方米（牛顿平方米（m）u 二二 液压传动的组成液压传动的组成 动力元件动力元件把原动机输入的机械能转换为液把原动机输入的机械能转换为液压能的装置最常见的形式是液压泵压能的装置最常见的形式是液压泵+电机，电机，它给系统提供压力油它给系统提供压力油 执行元件执行元件把油液的液压能转换为机械能的把油液的液压能转换为机械能的装置最常见的形式是液压缸和液压马达装置最常见的形式是液压缸和液压马达 控制元件控制元件对系统中油液压力、流量、方向对系统中油液压力、流量、方向进行控制或调节的装置。如溢
3、流阀、节流阀、进行控制或调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀等。换向阀等。辅助元件辅助元件保证系统正常工作所需的上述三保证系统正常工作所需的上述三种以外的装置。如油箱、滤器、油管等。种以外的装置。如油箱、滤器、油管等。三液压泵概述三液压泵概述 液压泵（容积泵）正常工作的三个必备条件液压泵（容积泵）正常工作的三个必备条件:1、必须具有一个由运动件和非运动件所构成的、必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积；密闭容积；2、密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的、密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大变化，容积由小变大吸油，由大变小吸油，由大变小压压油；油；3、密闭容积增大到
4、极限时，先要与吸油腔隔开，、密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；然后才转为排油；密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。然后才转为吸油。液压泵的基本性能参数主要是指液压泵的压力、排量、流量、功率和效率等。工作压力工作压力：泵（马达）实际工作时的压力。泵指输出压力；马达指输入压力。实际工作压力取决于相应的外负载。额定压力额定压力：泵（马达）在额定工况条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力，超过此值就是过载。每弧度排量每弧度排量 Vd：泵（马达）每转一弧度所排出（吸入）液体的体积，也称角排量。每转排量每转排量 V：无内外
5、泄漏时，泵（马达）每转一周所排出（吸入）液体的体积。液压泵分类 按运动部件的形状和运动方式分为齿轮泵，按运动部件的形状和运动方式分为齿轮泵，叶片泵，柱塞泵，螺杆泵等。齿轮泵又分外叶片泵，柱塞泵，螺杆泵等。齿轮泵又分外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。叶片泵又分双啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。叶片泵又分双作用叶片泵，单作用叶片泵。柱塞泵又分径作用叶片泵，单作用叶片泵。柱塞泵又分径向柱塞泵和轴向柱塞泵。按排量能否变量分向柱塞泵和轴向柱塞泵。按排量能否变量分定量泵和变量泵。定量泵和变量泵。液压泵的图形符号所示。液压泵的图形符号所示。齿轮泵是一种常用的液压泵。主要主要优点:结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重
6、量轻，自吸性好，对油液污染不敏感，工作可靠；主要主要缺点:流量和压力脉动大，噪声大，排量不可调。齿轮泵按照其啮合形式的不同，有和两种，外啮合齿轮泵应用较广，内啮合齿轮泵则多为辅助泵。图2.4 齿轮泵的结构1-壳体;2.主动齿轮;3-从动齿轮;4-前端盖;5-后端盖;6-浮动轴套;7-压力盖泵主要由主、从动齿泵主要由主、从动齿轮，驱动轴，泵体及侧板轮，驱动轴，泵体及侧板等主要零件构成。等主要零件构成。泵体内相互啮合的主、从动齿轮与两端盖及泵体一起构成密封工作容积，齿轮的啮合点将左、右两腔隔开，形成了吸、压油腔。左侧压油腔内的轮齿不断进入啮合，使密封腔容积减小，油液受到挤压被排往系统，这就是齿轮泵
7、的吸油和压油过程。当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔内的轮齿脱离啮合，密封腔容积不断增大，构成吸油并被旋转的轮齿带入左侧的压油腔。外啮合齿轮泵的问题外啮合齿轮泵的问题外啮合齿轮泵存在的问题有四个：外啮合齿轮泵存在的问题有四个：外啮合齿轮泵的泄漏比较大外啮合齿轮泵的泄漏比较大外啮合齿轮泵的流量脉动大外啮合齿轮泵的流量脉动大外啮合齿轮泵有径向不平衡力外啮合齿轮泵有径向不平衡力外啮合齿轮泵有困油问题外啮合齿轮泵有困油问题径向不平衡力径向不平衡力在齿轮泵中，油液作用在轮外缘的压力是不均匀的，从低压腔到高压腔，压力沿齿轮旋转的方向逐齿递增，因此，齿轮和轴受到径向不平衡力的作用。压力越高，径向不平衡力越大
