工学液压与气动技术总

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1、液压与气动技术液压与气动技术 绪论绪论何谓传动l机器的种类很多机器的种类很多,其用途和性能也差别很大其用途和性能也差别很大,但从组成但从组成上看大致有三种结构上看大致有三种结构.其基本组成部分是其基本组成部分是:动力机动力机,工作工作机机(也称工作机构也称工作机构,执行机执行机,执行机构等执行机构等)和传动装置和传动装置.l所谓传动所谓传动:是指将动力和运动从动力机传递到工作机的是指将动力和运动从动力机传递到工作机的工作过程工作过程.动力机传动装置工作机传动的分类b 传动的分类传动的分类:1.机械传动机械传动 利用机械的方式利用机械的方式,在主动轴和从动轴间传递运动和动力在主动轴和从动轴间传递

2、运动和动力,或同时实或同时实现某些其他作用的装置现某些其他作用的装置,如摩擦传动如摩擦传动,啮合传动等啮合传动等.2.电气传动电气传动 直流电气传动直流电气传动:以直流电动机来带动工作机以直流电动机来带动工作机,并按给定的规律并按给定的规律运动的传动方式运动的传动方式. 交流电气传动交流电气传动:以交流电动机来带动工作机以交流电动机来带动工作机,并按给定的规律并按给定的规律运动的传动方式运动的传动方式.3.磁力传动磁力传动 利用磁力作用来传递运动和机械能的传动方式利用磁力作用来传递运动和机械能的传动方式4.流体传动流体传动 工作介质为流体进行能量和运动的传递工作介质为流体进行能量和运动的传递.

3、流体传动的分类1.气压传动气压传动 以压缩空气为动力源来驱动和控制各种机械设备以实现生产过程以压缩空气为动力源来驱动和控制各种机械设备以实现生产过程机械化机械化,自动化的一种传动方式自动化的一种传动方式.2.液压传动液压传动 以液体压力能来转换或传递机械能的传动方式以液体压力能来转换或传递机械能的传动方式.3.液力传动液力传动 以液体为工作介质以液体为工作介质,在两个或两个以上的叶轮组成的工作腔内在两个或两个以上的叶轮组成的工作腔内,通通过液体动量矩的变化来传递能量的传动过液体动量矩的变化来传递能量的传动.4.液体粘性传动液体粘性传动 与多片摩擦离合器相似与多片摩擦离合器相似,利用改变摩擦片间

4、的油膜的剪切力利用改变摩擦片间的油膜的剪切力,作无作无级变速的传动级变速的传动液压与气压传动的基本原理l以液压千斤顶为例以液压千斤顶为例液压与气压传动的基本组成l1.能源装置 将机械能转换成流体的压力能的装置,一般最常见的是液压泵或空气压缩机.l2.执行装置 把流体的压力能转换为机械能的装置,一般是指作往复直线运动的油缸(气缸),作回转运动的液压马达(气压马达).l3.控制调节装置 对液(气)压系统中流体的压力,流量和流动方向进行控制和调节的装置.(各种控制阀件)l4.辅助装置 在传动系统中起辅助作用的元件和装置.如油箱,滤油器,分水滤气器,油雾器,蓄能器等.l5.传动介质 传递能量的流体,指

5、液压油和压缩空气.液压与气压传动的优缺点l1.功率功率-质量比大质量比大 发电机和电动机的功率发电机和电动机的功率-质量比为质量比为165瓦瓦/公斤公斤 液压泵和液压马达的功率液压泵和液压马达的功率-质量比为质量比为1650瓦瓦/公斤公斤 是机电元件的是机电元件的10倍倍l2.能方便的实现无级调速能方便的实现无级调速,且调速范围大且调速范围大,易于实现自易于实现自动化动化.l3.工作平稳工作平稳,冲击小冲击小,便于频繁换向便于频繁换向(流体能吸收冲击和流体能吸收冲击和振动振动)l4.液压传动适用于近距离传递液压传动适用于近距离传递,气压传动适用于远距离气压传动适用于远距离传递传递l5.泄漏泄漏

6、,对温度敏感对温度敏感.液压与气压传动的应用及发展l1.回顾回顾 1795年世界上第一台水压机诞生算起至今有年世界上第一台水压机诞生算起至今有200多年多年的历史的历史,真正的发展从二次大战由于军事的刺激真正的发展从二次大战由于军事的刺激,发展发展至今只有至今只有50多年的历史多年的历史,相对机械传动来说是一门新的相对机械传动来说是一门新的技术技术.l2.应用应用 冶金冶金,轻纺轻纺,石油石油,机床机床,工程机械工程机械,农业机械农业机械,汽车制造汽车制造,造船造船,军事军事,航空等领域均得到广泛的应用航空等领域均得到广泛的应用.l3.发展方向发展方向 高压高压,高速高速,大功率大功率,高效高

7、效,低噪声低噪声,经久耐用经久耐用,高度集成高度集成化的方向发展化的方向发展. 第一章第一章 流体力学基础流体力学基础l第一节 液压油的物理性质一、密度和重度1、密度液体中某点处微小质量m与其微小体积V之比的极限值。 对于均质流体（质量分布均匀）来说：=m/V (kg/m)2、重度液体中某点处微小重量W与其微小体积V之比的极限值。 同样对于均质流体来说：r=W/V (N/m)3、重度与密度的关系为： r=g二、液体的可压缩性l液体受到压力的作用后，分子间的距离会减小，即液体的体积会减小。为表达这样的特性，引入体积压缩系数的概念：1、体积压缩系数： 液体的体积在单位压力作用下体积的相对变化量。

