液壓與氣動技術初識液壓與氣動技術1.液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的工作原理；

2.液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的組成部分；

3.液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的優(yōu)缺點一、液壓與氣動技術的研究內容

機器組成：原動機＋傳動機構＋工作機部分

電動機機械

磨床工作臺

內燃機電氣車床刀架卡盤流體

液壓與氣壓傳動：

是一種以流體(液壓傳動：壓力油；氣壓傳動：壓縮空氣)為傳動介質，利用流體的壓力能來進行能量的轉換、傳遞和控制的科學。1、機械傳動包括杠桿、齒輪、鏈條、皮帶、蝸輪蝸桿等；傳動簡單、直接、可靠、效率高，但不易調節(jié)控制、難于實現(xiàn)自動化；2、電氣傳動以電機為主，多應用于回轉運動；傳動快速、控制敏捷、可靠、精度高，但不能過載、難于實現(xiàn)無級變速和在低速或靜態(tài)下的大負荷驅動；3、流體傳動液壓傳動——利用液體靜壓力傳遞動力流體傳動液體傳動氣體傳動液力傳動——利用液體流動動能傳遞動力氣力傳動氣壓傳動流體傳動液體傳動氣體傳動流體傳動液體傳動液壓傳動——利用液體靜壓力傳遞動力氣體傳動流體傳動液體傳動液力傳動——利用液體流動動能傳遞動力液壓傳動——利用液體靜壓力傳遞動力氣體傳動流體傳動液體傳動氣力傳動液力傳動——利用液體流動動能傳遞動力液壓傳動——利用液體靜壓力傳遞動力氣體傳動流體傳動液體傳動流體傳動液體傳動氣體傳動流體傳動液體傳動液壓傳動——利用液體靜壓力傳遞動力氣體傳動流體傳動液體傳動液力傳動——利用液體流動動能傳遞動力液壓傳動——利用液體靜壓力傳遞動力氣體傳動流體傳動液體傳動氣力傳動液力傳動——利用液體流動動能傳遞動力液壓傳動——利用液體靜壓力傳遞動力氣體傳動流體傳動液體傳動流體傳動液體傳動液壓傳動——利用液體靜壓力傳遞動力流體傳動液體傳動液力傳動——利用液體流動動能傳遞動力液壓傳動——利用液體靜壓力傳遞動力流體傳動液體傳動氣力傳動液力傳動——利用液體流動動能傳遞動力液壓傳動——利用液體靜壓力傳遞動力流體傳動液體傳動氣力傳動液力傳動——利用液體流動動能傳遞動力液壓傳動——利用液體靜壓力傳遞動力流體傳動液體傳動氣體傳動氣力傳動液力傳動——利用液體流動動能傳遞動力液壓傳動——利用液體靜壓力傳遞動力流體傳動液體傳動氣壓傳動氣體傳動氣力傳動液力傳動——利用液體流動動能傳遞動力液壓傳動——利用液體靜壓力傳遞動力流體傳動液體傳動液壓與氣動系統(tǒng)中能量轉換和傳遞情況

二、液壓與氣壓傳動的工作原理

1、液壓千斤頂吸油：小活塞向上移動，下端油腔容積增大，形成局部真空，單向閥打開吸油；起重：壓下手柄，小活塞下移，壓力升高,油液輸入舉升油缸的下腔，迫使大活塞向上移動，頂起重物。恢復：打開截止閥，舉升缸下腔的油液通過管道流回油箱，重物就向下移動。

液壓千斤頂原理圖

液壓泵液壓缸油箱截止閥單向閥單向閥負荷液壓系統(tǒng)的工作原理FF1W由帕斯卡原理可知，受力平衡時：P液壓系統(tǒng)的壓力分析：當兩液壓缸活塞的面積不變時，負載F2變化，將引起P變化，即液壓系統(tǒng)的壓力取決于外負載。●第一個特征：液壓系統(tǒng)的壓力取決于外負載。設:大、小液壓缸活塞面積分別為A2和A1

大液壓缸所受負載為F2，作用于小液壓缸上的力為F1。1．動力傳遞

2．運動的傳遞若設：大、小液壓缸活塞位移平均速度分別為v2和v1

。由于從小液壓缸排出液體的體積等于進入大液壓缸液體的體積，則有:v1A1=v2A2=qq分析：液壓傳動是靠密閉工作容積變化相等的原則實現(xiàn)運動傳遞的，改變進入大液壓缸的流量q，即可改變其活塞的運動速度v2。●第二個特征：液壓傳動的速度大小取決于流量。流量三、液壓與氣動系統(tǒng)的組成

（以圖示磨床工作臺為例）半結構式直觀性強，容易理解，但繪制起來比較麻煩。圖中的符號只表示元(輔)件的功能、操作(控制)方法及外部連接口。驅動機床工作臺的液壓傳動系統(tǒng)圖1、動力元件機械能轉化成液壓能泵、空氣壓縮機2、執(zhí)行元件液壓能轉化成機械能液壓（氣）缸、馬達3、控制元件控制油液（氣）的流動方向、調節(jié)壓力和流量各種閥4、輔助裝置輔助作用濾油器、油箱、密封件、管件等5、工作介質傳遞能量的流體液壓油、空氣三、液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的組成