8、，它能使泵轴弯曲，使定子偏磨，加速轴承的磨损，降低轴承使用寿命。常采取缩小压油口的办法减小径向不平衡力，增加模数，扫膛工艺。困油现象困油现象图2.5 齿轮泵困油现象及消除措施AB间的死容积逐步减小AB间的死容积逐步增大AB间的死容积达到最小齿轮啮合时的重叠系数必大于1，故有一部分油液困在两对轮齿啮合时所形成的封闭油腔之内，这个密封容积的大小随齿轮转动而变化，形成困油。困油现象 齿轮间密封容积周期性的增大减小。受困油液受到挤压而产生瞬间高压，密封容腔的受困油液若无油道与排油口相通，油液将从缝隙中被挤出，导致油液发热，轴承等零件也受到附加冲击载荷的作用；若密封容积增大时，无油液的补充，又会造成局部
9、真空，使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴。图2.5 齿轮泵的困油现象及消除措施AB间的死容积逐步减小AB间的死容积逐步增大AB间的死容积达到最小卸荷措施：在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽。开设卸荷槽的原则：两槽间距a为最小闭死容积，而使闭死容积由大变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。图2.5 齿轮泵的困油现象及消除措施图2.5 齿轮泵的困油现象及消除措施容积减小时与压油侧相通容积增大时与吸油侧相通卸荷槽困油的现象困油的现象齿轮泵的泄漏通道及端面间隙的自动补偿齿轮泵的泄漏通道及端面间隙的自动补偿齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途经泄漏到吸油腔：齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途经泄漏
10、到吸油腔：在这三类间隙在这三类间隙中，端面间隙的泄中，端面间隙的泄漏量最大，压力越漏量最大，压力越高，由间隙泄漏的高，由间隙泄漏的液压油就愈多。液压油就愈多。三是通过齿轮两端面和侧板间的间隙端面间隙端面间隙二是通过泵体定子环内孔和齿顶间的径向间隙齿顶间隙齿顶间隙一是通过齿轮啮合线处的间隙齿侧间隙齿侧间隙为了提高齿轮泵的压力和容积效率，实现齿轮泵的高压化，需要从结构上来取措施，对端面间隙进行自动补偿。采用自动补偿端面间隙装置：浮动轴套式或弹性侧板式。原理：引入压力油使轴套或侧板紧贴在齿轮端面上，压力愈高，间隙愈小，可自动补偿端面磨损和减小间隙。浮动轴套式齿轮泵的泄漏通道及端面间隙的自动补偿齿轮泵
11、的泄漏通道及端面间隙的自动补偿内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种，其结构示意图见图2.6。图2.6 内啮合齿轮泵1外齿轮，2内齿轮，3隔板渐开线齿形渐开线齿形摆摆 线线 齿齿 形形2齿轮泵修理要点 泵前、后端盖和端面的磨损及配合间隙泵前、后端盖和端面的磨损及配合间隙 齿顶与泵壳之间的磨损及配合间隙齿顶与泵壳之间的磨损及配合间隙 这些磨损部位与泵内泄漏及温升有关，也这些磨损部位与泵内泄漏及温升有关，也与压力、流量下降有关。与压力、流量下降有关。检查泵轴是否弯曲，骨架油封处是否拉毛，检查泵轴是否弯曲，骨架油封处是否拉毛，密封件的损坏，它与外泄漏有关密封件的损坏，它与外泄漏有关 轴承的磨损，它与
12、压力波动及噪声增大有轴承的磨损，它与压力波动及噪声增大有关；关；低压齿轮泵的间隙 齿轮端面与泵盖配合间隙齿轮端面与泵盖配合间隙 （0.0250.04mm)齿顶圆与泵体内孔配合间隙齿顶圆与泵体内孔配合间隙 （0.02 0.06mm)单作用叶片泵双作用叶片泵叶片泵包括两大类：双作用叶片泵双作用叶片泵和单作用叶片泵单作用叶片泵。双作用叶片泵只能做成定量泵定量泵，单作用叶片泵一般是变量泵变量泵。其主要区别是定子内曲线的形状不同定子内曲线的形状不同。曲线形状不同泵轴转一转时吸压油的次数也不同，每转吸压油一次的称单作用叶片泵，吸压油两次的称双作用叶片泵。双作用叶片泵 结构组成结构组成定子定子 其内环由两其