8、(/N) 2、弹性模量：E E=1/ (N/) 对于液压油来说：E=1.42.0GPa 对于金属钢来说： E=206GPa 可见：液压油的可缩性是钢的100150倍。 通常情况下，当液体的压力大于3MPa时，将液压油的弹性模量视为常数。三、液体的粘性 液体在外力的作用下流动时，液体分子间的内聚力阻碍其液体在外力的作用下流动时，液体分子间的内聚力阻碍其分子间的相对运动而产生的一种内摩擦力分子间的相对运动而产生的一种内摩擦力l为衡量粘性的大小常用粘度来度量：例平行平板 实验确定： 绝对粘度 动力粘度(PaS)*运动粘度： (/s)四、两个概念l1、空气分离压： 在一定温度下，液体压力低于某一值时，

9、溶解在液体中的过饱和空气将迅速从液体中分离出来，产生大量的气泡，此压力便称为液体在该温度下的空气分离压。l2、饱和蒸汽压： 在一定温度下，液体压力低于某一值时，溶解在液体中的过饱和空气将迅速从液体中分离出来，液体自身汽化，产生大量的气泡，此压力便称为液体在该温度下的饱和蒸汽压。第二节 流动流体力学l一、压力的表示方法及单位： 由示意图可知： 绝对压力=大气压力+相对压力 真空度=大气压力-绝对压力 压力的常用单位： Pa bar kgf/cm Mpa PSI 关系： 1 Mpa =10 bar10 kgf/cm 1 PSI 0.0067 Mpa 二、理想流体、恒定流动l1、理想流体、理想流体

10、没有粘性，不可压缩的流体没有粘性，不可压缩的流体l2、恒定流动、恒定流动 液体流动过程中，液体中任何点处的压力、液体流动过程中，液体中任何点处的压力、速度、密度等参数都不随时间变化的流动被称速度、密度等参数都不随时间变化的流动被称为恒定流动。为恒定流动。 为研究问题的方便，一般首先假设所研究为研究问题的方便，一般首先假设所研究的对象是理想流体并作恒定流动，然后再对所的对象是理想流体并作恒定流动，然后再对所得到的结论进行修正。得到的结论进行修正。三、流动液体的质量守恒定律三、流动液体的质量守恒定律 连续性方程连续性方程l体积流量：单位时间内通过某截面的体积。( m/s)l质量流量：单位时间内通过

11、某截面的质量。(Kg/s)l质量守恒定律 （取一控制体为研究对象） Qm1- Qm2=dm/dt Qm1= 1Q 1 式中： Qm2 =2 Q2 m= Vl所以： 1Q1-2 Q2=d(V)/dt =Vd/dt+ dv/dt 对于恒定流动来说： 1Q1-2 Q2=0 Q1=Q2=C 所以有：A1V1=A2V2 四、流动液体的能量守恒定律四、流动液体的能量守恒定律 伯努力方程伯努力方程l取一段流动的微小流束作为研究对象(1-1,2-2)经过时间间隔t后，流动到1-1，2-2。l首先来作两个假设：1）理想流体 2）恒定流动外力对流体所作的功为： W=F1S1-F2S2 =P1A1V1t-P2A2V

12、2t =P1V-P2V =(P1-P2)m/ =(P1-P2)mg/ r所以有：（转下页）（接上页）（接上页） 1-1段的机械能为： 2-2段的机械能为： 由能量守恒定律可知： 外力对物体所作的功等于机械能的增量。 所以有：W= E1- E2 即： (P1-P2)mg/ r= （mv1/2+mgh1）-（mv2/2+mgh2） 整理后： P1/r+v1/2g+h1= P2/r+v2/2g+h2 理想流体的伯努力方程 式中：P/r压力能 v/2g动能 h 势能（接下页）（接上页）（接上页） 以上所得到的结果的前提为： 理想流体，并且作恒定流动的微小流束。 而实际流体是有粘性，可压缩，有一定的实际

13、尺寸的，因此，必须对上述结果进行修正，修正后的结果如下： P1/r+1v1/2g+h1= P2/r+ 2v2/2g+h2+hw 实际流体的伯努力方程 式中： 动能修正系数 ，的取值与流态有关， 层流时： =2，紊流时：=1 hw液体从截面1流至截面2过程中的能量损失 hw=h+h h沿程损失 h局部损失五、流动液体的动量定律五、流动液体的动量定律 动量方程动量方程l在液压传动中，经常要计算流动的液体与包容它的固体壁面之间的相互作用力，要解决此类问题，可用动量定律来计算。l动量定律指出： 作用在物体上力的大小 等于物体在力作用方向 上动量的变化率。 F i= (mV i)/ tl取一段流动的微小

14、流束作 为研究对象(1-1,2-2)经过 时间间隔 t后，流动到 1-1，2-2。 （接下页）（接上页）（接上页）l动量有变化的只有1-1段和2-2段，在 t时间段内，动量的变化量为： 代入上式则有： 理想流体作恒定流动时的动量方程对于实际流体来说： 式中： 动量修正系数 其取值与流态有关：层流时 =1.33 紊流时 =1第三节 管路系统的压力损失计算l一、液体的流动状态1、层流和紊流 （雷诺实验）2 2、雷诺数、雷诺数由实验可知： 液体的流动状态与以下三个方面的参数有关 1、液体的流动速度V （m/s) 2、管道直径D (m) 3、液体的运动粘度 (/s) 流动状态的判据雷诺数Re: 当Re