四、液壓與氣壓傳動的優(yōu)缺點及其發(fā)展和應用1、液壓與氣壓傳動的優(yōu)缺點優(yōu)點：1）體積小、重量輕、結構緊湊（指液壓傳動）。2）沖擊小。3）實現(xiàn)大范圍無級調速。4）操縱方便、省力。5)易實現(xiàn)過載保護。6）自潤滑，壽命長。7）易實現(xiàn)標準化、系列化、通用化。缺點：1）不能保證準確的傳動比(泄漏和可壓縮性引起）。2）傳動效率低，不適合遠距離傳動（指液壓系統(tǒng)）。3）對溫度敏感。4）制造精度高，價格貴。5）易泄漏污染（指液壓系統(tǒng)）。6）故障不易排除。2.液壓傳動與氣壓傳動比較1）氣壓傳動系統(tǒng)的介質是空氣，成本較低，用后的空氣可以排到大氣中去，不會污染環(huán)境，而液壓傳動泄漏會污染環(huán)境。2）由于氣體介質粘度比油液粘度很小，流動阻力較小，壓力損失小，便于集中供氣和遠距離輸送。3）液壓傳動的介質油液較氣體壓縮性小，所以液壓傳動較氣壓傳動更平穩(wěn)。4）液壓傳動傳遞動力大，傳動效率較氣壓傳動高。5）氣壓傳動系統(tǒng)簡單、安全，無液壓油的氣動控制系統(tǒng)更適用于無線電元器件、食品及醫(yī)藥的生產。⑴18世紀末19世紀初1795年英國的約瑟夫·布拉曼制成世界上第一臺水壓機。1906年，美國人詹尼將液壓技術運用到佛吉尼軍艦大炮升降與回轉液壓裝置中。戰(zhàn)后法國、美國分別制造了液壓刨床、六角車床、磨床。特點：沒有成熟的液壓傳動技術和液壓元件，沒有得到普遍的應用。3.液壓與氣動技術的發(fā)展和應用液壓傳動發(fā)展大概可分為三個階段：⑵第二次世界大戰(zhàn)期間及戰(zhàn)后由于軍事上迫切地需要反應快、重量輕、功率大的各種武器裝備，而液壓傳動技術適應了這一要求，所以使液壓傳動技術獲得了發(fā)展。特點：液壓元件實現(xiàn)了“三化”（系列化、標準化、規(guī)格化）。⑶20世紀60年代后相關科學（空間技術、計算機技術、微電子技術等）的發(fā)展，帶動了液壓傳動技術迅速地轉向其它各個部門，并自成為一套完整的學科，得到了廣泛的應用。例如發(fā)達國家95％的工程機械、90％的數(shù)控加工中心、95％以上的自動線，應用液壓與氣動技術。

液壓傳動發(fā)展趨勢：向高壓、高速、高效率、大流量、大功率、微型化、低噪聲、低能耗、經久耐用、高度集成化方向發(fā)展，向用計算機控制的機電一體化方向發(fā)展。項目一了解液壓傳動基礎知識

主要研究的是液壓油基本性質及其運動規(guī)律，為正確理解液壓傳動工作原理，分析、使用和維護液壓系統(tǒng)打下基礎。任務1液壓傳動的工作介質任務詳解：掌握液壓油的可壓縮性和粘性了解液壓油的分類和選用1.1.1液壓油的主要性質1.密度單位體積液體的質量稱為液體的密度。質量為，體積為的液體的密度為

（1-1）液壓油的密度隨壓力的提高而稍有增加，隨溫度的上升而有所減小，但變動值很小，可忽略不計。我國采用200C時的油液密度作為標準密度。2.可壓縮性液體受壓力作用而使體積縮小的性質稱為液體的可壓縮性。用體積壓縮系數(shù)表示，即

（1-2）液體的可壓縮性很小，一般可忽略不計。但當對系統(tǒng)進行動態(tài)分析或液體體積較大時，就要考慮液體的可壓縮性問題。3、液體的粘性

粘性液體的重要物理性質選用液壓油的重要依據(jù)靜止液體無粘性

液體在外力作用下流動時，由于液體分子間的內聚力而產生的一種阻礙液體分子之間進行相對運動的內摩擦力，液體的這種產生內摩擦力的性質稱為液體的粘性粘性的大小可用粘度來表示

應當注意：液體在靜止狀態(tài)下是不呈現(xiàn)粘性的。幾種粘性的表示方法1）動力粘度μ：又稱絕對粘度。單位：SI制中－Pa·s或N·s/m2

2）運動粘度ν:ν＝μ/ρ（同一溫度下μ/ρ

）無明確物理意義，工程中常用來表示液體的粘度的參數(shù)。單位：SI制中－m2/s我國液壓油的牌號就是用油液在溫度為40℃時的運動粘度（mm2/s）的平均值來表示的。如某一種牌號L-HL46的普通液壓油，就是指這種液壓油在400C時運動粘度的平均值為46mm2/s。粘度和溫度的關系－又稱粘溫特性溫度升高，粘度下降，反之亦然。油液粘度隨溫度變化小，稱該油液粘溫特性好粘度和壓力的關系－又稱粘壓特性在一般情況下，壓力對粘度的影響比較小，在工程中當壓力低于5MPa時，粘度值的變化很小，可以不考慮。當液體所受的壓力加大時，分子之間的距離縮小，內聚力增大，其粘度也隨之增大，即壓力增高，粘度加大。粘度和溫度間的關系1-普通石油型2-高粘度指數(shù)石油3-水包油型4-水-乙二醇型5-磷酸酯型1.1.2.對液壓油的要求（1）合適的粘度，40=（15~68）10-6m2/s，潤滑性能好，并具有較好的粘溫特性；（2）質地純凈、雜質少，并對金屬和密封件有良好的相容性；（3）對熱、氧化、水解和剪切有良好的穩(wěn)定性；（4）抗泡沫性、抗乳化性和防銹性好，腐蝕性小；（5）體積膨脹系數(shù)小，比熱容大，流動點和凝固點低，閃點和燃點高；（6）對人體無害，對環(huán)境污染小，成本低，價格便宜。1.1.3液壓油的分類和選擇1.液壓油的分類液壓油的品種很多，主要分為礦油型、乳化型、合成型三類。液壓油的品種由代號和后面的數(shù)字組成，代號為L是石油產品的總分類號，H表示是液壓系統(tǒng)用的工作介質，數(shù)字表示該工作介質的粘度等級，如L-HL22。采用40℃時油液的運動粘度（mm2/s)作為油液粘度牌號，共分為10、15、22、32、46、68、100、150等8個等級。表1-1為液壓油分類表。2.液壓油的選擇（1）選擇液壓油液類型在選擇液壓油類型時，首選的是專用液壓油。考慮液壓傳動系統(tǒng)的工作條件和工作環(huán)境，高溫表面熱源或有明火場所，選擇難燃型液壓液。對液壓油用量較大的系統(tǒng)，選用乳化型液壓油；用量小的選用合成型液壓油。（2）選擇液壓油的粘度液壓油的類型選定后，再選擇液壓油的粘度。液壓油的粘度選擇是選擇液壓油的關鍵，應注意以下幾方面：1)壓力當液壓系統(tǒng)工作壓力較高時，應選擇粘度較大的液壓油，以便減少泄漏。2)