13、内环由两段大半径段大半径R 圆弧、圆弧、两段小半径两段小半径 r 圆弧圆弧和四段过渡曲线组和四段过渡曲线组成成转子转子 铣有铣有N个叶个叶片槽，且与定子同片槽，且与定子同心心叶片叶片 在叶片槽内在叶片槽内能自由滑动能自由滑动左、右配流盘左、右配流盘 开开有对称布置的吸、有对称布置的吸、压油窗口压油窗口传动轴传动轴图中，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。叶片贴紧力图2.12 双作用叶片泵工作原理1定子；2 压油口；3 转子；4 叶片；5 吸油口工作原理工作原理 这种泵
14、的转子每转一转，每个密封工作腔完成吸油和压油动作各两次，所以称为双作用叶片泵。径向力平衡图2.12 双作用叶片泵工作原理1定子；2 压油口；3 转子；4 叶片；5 吸油口工作原理工作原理 存在困油现象存在困油现象 配流盘的吸、排油窗口间的密封角略大于两相邻叶片间的夹角，而单因此，当上述被封闭的容腔发生变化时，会产生与齿轮泵相类似的困油现象。通常，通过配流盘排油窗口边缘开三角卸荷槽的方法来消除困油现象。结构特点结构特点 泵由转子2定子3叶片4配流盘等组成 图2.7 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51243e定子内表面是
15、圆柱面，转子和定子中心之间存在着偏心，叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及叶片根部油压力作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是两相邻叶片、配油盘、定子和转子便形成了一个密封的工作腔。工作原理工作原理 泵在转子转一转的过程中，吸油、压油各泵在转子转一转的过程中，吸油、压油各一次，故称单作用叶片泵。一次，故称单作用叶片泵。转子单方向受力，轴承负载大。转子单方向受力，轴承负载大。改变偏心距，可改变泵排量，形成变量叶改变偏心距，可改变泵排量，形成变量叶片泵。片泵。叶片泵修理要点 定子内曲线的磨损情况，这些磨损与输出流量、定子内曲线的磨损情况，这些磨损与输出流量、压力下降，内泄漏增大，
16、元件发热等有关，也与压力下降，内泄漏增大，元件发热等有关，也与压力波动增大有关。定子内曲线的磨损主要发生压力波动增大有关。定子内曲线的磨损主要发生在吸油过渡区在吸油过渡区 转子端面磨损情况，转子叶片槽磨损情况，配流转子端面磨损情况，转子叶片槽磨损情况，配流盘的磨损情况，定子与转子轴向配合间隙盘的磨损情况，定子与转子轴向配合间隙 转子是否断裂转子是否断裂 叶片是否卡滞在叶片槽内，叶片的磨损情况叶片是否卡滞在叶片槽内，叶片的磨损情况 轴承的磨损情况，它与噪声增大有关。轴承的磨损情况，它与噪声增大有关。密封件的磨损情况，它与外泄漏有关。密封件的磨损情况，它与外泄漏有关。泵内是否沉积磨屑或其他污物。泵
17、内是否沉积磨屑或其他污物。柱塞泵柱塞泵轴向柱塞泵按变量方式可分为两大类：斜盘式斜盘式 斜轴式斜轴式柱塞泵是通过柱塞在柱塞孔内往复运动时密封工作容积的变化来实现吸油和排油的。柱塞泵的特点是柱塞泵的特点是泄漏小、容积效率高，可以在高压下工作。柱塞泵按柱塞排列形式分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵 斜盘(Swash Plate)1和配油盘(Valve Plate)4不动，传动轴(Drive Shaft)5带动缸体(Cylinder Block)3、柱塞(Piston)2一起转动。缸体每转一转，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸油动作。改变斜盘的倾角，就可以改变密封工作容积的有效变化量，实现泵的变量。柱塞2吸油
18、口6缸体3压油口7斜盘1配油盘4柱塞泵零件图斜 盘 回程盘 缸 体 配流盘 壳 体(1)(1)结构结构 输入轴 手动变量机构 柱塞 半轴结构半轴结构 回程弹簧 缸体 柱塞 2.4.1.2 斜盘式轴向柱塞的结构特点斜盘式轴向柱塞的结构特点 通轴结构通轴结构 斜盘 配流盘(1)(1)结构结构 中心回程弹簧 斜盘式轴向柱塞的结构特点斜盘式轴向柱塞的结构特点 端面间隙的自动补偿端面间隙的自动补偿使缸体紧压配流盘端面的作用力，除机械装置或弹簧作为预密封的推力外，还有柱塞孔底部台阶面上所受的液压力，此液压力比弹簧力大得多，而且随泵的工作压力增大而增大。斜盘1柱塞2缸体3配油盘4 滑靴的静压支撑结构滑靴的静
