液压元件的运用

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1、第一部分 常用液压元件的运 用及其故障排除1一、 液压泵液压泵是液压系统中的动力元件，将机 械能转换成液压能，输出压力和流量液压泵包括定量泵和变量泵两种类型2T 泵的输入参量泵的输入参量转矩 T角速度 泵的符号泵的符号泵p Q输出参量输出参量流量 Q压力 p3T 输出参量输出参量转矩 T角速度 马达的符号马达的符号马达p Q马达的输入参量马达的输入参量流量 Q压力 p4液压泵和液压马达工作的必需条件：（1）必须有一个大小能作周期性变化的封闭容积 ； （2）必须有配流动作，即封闭容积加大时吸入低压油封闭容积减小时排出高压油封闭容积加大时充入高压油封闭容积减小时排出低压油 （3）高低压油不得连通。

2、液压泵液压马达5齿轮泵齿轮泵是一种常用的液压泵，它的主要优点优点是结构简 单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性好， 对油液污染不敏感，工作可靠；其主要缺点是流量和压力缺点是流量和压力 脉动大，噪声大，排量不可调。脉动大，噪声大，排量不可调。 齿轮泵被广泛地应用于采矿设备、冶金设备、建筑机械、工程机械和农林机械等各个行业。齿轮泵按照其啮合形式的不同，有外啮合外啮合和内啮合内啮合两 种，外啮合齿轮泵应用较广，内啮合齿轮泵则多为辅助泵 。 6221 外啮合齿轮泵的结构及工作原理泵主要由主、从动 齿轮，驱动轴，泵体及 侧板等主要零件构成。图2.3 外啮合齿轮泵的工作原理1泵体;2 主动齿轮;

3、3 从动齿轮 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。7223 齿轮泵的结构特点82.2.3.1 困油的现象图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 达到最大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。 9AB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 达到最大困油现象 轮齿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

4、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，又会造成局部真空，使 溶于油液中的气体分离出来，产生气穴。102.2.3.1 困油的现象图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112.2.3.3 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去： 在这三类间隙中，端面间隙的泄漏量最大，压力越高，由间隙泄漏的液压油就愈多。 三是通过齿轮两端面和侧板间的间隙端面间隙 二是通过泵体定子环内孔和齿顶间的径向间隙齿顶间隙 一是通过齿轮

5、啮合线处的间隙齿侧间隙 12224 内啮合齿轮泵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 吸油腔，2 压油腔，3 隔板13在渐开线齿形 内啮合齿轮泵中， 小齿轮和内齿轮之 间要装一块月牙隔 板，以便把吸油腔 和压油腔隔开，如 图2.6（a）。 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。 图2.6 内啮合齿轮泵 1 吸油腔，2 压油腔，3 隔板主动小齿轮压油窗口吸油窗口月牙板从动内齿轮14 内啮合齿轮泵的结构紧凑，尺寸小，重量轻，运转平稳 ，噪声低； 但在低速、高压下工作时，压力脉动大，容积效率低；

6、 一般用于中、低压系统，或作为补油泵。 内啮合齿轮泵的缺点是齿形复杂，加工困难，价格较贵 ，且不适合高压工况。 15叶片泵单作用叶片泵双作用叶片泵16单作用叶片泵工作原理 图2.7为单 作用叶片泵的 工作原理。 泵由转2、定子 3、叶片4和配 流盘等件组成 。 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 压油窗口定子吸油窗口压油口吸油口17定子的内表面是圆柱面，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

7、。 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。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 变量叶片泵。 182.3.2 2.3.2 双作用叶片泵双作用叶片泵 2.3.2.1 工作原理 双作用叶 片泵的原理和 单作用叶片泵 相似，不同之 处只在于定子 内表面是由两 段长半径圆弧 、两段短半径 圆弧和四段过 渡曲线组成， 且定子和转子 是同心的。 双作用叶片泵19202.3.2.1 工作原理 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