速度當液壓系統(tǒng)工作部件運動速度較高時，選擇粘度較小的液壓油，以減少油流的摩擦損失。3)

溫度當環(huán)境溫度較高時，選擇粘度較大的液壓油，以減少由于泄漏而造成的容積損失。液壓泵類型液壓油運動粘度（mm2/s，400C）推薦用油環(huán)境溫度5~400C環(huán)境溫度40~800C葉片泵壓力<7MPa30~5040~75L-HM油32、46、68壓力>7MPa50~7055~90L-HM油46、68、100齒輪泵30~7065~165L-HL(中、高壓用L-HM)油32、46、68軸向柱塞泵40~7570~150L-HL(高壓用L-HM)油32、46、68徑向柱塞泵30~8065~240L-HL(高壓用L-HM)油32、46、68液壓泵使用的粘度及推薦用油

任務2液體靜力學任務詳解：掌握液體靜壓力基本方程熟悉帕斯卡原理了解液體靜壓力對固體壁面的作用力液體靜力學是研究液體處于相對靜止狀態(tài)下的力學規(guī)律及其規(guī)律應用的科學。1.2.1液體的靜壓力及其特性靜止液體的壓力有如下特性：（1）液體的靜壓力沿著內法線方向垂直作用于承壓面。若在液體的面積A上所受的作用力F為均勻分布時，靜壓力可表示為:p=F/A

。

液體靜壓力在物理學上稱為壓強，工程實際應用中習慣稱為壓力。（2）靜止液體內任意一點處的靜壓力在各個方向上都相等。1.2.2液體靜力學基本方程

pdA=p0dA+ρghdA

p=p0+ρgh

圖1-2重力作用下的靜止液體液體靜力學基本方程（1）靜止液體內任意一點處的壓力是由兩部分組成的，一部分是液面上的壓力p0，另一部分是液體的自重對該點的壓力

gh。（2）靜止液體內的壓力隨液體的深度h增加而呈線性增加。（3）靜止液體內深度相同的各點壓力相等，壓力相同的各點組成等壓面。在重力作用下靜止液體內的等壓面為一水平面。重力作用下靜止液體壓力分布特點：1.2.3壓力的表示方法和單位1.壓力的表示方法

絕對壓力：以絕對真空為基準進行度量。相對壓力或表壓力：以大氣壓為基準進行度量。真空度：絕對壓力不足于大氣壓力的壓力值。絕對壓力＝大氣壓力+表壓力表壓力＝絕對壓力-大氣壓力真空度＝大氣壓力-絕對壓力2.壓力的單位：帕Pa(N/m2)，兆帕Mpa1Pa=1N/m2，1106Pa=1MPa

1.2.4靜壓力的傳遞

在密閉容器內，施加于靜止液體上的壓力可等值地傳遞到液體內各點。這就是靜壓力傳遞原理，也稱為帕斯卡原理。圖示是應用帕斯卡原理的實例：作用在小活塞上的負載F2形成液體壓力：

p=F2/A2

傳遞到大活塞缸中，在大活塞上產生的作用力：

F1=pA1=F2

A1/A2

由此可得知：1）靜壓力傳遞必須在密閉的容器中進行。2）液體內部壓力取決于外負載，并隨負載變化而變化。

1.2.5液體對固體壁面的作用力當固體壁面為平面時，液體壓力在該平面的總作用力：

F=pA當固體壁面為曲面時，液體壓力在曲面某方向上的總作用力：

F=pAx任務3液體動力學

任務詳解：掌握液體動力學的基本概念了解連續(xù)性方程和伯努利方程的原理及其應用液體動力學主要研究液體流動時的流動狀態(tài)、運動規(guī)律及能量轉化等問題。1.3.1基本概念1.理想液體和實際液體粘性對液體的流動會產生一定的影響，如果考慮粘性的影響將使問題復雜化，為了簡化問題的分析，先假設液體為沒有粘性、不可壓縮的理想液體，然后再考慮粘性的作用，根據(jù)實驗結果加以修正。我們把既無粘性又不可壓縮的液體稱為理想液體；把有粘性可壓縮的液體稱為實際液體。2.穩(wěn)定流動和非穩(wěn)定流動液體流動時，如果液體中任意一點的壓力、速度和密度都不隨時間的變化而變化，這種流動稱為穩(wěn)定流動；反之，稱為非穩(wěn)定流動。3.流量單位時間內流過某一通流截面的液體的體積。流量以q表示，單位為m3/s或L/min。4.通流截面垂直于流動方向的截面，也稱為過流截面。5.平均流速對于微小流束，由于通流面積很小，一般認為通流面積上各點的流速v相等，將這種假設通流截面上各點的流速呈均勻分布狀態(tài)下的液體流動速度，稱為平均流速，即v=q/A。A為垂直于液體流動方向的通流截面面積。1.3.2液流的連續(xù)性（連續(xù)性方程）