19、压支撑结构 图2.19 滑靴的静压支承原理 为防止磨损，一般轴向柱塞泵都在柱塞头部装一滑靴。滑靴是按静压轴承原理设计的，缸体中的压力油经过柱塞球头中间小孔流入滑靴油室，使滑靴和斜盘间形成液体润滑，改善了柱塞头部和斜盘的接触情况。有利于提高轴向柱塞泵的压力。斜轴式柱塞泵结构图工作原理与斜盘式工作原理与斜盘式轴向柱塞泵类似，轴向柱塞泵类似，只是缸体轴线与传只是缸体轴线与传动轴不在一条直线动轴不在一条直线上，它们之间存在上，它们之间存在一个摆角一个摆角，柱塞与，柱塞与传动轴之间通过连传动轴之间通过连杆连接。传动轴旋杆连接。传动轴旋转通过连杆拨动缸转通过连杆拨动缸体旋转，强制带动体旋转，强制带动柱塞在
20、缸体孔内作柱塞在缸体孔内作往复运动。往复运动。特点：柱塞受力状特点：柱塞受力状态较斜盘式好，不态较斜盘式好，不仅可增大摆角来增仅可增大摆角来增大流量，且耐冲击、大流量，且耐冲击、寿命长寿命长与斜盘式泵相比较，斜轴式泵由于缸体所受的不平衡径向力较小，故结构强度较高可以有较高的设计参数，其缸体轴线与驱动轴的夹角 较大，变量范围较大；但外形尺寸较大，结构也较复杂。目前，斜轴式轴向柱塞泵的使用相当广泛。困油现象产生原因：配流盘间隔角大于缸体中心角解决措施：三角槽轴向柱塞泵修理要点 配流盘是否磨损、拉槽。柱塞与缸孔之间的间隙是否过配流盘是否磨损、拉槽。柱塞与缸孔之间的间隙是否过大。这些磨损与压力、流量下
21、降，泄漏油管内泄漏增大大。这些磨损与压力、流量下降，泄漏油管内泄漏增大等症状有关。等症状有关。中心弹簧是否疲软或折断，它与压力、流量下降有关。中心弹簧是否疲软或折断，它与压力、流量下降有关。柱塞阻尼孔是否阻塞，它与滑靴干摩擦时泵在运行中发柱塞阻尼孔是否阻塞，它与滑靴干摩擦时泵在运行中发出尖叫声有关。出尖叫声有关。滑靴与柱塞头是否松动，它与噪声增大有关。滑靴与柱塞头是否松动，它与噪声增大有关。滑靴与斜盘之间的磨损情况，它与泵效率下降、发热、滑靴与斜盘之间的磨损情况，它与泵效率下降、发热、噪声增大有关。噪声增大有关。内部元件是否因气蚀出现表面损坏；泵内是否沉积磨屑内部元件是否因气蚀出现表面损坏；泵
22、内是否沉积磨屑与污物。与污物。mmT机械输出机械输出Q液压输出液压输出pQ J液压马达液压马达液压泵液压泵机械输入机械输入ppTpQ 液压输入液压输入液压马达是实现连续旋转运动的执行元件，从原理上讲，向容积式泵中输入压力油，迫使其转轴转动，就成为液压马达，即容积式泵都可作液压马达使用。但在实际中由于性能及结构对称性等要求不同，一般情况下，液压泵和液压马达不能互换。液压马达和液压泵在结构上基本相同，也是靠密封容积的变化进行工作的。常见的液马达也有齿轮式、叶片式和柱塞式等几种主要形式；从转速转矩范围分，可有高速马达和低速大扭矩马达之分。马达和泵在工作原理上是互逆的，当向泵输入压力油时，其轴输出转速
23、和转矩就成为马达。由于二者的任务和要求有所不同，故在实际结构上只有少数泵能做马达使用。工作压力工作压力 马达入口油液的实际压力称为马达的工作压力，马达入口压力和出口压力的差值称为马达的工作压差。流量和排量流量和排量 马达入口处的流量称为马达的实际流量。马达密封腔容积变化所需要的流量称为马达的理论流量。实际流量和理论流量之差即为马达的泄漏量。马达轴每转一周，由其密封容腔有效体积变化而排出的液体体积称为马达的排量。齿轮式液压马达齿轮式液压马达齿轮式液压马达的工作原理如右图所示。液压马达的进油口通入压力油ps，由于形成封闭容积，而且液压马达的输出轴上有一定负载力矩，所以输入的液压油形成一定的压力。压
24、力作用在齿轮上，形成的液压力矩和负载力矩相平衡。输入一定的流量,形成了转速。工作后的低压油从液压马达的出油口排出。图2.5.1 齿轮液压马达工作原理ps叶片式液压马达的工作原理见图。压力为ps的油，从马达进口经壳体中的内部流道，分别进入配流盘的通油窗口红色。工作后的油经配流窗口蓝色和壳体上的内部流道排出。设马达出口压力为零。因各叶片所受液压力叶片式液压马达叶片式液压马达图 叶片式液压马达工作原理不平衡，对转子产生转矩，液压马达才能克服机械负载转矩。转子的转向如图所示。若进出油口对调，则液压马达反转。因液压马达可以正反转，所以叶片处于转子的半径方向。结构特点结构特点 进出油口相等，有单独的泄油口
25、；进出油口相等，有单独的泄油口；叶片径向放置，叶片底部设置有燕式弹簧；叶片径向放置，叶片底部设置有燕式弹簧；在高低压油腔通入叶片底部的通路上装有梭阀。在高低压油腔通入叶片底部的通路上装有梭阀。应用应用 转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的换向。但泄漏大，低速时不够稳定。适用于转矩小、换向。但泄漏大，低速时不够稳定。适用于转矩小、转速高、机械性能要求不严格的场合。转速高、机械性能要求不严格的场合。当压力油输入液压马达时，处于压力腔的柱塞被顶出，压在斜盘上，斜盘对柱塞产生反力，该力可分解为轴向分力和垂直于轴向的分力。其中，垂直于轴向的分力使缸体产生转矩。tF