8、封油区将吸、压 油区隔开。 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212.3.2.1 工作原理 这种泵的转子每转一转，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。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22柱塞泵柱塞泵 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。柱塞泵的特点是泄漏小、容积效率高，可以在高压下工作。 轴向柱塞泵可分为斜盘式和斜轴式两大类。 23斜盘1和配油盘4不动，传动轴5带动缸体3、柱塞2一起转动。 传动轴旋转时，柱塞2在其沿斜盘自

9、下而上回转的半周内逐渐向缸体外伸出，使缸体孔内密封工作腔容积不断增加，油 液经配油盘4上的配油窗口a吸入。斜盘1柱塞2缸体3配油盘42.4.1 斜盘式轴向柱塞泵吸油口压油口24斜盘1柱塞2缸体3配油盘4柱塞在其自上而下回转的半周内又逐渐向里推入，使密封 工作腔容积不断减小，将油液从配油盘窗口b向外排出。 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。 25配流盘 缸体 斜盘 柱塞 2.4.1.2 斜盘式轴向柱塞的结构特点 (1)结构 通轴结构 26配流盘 缸 体斜盘 手动变量机械 柱塞 半轴结构 输入轴 壳体 回

10、程 盘 272.4.1.2 斜盘式轴向柱塞的结构特点 端面间隙的自动补偿 (2)(2)特点特点 由图可见，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。由于缸体始终受液压力紧 贴着配流盘，就使端面间隙得到了自动补偿。 斜盘1柱塞2缸体3配油盘428图2.19滑靴的静压支承原理 滑靴的静压支撑结构 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

11、况。 有利于提高轴向柱塞泵的压力。292.4.2 斜轴式轴向柱塞泵 传动轴5的轴线相对于缸体3有倾角 ，柱塞2与传动 轴圆盘之间用相互铰接的连杆4相连。轴5旋转时，连杆4就 带动柱塞2连同缸体3一起绕缸体轴线旋转，柱塞2同时也在 缸体的柱塞孔内做往复运动，使密封腔容积不断发生增大和 缩小的变化，通过配流盘1上的窗口 a 和 b 实现吸油和压油 。 图 2.21 1流盘；2 柱塞； 3 缸体；4 连杆 ；5 传动轴；a 吸 油窗口；b 压油窗 口 30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

12、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。 31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。 液压马达液压马达32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，因此阀的体积不能太大太重。321ABAB3211阀 体； 2阀芯；3 弹簧；直通式单向阀中的油流

13、方向和阀的轴线方向相同。33直角式单向阀的进出油口A(P1)、B(P2)的轴线均和阀 体轴线垂直。ABAB图5.11(a)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”形密封圈使它们密封。3425134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 中的油倒流。 普通单向阀和普通单向阀和液控单向阀的应用液控单向阀的应用（1）用单向阀将系统和泵隔断35(2)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

14、，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。214336(3) 用单向阀产生背压在右图中，高压油进入缸的无杆腔，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pb37(6) 用两个液控

15、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。12AB38换向阀能改变液流方向，将换向阀与缸连接可以很方便地使缸的活塞改变运动方向。换向阀换向阀换向阀的类型有按阀的结构形式：滑阀式、转阀式、球阀式

16、、锥阀式。按阀的操纵方式：手动式、机动式、电磁式、液动式、电液动式、气动式。按阀的工作位置数和控制的通道数：二位二通阀、二位三通阀、二位四通阀、三位四通阀、三位五通阀等。 39换向阀的工作原理换向阀的工作原理 TPAB如下图，换向阀阀体2上开有4个通油口 P、A、B、T。换向阀的通油口永远用固定的字母表示，它所表示的意义如下：P压力油口；A、B工作油口；T回油口。PTBA40PTBAP TA BTPABP TA BTPABTPABP TA B41P TA BTPAB下图表示阀芯处于中位时的情况, 此时从P 口进来的压力 油没有通路。 A 、B 两个油口也不和T口相通。42TPAB下图表示人向一侧搬动控制手柄，阀芯左移阀芯左移，或者说阀芯 处于左位左位的情况。此时P口和A口相通，压