液压系统检修与故障分析.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,单击此处编辑母版标题样式,设备维护人员培训教材,液压系统检维修技术与典型故障分析,绪论液压油液,液压与气压传动的工作原理和特征,力的传递遵循帕斯卡原理,p,2,=,F,2,/,A,2,F,1,=,p,1,A,1,=,p,2,A,1,=,pA,1,液压与气动系统的工作压力取决于外负载。,运动的传递遵照容积变化相等的原则,s,1,A,1,=,s,2,A,2,q,1,=,v,1,A,1,=,v,2,A,2,=,q,2,执行元件的运动速度取决于流量,。,压力和流量是液压与气压传动中的两个最基本的参数,。,液压与气压传动是以流体（液压油液或压縮空气）为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。,以,液压千斤顶,为例来简述液压传动的工作原理,典型液压系统原理,图形符号图,在机床工作台液压系统中,，,电机带动液压泵旋转，为系统提供压力油，液压缸驱动工作台作往复运动，换向阀使工作台换向，节流阀与溢流阀共同作用，调节工作台的运动速度，再加上油箱、管道、过滤器等保证了系统正常工作。,液压与气压传动系统的组成,能源装置,将机械能转换为流体压力能的装置。液压泵或空气压縮机。,执行元件,将流体的压力能转换为机械能的元件。液压缸或气缸、液压马达或气马达。,控制元件,控制系统压力、流量、方 向的元件以及进行信号转换、逻辑运算和放大等功能的信号控制元件。如溢流阀、节流阀、方向阀等。,辅助元件,保证系统正常工作除上述三种元件外的装置。如油箱、过滤器、蓄能器、油雾器、消声器、管件等。,液压与气压传动的优缺点,布置方便灵活。,无级调速，调速范围可达2000：1。,传动平稳，易于实现快速启动、制动和频繁换向。,操作控制方便，易于实现自动控制、中远距离控制和过载保护。,标准化、系列化、通用化程度高，有利于縮短设计周期、制造周期和降低成本。,传动效率不高；维护要求较高。,液压与气压传动,的应用和发展概况,液压与气动技术应用在机床、工程机械、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、船舶、航天航空等国民经济各行各业，是自动化技术不可缺少的手段。,元件小型化、系统集成化、机电液（气）一体化是液压与气动技术的必然发展趋势；元件与系统的,CAD/CAT,与计算机实时控制是当前的发展方向。,液压油液的性质,密度,一般认为液压油的密度为,900,kg,/,m,3,可压缩性,对于一般液压系统，可认为油液是不可压缩的。,粘性,液体流动时分子之间产生的一种内摩擦力，用动力粘度，运动粘度，相对粘度来度量。,动力粘度表征液体粘性的内摩擦系数,=(,F,/,A,)/(d,u,/d,y,),运动粘度,=,/,没有明确的物理意义,但是工程实际中常用的物理量。,相对粘度又称条件粘度，我国采用恩氏粘度（,E,）。,粘度随着温度升高而显著下降（粘温特性）。,粘度随压力升高而变大（粘压特性）。,对液压油液的要求和分类,对液压油液的要求,粘温特性好；,有良好的润滑性；,成分要纯净；,有良好的化学稳定性；,抗泡沫性和抗乳化性好；,材料相容性好；,无毒，价格便宜,液压油液分类,矿物性液压油：按照,ISO,规定，采用,40,时油液的运动粘度（,mm,2,/,s,),作为油液粘度牌号，共分为10、15、22、32、46、68、100、150等8个等级。,难燃液压液：,乳化液,高水基液压液,海水或淡水,液压油液的选用,选用液压油液首先考虑的是粘度,选择时要注意：,液压系统的工作压力 压力高，要选择粘度较大的液压油液。,环境温度 温度高，选用粘度较大的液压油液。,运动速度 速度高，选用粘度较低的液压油液。,液压泵的类型 各类泵适用的粘度范围见书中表14。,液压泵概述,液压泵是液压系统的动力元件，将原动机输入的机械能转换为压力能输出，为执行元件提供压力油。,液压泵的性能好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性。,液压泵的基本工作原理,液压泵的主要性能参数,液压泵的分类和选用,液压泵的图形符号,液压泵基本工作原理,以单柱塞泵为例,组成：偏心轮、柱塞、弹簧、缸体、两个单向阀。柱塞与缸体孔之间形成密闭容积。柱塞直径为,d,，偏心轮偏心距为,e,。,偏心轮旋转一转，柱塞上下往复运动一次，向下运动吸油，向上运动排油。,泵每转一转排出的油液体积称为排量，排量只与泵的结构参数有关。