26、NFFFtFtFtF柱塞式马达柱塞式马达应用应用 作变量马达。改变斜盘倾角，不仅作变量马达。改变斜盘倾角，不仅影响马达的转矩，而且影响它的转速和转影响马达的转矩，而且影响它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生的转矩越大，转向。斜盘倾角越大，产生的转矩越大，转速越低。速越低。低速大扭矩液压马达是相对于高速马达而言的，通常这类马达在结构形式上多为径向柱塞式，其特点是：最低转速低，大约在510转/分；输出扭矩大，可达几万牛顿米；径向尺寸大，转动惯量大。它可以直接与工作机构直接联接，不需要减速装置，使传动结构大为简化。低速大扭矩液压马达广泛用于起重、运输、建筑、矿山和船舶等机械上。低速大扭矩马达低速大扭矩
27、马达单作用连杆型径向柱塞马达单作用连杆型径向柱塞马达马达由壳体、曲柄-连杆-活塞组件、偏心轴及配油轴组成。壳体1内沿圆周呈放射状均匀布置了五只缸体，形成星形壳体；缸体内装有活塞2，活塞2与连杆3通过球绞连接，连杆大端做成鞍型圆柱瓦面紧贴在曲轴4的偏心圆上，液压马达的配流轴5与曲轴通过十字键连结在一起，随曲轴一起转动，马达的压力油经过配流轴通道，由配流轴分配到对应的活塞油缸。腔通压力油，活塞受到压力油的作用。腔与排油窗口接通。受油压作用的柱塞通过连杆对偏心圆中心作用一个力N，推动曲轴绕旋转中心转动，对外输出转速和扭矩；随着驱动轴、配流轴转动，配流状态交替变化。在曲轴旋转过程中，位于高压侧的油缸容
28、积逐渐增大，而位于低压侧的油缸的容积逐渐缩小，因此，高压油不断进入液压马达，从低压腔不断排出。配流轴过渡密封间隔的方位和曲轴的偏心方向保持一致 液压泵的吸油腔压力过低将会产生吸油不足、异常噪声，甚至无法工作。液压泵的工作压力取决于外负载，为了防止压力过高，泵的出口常常要采取限压措施。变量泵可以通过调节排量来改变流量，定量泵只有用改变转速的办法来调节流量。液压泵的流量脉动。液压泵“困油现象”。马达应能正、反运转，因此，就要求液压马达在设计时具有结构上的对称性。当液压马达的惯性负载大、转速高，并要求急速制动或反转时，会产生较高的液压冲击，应在系统中设置必要的安全阀或缓冲阀。由于内部泄漏不可避免，因
29、此将马达的排油口关闭而进行制动时，仍会有缓惯的滑转，所以，需要长时间精确制动时，应另行设置防止滑转的制动器。某些型式的液压马达必须在回油口具有足够的背压才能保证正常工作。液压泵和马达图形符号单向定量双向定量单向变量双向变量泵泵马达马达液压缸液压缸（油缸）主要用于实现机构的直线往复运动，也可以实现摆动，其结构简单，工作可靠，应用广泛。输入量：流量和压力（液压功率）输出量：速度和力（机械功率）液压缸压力p流量Q液压功率作用力F速度V机械功率注：液压缸和液压马达都是液压执行元件(Actuator)，其职能是将液压能转换为机械能。p1 p2 F V dQ21pppA柱塞式液压缸柱塞式液压缸单作用单作用
30、AFQpvAFv单杆液压缸单杆液压缸双作用双作用1Q2Q2p1pQ双杆液压缸双杆液压缸双作用双作用AF1pv2pQ按供油方向分：单作用缸和双作用缸。按结构形式分：活塞缸、柱塞缸、伸缩套筒缸、摆动液压缸。按活塞杆形式分：单活塞杆缸、双活塞杆缸。图3.9 双作用单活塞杆液压缸结构图l 缸底(Cap Bottom)；2 卡键(Stirrup)；3、5、9、11 密封圈(Seals)；4 活塞(Piston)；6 缸筒(Barrel)；7 活塞杆(Rod End)；8 导向套(Guide Sleeve)；10 缸盖(Cover)；12 防尘圈(Scraper Seal)；13 耳轴(Trunnion)
31、图3.9 双作用单活塞杆液压缸结构图l 缸底；2 卡键；3、5、9、11 密封圈；4 活塞；6 缸筒；7 活塞杆；8 导向套；10 缸盖；12 防尘圈；13 耳轴单活塞杆液压缸主要由缸底1、缸筒6、缸盖10、活塞4、活塞杆7和导向套8等组成。缸筒一端与缸底焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接。为了保证液压缸的可靠密封，在相应部位设置了密封圈3、5、9、11和防尘圈12。缸筒与端盖的连接缸筒与端盖的连接图3.8 缸体与缸盖的连接结构（2）半环式连接）半环式连接 分为外半环连接和内半环连接两种连接形式。(1)法兰式连接法兰式连接缸筒与端盖的连接缸筒与端盖的连接（3）螺纹式连接）