15、2320时：流动状态为 紊流 当Re2320时：流动状态为 层流 在应用伯努力方程以及动量方程时，动能修正系数、动量修正系数的取值，要根据具体的流动状态。 层流时：=2 =1.33 紊流时：=1 =1 二、液体在直管中流动时的压力损失l1、通流面积上流速的分布规律： 取一微小圆柱体作为研究对象，在X轴上作受力分析由： F=ma 可知： (p1-p2)y-Ft+mgcos90=yldv/dt对于恒定流动： 另外由牛顿摩擦定律： 所以有： （接下页）（接上页）（接上页） 将上式在0d/2之间积分可得： 呈抛物线型分布 v= a)当y=0时： vmax=pd/16l b)当y=d/2时： vmin=

16、02、流量： 可得： （接下页）（接上页）（接上页）3、平均速度： V平= = =vmax /2 得： 平均速度为最大速度的一半4、压力损失： 由： 有：改写后： 式中*局部损失：局部损失表达式：式中：局部损失系数 一般由实验确定总损失： 由沿程损失和局部损失两部分组成第四节 液体流经小孔及缝隙时的流量计算一、液体流经小孔时的流量计算：1、薄壁小孔 (l/d0.5) 引入一概念 收缩系数： Cc=A2/A1=d2/d1取1-1、2-2断面为研究对象： （列伯努力方程） P1/r+1v1/2g+h1= P2/r+ 2v2/2g+h2+hw 得： P1/r+1v1/2g= P2/r+ 2v2/2g

17、+ v2/2g由于：v1v2 （由于速度较快，处于紊流 取 =1） 故：v2=（接上页）（接上页）令：Cv= 速度系数（一般取0.97）流量：Q=A2v2=CcA1v2 式中：Cd=Cc Cv （流量系数=0.610.62）2 2、厚壁小孔（、厚壁小孔（1/21/2l/d=4l/d4） 相当于直管中液体的流动 其流量计算表达式为： *通式：式中：0.5=m =1（节流指数）二、流经缝隙时的流量计算l（一）平行缝隙： 1、在压差作用下的流动 取一微小控制体作为 研究对象（宽度为单 位长度） 作受力分析由力的平 衡可得：整理得： 因为：所以有； 对此式积分二次（接下页）（接上页）（接上页）积分结果

18、为： 利用边界条件：y=0时，v=0; y=h时,v=0,求得两个积分常数，带入上式后得到速度分布为：对于规则的平行平板： 带入上式得到：平行平板的流量的计算：（接下页）（接上页）（接上页）l压差作用下的流量：可得： 可知：流量与h的三次方成正比。2、在相对运动作用下的流动、在相对运动作用下的流动3、在压差和相对运动的共同 作用下的合成：（二）、环形缝隙（二）、环形缝隙l1、同心时的流量： 将平行平板中的b用d替代即可l2、偏心时的流量：式中：=e/h偏心率 e偏心距 h=(D-d)/2例题一（P62题1-4）： 图示一液压缸，其缸筒内径D=12cm，活塞直径d=11.96cm，活塞长度L=1

19、4cm，若油的粘度=0.065Pas，活塞回程要求的稳定速度为v=0.5m/s，试求不计油液压力时拉回活塞所需的力F等于多少？解：力F为活塞运动时的粘性摩 擦阻力。 由由于间隙很小，所以速度梯度将所有数据带入求得： （另外有 ）例题二（例题二（P63P63题题1-121-12）：）： 泵从一个大的油池吸油液，流量为q=150L/min,油的运动粘度=34m/s,油液密度=900/m，吸油管直径d=60mm，并设泵的吸油管弯头处局部阻力系数=0.2，吸油口粗滤网的压力损失p=0.0178MPa。如希望泵入口处的真空度Pb不大于0.04MPa，求泵的吸油高度H（液面到 滤网之间的管路沿程损失可忽略

20、不计）。解：取1-1和2-2截面作为研究对象，列伯努利方程： 第二章 动力元件l作用作用: 动力元件起着向系统提供动力源的作用动力元件起着向系统提供动力源的作用,是系统不可缺是系统不可缺少的核心元件少的核心元件. 液压系统液压系统:各种液压泵各种液压泵(齿轮泵齿轮泵,叶片泵叶片泵,柱塞泵等柱塞泵等) 气压系统气压系统:空气压缩机空气压缩机(气泵气泵)l能量转换能量转换: 将原动机将原动机(电机或发动机电机或发动机)的机械能通过液压泵或气泵的机械能通过液压泵或气泵转换成系统所需的具有一定流量转换成系统所需的具有一定流量,一定压力的流体的压一定压力的流体的压力能力能.第一节 液压泵概述l一一.液压

21、泵的工作原理液压泵的工作原理 注意：液压系统中采用的液压泵均为容积式泵，液压泵工作时是注意：液压系统中采用的液压泵均为容积式泵，液压泵工作时是 利用密闭容积的变化来完成吸压油的。利用密闭容积的变化来完成吸压油的。泵的工作特点和性能参数泵的工作特点和性能参数l二二.容积式泵的工作特点容积式泵的工作特点: 1.具有单个或多个容积大小能发生变化的密封空间具有单个或多个容积大小能发生变化的密封空间. 2.有一个将流体从低压向高压转移的过渡过程有一个将流体从低压向高压转移的过渡过程. 3.高低压腔必须始终隔开高低压腔必须始终隔开.l三三.泵的主要性能参数泵的主要性能参数: 1.工作压力工作压力:P=F/