,V,=,Sd,2,/,4,=,ed,2,/,2,液压泵正常工作的三个必备条件,必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积；,密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大,吸油，由大变小,压油；,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；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。单柱塞泵是通过两个单向阀来实现这一要求的。,液压泵的主要性能参数,液压泵的压力,工作压力,p,：泵工作时的出口压力，大小取决于负载。,额定压力,p,s,：正常工作条件下按实验标准连续运转的最高压力。,吸入压力：泵的进口处的压力。,液压泵的排量、流量和容积效率,排量,V,：液压泵每转一转理论上应排除的油液体积，又称为理论排量或几何排量。常用单位为,cm,3,/,r,。排量的大小仅与泵的几何尺寸有关。,平均理论流量,q,t,：泵在单位时间内理论上排出的油液体积，,q,t,=,n v,，单位为,m,3,/,s,或,L,/,min,。,实际流量,q,：泵在单位时间内实际排出的油液体积。在泵的出口压力,0,时，因存在泄漏流量,q,，因此,q,=q,t,-,q,。,瞬时理论流量,q,sh,：任一瞬时理论输出的流量，一般泵的瞬时理论流量是脉动的，即,q,sh,q,t,。,额定流量,q,s,：泵在额定压力，额定转速下允许连续运转的流量。,容积效率,v,：,v,=,q,/,q,t,=,（,q,t,-,q,）,/,q,t,=,1,-,q,/,q,t,=,1,-,kp,/,nV,式中,k,为泄漏系数。,泵的功率和效率,输入功率,P,r,：驱动泵轴的机械功率为泵的输入功率，,P,r,=,T,输出功率,P,：泵输出液压功率，,P,=,p q,总效率,p,：,p,=,P,/,P,r,=,p q,/,T,=,v,m,式中,m,为机械效率。,泵的转速,：,额定转速,n,s,：额定压力下能连续长时间正常运转的最高转速。,最高转速,n,max,：额定压力下允许短时间运行的最高转速。,最低转速,n,min,：正常运转允许的最低转速。,转速范围：最低转速和最高转速之间的转速。,液压泵的分类和选用,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。,齿轮泵又分外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵,叶片泵又分双作用叶片泵，单作用叶片泵和凸轮转子泵,柱塞泵又分径向柱塞泵和轴向柱塞泵,按排量能否变量分定量泵和变量泵。,单作用叶片泵，径向柱塞泵和轴向柱塞泵可以作变量泵,选用原则：,是否要求变量 要求变量选用变量泵。,工作压力 柱塞泵的额定压力最高。,工作环境 齿轮泵的抗污能力最好。,噪声指标 双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵。,效率 轴向柱塞泵的总效率最高。,液压泵的图形符号,齿轮泵,齿轮泵是利用齿轮啮合原理工作的，根据啮合形式不同分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。因螺杆的螺旋面可视为齿轮曲线作螺旋运动所形成的表面，螺杆的啮合相当于无数个无限薄的齿轮曲线的啮合，因此将螺杆泵放在齿轮泵一起介绍。,外啮合齿轮泵,结构组成,一对几何参数完全相同的齿轮，齿宽为,B,，齿数为,z,泵体,前后盖板,长短轴,工作原理,（动画）,两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿轮包围的密闭容积分成两部分，轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，经压油口排油，退出啮合的一侧密闭容积增大，经吸油口吸油。,外啮合齿轮泵的排量公式,V,=,2z,m,2,B,z,齿数，,m,齿轮模数，,B,齿宽,齿轮节圆直径一定时，为增大泵的排量，应增大模数，减小齿数。,齿轮泵的齿轮多为修正齿轮。,齿轮泵的瞬时理论流量是脉动的，这是齿轮泵产生噪声的主要根源。为减少脉动，可同轴安装两套齿轮，每套齿轮之间错开半个齿距，组成共压油口和吸油口的两个分离的齿轮泵。,外啮合齿轮泵的结构特点,泄漏与间隙补偿措施,齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处泄漏。,端面泄漏占,80,85,。