32、螺纹式连接外螺纹连接内螺纹连接缸筒与端盖的连接缸筒与端盖的连接（5）焊接式连接）焊接式连接（4）拉杆式连接）拉杆式连接缸筒与端盖的连接缸筒与端盖的连接缸筒缸筒是液压缸的主体，其内孔一般采用镗削、绞孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造，表面粗造度在0.1m0.4m。端盖端盖装在缸筒两端，与缸筒形成封闭油腔，同样承受很大的液压力，因此，端盖及其连接件都应有足够的强度。导向套导向套对活塞杆或柱塞起导向和支承作用，有些液压缸不设导向套，直接用端盖孔导向。活塞组件由活塞、密封件、活塞杆和连接件等组成。活塞与活塞杆的连接形式活塞与活塞杆的连接形式12345(a)(b)1一活塞杆；2一活塞；3一密封圈(Seal
33、ing)；4一弹簧圈(Spring Coil)；5一螺母(Nut)1一卡键(Spring Key)；2一套环(Socker Ring)；3一弹簧卡圈(Spring Collar)图3.9如图3.9所示，活塞与活塞杆的连接最常用的有螺纹连接和半环连接形式，除此之外还有整体式结构、焊接式结构、锥销式结构等。活塞装置上的密封件主要用来防止液压油的泄漏。对密封装置的基本要求是具有良好的密封性能，并随压力的增加能自动提高密封性。除此以外，摩擦阻力要小，耐油。油缸主要采用密封圈密封，密封圈有O形、V形、Y形及组合式等数种，其材料为耐油橡胶、尼龙、聚氨脂等。（1）O形密封圈形密封圈O形密封圈的截面为圆形，主
34、要用于静密封。与唇形密封圈相比，运动阻力较大，作运动密封时容易产生扭转，故一般不单独用于油缸运动密封。活塞组件上的密封活塞组件上的密封 （1）O形密封圈形密封圈(a)图3.10 O型密封圈的结构原理 （a）普通型（b)（b）有挡板型O形圈密封的原理形圈密封的原理：任何形状的密封圈在安装时，必须保证适当的预压缩量，过小不能密封，过大则摩擦力增大，且易于损坏。因此，安装密封圈的沟槽尺寸和表面精度必须按有关手册给出的数据严格保证。在动密封中，当压力大于10MPa时，O形圈就会被挤入间隙中而损坏，为此需在O形圈低压侧设置聚四氟乙烯或尼龙制成的挡圈，双向受高压时，两侧都要加挡圈。(a)（b)（a）普通型
35、 （b）有挡板型图3.10 O型密封圈的结构原理 V形圈的截面为V形，如图3.11所示，V形密封装置是由压环、V形圈和支承环组成。当工作压力高于10MPa时，可增加V形圈的数量，提高密封效果。安装时，V形圈的开口应面向压力高的一侧。（2）V形密封圈形密封圈（a)（b)（c）a)压环 b)V型圈 c)支承环图3.11 V形密封圈Y形密封圈的截面为Y形，属唇形密封圈。它是一种摩擦阻力小、寿命较长的密封圈，应用普遍。Y形圈主要用于往复运动的密封。根据截面长宽比例的不同，Y形圈可分为宽断面和窄断面两种形式，图3.12所示为宽断面Y形密封圈。（3）Y(Yx)形密封圈形密封圈(a)(b)图3.12 Y形密
36、封圈(a)(b)图3.12 Y形密封圈Y形圈安装时，唇口端面应对着液压力高的一侧。当压力变化较大，滑动速度较高时，要使用支承环，以固定密封圈，如图3.12（b）所示。为了防止这种危害，保证安全，应采取缓冲措施，对液压缸运动速度进行控制。当液压缸带动质量较大的部件作快速往复运动时，由于运动部件具有很大的动能，因此当活塞运动到液压缸终端时，会与端盖碰撞，而产生冲击和噪声。这种机械冲击不仅引起液压缸的有关部分的损坏，而且会引起其它相关机械的损伤。udu(b)u(a)（c）u(d)图3.13 液压缸缓冲装置当活塞移至端部，缓冲柱塞开始插入缸端的缓冲孔时，活塞与缸端之间形成封闭空间，该腔中受困挤的剩余油
37、液只能从节流小孔或缓冲柱塞与孔槽之间的节流环缝中挤出，从而造成背压迫使运动柱塞降速制动，实现缓冲。因此，设计液压缸时，必须考虑空气的排除。因此，设计液压缸时，必须考虑空气的排除。对于速度稳定性要求较高的液压缸和大型液压缸，常在液压缸的最高处设置专门的排气装置，如排气塞、排气阀等。当松开排气塞或阀的锁紧螺钉后，低压往复运动几次，带有气泡的油液就会排出，空气排完后拧紧螺钉，液压缸便可正常。O型圈尺寸的测量、确定型圈尺寸的测量、确定u轴密封时轴密封时O型圈尺寸的测量（截面直径型圈尺寸的测量（截面直径内径）内径）u 截面直径截面直径=沟槽深度沟槽深度S（1+预压缩率预压缩率K）u 内径内径=轴的外径轴