22、S 取决于负载取决于负载,与流量无关与流量无关 2.排量排量:V=S*h 一个工作循环排出流体的体积一个工作循环排出流体的体积 3.流量流量:q=V*n 仅取决于结构尺寸和工作频率仅取决于结构尺寸和工作频率 4.功率功率:N=q*P 5.效率效率:容积效率容积效率: 机械效率机械效率: 总效率总效率:第二节 齿轮泵一一.齿轮泵的结构和工作原理齿轮泵的结构和工作原理 (如图所示如图所示):1、组成：、组成： 主要由一对相互啮合的齿轮、主要由一对相互啮合的齿轮、壳体以及端盖等组成。壳体以及端盖等组成。2、工作原理：、工作原理： （齿轮的旋转方向如图所示）（齿轮的旋转方向如图所示） 下侧：由于齿轮逐

23、渐退出啮合，密闭容积增大，形成局部真空，下侧：由于齿轮逐渐退出啮合，密闭容积增大，形成局部真空，液压油在大气压力的作用下，产生流动，从而完成吸油过程。液压油在大气压力的作用下，产生流动，从而完成吸油过程。 液压油将齿间槽充满，并随着齿轮的旋转，将液压油带到齿轮液压油将齿间槽充满，并随着齿轮的旋转，将液压油带到齿轮泵的上侧，完成过渡过程。泵的上侧，完成过渡过程。 下侧：由于齿轮逐渐进入啮合，密闭容积减小，压力升高，液下侧：由于齿轮逐渐进入啮合，密闭容积减小，压力升高，液压油被挤出，从而完成压油过程。压油被挤出，从而完成压油过程。 关于泄漏问题(参照结构图)l二二.齿轮泵的泄漏途径齿轮泵的泄漏途径

24、: 1.端面泄漏端面泄漏 发生在齿轮端面与端盖之间的泄漏发生在齿轮端面与端盖之间的泄漏,占占75%_80% 2.齿顶泄漏齿顶泄漏 发生在齿轮外圆和壳体内孔之间的泄漏发生在齿轮外圆和壳体内孔之间的泄漏 3.啮合处泄漏啮合处泄漏 发生在齿廓表面相互啮合处发生在齿廓表面相互啮合处 根据上述分析根据上述分析: 为提高容积效率为提高容积效率,必须严格控制轴向端面间必须严格控制轴向端面间隙。可通过采用浮动侧压板的办法，确保侧压隙。可通过采用浮动侧压板的办法，确保侧压板和齿轮端面的间隙，以减小泄漏，从而提高板和齿轮端面的间隙，以减小泄漏，从而提高齿轮泵的工作压力。齿轮泵的工作压力。关于困油现象l三.困油现象

25、(参照示意图) 1.产生的原因: 重叠系数大于1.即：前一对轮齿脱开啮合之前， 后一对轮齿进入啮合，两个 啮合点之间就构成了一个闭 死容积。 闭死容积的存在，且大小发生变化时,产生压力的急剧变化,造成压力的冲击,振动,气穴,噪声等现象. 2.解决措施: 开卸荷槽（三个原则）： V闭由大变小时，与压油腔连通； V闭由小变大时，与吸油腔连通； V闭处于最小时，与吸、压油腔 均不相通。第三节 叶片泵l类型： 单作用叶片泵 双作用叶片泵l作用次数： 油泵一个循环中吸排油的次数。一、单作用叶片泵1、结构和工作原理； 组成： 转子、定子、叶片、配流盘 以及壳体等组成。2、工作特点； 非对称结构，液压力不平

26、衡，工作压力小于7MPa，通过改变偏心距e的大小即可调整泵的输出排量。（可作变量泵用）二、双作用叶片泵二、双作用叶片泵二、双作用叶片泵二、双作用叶片泵1、结构和工作原理组成： 转子、定子、叶片、配流盘 以及壳体等组成。*定子内表面曲线： 双作用叶片泵的定子内表面曲线是由四个圆弧段和四个过渡段（工作段）组成。*工作段的曲线： 常用的有等加速-等减速曲线、余弦曲线、高次曲线等。2、工作特点： 1）对称结构 2）受力平衡 3）工作压力较高（16MPa）第四节 柱塞泵一、轴向柱塞泵的结构 和工作原理1、组成： 主要由斜盘、柱塞、转动缸体、 配流盘以及主轴等组成。2、工作原理： 内半周：柱塞逐渐向外伸，

27、密闭容积增大形成局部真空，经过配流盘将油引入，从而完成吸油。 外半周：柱塞逐渐向回缩，密闭容积减小，液体受到挤压，经过配流盘将油排出，从而完成压油。二、结构特点； 工作压力高、密封性能好、容积效率高、改变斜盘倾角即可改变排量。第五节 空气压缩机*作用： 将原动机的机械能转换为气体的压力能。一、空压机的类型：1、容积型空压机： 对空气的体积进行压缩，使单位体积内的空气分子密度增加，从而提高压缩空气的压力。2、速度型空压机： 通过提高气体分子的运动速度来增加气体的动能，然后将分子的动能转换成压力能，从而提高压缩空气的压力。二、工作原理： （以活塞式空压机为例） 结构简单、工作压力高；振动大、噪声大

28、、需设贮气罐以减小脉冲。第三章 执行元件l作用： 将压力能（P，Q）转换为机械能（M，或F，V）对外作功。l类型： 液压（气）马达作旋转运动的执行装置。 液压油（气）缸作往复直线运动的执行装置。第一节 液压（气）马达一、齿轮马达的结构和工作原理： 通过进油口将压力油引入，压力油作用在齿廓表面，周向力相对旋转轴产生一个力矩，通过旋转轴输出力矩和旋转运动。 此工作过程是泵工作过程的逆过程。二、柱塞马达的结构和工作原理：二、柱塞马达的结构和工作原理：二、柱塞马达的结构和工作原理：二、柱塞马达的结构和工作原理： 通过压力油口将液压油引入，柱塞外伸对斜盘有一个作用力，斜盘对柱塞的反作用力Fn分解为纵向力