做穩(wěn)定流動的液體，在不同管徑的同一管路中流動，根據(jù)質量守恒定律，單位時間內流過1、2截面液體的質量相等，即：即：（常數(shù)）此式為液體做穩(wěn)定流動時液流的連續(xù)性方程。

1.3.3液體流動中的能量守恒（伯努利方程式）

1.理想液體的能量守恒當液體為理想液體時，根據(jù)能量守恒定律，得到常數(shù)即：即伯努利方程式其物理意義是：理想液體在做穩(wěn)定流動時，具有壓力能、位能和動能三種形式，這些能量之間可以相互轉換，總和保持不變。2.實際液體的能量守恒

實際液體在流動時是存在粘性的，這就會產生內摩擦力，消耗能量；同時，管道局部形狀和尺寸的急劇變化，也會使液體產生擾動，消耗能量。因此，實際液體在流動時有能量損失。實際液體的伯努利方程為：用平均流速替代實際流速，α為動能修正系數(shù)，在紊流時取α=1.1，在層流時取α=2。實際計算時常取α=1。任務4管路壓力損失計算任務詳解：了解流態(tài)與雷諾數(shù)掌握沿程壓力損失及局部壓力損失的計算研究液體在管道流動時的能量損失問題。（能量損失的內因是粘性，外因是管道結構和流態(tài)）1.4.1流態(tài)和雷諾數(shù)1.層流和紊流雷諾實驗圖1-9雷諾實驗及液體流動狀態(tài)圖

a）層流b）過渡c）紊流1.4.1流態(tài)和雷諾數(shù)通過實驗發(fā)現(xiàn)液體在管道中流動時存在兩種流動狀態(tài)。層流——流速較低、粘性力起主導作用紊流——流速較高、慣性力起主導作用液體的流動狀態(tài)用雷諾數(shù)Re來判斷。2.雷諾數(shù)

實驗表明：Re=vd/υ

雷諾數(shù)為無量綱數(shù),如果液流的雷諾數(shù)相同，它的流動狀態(tài)亦相同。一般以液體由紊流轉變?yōu)閷恿鞯睦字Z數(shù)作為判斷液體流態(tài)的依據(jù)，稱為臨界雷諾數(shù)，記為Recr。當Re＜Recr，為層流；當Re＞Recr，為紊流。4)常見液流管道的臨界雷諾數(shù)見表1－3。1.4.2壓力損失計算1.沿程壓力損失：液體在等直徑的直管中流動時，由于粘性摩擦而產生的壓力損失。因液體的流動狀態(tài)不同，沿程壓力損失的計算有所區(qū)別。（1）層流時的沿程壓力損失

為沿程阻力系數(shù)。金屬管=75/Re，橡膠軟管=80/Re(2)紊流時沿程壓力失：液體紊流時，流動狀態(tài)較復雜，計算其沿程壓力損失仍然用上式，但沿程阻力系數(shù)由實驗得出，也可查閱液壓相關手冊。2.局部壓力損失

液體流經管道的彎頭、接頭、閥口等局部阻力處時，液體流速的大小和方向發(fā)生變化，會產生漩渦并發(fā)生紊動現(xiàn)象，由此造成的壓力損失。局部壓力損失計算公式為：為局部阻力系數(shù)。一般由實驗得出也可查閱液壓相關手冊。

3.總壓力損失

整個液壓系統(tǒng)的總壓力損失應為所有沿程壓力損失和所有的局部壓力損失之和。即拓展知識

一、孔口和縫隙流量特性1.1孔口流動特性液壓系統(tǒng)中許多液壓元件都是通過孔口來進行工作的，如節(jié)流閥就是利用控制節(jié)流孔口的開度大小，來控制流經的液體的流量和壓力的。孔口通常分為薄壁孔、細長孔及短孔三種形式。當孔口的通流長度l與孔徑d之比l/d≤0.5時，為薄壁孔；當孔口的長徑比l/d>4時，為細長孔；當孔口的長徑比5<l/d≤4時，為短孔。流經孔口的流量可表示為：式中，K為孔口形狀系數(shù)，由孔口的形狀及液體的性質所決定；A為孔口的面積；為孔口前后的壓力差；m是由長徑比（l/d）決定的指數(shù)，當m=0.5時，為薄壁孔；m=1時，為細長孔。1.2縫隙流量特性

研究液壓零件間的縫隙泄漏。

1.平板縫隙如圖所示為平行平板縫隙間的液體流動情況。設縫隙高度為h，寬度為b，長度為l，設兩端的壓力分別為p1和p2，其壓差為p=p1–p2，上板運動速度為v，則縫隙流量為：式中為液體的動力粘度；“+，－”號視壓力引起的泄漏和運動引起的泄漏的方向而定，方向相同為“+”，反之為“－”。從上式可看出，在壓差作用下，流量q與