,端面间隙补偿采用静压平衡措施：在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引入压力油，让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力，其差值由一层很薄的油膜承受。,液压径向力及平衡措施,齿谷内的油液由吸油区的低压逐步增压到压油区的高压。作用在齿轮轴上液压径向力和轮齿啮合力的合力,F=K p B,D,e,K,为系数，对主动齿轮,K=0.75,；对从动齿轮,K=0.85,。,液压径向力的平衡措施之一：通过在盖板上开设平衡槽，使它们分别与低、高压腔相通，产生一个与液压径向力平衡的作用。,平衡径向力的措施都是以增加径向泄漏为代价。,困油现象与卸荷措施,困油现象产生的原因 齿轮重迭系数,1,，在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个与吸、压油腔均不相通的闭死容积，此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化，先由大变小，后由小变大。,困油现象描述,困油现象的危害 闭死容积由大变小时油液受挤压，导致压力冲击和油液发热，闭死容积由小变大时，会引起汽蚀和噪声。,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。,内啮合齿轮泵,工作原理,一对相互啮合的小齿轮和内齿轮与侧板所围成的密闭容积被齿啮合线分割成两部分，当传动轴带动小齿轮旋转时，轮齿脱开啮合的一侧密闭容积增大，为吸油腔；轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，为压油腔。,特点,无困油现象,流量脉动小，噪声低,采取间隙补偿措施后，泵的额定压力可达,30 MPa,。,螺杆泵,工作原理,相互啮合的螺杆与壳体之间形成多个密闭容积，每个密闭容积为一级。当传动轴带动主螺杆顺时针旋转时，左端密闭容积逐渐形成，容积增大为吸油腔；右端密闭容积逐渐消失，容积减小为压油腔。,特点,流量均匀，噪声低；自吸性能好。,选择液压泵的原则,是否要求变量 径向柱塞泵、轴向柱塞泵、单作用叶片泵是变量泵。,工作压力 柱塞泵压力,31.5MPa,；叶片泵压力,6.3MPa,，高压化以后可达,16MPa,；齿轮泵压力,2.5MPa,，高压化以后可达,21MPa,。,工作环境 齿轮泵的抗污染能力最好。,噪声指标 低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆泵，双作用叶片泵和螺杆泵的瞬时流量均匀。,效率 轴向柱塞泵的总效率最高；同一结构的泵，排量大的泵总效率高；同一排量的泵在额定工况下总效率最高。,叶片泵,叶片泵又分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。双作用叶片泵只能作定量泵用，单作用叶片泵可作变量泵用。,双作用叶片泵因转子旋转一周，叶片在转子叶片槽内滑动两次，完成两次吸油和压油而得名。,单作用叶片泵转子每转一周，吸、压油各一次，故称为单作用。,双作用叶片泵,结构组成,定子 其内环由两段大半径,R,圆弧、两段小半径,r,圆弧和四段过渡曲线组成,转子 铣有,Z,个叶片槽，且与定子同心，宽度为,B,叶片 在叶片槽内能自由滑动,左、右配流盘 开有对称布置的吸、压油窗口,传动轴,双作用叶片泵工作原理,工作原理,由定子内环、转子外圆和左右配流盘组成的密闭工作容积被叶片分割为四部分，传动轴带动转子旋转，叶片在离心力作用下紧贴定子内表面，因定子内环由两段大半径圆弧、两段小半径圆弧和四段过渡曲线组成，故有两部分密闭容积将减小，受挤压的油液经配流窗口排出，两部分密闭容积将增大形成真空，经配流窗口从油箱吸油。,排量公式,V,=,2B,（,R,2,r,2,）,-,2 z BS,（,R-r,）,/cos,为叶片倾角,双作用叶片泵的结构特点,径向力平衡。,为保证叶片自由滑动且始终紧贴定子内表面，叶片槽根部全部通压力油。,合理设计过渡曲线形状和叶片数（,z8,），可使理论流量均匀，噪声低。,定子曲线圆弧段圆心角,配流窗口的间距角,叶片间夹角,（,=,2/z,）。,为减少两叶片间的密闭容积在吸压油腔转换时因压力突变而引起的压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽。,高压叶片泵,叶片槽根部全部通压力油会带来以下副作用：定子的吸油腔部被叶片刮研，造成磨损；减少了泵的理论排量；可能引起瞬时理论流量脉动。,这样，影响了泵的寿命和额定压力的提高。