29、Fy和轴向力Fx， Fx 与液压力平衡，Fy相对于轴心形成一个力矩，使缸体旋转，通过旋转轴将动力输出。三、气马达的结构和工作原理；三、气马达的结构和工作原理；三、气马达的结构和工作原理；三、气马达的结构和工作原理； 以叶片式气动马达为例：转速范围：50025000转/分，主要用于矿山机械和气动工具中。第二节第二节 液压（气）缸液压（气）缸一、液压缸的类型： 液压缸的主要类型有：活塞式、柱塞式以及伸缩式油缸。二、往复速度及往复推力：1、往复速度：2、往复推力：由此可知：V1小于V2；F1大于F2。 正向作功时速度慢，返回时速度快。三、差动连接：三、差动连接：*作用： 在不增加供油量和不改变油缸结

30、构尺寸的前提下，利用差动连接来提高油缸的运动速度。1、差动连接时的运动速度： 整理后可得：2、推力：由此可知： 经过差动连接后，运动速度得到了提高，但是驱动能力下降。四、双出杆油缸四、双出杆油缸特点： 结构对称、工作时正反运动速度相同，正反向的输出力也相同。 液压磨床中的液压油缸利用的就是双出杆的液压缸。五、柱塞式油缸特点： 柱塞式油缸的结构中没有活塞，只能单方向作功，且必须借助外力来实现反向运动。（如自卸车中用来推顶车厢的油缸）六、液压缸的典型结构：六、液压缸的典型结构：l七、气缸（自习）七、气缸（自习）第四章 控制元件第一节 常用的液压控制阀*类型： 压力控制阀控制油路压力 方向控制阀控制

31、液流方向 流量控制阀控制液流流量一、压力控制阀 常用的有：溢流阀、减压阀、顺序阀等 均可分为直动型和先导型两种。（一）、溢流阀 1、直动型溢流阀当： 时阀芯上移，阀口打开，开始溢流。直动型溢流阀一般用于低压。2 2、先导型溢流阀、先导型溢流阀 *结构和工作原理由先导部分和主阀部分组成，先导阀负责调压，主阀负责溢流。3 3、溢流阀的应用、溢流阀的应用1）作溢流阀用 溢流阀处于开启溢流状态，油泵出口的压力保持恒定。 PA=PYT2）作安全阀用 通常情况下溢流阀处于关闭状态，超载时，溢流阀打开，起到安全保护作用。 PA=PYT3）作背压阀用 放在系统的回油路上，增加背压，使系统工作平稳。4）作卸荷阀

32、用 利用远程控制口进行卸荷。 （如图所示）（二）、减压阀（二）、减压阀1、作用： 主要用于系统中有两个或两个以上的执行元件、且这些执行元件的工作压力不相同时，可利用减压阀来降低某一油路的工作压力。（如图所示）2、类型： 定值减压阀 先导型 定差减压阀 直动型 定比减压阀3、直动型定值减压阀 结构及工作原理4 4、定差减压阀、定差减压阀*保证所控制两点的压力差为定值。应用举例： 将定差减压阀和节流阀串联组成调速阀。5、先导型定值减压阀： 先导阀负责调压 主 阀负责减压*具体工作时： 出口压力达到先导阀的调定压力时，先导阀打开，液流经过节流小孔产生压差，主阀芯移动，改变减压口的大小，从而控制出口压

33、力。（三）、顺序阀（三）、顺序阀1、作用： 控制两个或两个以上的执行元件的动作顺序。（如图所示系统） 通过顺序阀的控制，使两个油缸按要求实现先后动作。2 2、顺序阀的结构和工作原理：、顺序阀的结构和工作原理：、顺序阀的结构和工作原理：、顺序阀的结构和工作原理： （以先导型顺序阀为例）（以先导型顺序阀为例）（以先导型顺序阀为例）（以先导型顺序阀为例） 3 3、应用举例（单向顺序阀）、应用举例（单向顺序阀）、应用举例（单向顺序阀）、应用举例（单向顺序阀） 限速回路限速回路限速回路限速回路二、方向控制阀二、方向控制阀 主要有：单向阀和换向阀两大类主要有：单向阀和换向阀两大类（一）、单向阀 只允许流体

34、沿一个方向流动，反向截止。1、普通单向阀的结构和原理： 要求：正向通过时损失小； 反向密封可靠。 *用途：1）放在油泵出口； 2）放在回油路上； 3）与其它阀件构成 组合阀。2、液控单向阀： *用途： 1）起保压作用； 2）起长时间锁紧作用。 （二）、换向阀（二）、换向阀1、换向阀的分类： 1）按操纵阀芯的方式：手动、机动、气动等； 2）按控制方式：电磁控制、液体控制、电液控制等； 3）按控制油路的数目：二通、三通、四通、五通、六通等； 4）按工作位置的数目：二位、三位、四位等。2、换向阀的工作原理：（以三位四通换向阀为例） *对换向阀工作时的要求： 1）液流流经损失要小（合理地 设计流道）；