縫隙值h

的三次方成正比，這說明液壓元件內縫隙的大小對泄漏量的影響非常大。

2.環(huán)形縫隙

（同心圓柱環(huán)形縫隙、偏心圓柱環(huán)形縫隙）同心圓柱環(huán)形縫隙的流量公式：當圓柱體移動方向和壓差方向相同時取正號，方向相反時取負號。2.環(huán)形縫隙偏心圓環(huán)縫隙，其流量公式為：ε為相對偏心率：ε＝e/he為偏心量，h=r2-r1當偏心量e=h，即ε＝1

時（最大偏心狀態(tài)），其通過的流量是同心環(huán)形間隙流量的2.5倍。因此在液壓元件中應盡量使配合零件同心。二、液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象2.1液壓沖擊在液壓傳動系統(tǒng)中，常常由于一些原因而使液體壓力突然急劇上升，形成很高的壓力峰值，這種現(xiàn)象被稱為液壓沖擊。原因：1、管道閥門突然關閉時的液壓沖擊（使運動液體的動能轉換成壓力能，壓力突然升高，并迅速在液體中傳遞。）2、運動部件制動時產生的液壓沖擊（由于運動部件的慣性引起，工作部件的動能將引起液壓執(zhí)行元件的回油腔和管路內的油液產生液壓激振）危害：系統(tǒng)中瞬時壓力比正常工作壓力高很多倍，引起機械振動、噪聲。

2.1液壓沖擊措施：1）盡可能延長閥門關閉和運動部件制動換向的時間。2）正確設計閥口，限制管道流速及運動部件速度，使運動部件制動時速度變化比較均勻。例如在機床液壓傳動系統(tǒng)中，通常將管道流速限制在4.5m/s以下，液壓缸驅動的運動部件速度一般不宜超過10m/min等。3）在某些對工作精度要求不高的機械上，使液壓缸兩腔油路在換向閥回到中位時瞬時互通。4）適當加大管道直徑，盡量縮短管路長度。加大管道直徑不僅可以降低流速，而且還可以減小壓力沖擊波；縮短管道長度的目的是減小壓力沖擊波的傳播時間；還可在沖擊區(qū)域設置卸荷閥和安裝蓄能器等緩沖裝置。5）采用軟管，增加系統(tǒng)的彈性，以減少壓力沖擊。2.2氣穴現(xiàn)象氣穴現(xiàn)象的產生：礦物油可溶解容積比5%－6%的空氣。當系統(tǒng)壓力低于空氣分離壓時，溶解的空氣會分離出來形成氣泡；當油液的壓力低于飽和蒸氣壓時，油液本身也汽化產生大量氣泡，混在油液中，形成氣穴。氣穴現(xiàn)象多發(fā)生在閥口和泵的吸油口氣穴現(xiàn)象的危害：當氣泡隨油液進入高壓區(qū)時，氣泡迅速破滅又溶于油液中，使局部形成真空，這時周圍的液體以高速來補充，造成質點碰撞，產生高溫高壓，引起局部壓力沖擊。造成強烈振動，噪聲和零件表面腐蝕。2.2氣穴現(xiàn)象減少氣穴現(xiàn)象的措施1）減小孔口或縫隙前后的壓力降。2）降低泵的吸油高度，適當加大吸油管直徑，限制吸油管的流速，盡量減小吸油管路中的壓力損失。對于自吸能力較差的泵，一般要安裝輔助泵供油。3）管路應有良好的密封，防止空氣進入。4）提高液壓零件的抗氣蝕能力，采用抗腐蝕能力強的金屬材料，減小零件表面粗糙度等。項目二認識液壓動力元件學習任務：任務1初識液壓泵任務2齒輪泵任務3葉片泵任務4柱塞泵拓展知識任務1初識液壓泵

任務詳解：掌握容積式液壓泵的工作原理。掌握液壓泵的工作壓力、排量及流量的概念弄清液壓泵的機械效率、容積效率的意義，掌握液壓泵功率的計算方法。2.1.1液壓泵的工作原理、工作條件及分類

1.液壓泵的工作原理液壓泵是依靠密封容積的變化來工作的。

a）工作原理圖b）泵的職能符號圖2-1液壓泵工作原理圖

1-凸輪2-柱塞3-泵體4-彈簧5-吸油單向閥6-壓油單向閥2.液壓泵的基本工作條件

具有密封容積密封容積能交替變化具有配油裝置吸油過程中油箱必須和大氣相通3.液壓泵的分類

（1）按結構形式的不同分：齒輪泵葉片泵柱塞泵（2）按在單位時間內所輸出油液體積能否調節(jié)分：內嚙合齒輪泵外嚙合齒輪泵單作用式葉片泵雙作用式葉片泵徑向柱塞泵軸向柱塞泵定量式變量式2.1.2液壓泵的性能參數(shù)（1）壓力p

液壓泵的壓力參數(shù)主要是工作壓力和額定壓力。1）工作壓力是指液壓泵在實際工作時輸出油液的壓力值，即泵出油口處壓力值，也稱為系統(tǒng)壓力。

2）額定壓力是指在保證液壓泵的容積效率、使用壽命和額定轉速的前提下，泵連續(xù)長期運轉時允許使用的壓力最大限定值。它是泵在正常工作的條件下，按試驗標準規(guī)定連續(xù)運轉的最高壓力。當泵的工作壓力超過額定壓力時，就會過載。泵的最大工作壓力是由組成泵的部分零件的結構強度及其密封性能的好壞來決定的，隨著液壓泵工作壓力的增高，泄漏量將增大，效率會降低。2.1.2液壓泵的性能參數(shù)（2）流量和排量流量是指單位時間內泵輸出油液的體積，其單位為m3/s。1）排量V

