液压基本回路

在液压系统中，液压阀是控制和调节油液压力、流量及流动方向 的液压元件。液压阀的种类繁多，功能各异，新型阀不断涌现，但其 基本原理是不变的，所以使用和维护液压控制阀的基础必须在了解其 基本原理和结构的基础上进行。 液压阀属于控制调节元件，本身有一定的能量消耗。液压阀的阀 芯与阀体间的密封方式一般采取间隙密封（球阀芯除外），这种密封 方式不可避免会存在内泄漏。为使阀芯能灵活运动而又减少泄漏，对 液压阀性能的基本要求是：制造精度要高，阀芯动作要灵活，工作性 能可靠，密封性要好，阀的结构要紧凑，工作效率高，通用性好。在 选用液压元件时，要注意其工作压力要低于其额定压力，通过液压元 件的实际流量应小于其额定流量；如果液压元件与电气控制有关，要 注意其额定电压与交直流的匹配关系。
对液压马达的输出转矩和转速可按下式计算：
T pV m 2
n
q V V
当液压马达的结构尺寸确定以后，其输出转矩的大小取决于输入马达的油压 的高低，而输出转速的高低则取决于马达输入流量的大小。
液压执行元件
习题： 1 .已知单杆活塞式液压缸的内径 8L/min,试求：
D 50mm ,活塞杆直径
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3. 密封装置
液压缸中的密封主要指活塞和缸体之间、活塞杆和端盖之间的密封，它是 用来防止内、外泄漏的，液压缸中密封性能的好坏，直接影响到液压缸的工 作性能和效率，因此设计时应根据液压缸不同的工作条件来选用相应的密封 方式。一般对密封装置的要求是： • （1）在一定工作压力下，具有良好的密封性能。最好是随压力的增加能自动 提高密封性能，使泄漏不致因压力升高而显著增加。
液压执行元件
液压执行元件
液压马达的主要参数 ： 1．工作压力和额定压力 液压马达输入油液的实际压力称为工作压力，与液压泵一样，工作压力取 决于负载。液压马达进、出口压力之差称为工作压差。当液压马达的出口直 接接油箱时，液压马达的工作压力就近似等于工作压差。 额定压力是指液压马达在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最 高压力。 2．排量、转速和流量及客积效率 液压马达的排量是指在无泄漏情况下，使液压马达轴转一周所需输入的液 体体积。排量取决于密封工作腔的几何尺寸，而与转速无关。 液压马达入口处的流量称为马达的实际流量。由于马达内部存在泄漏，因 此实际输人马达的流量大于理论流量，实际流量与理论流量之差即为马达的 泄漏量。液压马达理论流量与实际流量之比称为液压马达的容积效率，即
m
T Tt
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4. 功率与总效率 液压马达的实际输入功率为 液压马达的输出功率为
Pi pq
Po 2 Tn
马达的输出功率与输入功率之比即为液压马达的总效率：

Po 2 nT 2 nTtm 2 nTt Vm Vm qt Pi pq pqt p
V
液压执行元件
速度控制回路
3.变量泵和变量马达容积调速回路
速度控制回路
三、容积节流调速
速度控制回路
一、增速回路 增速回路是在不增加液压泵配置的流量情况下，实现执行元 件快速运动的回路。通常采用有差动缸、增速缸、蓄能器增速等 多种方案。
液压马达的减速回路 常用串接在液压马达回油路中的节流阀或溢流阀来实现减速。基本回路如 图所示。但使用节流阀减速的回路，随着马达转速降低，回油时减小，节流阀背 压也减小，减速效果随之减弱，减速时间较长。
速度控制回路
速度控制回路包括速度调节回路和速度变换回路。
其功用在于调定和变换执行元件的工作速度。分为节流调速回路、 容积调速回路、容积节流调速回路
一、节流调速回路：
根据节流元件在 回路中的位置不同， 节流调速回路常分为 进口节流调速、出口 节流调速和旁路节流调 速，分别如图 (a)、(b)、 (c)所示。
液压执行元件
4. 缓冲装置 当液压缸所驱动的工作部件质量较大，移动速度较快时，由于具有的动量 大，致使在行程终了时，活塞与端盖发生撞击，造成液压冲击和噪声，甚至 严重影响工作精度和发生破坏性事故，因此在大型高速或要求较高的液压缸 中往往须设置缓冲装置。尽管液压缸中的缓冲装置结构形式很多，但它的工 作原理都是相同的。当活塞接近端盖时增大液压缸回油阻力，使缓冲油腔内 产生足够的缓冲压力，使活塞减速，从而防止活塞撞击端盖。