,提高双作用叶片泵额定压力的措施：,采用浮动配流盘实现端面间隙补偿,减小通往吸油区叶片根部的油液压力（,p,）,减小吸油区叶片根部的有效作用面积,阶梯式叶片（,s,）,子母叶片（,b,）,柱销式叶片（,b,）,单作用叶片泵,工作原理,定子 内环为圆,转子 与定子存在偏心,e,，铣有,z,个叶片槽,叶片 在转子叶片槽内自由滑动，宽度为,B,左、右配流盘 铣有吸、压油窗口,传动轴,排量公式,V,=,4BzRe,sin(,/z,),单作用叶片泵的特点,可以通过改变定子的偏心距,e,来调节泵的排量和流量。,叶片槽根部分别通油，叶片厚度对排量无影响。,因叶片矢径是转角的函数，瞬时理论流量是脉动的。叶片数取为奇数，以减小流量的脉动。,限压式变量叶片泵,变量原理,(,动画,),定子右边控制活塞作用着泵的出口压力油，左边作用着调压弹簧力，当,F,F,t,，定子将向偏心减小的方向移动，泵的输出流量减小。,限压式变量叶片泵特性曲线,调节压力调节螺钉的预压縮量，即改变特性曲线中拐点,B,的压力大小,p,B,，,曲线,BC,沿水平方向平移。,调节定子右边的最大流量调节螺钉，可以改变定子的最大偏心距,e,max,，即改变泵的最大流量，曲线,AB,上下移动。,更换不同刚度的弹簧，即改变了,BC,的斜率，泵的最高压力,p,c,也就不同。,限压式变量叶片泵的压力流量特性曲线如图,ABC,柱塞泵,柱塞沿径向放置的泵称为径向柱塞泵，柱塞轴向布置的泵称为轴向柱塞泵。为了连续吸油和压油，柱塞数必须大于等于,3,。,径向柱塞泵,配流轴式径向柱塞泵,阀配流径向柱塞泵,轴向柱塞泵,斜盘式轴向柱塞泵,斜轴式无铰轴向柱塞泵,配流轴式径向柱塞泵,配流轴式径向柱塞泵工作原理,工作原理,缸体 均布有七个柱塞孔，柱塞底部空间为密闭工作腔。,柱塞 其头部滑履与定子内圆接触。,定子 与缸体存在偏心。,配流轴,传动轴,排量公式,V,=,（,d,2,/,2,）,e z,e,定子与缸体之间的偏心距,Z,柱塞数,配流轴式径向柱塞泵结构特点,配流轴配流，因配流轴上与吸、压油窗口对应的方向开有平衡油槽，使液压径向力得到平衡，容积效率较高。,柱塞头部装有滑履，滑履与定子内圆为面接触，接触面比压很小。,可以实现多泵同轴串联，液压装置结构紧凑。,改变定子相对缸体的偏心距可以改变排量，且变量方式多样。,缸体,柱塞滑履组,配流盘,斜盘式轴向柱塞泵工作原理,工作原理,缸体 均布,Z,个柱塞孔，分布圆直径为,D,柱塞滑履组 柱塞直径为,d,斜盘 相对传动轴倾角为,配流盘,传动轴,排量公式,V,=,（,d,2,/,4,）,D z,tg,改变斜盘倾角可以改变泵的排量,斜盘式轴向柱塞泵的结构特点,三对磨擦副：柱塞与缸体孔，缸体与配流盘，滑履与斜盘。容积效率较高，额定压力可达,31.5MPa,。,泵体上有泄漏油口。,传动轴是悬臂梁，缸体外有大轴承支承。,为减小瞬时理论流量的脉动性，取柱塞数为奇数：,5,，,7,，,9,。,为防止密闭容积在吸、压油转换时因压力突变引起的压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽或减振孔。,斜轴式无铰轴向柱塞泵,工作原理与斜盘式轴向柱塞泵类似，只是缸体轴线与传动轴不在一条直线上，它们之间存在一个摆角,，柱塞与传动轴之间通过连杆连接。传动轴旋转通过连杆拨动缸体旋转，强制带动柱塞在缸体孔内作往复运动。,特点：柱塞受力状态较斜盘式好，不仅可增大摆角来增大流量，且耐冲击、寿命长。,液压阀概述,液压阀的基本结构与原理,液压控制阀在液压系统中被用来控制液流的压力、流量和方向，保证执行元件按照要求进行工作。属控制元件。,液压阀基本结构：包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内作相对运动的装置。驱动装置可以是手调机构，也可以是弹簧或电磁铁，有时还作用有液压力。,液压阀基本工作原理：利用阀芯在阀体内作相对运动来控制阀口的通断及阀口的大小，实现压力、流量和方向的控制。流经阀口的流量,q,与阀口前后压力差,p,和阀口面积,A,有关，始终满足压力流量方程；作用在阀芯上的力是否平衡则需要具体分析。,液压阀的分类,根据结构形式分类,滑阀 滑阀为间隙密封，阀芯与阀口存在一定的密封长度，因此滑阀运动存在一个死区。阀口的压力流量方程,q,C,d,D x,(,2p,/,）,1/2,锥阀 锥阀阀芯半锥角一般为,12,20,，阀口关闭时为线密封，密封性能好且动作灵敏。阀口的压力流量方程,q,C,d,d,x,sin,(,2p,/,）,1/2,球阀 性能与锥阀相同，阀口的压力流量方程,q,C,d,d,h,0,（,x,/,R,）,(,2p,/,）,1/2,根据用途不同分类,压力控制阀 用来控制和调节液压系统液流压力的阀类，如溢流阀、减压阀、顺序阀等。,流量控制阀 用来控制和调节液压系统液流流量的阀类，如节流阀、调速阀、分流集流阀、比例流量阀等。