是由泵密封容積的幾何尺寸變化，經計算而得到的泵每轉排出油液的體積。在工程上，它可以用在無泄漏的情況下，泵每轉所排出的油液體積來表示，常用的單位為mL/r。

2）理論流量qt

它是由泵密封容積幾何尺寸變化計算而得到的泵在單位時間內排出液體的體積，它等于排量V和轉速n的乘積，在測試中常以零壓下流量表示，即：2.1.2液壓泵的性能參數(shù)

（2）流量和排量

3）實際流量q

是泵工作時的輸出流量，此時的流量必須考慮到泵的泄漏。它等于泵理論流量qt減去因泄漏損失的流量q1，即：4）額定流量qn

是泵在額定轉速和額定壓力下輸出的流量。由于泵存在泄漏，所以泵實際流量q和額定流量qn都小于理論流量qt。2.1.2液壓泵的性能參數(shù)（3）功率液壓泵的輸入能量為機械能，其表現(xiàn)為轉矩T和轉速

；液壓泵的輸出能量為液壓能，表現(xiàn)為壓力p和流量q。

1）理論輸出功率Pt

用泵的理論流量qt（m3/s）與泵進出口壓差p（Pa）的乘積來表示，即：

由于泵的進口壓力很小近似為零，所以在很多情況下，泵進出口壓差可用其出口壓力來代替。

2.1.2液壓泵的性能參數(shù)

（3）功率

2）輸入功率Pi

是實際驅動泵軸所需要的機械功率，是實際輸入轉矩Ti與角速度的乘積，

即：3）輸出功率Po

用泵實際輸出的流量與泵進、出壓差的乘積來表示，即：

當忽略能量轉換及輸送過程中的損失時，液壓泵的輸出功率應該等于輸入功率，即泵的理論功率為：2.1.2液壓泵的性能參數(shù)（4）效率液壓泵在工作中是有能量損失的，因泄漏而產生的損失為容積損失，因摩擦而產生的損失為機械損失。

1）容積效率v

是液壓泵實際流量與理論流量之比，即：2）機械效率m

液體的粘性及泵內零件相對運動時產生的機械摩擦將引起轉矩損失，使泵實際輸入功率Pi總是大于泵理論功率Pt。機械效率m是泵所需要的理論轉矩Tt與實際轉矩Ti之比，即：2.1.2液壓泵的性能參數(shù)

（4）效率3）總效率泵的總效率是泵輸出功率Po與輸入功率Pi之比。即

液壓泵的總效率，在數(shù)值上等于容積效率和機械效率的乘積。液壓泵的總效率、容積效率和機械效率可以通過實驗測得。

圖2-2液壓泵的特性曲線圖任務2齒輪泵任務詳解：掌握齒輪泵的工作原理了解齒輪泵的困油現(xiàn)象、明確其產生原因及消除方法掌握齒輪泵的特點及應用2.2.1外嚙合齒輪泵

1.外嚙合齒輪泵的工作原理

在泵體內有一對齒數(shù)相同、模數(shù)相等的外嚙合齒輪。

圖2-3齒輪泵的工作原理齒輪泵實物結構圖2.外嚙合齒輪泵的結構特點（1）泄漏

1）泵體內表面和齒頂間隙的泄漏

2）齒面嚙合處間隙的泄漏

3）齒輪端面間隙的泄漏

其中齒輪端面間隙的泄漏量最大占總泄漏量的75%～80%。

由于端面泄漏占75％—80％，因此端面泄漏限制了齒輪泵壓力的提高，一方面工藝限制，使間隙不可能很小，另一方面，由于磨損，間隙會越來越大，如何解決這一問題，成為提高齒輪泵壓力的重要課題之一。齒輪端面間隙自動補償裝置

（提高壓力的措施）

端面間隙自動補償裝置有浮動軸套式和彈性側板式兩種，其原理都是將壓力油液引入軸套或側板外側，使其緊貼齒輪端面，壓力愈高，貼得越緊，從而自動補償由于端面磨損而產生的間隙。如圖2-4所示。圖2-4采用軸套的中高壓齒輪泵

1、2-浮動軸套（2）液壓徑向不平衡力

如圖2-5所示，由于液壓力沿齒輪旋轉方向從低壓到高壓逐漸上升，所以齒輪受到徑向不平衡力的作用。

圖2-5齒輪泵的徑向不平衡力（2）液壓徑向不平衡力解決措施：

1）減小壓油口的直徑，使壓力油僅作用在一到兩個齒的范圍內，由于壓力油作用于齒輪上的面積減小，所以徑向不平衡力也相應地減小。2）增大泵體內表面與齒輪齒頂圓的間隙，使齒輪即使在徑向不平衡力的情況下，齒頂也不和泵體接觸。3）開平衡槽，如圖2-6在泵體上開壓力平衡槽，把高壓區(qū)的液體引到低壓區(qū)，同時把低壓區(qū)的液體引到高壓區(qū)，這樣使高低壓得到平衡。顯然此種方法必然會使能量損失增大。

圖2-6齒輪泵的壓力平衡槽

1、2-壓力平衡槽（3）困油現(xiàn)象

為保證油泵正常工作時高、低油腔互相不串通，在齒輪泵的輪齒嚙合處存在封閉容積，該封閉容積內留有部分油液，如圖2-7a）所示。隨著齒輪的旋轉，此封閉容積在逐漸變小，如圖2-7b），而此時它不與壓油腔接觸，被困油液無法排出，使得受困油液壓力升高，油液在高壓擠壓下，從縫隙中流出，導致油液發(fā)熱，軸承等機件受到附加的不平衡負載作用；隨著齒輪的繼續(xù)旋轉，封閉容積逐漸的增大，如圖2-7c）所示，封閉容積內又會形成局部真空，使溶于油液中的氣體分離出來，產生空穴，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。圖2-7齒輪泵困油及消除措施（3）困油現(xiàn)象困油現(xiàn)象使齒輪泵產生強烈的噪聲并引起振動和氣蝕，降低泵的容積效率，影響工作平穩(wěn)性，縮短使用壽命。