速度控制回路
二、容积调速：通过改变液压泵或液压马达的有效工作容积，即改变排量来进 行调速的方法叫作容积调速。根据调速特性也可分为有级和无级调速两种。 容积调速的优点是效率高，发热小，有很好的静、动态特性，常用于功率 较大的系统中。
速度控制回路
1.变量泵和定量执行元件容积调速回路
速度控制回路
2.定量泵和变量马达容积调速回 路
4. 设计一单杆液压缸，用以实现“快进－工进－快退”工作循环，且快进与快退 的速度相等，均为5m/min,采用额定流量为25L/min，额定压力为6.3MPa 的定量 泵供油。若不计摩擦损失，试计算： • （1）液压缸内径 D 和活塞杆直径 d ； • （2）当外负载为25000N时，液压缸的工进压力为多少？
D；
（2）若活塞最大工作进给速度为 4cm / s 取多大流量的泵？
，系统的泄漏损失为10％，应选
A 3 .如图所示两结构尺寸相同的液压缸串连， 1 100cm2 ， A2 80cm2 p1 9 105 MPa 。 ， ， 若不计摩擦损失和泄漏，试问： q1 12L / min • （1）两缸负载 F1 F2 F 时，两缸的负载和速度各为多少？ • （2）缸2的输入压力 p2 是缸1输入压力的一半时，两缸各能承受多少负载？ • （3）缸1不承受负载时，缸2能承受多少负载？
第2讲 柱塞泵
第3讲 叶片泵
第3讲 单作用叶片泵
第3讲 双作用叶片泵
第3讲 双作用叶片泵
液压执行元件
• 摆动液压缸 摆动液压缸是输出转矩并实现往复摆动的执行元件，主要用来驱动做间歇 回转运动的工作机构，例如回转夹具、分度机构、送料、夹紧等机床辅助装 置，也有用在需要周期性进给的系统中。
d =35mm,泵供油量为
（1）液压缸差动连接时的运动速度； （2）若缸在差动阶段所能克服的外负载 F 1000 N ,无杆腔内油液压力该有多 大（不计管路压力损失）。 2. 设计一单杆液压缸，已知外负载 F 2 104 N ，活塞和活塞杆处的摩擦阻 力 F 12 102 N ，液压缸的工作压力为5 MPa ，试计算： （1）液压缸的内径
液压执行元件
液压缸的典型结构
图所示为单杆活塞式液压缸的典型结构，它由缸体组件和活塞组件这两个 基本部分组成，缸体组件包括缸体5与前、后端盖1和8等。活塞组件包括活塞 3、活塞杆4等零件，这两部分在组装后用四根长拉杆6串起来，并用螺母固紧。 为了保证液压缸具有可靠的密封性，在前、后端盖和缸体之间，缸体和活塞 之间，活塞杆和后端盖之间以及活塞和活塞杆之间都分别设置了相应的密封 件12、2、7 等。活塞杆的伸出端由装有刮油、防尘装置9的导向套10支撑。为 了防止活塞在两端对端盖的撞击，在前、后缸盖中都设置了由单向阀14和节 流阀13组成的缓冲装置，其工作原理将在本节后面详细介绍。在液压缸工作 前，应先放出缸内积聚的空气，为此在缸体的最上方开设排气装置（图中未 表示出来）
• （2）相对运动表面之间的摩擦力要小且稳定。
• （3）要耐磨，工作寿命长，或磨损后能自动补偿。 • （4) 使用维护简单,制造容易,成本低。 液压缸中常见的密封形式有下述几种。
（1） 间隙密封：是靠相对运动件配合表面间微小间隙来防止泄漏的，如图所 示。
液压执行元件
液压执行元件
• 活塞环密封 如图所示，在活塞的环形槽中嵌放有开口的金属活塞环，活塞环依靠其弹性变 形所产生的张力紧贴在油缸内壁，从而实现密封。这种密封装置的密封效果 较好，能适应较大的压力变化和速度变化，耐高温，使用寿命长，易于维护 保养，并能使活塞有较长的支撑面，缺点是制造工艺复杂，因此只适用于高 压、高速或密封性能要求较高的场合。
液压执行元件
液压马达与液压缸一样，也是液压系统中的执行元件。二者不向之处在于 液压马达是把液压能转换成连续回转运动和转矩，而液压缸是把液压能转换 成直线运动和力。液压马达与第三章介绍的液压泵在结构上是基本相同的， 就工作原理而言，它们都是依靠工作密封腔容积的变化来工作的，因此二者 是互逆的。但由于二者的任务和要求不同，所以在实际结构上行在某些差别， 使之不能通用，只有少数泵能作为液压马达使用，反之也一样。