,方向控制阀 用来控制和改变液压系统液流方向的阀类，如单向阀、液控单向阀、换向阀等。,根据控制方式不同分类,定值或开关控制阀 被控制量为定值的阀类，包括普通控制阀、插装阀、叠加阀。,比例控制阀 被控制量与输入信号成比例连续变化的阀类，包括普通比例阀和带内反馈的电液比例阀。,伺服控制阀 被控制量与（输出与输入之间的）偏差信号成比例连续变化的阀类，包括机液伺服阀和电液伺服阀。,数字控制阀 用数字信息直接控制阀口的启闭，来控制液流的压力、流量、方向的阀类，可直接与计算机接口，不需要,D/A,转换器。,根据安装连接形式不同分类,管式连接 阀体进出口由螺纹或法兰与油管连接。安装方便。,叠加式 是板式连接阀的一种发展形式。,板式连接 阀体进出口通过连接板与油管连接。便于集成。,插装式 将阀芯、阀套组成的组件插入专门设计的阀块内实现不同功能。结构紧凑。,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。与阀的进出油口连接的油管应与阀的通径相一致。阀工作时的实际流量应小于或等于它的额定流量，最大不得大于额定流量的,1.1,倍。,额定压力,阀长期工作所允许的最高压力。对压力控制阀，实际最高压力有时还与阀的调压范围有关；对换向阀，实际最高压力还可能受它的功率极限的限制。,对液压阀的基本要求,动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动要小。,阀口全开时，液流压力损失要小；阀口关闭时，密封性能要好。,所控制的参数（压力或流量）要稳定，受外干扰时变化量要小。,结构紧凑，安装、调试、维护方便，通用性要好。,压力控制阀,压力控制阀是用来控制液压系统中油液压力或通过压力信号实现控制的阀类。它包括溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器。,压力控制阀的基本工作原理 通过液压作用力与弹簧力进行比较来实现对油液压力的控制。,调节弹簧的预压缩量即调节了阀芯的动作压力，该弹簧是压力控制阀的重要调节零件，称为调压弹簧。,要掌握各种压力阀的结构原理及其应用,。,溢流阀,按结构形式分,直动型溢流阀,先导型溢流阀,直动型溢流阀,结构原理 直动型溢流阀由阀芯、阀体、弹簧、上盖、调节杆、调节螺母等零件组成。阀体上进油口旁接在泵的出口，出口接油箱。原始状态，阀芯在弹簧力的作用下处于最下端位置，进出油口隔断。进口油液经阀芯径向孔、轴向孔作用在阀芯底端面，当液压力等于或大于弹簧力时，阀芯上移，阀口开启，进口压力油经阀口溢回油箱。此时阀芯受力平衡，阀口溢流满足压力流量方程。,阀口刚开启时阀芯受力平衡方程,p,k,D,2,/,4,=,K,（,x,o,+,L,）,阀口开启后阀芯受力平衡方程,pD,2,/,4,=,K,（,x,o,+,L,+,x,）,+,F,s,阀口开启后溢流的压力流量方程,q,=,CD x,（,2p,/,）,1/2,直动型溢流阀工作原理要点,对应调压弹簧一定的预压缩量,x,o,，阀的进口压力,p,基本为一定值。,由于阀开口大小,x,和 稳态液动力,F,s,的影响，阀的进口压力随流经阀口流量的增大而增大。当流量为额定流量时的阀的进口压力,p,s,最大，,p,s,称为阀的调定压力。,弹簧腔的泄漏油经阀内泄油通道至阀的出口引回油箱，若阀的出口压力不为零，则背压将作用在阀芯上端，使阀的进口压力增大。,对于高压大流量的压力阀，要求调压弹簧具有很大的弹簧力，这样不仅使阀的调节性能变差，结构上也难以实现。,先导型溢流阀,结构组成 它由先导阀和主阀组成。先导阀实际上是一个小流量直动型溢流阀，其阀芯为锥阀。主阀芯上有一阻尼孔，且上腔作用面积略大于下腔作用面积，其弹簧只在阀口关闭时起复位作用。,图形符号,动作原理动画,先导型溢流阀工作原理要点,先导阀和主阀阀芯分别处于受力平衡，其阀口都满足压力流量方程。阀的进口压力由两次比较得到，压力值主要由先导阀调压弹簧的预压缩量确定，主阀弹簧起复位作用。,通过先导阀的流量很小，是主阀额定流量的,1,，因此其尺寸很小，即使是高压阀，其弹簧刚度也不大。这样一来阀的调节性能有很大改善。,主阀芯开启是利用液流流经阻力孔形成的压力差。阻力孔一般为细长孔，孔径很小,=,0.81.2mm,，孔长,l,=,812mm,，因此工作时易堵塞，一旦堵塞则导致主阀口常开无法调压。,先导阀前腔有一控制口，用于卸荷和遥控。,先导型溢流阀遥控口接法,远程调压阀实际上是一个独立的压力先导阀，旁接在先导型溢流阀遥控口起远程调压作用，其调定压力必须低于先导阀的调定压力。无论哪个起作用，泵的溢流量始终经主阀阀口回油箱。,先导阀前腔有一遥控口，在该控制口接远程调压阀可实现远控，接电磁阀通回油箱可实现卸载。