消除困油的方法通常是在兩端蓋板上開一對矩形卸荷槽（如圖2-7d中虛線位置），使封閉容積減小時通過右邊的卸荷槽與壓油腔相通，封閉容積增大時通過左邊的卸荷槽與吸油腔相通，從而解決了困油現(xiàn)象。3外嚙合齒輪泵的優(yōu)缺點及應用

優(yōu)點：結構簡單、體積小、重量輕、價格低、容易加工、自吸性能好、對油液污染不敏感、便于修理、工作可靠等。缺點：泄漏量大、工作壓力較低、流量脈動較大、噪聲大、效率低、排量不可調。應用：小負載、小功率的機床設備和機床輔助裝置如夾緊機構、送料裝置等不重要的場合和工作環(huán)境較差的工程機械等。2.2.2內嚙合齒輪泵

內嚙合齒輪泵分為漸開線齒輪泵和擺線齒輪泵（又稱擺線轉子泵）兩種，其工作原理如：圖2-8內嚙合齒輪泵

a)漸開線齒形b）擺線齒形

1-主動小齒輪2-從動外齒圈3-月牙隔板4-吸油腔5-壓油腔a)b)內嚙合齒輪泵結構特點：

內嚙合齒輪泵結構緊湊、尺寸小、重量輕、運轉平穩(wěn)、噪聲小、效率高、使用壽命長。但與外嚙合齒輪泵相比，內嚙合齒輪泵齒形復雜、加工工藝復雜、價格較貴。任務3葉片泵任務詳解：掌握葉片泵的工作原理、結構特點和應用掌握限壓式葉片泵的工作原理

按照葉片泵轉子每轉一周吸、壓油的次數(shù)不同，葉片泵可分為單作用葉片泵和雙作用葉片泵兩種。

圖2-9雙作用葉片泵結構圖

1、9-滾針（動）軸承2、7-配油盤3-傳動軸4-轉子5-定子6、8-泵體10-蓋板11-密封圈12-葉片2.3.1雙作用葉片泵1.雙作用葉片泵的工作原理雙作用葉片泵的定子內表面形似橢圓，定子和轉子

同心安裝，供油流量不可

調節(jié)。泵軸每轉一周，葉片泵完成兩次吸油、兩

次壓油。吸、壓油區(qū)

對稱

分布，徑向受力平衡。2.雙作用葉片泵的結構特點（1）定子過渡曲線定子內表面的曲線是由四段圓弧和四段過渡曲線組成的。（2）配油盤配油盤是泵的配油機構。為了保證配油盤的吸、壓油窗口在工作中能隔開，就必須使配油盤上封油區(qū)夾角（即兩配油窗口之間夾角）ε大于或等于兩個相鄰葉片間的夾角。（3）葉片的傾角由于葉片在工作中受離心力和根部壓力油的作用，使得葉片緊貼定子內表面。這樣葉片必將受到定子內表面對葉片的反作用力，當反作用力較大時，影響葉片在轉子中的靈活滑動，使轉子槽側面與葉片磨損加大。為此，通常將雙作用葉片泵的葉片向轉子旋轉方向傾斜角度安裝，由理論分析和實驗驗證，一般取為10o～14o為宜。

圖2-13配油盤

3.提高雙作用葉片泵壓力的措施

為提高雙作用葉片泵的工作壓力，需要采取以下措施：（1）端面間隙自動補償這種方法是將配油盤的一側與壓油腔連通，使配油盤在液壓油推力作用下壓向定子端面，從而提高雙作用葉片泵輸出壓力。（2）減少葉片對定子作用力常用的措施有：1）減少作用在葉片底部的油壓力。2）減少葉片底部受壓力油作用的面積。2.3.2雙聯(lián)葉片泵和雙級葉片泵1.雙聯(lián)葉片泵雙聯(lián)葉片泵是由兩個單級雙作用葉片泵裝在一個泵體內并聯(lián)而成。由同一傳動軸帶動兩個葉片泵的轉子旋轉，各泵有獨立的出油口，兩泵流量可以相等，也可以不等。2.雙級葉片泵雙級泵是由兩個普通壓力的單級葉片泵串接在一個泵體內組成的。第一個單級泵的出油口與第二個單級泵的進油口相接。雙級泵是為提高工作壓力而設計的，如一個單級泵的壓力是7.0MPa，則雙級泵的壓力可達到14.0MPa。2.3.3單作用葉片泵1.單作用葉片泵的工作原理單作用葉片泵的定子內表面為圓形，定子和轉子偏心安裝，供油流量可調節(jié),即為變量泵。泵軸每轉一周，葉片泵完成一次吸油、

一次壓油，故稱為單作用葉片泵。吸、壓油區(qū)不對稱分布，徑向受力不平衡。

2.單作用葉片泵的結構特點（1）徑向液壓力不平衡（2）定子和轉子偏心安裝（3）葉片后傾安裝根據(jù)力學分析，與雙作用葉片泵相反，葉片后傾一個角度更有利于葉片在離心力作用下向外伸出，通常后傾角為24°。2.3.4限壓式變量葉片泵限壓式變量葉片泵的工作原理限壓式變量葉片泵特點