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二) 伸缩缸 由两级或多级活塞缸套装而成。前一级的活塞与后一级的缸筒连为一体。 活塞伸出的顺序是先大后小，相应的推力也是由大到小，而伸出的速度是 由慢到快。活塞缩回的顺序一般是先小后大，而缩回的速度是由快到慢。 级数越多，缸伸出后的挠度越大，结构越复杂，成本也越高。 伸缩缸活塞杆伸出时行程大，而收缩后结构尺寸小，适用于起重运输车 辆等需站空间小的机械上。例如，起重机伸缩臂缸、自卸汽车举升缸等。 三)齿条活塞缸 四) 多位液压缸 五）数字液压缸
V
qt q q q 1 q q q
n
qt qV V V
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3．转矩与机械效率
液压马达的输出转矩称为实际输出转矩。由于马达内部存在各种摩擦损失， 使实际输出的转矩小于理论转矩，理论转矩与实际输出转矩之差即为损失转 矩。实际输出转矩与理论转矩之比称为液压马达的机械效率，即
液压执行元件
• 5. 排气装置 当液压系统长时间停止工作，系统中的油液由于本身重量的作用和其他原 因而流出时，易使空气吸入系统，如果液压缸中有空气或油中混入空气，都 会使液压缸运动不平稳，因此一般在机床工作前应使系统中的空气排出，为 此可在液压缸的最高部位（那里往往是空气聚积的地方）设置排气装置。排 气装置通常有两种，一种是在液压缸的最高部位处开排气孔，并用管道连接 排气阀进行排气，当系统工作时该阀应关闭。另一种是在液压缸的最高部位 处装排气塞 。
• （3）当工进时的速度为1m/min时，进入液压缸的流量为多少？
第4讲
液压控制阀
学习内容： 1.各类型液压控制阀的结构、组成；
2.液压控制阀各组成部分的作用；
3.对液压控制阀有可能出现的故障进行分析； 4.液压控制阀在回路中的正确连接和使用； 5.液压控制阀在回路中的作用。
第4讲
液压控制阀
2.2.1 液压控制阀的拆装
液压执行元件
• 液压缸各部分的结构形式 1. 缸体组件包括缸筒、缸盖和导向套等，它与密封装置构成密封容积承受液压 力，因此要求缸体组件具有足够的强度、刚度和可靠的密封性。缸筒与缸盖 常用的连接方式如图
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2. 活塞组件：活塞组件由活塞、活塞杆和连接杆等组成。常用的活塞与活塞杆 连接形式如图
多执行元件动作控制回路包括顺序动作回路、同步回路和防干扰回路。 第一节顺序动作和互不干扰回路 一、顺序动作回路(一)压力控制顺序动作回路
图5—7为双泵分别供油防干扰回路。回路中液压缸的快进和慢进分别由低压大流 量泵l和高压小流量泵2供油，不会发生相互干扰。 图5—8是蓄能器和泵分别供油的防干扰回路。噪声。
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其它液压缸 一）增压缸： 将输入的低压油转变为高压油，供液压系统中的某一支油路使用。它由大
小直径分别为D、d的复合缸筒及有特殊结构的复合活塞等件组成。

4
D 2 p1

4
d 2 p2
D2 p2 2 p1 d
增压缸只能将高压端输出的有通入其它液压缸以获取大的推力，其本身不能直接作 为执行元件。所以安装时应尽量使它靠近执行元件。 常用于压铸机、造型机等设备的液压系统中。
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• （3） 密封圈密封 • 密封圈密封是液压元件中应用最广的一种密封形式，它的优点在于：
结构简单，制造方便，是大量生产的标准模压件，所以成本低；
能自动补偿磨损； 油液的工作压力越高，密封圈在密封面上贴得越紧，其密封性能可随着压 力的加大而提高，因而密封可靠； 被密封的部位，表面不直接接触，所以加工精度可以降低； 既可用于固定件，也可用于运动件。 • 密封圈的材料应具有较好的弹性，适当的机械强度#，热耐磨性能好，摩擦系 数小，与金属接触不互相黏着和腐蚀，与液压油有很好的“相容性”。目前 用得最多的是耐油橡胶，其次是尼龙和聚氨酯，也有的为了增加耐磨性，在 密封圈表面喷涂上一层聚四氟乙烯。密封件的形状应使密封可靠、耐久，摩 擦阻力小，容易制造和拆装，特别是应能随压力的升高而提高密封能力和自 动补偿磨损。