,溢流阀的功用,溢流阀旁接在泵的出口，用来保证系统压力恒定，称为定压阀,。,溢流阀旁接在泵的出口，用来限制系统压力的最大值，对系统起保护作用，称为安全阀。,电磁溢流阀还可以在执行机构不工作时使泵卸载。,溢流阀的性能,调压范围：在规定的范围内调节时，阀的输出压力能平稳的升降，无突跳或迟滞现象。为改善高压溢流阀的调节性能，往往通过更换四根刚度不同的弹簧,0.6,8,、,4,16,、,8,20,、,16,32MPa,实现四级调压。,压力流量特性：溢流阀的进口压力随流量变化而波动的性能；又称为启闭特性。,（,p,s,-,p,k,）、（,p,s,-,p,b,）称为调压偏差，调压偏差小好,n,k,=,p,k,/,p,s,称为开启压力比，,n,b,=,p,b,/,p,s,称为闭合压力比，,n,k,、,n,b,大好。,压力损失和卸载压力：当调压弹簧预压缩量等于零或主阀上腔经遥控口直接接回油箱时，流经阀的流量为额定值时，溢流阀的进口压力。压力损失略高于卸载压力。,减压阀,减压阀是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，有定值减压阀，定差减压阀，定比减压阀。其中定值减压阀应用最广，又简称减压阀。,定值减压阀的结构原理,减压阀由压力先导阀和主阀组成。出口压力油引至主阀芯上腔和先导阀前腔，当出口压力大于减压阀的调定压力时，先导阀开启，主阀芯上移，减压缝隙关小，减压阀才起减压作用且保证出口压力为定值。,图形符号,减压阀的特点与功用,与先导型溢流阀比较：,减压阀是出口压力控制，保证出口压力为定值；溢流阀是进口压力控制，保证进口压力为定值。,减压阀阀口常开；溢流阀阀口常闭。,减压阀有单独的泄油口；溢流阀弹簧腔的泄漏油经阀体內流道內泄至出口。,减压阀与溢流阀一样有遥控口。,减压阀用在液压系统中获得压力低于系统压力的二次油路上，如夹紧回路、润滑回路和控制回路。必须说明，减压阀出口压力还与出口负载有关，若负载压力低于调定压力时，出口压力由负载决定，此时减压阀不起减压作用。,顺序阀,顺序阀是一种利用压力控制阀口通断的压力阀。,按控制油来源不同分内控和外控，按弹簧腔泄漏油引出方式不同分内泄和外泄。,内控内泄,内控外泄,外控内泄,外控外泄,顺序阀的四种结构形式及其图形符号,通过改变上盖或底盖的装配位置可得到内控外泄、内控内泄、外控外泄、外控内泄四种结构类型,。,顺序阀的功用,内控外泄顺序阀与溢流阀非常相象：阀口常闭，进口压力控制，但是该阀出口油液要去工作，所以有单独的泄油口。内控外泄顺序阀用于多个执行元件顺序动作。其进口压力先要达到阀的调定压力，而出口压力取决于负载。当负载压力高于阀的调定压力时，进口压力等于出口压力，阀口全开；当负载压力低于调定压力时，进口压力等于调定压力，阀的开口一定。,内控内泄顺序阀的图形符号和工作原理与溢流阀相同。多串联在执行元件的回油路上，使回油具有一定压力，保证执行元件运动平稳。如图示阀,3,作背压阀。,外控内泄顺序阀等同于二位二通阀，可作卸载阀，如双泵供油回路中阀,3,是泵,1,的卸载阀。,外控外泄顺序阀可作液动开关和限速锁。如远控平衡阀可限制重物下降的速度。,压力继电器,压力继电器是一种将液压系统的压力信号转换为电信号输出的元件。,其作用是实现执行元件的顺序控制或安全保护。,按结构特点分为柱塞式、弹簧管式和膜片式。图示为柱塞式压力继电器。主要零件包括柱塞,1,、调节螺帽,2,和电气微动开关,3,。压力油作用在柱塞下端，液压力直接与弹簧力比较。当液压力大于或等于弹簧力时，柱塞向上移压微动开关触头，接通或断开电气线路。反之，微动开关触头复位。,压力继电器的功用,如图所示，压力继电器用在顺序动作回路中。当执行元件工作压力达到压力继电器调定压力时，压力继电器将发出电信号，使电磁铁得电，换向阀换向，从而实现两液压缸的顺序动作。,流量控制阀,流量控制阀是通过改变阀口大小来改变液阻实现流量调节的阀。,普通流量控制阀包括节流阀、调速阀、溢流节流阀和分流集流阀。,节流阀,调速阀,流量控制原理,流经薄壁小孔的流量,q,=,c,d,A,(,2p,/,),1/2,流经细长孔的流量,q,=(,d,4,/,128l,),p,综合两式得通用节流方程,q,=,K,L,Ap,m,节流元件的节流口结构有锥形、三角槽形、矩形、三角形等。工业上又将节流口的过流面积,A,的倒数称为液阻，将过流面积可调的节流口称为可变液阻。由节流方程知，当压力差一定时，改变开口面积即改变液阻就可改变流量。,节流阀,结构原理 主要零件有阀芯、阀体和螺母。阀体上开有进油口和出油口。阀芯一端开有三角尖槽，另一端加工有螺纹，旋转阀芯即可轴向移动改变阀口过流面积。为平衡液压径向力，三角槽须对称布置。