35、 2）泄漏要小（合理控制阀体内 孔与阀芯的配合间隙）； 3）换向时要平稳、无冲击、迅 速可靠。3、换向阀的滑阀机能：阀处于初始位置时、各调油路的通断关系。 常见的有：O、H、Y、P、K、M等。（参见P145页表4-7）4 4、换向阀的典型结构举例、换向阀的典型结构举例1）、电磁换向阀（用于小流量场合）2 2）、三位四通电液换向阀）、三位四通电液换向阀 *弹簧对中型电液换向阀（用在大流量场合）三、流量控制阀类型： 常用的流量控制阀有：节流阀、调速阀、分集流阀等。（一）、流量控制的基本原理： 由小孔流动的流量计算通式 可知： 由上式可知：通过节流阀口所控制的流量受到节流开口大小的影响，同时还会受到

36、负载的影响。*节流刚性： 节流口所控制的流量受到负载影响的程度的大小。*刚度： 节流指数： 0.5=m =1 由上式可知：节流指数m 越小，刚度越大，受负载的影响就越小，因此，所有的节流阀口的节流形式均取薄壁孔口。（ m =0.5）（二）、节流阀（二）、节流阀（二）、节流阀（二）、节流阀*节流阀的结构和工作原理：用途：1、用于调速回路中，对系统中 的执行元件的运动速度进行 调节。（存在刚性问题）2、用于加载，通过节流产生的 节流损失进行加载。（三）、调速阀*调速阀的结构和工作原理： 由一个定差减压阀和一个定值减压阀串联而成。 定差减压阀保持节流阀进出口的压差为恒定值，使调速阀所控制的流量只随节

37、流阀口的开口大小而变。Q=f(A)第二节第二节 常用的气动控制阀常用的气动控制阀 和液压控制阀一样，气动控制阀根据作用不同也分为；方向控制阀、压力控制阀以及流量控制阀三类。一、方向控制阀 可分为单向阀和换向阀两大类。（一）、单向型控制阀 1、单向阀的结构和工作原理： 与液压系统用的单向阀不同，此处阀芯和阀座的接触采用软接触以确保密封的可靠。 2、梭阀（或门型梭阀） 梭阀相当于由两个单向阀组成，输入口有两个，一个输出口。当P1进气P2通大气时，P1口与A口连通，当P2进气P1通大气时，P2口与A口连通。或门型梭阀的应用举例或门型梭阀的应用举例*手动自动控制的转换：手动控制： 梭阀中的阀芯处于右位

38、，气缸换向由手动控制。自动控制（电磁控制）： 梭阀中的阀芯处于左位，气缸换向由电磁控制。3、双压阀（与门型梭阀） 用于互锁回路中，起逻辑“与”的作用。 有两个输入口P1、P2和一个输出口A，P1或P2单独输入时，A口无输出，只有当P1、P2都有输入时A口才有输出。*与门型梭阀的应用举例与门型梭阀的应用举例双压阀在互锁回路中的应用： 图示回路中，行程阀1为工件定位信号，行程阀2为工件夹紧信号，只有当工件的定位和夹紧后，换向阀才能切换，钻孔气缸才能动作，否则不能进行钻孔加工。4 4、快速排气阀、快速排气阀主要用于气缸的快速排气， 提高气缸的运动速度。1）快速排气阀的结构原理： P口进气时，活塞向上

39、移动，将阀口1关闭，P口和A口接通；当P口排气时，活塞迅速向下移动，将阀口2关闭，A口与O口接通。2）快速排气阀的应用举例： （如图所示回路）一般情况下，由于系统安装时，换向阀与气缸的距离较长，换向时，排气时间较长，气缸速度较慢；将快速排气阀安装在气缸附近，使气缸运动速度加快。（二）、换向型控制阀（二）、换向型控制阀1、气压控制换向阀 利用气压控制阀芯的移动，改变阀芯的工作位置。*类型：A）按施加压力的方式有： 加压控制、泄压控制、差压控制以及延时控制等。B）按单路控制或双路控制有： 有单气控与双气控之分。（1）加压控制压力信号的压力值是逐渐上升的。（2）泄压控制压力信号的压力值是逐渐下降的。

40、（压差控制、延时控制自学）2 2、电磁控制换向阀、电磁控制换向阀（1）直动式电磁阀单电磁铁控制（弹簧复位）失电状态（初始位置）下： P口被封闭，A、T口连通；得电状态下： 封闭T口，P、A口连通。若弹簧用电磁铁替代则变为双电磁铁控制。（换向冲击大，一般做成小型阀）（2）先导式电磁阀 由微型直动式电磁阀控制气流，从而控制主阀芯的工作位置的改变，实现主阀芯的换向。二、压力控制阀二、压力控制阀1、减压阀（调压阀）作用： 降低供气压力并保持输出压力稳定，不受输出空气流量变化和气源压力波动的影响。*直动式减压阀的结构原理；2、安全阀（溢流阀） 3、顺序阀三、流量控制阀三、流量控制阀 通过调节压缩空气的流

41、量，从而实现对执行元件运动速度的调节。*类型： 固定节流和可调节流两大类。*安装位置： 1）回路中的某条气路上；2）换向阀的排气口。1、柔性节流阀 2、排气节流阀 第五章 密封件l（自学）（自学）第六章 基本回路第一节 液压基本回路一、压力控制回路（一）、调压回路1、单级调压回路 作用：a)压力调定（溢流）PA=PYT b)压力限定（安全）PA PYT2 PYT3（二）、减压回路（二）、减压回路1、单级减压回路： 主要用于系统中有两个或两个以上的执行元件时，每个执行元件的工作压力要求不同时，需要用到减压回路。 如图所示回路（加工机床）注意： PYT PJT2、多级减压回路； 与多级调压回路一样