38、的外径 孔密封时孔密封时O型圈尺寸的测量（截面直径型圈尺寸的测量（截面直径内径）内径）截面直径截面直径=沟槽深度沟槽深度S（1+预压缩率预压缩率K）内径内径=槽底外径槽底外径0.20MM 静密封时静密封时O型圈尺寸的测量型圈尺寸的测量(截面直径截面直径外外径径)截面直径截面直径=沟槽深度沟槽深度S(1+预压缩率预压缩率K)外径比沟槽外径大外径比沟槽外径大1O型密封圈预压缩率型密封圈预压缩率K值值使用部位使用部位K值值()用于液压往复运动密封处用于液压往复运动密封处1015用于法兰平面固定密封处用于法兰平面固定密封处2025用于气动往复运动密封处用于气动往复运动密封处48用于回转运动密封处用于回
39、转运动密封处35 液压控制阀液压控制阀方方 向向 控控 制制 阀阀用于控制液流的流动方向；用于控制液流的流动方向；压压 力力 控控 制制 阀阀用于控制液流的压力大小；用于控制液流的压力大小；流流 量量 控控 制制 阀阀用于控制液流的流量大小。用于控制液流的流量大小。1.按功能按功能:可用于控制液流的压力、方向和流量的元件或装置称可用于控制液流的压力、方向和流量的元件或装置称为液压控制阀为液压控制阀滑阀滑阀阀芯为多段圆柱体，阀芯相对阀体作轴向运动；锥阀锥阀阀芯为锥柱体，阀芯相对阀体作轴向运动；转阀转阀阀芯为带圆周方向槽的圆柱体，阀芯相对阀体转动。2.按阀芯结构按阀芯结构:3.按控制方式按控制方式
40、:有手动操作、电磁铁控制、比例电磁铁控制、液压控制等。4.按安装方式按安装方式:有板式、管式、叠加式、插装式等。液压阀的连接方式有五种。液压阀的连接方式有五种。(1)螺纹连接螺纹连接 阀体油口上带螺纹的阀称为管式阀。将管式阀的油口阀体油口上带螺纹的阀称为管式阀。将管式阀的油口用螺纹管接头和管道连接，并由此固定在管路上。用螺纹管接头和管道连接，并由此固定在管路上。(2)法兰连接法兰连接它是通过阀体上的螺钉孔它是通过阀体上的螺钉孔(每油口多为每油口多为4个螺钉孔个螺钉孔)与管与管件端部的法兰，用螺钉连接在一起。件端部的法兰，用螺钉连接在一起。(3)板式连接板式连接 阀的各油口均布置在同一安装平面上
41、，并留有连接螺阀的各油口均布置在同一安装平面上，并留有连接螺钉孔，这种阀称为板式阀，如电磁换向阀多为板式阀。将钉孔，这种阀称为板式阀，如电磁换向阀多为板式阀。将板式阀用螺钉固定在与阀有对应油口的平板式或阀块式连板式阀用螺钉固定在与阀有对应油口的平板式或阀块式连接体上。接体上。(4)叠加式连接叠加式连接 (5)插装式连接插装式连接图5.29 叠加阀式液压装置 图5.28 集成块式液压装置 方向控制阀方向控制阀单向阀只允许经过阀的液流单方向流动，而不许反向流动。单向阀只允许经过阀的液流单方向流动，而不许反向流动。单向阀有单向阀有 图5.10 普通单向阀(b)上图所示的阀属于管式连接阀，此类阀的油口
42、可通过管上图所示的阀属于管式连接阀，此类阀的油口可通过管接头和油管相连，阀体的重量靠管路支承，因此阀的体积不接头和油管相连，阀体的重量靠管路支承，因此阀的体积不能太大太重。能太大太重。321ABAB3211阀体；阀体；2阀芯；阀芯；3 弹簧；弹簧；直通式单向阀中的油流方向和阀的轴线方向相同。直通式单向阀中的油流方向和阀的轴线方向相同。直角式单向阀的进出油口直角式单向阀的进出油口A(P1)、B(P2)的轴线均和阀体轴的轴线均和阀体轴线垂直。线垂直。ABAB图5.11所示的阀属于板式连接阀，阀体用螺钉固定在机体上，阀体的平面和机体的平面紧密贴合，阀体上各油孔分别和机体上相对应的孔对接，用“O”形密
43、封圈使它们密封。不但单向阀有管式连接和板式连接之分，其它阀类也有不但单向阀有管式连接和板式连接之分，其它阀类也有管式连接和板式连接之分。大多数液压系统都采用板式连接管式连接和板式连接之分。大多数液压系统都采用板式连接阀。阀。图5.11 板式连接单向阀对单向阀的要求对单向阀的要求 开启压力要小。开启压力要小。能产生较高的反向压力，反向的泄漏要小。能产生较高的反向压力，反向的泄漏要小。正向导通时，阀的阻力损失要小。正向导通时，阀的阻力损失要小。阀芯运动平稳，无振动、冲击或噪声。阀芯运动平稳，无振动、冲击或噪声。单向阀的图形符号单向阀的图形符号单向阀和其它阀组合后，成为组合阀，例如单向顺序阀、单向节
44、流阀等。AB图5.10(C)单向阀的图形符号(1)液控单向阀的工作原理和图形符号液控单向阀的工作原理和图形符号(1)简式内泄型液控单向阀简式内泄型液控单向阀 此类阀不带卸荷阀此类阀不带卸荷阀芯，芯，图5.12 简式内泄型液控单向阀1阀体(Valve Body)；2阀芯(Poppet)；3弹簧(Bias Spring)；4阀盖(Valve Top)；5阀座(Valve Seat)；6控制活塞(Control Piston)；7下盖。A 正向进油口正向进油口 B 正向出油口正向出油口 K 控制口控制口(2)简式外泄型液控单向阀简式外泄型液控单向阀 此类阀此类阀不带卸荷阀芯不带卸荷阀芯，外泄油口通油