,流量特性方程,q,=,K,L,Ap,m,它反映了流经节流阀的流量,q,与阀前后压力差,p,和开口面积,A,之间的关系。,刚性,外负载波动引起阀前后压力差,p,变化，即使阀的开口面积,A,不变，也会导致流经阀的流量,q,不稳定。,定义：阀的开口面积,A,一定时，,T,=d,p,/d,q,=,p,1-m,/,K,L,Am,为节流阀的刚性。,T,越大，节流阀的性能越好。故薄刃口（,m,=,0.5,）多作节流阀阀口。,p,大有利于提高节流阀刚性，但过大不仅造成压力损失增大，而且可能因阀口太小而堵塞，一般取,p,（,0.15,0.4,）,MPa,。,最小稳定流量,节流阀在很小开口下工作时，流经阀的流量会出现周期性脉动，甚至间歇式断流，这种现象称为节流阀的堵塞现象。为此对节流阀有一个能正常工作的最小流量的限制。,节流阀的应用,当节流阀前后,p,一定时，改变,A,可改变流经阀的流量,起节流调速作用，如阀,3,。,当,q,一定时，改变,A,可改变阀前后压力差,p,起负载阻尼作用，如阀,1,。,当,q,0,时，安装节流元件可延缓压力突变的影响,起压力缓冲作用，如阀,2,。,调速阀,结构原理,调速阀是由定差减压阀与节流阀串连而成。,压力油,p,1,先经定差减压阀，然后经节流阀流出。节流阀进、出口压力油,p,2,、,p,3,经阀体流道被引至定差减压阀阀芯的两端，,(,p,2,-,p,3,),与定差减压阀的弹簧力进行比较，因定差减压阀阀口的压力补偿作用，使得,(,p,2,-,p,3,),基本不变。,调速阀工作原理动画,调速阀可以是定差减压阀在前，节流阀在后，也可以是节流阀在前，定差减压阀在后。,调速阀工作时的静态方程,定差减压阀受力平衡方程,p,2,A,=,p,3,A,+,F,t,-,F,s,定差减压阀压力流量方程,q,1,=,C,d1,d,x,2,（,p,1,-,p,2,）,/,1/2,节流阀压力流量方程,q,2,=,C,d2,A,j,2,（,p,2,-,p,3,）,/,1/2,通过调速阀的流量,q,1,=,q,2,=,q,流量稳定性分析,调速阀用于调节执行元件运动速度，并保证其速度的稳定。这是因为节流阀既是调节元件，又是检测元件。当阀口面积调定后，它一方面控制流量的大小，一方面检测流量信号并转换为阀口前后压力差反馈作用到定差减压阀阀芯的两端面，与弹簧力相比较，当检测的压力差偏离预定值时，定差减压阀阀芯产生相应位移，改变减压缝隙进行压力补偿，保证节流阀前后的压力差基本不变。但是阀芯位移势必引起弹簧力和液动力波动，因此流经调速阀的流量只能基本稳定。调速阀的速度刚性可近似为。,为保证定差减压阀的压力补偿作用，调速阀的进出口压力差应大于弹簧力,F,t,和液动力,F,s,所确定的最小压力差。否则无法保证流量稳定。,旁通型调速阀,结构原理,该阀又称为溢流节流阀，由节流阀与差压式溢流阀并连而成，阀体上有一个进油口，一个出油口，一个回油口。这里节流阀既是调节元件，又是检测元件；差压式溢流阀是压力补偿元件，它保证了节流阀前后压力差,p,基本不变。,动作原理动画,旁通型调速阀用于调节执行元件运动速度只能安装在执行元件的进油路上，其速度刚性较调速阀小，但因此时的系统压力为（负载压力节流阀前后压差,p,），是变压系统，与调速阀调速回路相比，回路效率较高。,分流集流阀,分流集流阀是用来保证多个执行元件速度同步的流量控制阀，又称为同步阀。它包括分流阀、集流阀和分流集流阀三种控制类型。,分流阀结构原理,：它由两个固定节流孔,1,、,2,、阀体、阀芯和两个对中弹簧等组成。阀芯两端台肩与阀体沉割槽组成两个可变节流口,3,、,4,。固定节流孔起检测流量的作用，可变节流口起压力补偿作用，其过流面积通过压力,p,1,和,p,2,的反馈作用进行控制。无论负载压力,p,3,、,p,4,如何变化，都能保证,q,1,q,2,。,动作原理动画,方向控制阀,方向控制阀用在液压系统中控制液流的方向。它包括单向阀和换向阀。,单向阀有普通单向阀和液控单向阀。,换向阀按操作阀芯运动的方式可分为手动、机动、电磁动、液动、电液动等。,普通单向阀,普通单向阀是只允许液流一个方向流动，反向则被截止的方向阀。要求正向液流通过时压力损失小，反向截止时密封性能好。,图形符号,工作原理,左端进油,，压力油作用在阀芯左端，克服右端弹簧力使阀芯右移，阀口开启，油液从右端流出；若右端进油，压力油与弹簧同向作用，将阀芯紧压在阀座孔上，阀口关闭，油液被截止不能通过。,正向开启压力只需（,0.03,0.05,）,MPa,，反向截止时为线密封，且密封力随压力增高而增大，密封性能良好。开启后进出口压力差（压力损失）为（,0.2,0.3,）,MPa,.,。