42、，利用 先导式减压阀的遥控口，通过 一个电磁换向阀和另外的两个 溢流阀相连，控制电磁换向阀 的通断电，即可在减压阀的出 口据需要得到三个不同的压力。注意： PJT PYT1 PYT2（三）增压回路三）增压回路 用来提高系统中某条油路的工作压力。用来提高系统中某条油路的工作压力。1、利用增压器的增压回路 由力的平衡关系：可知：2、利用双联液压马达的增压回路 由 得：式中：K放大倍数（四）、卸荷回路（四）、卸荷回路*卸荷： 执行元件不动作时，油泵以最小的功率运转。N=PQ*卸荷方式： 流量卸荷、压力卸荷1、利用滑阀机能卸荷 “M”、”K”、”H”型等。2、利用电磁阀直接卸荷 3、利用电磁溢流阀卸荷

43、二、速度控制回路二、速度控制回路*类型： 节流调速利用流量控制阀对执行元件的速度进行控制。 容积调速通过改变泵或马达的工作容积来改变执行元件的运动速度的大小。（一）节流调速回路 1、进油节流调速回路（如图所示,回路中溢流阀起溢流作用） 由：可知： 执行元件的运动速度不仅与节流阀的开口面积A有关，而且与负载F有关。当A一定时，F变化会引起V的变化。（接下页）（接上页）（接上页）*回路的刚性回路抵抗负载变化的能力。 刚度： 回路的刚度越大，抵抗负载变化的能力越强。*提高刚度的途径： 增大油缸活塞面积S，减小节流指数m，采用薄壁孔口(m =0.5)。2、旁路节流调速回路（回路中 溢流阀起安全保护作用

44、）速度：刚度：（二）、容积调速回路（二）、容积调速回路通过改变泵或马达的工作容积来调整执行元件的运动速度。*特点：功率利用率高，损失小，适用于大功率场合；但结构复杂，成本高。1、变量泵液压缸2、变量泵定量马达 3、定量泵变量马达4、变量泵变量马达三、方向控制回路三、方向控制回路（一）换向回路 控制执行元件的运动方向。 1、利用换向阀的换向 利用各种换向阀进行换向。 2、利用双向变量泵的换向 利用泵的供油方向来换向。（二）、锁紧回路 1、短时间锁紧 利用换向阀锁紧执行元件（由于滑阀的泄漏存在） 2、长时间锁紧 利用液压锁（一对液控单向阀），密封性能好。（三）、缓冲补油回路三）、缓冲补油回路为防止

45、换向阀换向时，执行元件从运动状态突然停止，特别是运动速度快、质量大惯性大时，会引起冲击和振动，对系统造成破坏，因此必须考虑缓冲补油。1、利用一对过载阀： 适用于结构对称的执行元件。2、两个单向阀和两个过载阀： 3、四个单向阀和一个过载阀（四）、浮动回路（四）、浮动回路 将执行元件的两个工作油口直接连通并直接引回油箱，使执行机构处于一种没有约束的自由状态。1、利用换向阀的滑阀机能 2、直接利用二位二通换向阀第二节第二节 气压基本回路气压基本回路一、方向控制回路 通过改变进入气缸的进气方向从而改变气缸的运动方向。（一）换向回路1、采用单控阀的换向回路： 有气控、电控、手控三种形式。2、采用双控阀的

46、换向回路 3、自锁式换向回路（二）、缓冲回路（二）、缓冲回路 当气缸的行程长、速度高、负载惯性大时，为防止冲击，应考虑采用缓冲回路。1、采用机控阀的缓冲回路 调整节流阀的开口大小来改变缓冲速度。通过改变机控阀的安装位置即可改变缓冲的起始点。2、利用快速排气阀、顺序阀、节 流阀的缓冲回路。 通过图示回路来实现气缸在退回到终端时的缓冲。 开始返回时，左腔压力较高，气流通过快速排气阀、打开顺序阀经过节流阀2排出大气，气缸运动速度较快；随着气压的下降，打不开顺序阀，气流只能经过节流阀1及主控阀排出大气，气缸速度下降。二、压力以及力的控制回路二、压力以及力的控制回路二、压力以及力的控制回路二、压力以及力

47、的控制回路（一）、压力控制回路1、气罐压力控制 主要用于对气罐压力的控制，使其压力不超过规定的压力值。 1）利用外控式溢流阀进行控制。 气罐内的压力达到规定值时，直接排到大气。 2）利用电接点压力表进行控制。2、高低压控制回路 1）同时输出高低压 用于不同的执行元件。 2）利用换向阀切换得到高低压 可用于同一执行元件在不同 的情况下、工作压力要求不同时进行工作。（二）、力控制回路（二）、力控制回路1、差压回路： 通过压力控制回路提供的不同压力来控制输出力的大小。1）轻夹 无杆腔、有杆腔输入不同压力2）加力 排空有杆腔的压缩空气。2、串联气缸的加力回路： 通过改变有效的工作面积来调整气缸的输出力

48、的大小。 如图所示三活塞串联气缸。通过控制电磁阀的通断电来控制气缸的工作面积，从而控制输出力的大小。三、速度控制回路三、速度控制回路三、速度控制回路三、速度控制回路（一）单作用气缸的速度控制回路 1、利用两个单向节流阀串联 伸出速度由单向节流阀1来控制，退回速度由单向节流阀2来控制。见图a） 2、利用一个单向节流阀和一个快速排气阀串联的速度控制回路 节流阀控制伸出速度，通过快速排气阀使气缸快速返回。见图b）（二）、排气节流调速回路 1、利用两个单向节流阀的调速回路。见图a） 2、利用带消声器的排气节流阀的调速回路。见图b）第七章第七章 典型系统分析举例典型系统分析举例一、组合加工机床液压系统原