45、箱，外泄油口通油箱，故可用于较高压力系统。故可用于较高压力系统。图图5.13 简式外泄型液控单向阀简式外泄型液控单向阀1-1-控制活塞；控制活塞；2-2-顶杆；顶杆；3-3-阀芯。阀芯。1 1Control Piston 2Control Piston 2MandrilMandril 3-Spool 3-Spool泄油口泄油口Drainp1正向进油口正向进油口;p2 正向出油口正向出油口;K 控制口控制口内内泄泄式式K(3)带卸荷阀的液控单向阀带卸荷阀的液控单向阀若在控制口若在控制口K加控加控制压力，先顶开卸荷阀制压力，先顶开卸荷阀芯芯3，B腔压力降低，腔压力降低，活塞活塞5继续上升并顶开继续
46、上升并顶开主阀芯主阀芯2，大量液流自，大量液流自B腔流向腔流向A腔，完成反腔，完成反向导通。向导通。此阀适用于反此阀适用于反向压力很高的场合向压力很高的场合。图5.14(a)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 123456AB图5.14(b)带卸荷阀的液控单向阀(外泄式)2-主阀芯;3-卸荷阀芯;5-控制活塞A-正向进油口;B-正向出油口;K-控制口ABKKL123456AB(4)液控单向阀图形符号液控单向阀图形符号 ABKa内泄式内泄式ABKb外泄式外泄式534右图中，用单向阀5将系统和泵隔断，泵开机时泵排出的油可经单向阀5进入系统;泵停机时，单向阀5可阻止系统
47、中的油倒流。普通单向阀和液控单向阀的应用普通单向阀和液控单向阀的应用(1)用单向阀将系统用单向阀将系统和泵隔断和泵隔断(2)用单向阀将两个泵隔断用单向阀将两个泵隔断在下图中，1是低压大流量泵，2是高压小流量泵。低压时两个泵排出的油合流，共同向系统供油。高压时，单向阀的反向压力为高压，单向阀关闭，泵2排出的高压油经过虚线表示的控制油路将阀3打开，使泵1排出的油经阀3回油箱，由高压泵2单独往系统供油，其压力决定于阀4。这样，单向阀将两个压力不同的泵隔断，不互相影响。2143普通单向阀和液控单向阀的应用普通单向阀和液控单向阀的应用(3)用单向阀产生背压用单向阀产生背压在右图中，高压油进入缸的无杆腔，
48、活塞右行，有杆腔中的低压油经单向阀后回油箱。单向阀有一定压力降，故在单向阀上游总保持一定压力，此压力也就是有杆腔中的压力，叫做背压，其数值不高一般约为0.5MPa。在缸的回油路上保持一定背压，可防止活塞的冲击，使活塞运动平稳。此种用途的单向阀也叫背压阀背压阀背压阀pb普通单向阀和液控单向阀的应用普通单向阀和液控单向阀的应用(4)用单向阀和其它阀组成复合阀用单向阀和其它阀组成复合阀由单向阀和节流阀组成复合阀，叫单向节流阀。用单向阀组成的复合阀还有单向顺序阀、单向减压阀等。在单向节流阀中，单向阀和节流阀共用一阀体。当液流沿箭头所示方向流动时，因单向阀关闭，液流只能经过节流阀从阀体流出。若液流沿箭头
49、所示相反的方向流动时，因单向阀的阻力远比节流阀为小，所以液流经过单向阀流出阀体。此法常用来快速回油。从而可以改变缸的运动速度。普通单向阀和液控单向阀的应用普通单向阀和液控单向阀的应用在右图中，通过液控单向阀往立式缸的下腔供袖，活塞上行。停止供油时，因有液控单向阀，活塞靠自重不能下行，于是可在任一位置悬浮。将液控单向阀的控制口加压后，活塞即可靠自重下行。若此立式缸下行为工作行程，可同时往缸的上腔和液控单向阀的控制口加压，则活塞下行，完成工作行程。ABK(5)用液控单向阀使立式缸活塞悬浮用液控单向阀使立式缸活塞悬浮普通单向阀和液控单向阀的应用普通单向阀和液控单向阀的应用(6)用两个液控单向阀使液压
50、缸双向闭锁用两个液控单向阀使液压缸双向闭锁将高压管A中的压力作为控制压力加在液控单向阀2的控制口上，液控单向阀2也构成通路。此时高压油自A管进入缸，活塞右行，低压油自B管排出，缸的工作和不加液控单向阀时相同。同理，若B管为高压，A管为低压时，则活塞左行。若A、B管均不通油时，液控单向阀的控制口均无压力，阀1 和阀2 均闭锁。这样，利用两个液控单向阀，既不影响缸的正常动作，又可完成缸的双向闭锁。锁紧缸的办法虽有多种，用液控单向阀的方法是最可靠的一种。12AB普通单向阀和液控单向阀的应用普通单向阀和液控单向阀的应用换向阀用于改变液流方向，将换向阀与缸连接，可方便地改变缸的活塞运动方向。换向阀的类型