,普通单向阀的应用,常被安装在泵的出口，一方面防止压力冲击影响泵的正常工作，另一方面防止泵不工作时系统油液倒流经泵回油箱。,被用来分隔油路以防止高低压干扰。,与其他的阀组成单向节流阀、单向减压阀、单向顺序阀等，使油液一个方向流经单向阀，另一个方向流经节流阀等。,安装在执行元件的回油路上，使回油具有一定背压。作背压阀的单向阀应更换刚度较大的弹簧，其正向开启压力为（,0.3,0.5,）,MPa,。,液控单向阀,工作原理,当控制油口不通压力油时，油液只能从,p,1,p,2,；,当控制油口通压力油时，正、反向的油液均可自由通过。,根据控制活塞上腔的泄油方式不同分为内泄式和外泄式。,复式结构液控单向阀，单向阀芯内装有卸载小阀芯。控制活塞上行时先顶开小阀芯使主油路卸压，再顶开单向阀阀芯，其控制压力仅为工作压力的,4.5,，没有卸载小阀芯的液控单向阀的控制压力为工作压力的,40,50,。,液控单向阀的应用,用于保压回路,用于锁紧回路,需要指出，控制压力油油口不工作时，应使其通回油箱，否则控制活塞难以复位，单向阀反向不能截止液流。,换向阀,换向阀是利用阀芯在阀体孔内作相对运动，使油路接通或切断而改变油流方向的阀。,换向阀的分类,按结构形式可分：滑阀式、转阀式、球阀式。,按阀体连通的主油路数可分：两通、三通、四通,等。,按阀芯在阀体内的工作位置可分：两位、三位、四位等。,按操作阀芯运动的方式可分：手动、机动、电磁动、液动、电液动等。,按阀芯定位方式分：钢球定位式、弹簧复位式。,下面以滑阀式换向阀为例讲解期工作原理。,滑阀式换向阀的结构,阀芯台肩和阀体沉割槽可以是两台肩三沉割槽，也可以是三台肩五沉割槽。当阀芯运动时，通过阀芯台肩开启或封闭阀体沉割槽，接通或关闭与沉割槽相通的油口。,阀芯与阀体孔配合处为台肩，阀体孔内沟通油液的环形槽为沉割槽。,阀体在沉割槽处有对外连接油口。,位、通及图形符号,动画,手动（机动）换向阀,阀芯运动是藉助于机械外力实现的。其中，手动换向阀又分为手动和脚踏两种；机动换向阀则通过安装在运动部件上的撞块或凸轮推动阀芯。特点是工作可靠。,根据阀芯的定位方式分为,弹簧钢球定位式,弹簧自动复位式,电磁换向阀,阀芯运动是藉助于电磁力和弹簧力的共同作用。电磁铁不得电，阀芯在右端弹簧的作用下，处于左极端位置（右位），油口,p,与,A,通，,B,不通；电磁铁得电产生一个电磁吸力，通过推杆推动阀芯右移，则阀左位工作，油口,p,与,B,通，,A,不通。,电磁铁可以是直流、交流或交本整流的。,两位电磁阀有弹簧复位式（一个电磁铁）和钢球定位式（两个电磁铁）。,如果将两端电磁铁与弹簧对中机构组合，又可组成三位的电磁换向阀，电磁铁得电分别为左右位，不得电为中位（常位）。,电磁吸力有限，电磁换向阀最大通流量小于,100 L,/,min,。对液动力较大的大流量阀则应选用液动换向阀或电液换向阀。,电液换向阀,电液换向阀是由电磁换向阀与液动换向阀组合而成，液动换向阀实现主油路的换向，称为主阀；电磁换向阀改变液动阀控制油路的方向，称为先导阀。,电液换向阀工作原理要点,为保证液动阀回复中位，电磁阀的中位必须是,A,、,B,、,T,油口互通。,控制油可以取自主油路的,p,口（内控），也可以另设独立油源（外控）。采用内控时，主油路必须保证最低控制压力（,0.3,0.5MPa,),；采用外控时，独立油源的流量不得小于主阀最大通流量的,15,，以保证换向时间要求。,电磁阀的回油可以单独引出（外排），也可以在阀体内与主阀回油口沟通，一起排回油箱（内排）。,液动阀两端控制油路上的节流阀可以调节主阀的换向速度。,滑阀的中位机能,三位的滑阀在中位时各油口的连通方式体现了换向阀的控制机能，称之为滑阀的中位机能。,不同滑阀机能的滑阀，阀体是通用的，仅阀芯台肩的尺寸和形状不同。,滑阀机能的应用：使泵卸载的有,H,、,K,、,M,型；使执行元件停止的有,O,、,M,型；使执行元件浮动的有,H,、,Y,型；使液压缸实现差动的有,P,型。,换向阀的性能,换向可靠性：换向信号发出后阀芯能灵敏地移到工作位置；换向信号撤除后阀芯能自动复位。同一通径的电磁阀，机能不同，可靠换向的压力流量范围不同，一般用工作极限曲线表示。,压力损失：包括阀口压力损失和流道压力损失。换向阀的压力损失除与通流量有关，还与阀的机能、阀口流动方向有关，一般不超过,1MPa,。,内泄漏量：滑阀式换向阀为环形间隙密封，工作压力越高，内泄漏越大。泄漏不仅带来功率损失，而且引起油液发热。因此阀芯与阀体要同心，并要有足够的封油长度。,换向平稳性：就是要求换向时压力 冲击要小。手动换向阀和电液换向阀可以控制换向时间来减小换向冲击。,换向时间和换向频率：交流电磁铁的换向时间约为,0.030.15s,，直流电磁铁的换向时间约为,0.10.3s,；换行频率为,60240,次,/,m