49、理图二、压力机液压传动系统二、压力机液压传动系统400吨压力机液压原理图三、打包机液压系统三、打包机液压系统四、气压系统举例（打包机气压系统）四、气压系统举例（打包机气压系统）五、液压系统举例五、液压系统举例l举例举例第八章 系统设计简介YT4543型动力滑台液压系统介绍lYT4543动力滑台的工作进给速度范围动力滑台的工作进给速度范围 6.6 660mm/min,最大快进速度为最大快进速度为7300mm/min，最大推力为最大推力为45KN。l工作循环图工作循环图快 进一工进二工进快 退原位死挡铁停留电磁铁动作顺序表 液压系统的工作原理（一）l快速进给快速进给控制油路控制油路 ：进油路：过滤

50、器进油路：过滤器1变量泵变量泵2 阀阀5的左单向阀的左单向阀阀阀4的的左端。左端。回油路：阀回油路：阀4的右端的右端阀阀5的左上的节流阀的左上的节流阀阀阀5的左位的左位油箱。油箱。主油路主油路：进油路：过滤器进油路：过滤器1变量泵变量泵2 单向阀单向阀3 阀阀4 行程行程阀阀7 液压缸左腔（无杆腔）。液压缸左腔（无杆腔）。回油路：液压缸右腔回油路：液压缸右腔阀阀4的左位的左位单向阀单向阀6 行程阀行程阀7 液压缸左腔（形成差动连接）。液压缸左腔（形成差动连接）。液压系统的工作原理（二）l一次工作进给一次工作进给：快进终了，压下行程阀：快进终了，压下行程阀7，油只能经阀，油只能经阀10和阀和阀1

51、1进入液压缸左腔，进入液压缸左腔，由于压力升高，阀由于压力升高，阀16打开。打开。主油路主油路：进油路：过滤器进油路：过滤器1变量泵变量泵2 单向阀单向阀3 阀阀4 调速阀调速阀10 电磁阀电磁阀11 液压缸液压缸左腔。左腔。回油路：液压缸右腔回油路：液压缸右腔阀阀4 阀阀16 背背压阀压阀17 油箱。油箱。液压系统的工作原理（三）l二次工作进给二次工作进给：一次工作进给终一次工作进给终了时，挡块压下电气行程开关，了时，挡块压下电气行程开关，3YA通电，阀通电，阀11断开，这时进油路断开，这时进油路须经过阀须经过阀9和阀和阀10两个调速阀，由于两个调速阀，由于阀阀9的通流面积小于阀的通流面积小

52、于阀10，进给量大，进给量大小由阀小由阀9调节。调节。液压系统的工作原理（四）l止挡块停留止挡块停留：动力滑台第二次工动力滑台第二次工作进给终了碰到止挡块时，不在前作进给终了碰到止挡块时，不在前进，停留一段时间，等到其系统压进，停留一段时间，等到其系统压力进一步升高，使压力继电器力进一步升高，使压力继电器PS动动作而发出信号。作而发出信号。液压系统的工作原理（五）l快速退回快速退回：1 1YAYA、3YA3YA断电，断电，2 2YAYA通电，阀通电，阀5 5右位接右位接入控制油路，使阀入控制油路，使阀4 4的右位接入主油路，这时流量大，的右位接入主油路，这时流量大，快退。快退。控制油路控制油路

53、 ：进油路：过滤器进油路：过滤器11变量泵变量泵2 2 阀阀5 5的右单向阀的右单向阀阀阀4 4的右端。的右端。回油路：阀回油路：阀4 4左端左端阀阀5 5的左上的节流阀的左上的节流阀阀阀5 5的的左位左位油箱。油箱。主油路：主油路：进油路：过滤器进油路：过滤器11变量泵变量泵2 2 单向阀单向阀3 3 阀阀4 4 液压缸右腔。液压缸右腔。回油路：液压缸左腔回油路：液压缸左腔单向阀单向阀8 8 阀阀4 4 油箱。油箱。液压系统的工作原理（六）l原位停止原位停止：当液压滑台退回原始位当液压滑台退回原始位置时，挡块压下行程开关使置时，挡块压下行程开关使2YA断电断电，阀，阀5和阀和阀4都处在中间位

54、置，液压都处在中间位置，液压滑台停止运动，变量泵输出油液流滑台停止运动，变量泵输出油液流量为零，变量泵卸荷。量为零，变量泵卸荷。YT4543型动力滑台液压系统的组成动力滑台液压系统的组成l由哪几个基本回路组成由哪几个基本回路组成1.限压式变量泵和调速阀的容积节流调限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路。速回路。2.单活塞杆液压缸差动增速回路。单活塞杆液压缸差动增速回路。3.电液换向阀的换向回路。电液换向阀的换向回路。4.行程阀和电磁换向阀换速回路。行程阀和电磁换向阀换速回路。5.串联调速阀的二次进给回路。串联调速阀的二次进给回路。YT4543型动力滑台液压系统的特点动力滑台液压系统的特点H.低速进给运动平稳性好，速度刚低速进给运动平稳性好，速度刚性好和较大的调速范围，回油路性好和较大的调速范围，回油路上设置的背压阀改善了运动平稳上设置的背压阀改善了运动平稳性。性。H.快进时能量利用合理，系统无溢快进时能量利用合理，系统无溢流损失，效率高。流损失，效率高。H.动作平稳可靠，无冲击。动作平稳可靠，无冲击。