葉片泵具有工作平穩(wěn)、流量均勻、噪聲小、壽命較長等優(yōu)點，廣泛應用于機械制造中的專用機床、組合機床、自動生產線等中低壓液壓系統(tǒng)中。但是，其結構較齒輪泵復雜，對油液污染敏感，轉速不能太高。任務4柱塞泵

任務詳解：能說明柱塞泵的工作原理、結構特點及應用2.4.1軸向柱塞泵

1.直軸式軸向柱塞泵的工作原理斜軸式軸向柱塞泵的工作原理2.軸向柱塞泵的結構特點以目前應用比較廣泛的手動變量直軸式軸向柱塞泵為例（1）滑靴與柱塞（2）中心彈簧（3）變量機構結構圖2.4.2徑向柱塞泵

徑向柱塞泵的工作原理2.4.3柱塞泵的優(yōu)缺點及應用柱塞泵與齒輪泵、葉片泵相比有以下特點：

具有額定壓力高，工作壓力一般為20～40MPa，最高可達1000MPa。結構緊湊，效率高及流量調節(jié)方便等優(yōu)點。被廣泛用于高壓、大流量和流量需要調節(jié)的場合，諸如液壓機、工程機械、礦山冶金機械和船舶中。

但柱塞泵也存在著對油污染敏感，濾油精度要求高，結構復雜，加工精度高，價格較昂貴等缺點。項目三熟識液壓執(zhí)行元件

任務1液壓馬達液壓馬達是將液壓能轉化成機械能，并輸出旋轉運動的液壓執(zhí)行元件。任務詳解：能理解液壓馬達的工作原理及性能參數(shù)能簡述馬達的結構特點及應用3.1.1液壓馬達的特點及分類

液壓馬達與液壓泵在原理上有可逆性，但因用途不同結構上有些差別：液壓馬達要求正反轉，其結構具有對稱性；液壓馬達的轉速范圍應適合工作機構的需要，變化范圍較大，特別對最低穩(wěn)定轉速是有一定要求的；其次，液壓馬達是在輸入壓力油條件下工作的，所以不必具備自吸能力，但需要具有一定的初始密封性，才能提供必要的起動轉矩。由于存在著這些差別，使液壓馬達和液壓泵在結構上比較相近，但不能可逆工作。3.1.1液壓馬達的特點及分類

液壓馬達可分為高速液壓馬達和低速大轉矩液壓馬達兩大類。額定轉速>500r/min為高速液壓馬達，反之，額定轉速<500r/min為低速液壓馬達。高速液壓馬達的轉子轉動慣量小，反應迅速，動作快，但輸出的轉矩相對較小。這類液壓馬達主要有齒輪式、葉片式和柱塞式等幾種主要形式。低速液壓馬達的主要特點是排量大、體積大、轉速低，最常見的是徑向柱塞式液壓馬達，另外在軸向柱塞式、葉片式、齒輪式中也有低速馬達。一般情況下，低速馬達輸出轉矩較大，由于速度低可不用減速裝置。3.1.2液壓馬達的工作原理1.軸向柱塞式液壓馬達2.葉片式液壓馬達3.1.3液壓馬達的主要性能參數(shù)

（1）工作壓力和額定壓力

馬達入口工作介質的實際壓力稱為馬達的工作壓力p。馬達入口壓力和出口壓力的差值稱為馬達的工作壓差。馬達在正常工作條件下，按實驗標準規(guī)定連續(xù)運轉的最高壓力稱為馬達的額定壓力。（2）流量和排量

馬達入口處的流量稱為馬達的實際流量q。馬達密封容積變化所需要的流量稱為馬達的理論流量qt。（3）轉速和容積效率

馬達的理論輸出轉速等于輸入馬達的流量q與排量V的比值。

因馬達實際工作時存在泄漏，在計算實際轉速n時，應考慮馬達的容積效率v，馬達的實際輸出轉速為：3.1.3液壓馬達的主要性能參數(shù)

當液壓馬達的泄漏流量為ql時，則馬達的實際流量為q=qt+ql

。這時，液壓馬達的容積效率為：3.1.3液壓馬達的主要性能參數(shù)（4）轉矩和機械效率

設馬達的出口壓力為零，入口壓力即工作壓力為p，排量為V，則馬達的理論輸出轉矩Tt為：

因馬達實際上存在著機械摩擦，故在計算實際輸出轉矩時，應考慮機械效率m。當液壓馬達的轉矩損失為Tl，則馬達的實際轉矩為T=Tt-Tl。這時，液壓馬達的機械效率為：3.1.3液壓馬達的主要性能參數(shù)液壓馬達實際輸出轉矩為：（5）功率和總效率馬達的輸入功率Pi為：

馬達的輸出功率Po為：

馬達的總效率即為：任務2液壓缸

液壓缸是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，把液體的壓力能轉換為機械能，實現(xiàn)工作機構的直線往復運動或擺動。任務詳解：能闡述液壓缸的類型與結構特點能進行單桿活塞缸活塞運動的速度和推力計算能進行差動油缸的工作原理分析和速度、推力計算3.2.1液壓缸的分類和特點1.液壓缸的分類按結構形式分：活塞缸又分單桿活塞缸、雙桿活塞缸柱塞缸擺動缸又分單葉片擺動缸、雙葉片擺動缸按作用方式分：單作用液壓缸雙作用液壓缸復合式缸1.活塞式液壓缸

安裝方式缸筒固定式：運2.雙桿活塞缸動部件移動范圍是活塞有效行程的三倍，該安裝方式站地面積大，僅適用于小型機床。活塞桿固定：運動部件移動范圍是活塞有效行程的兩倍站地面積小，適用于大中型型機床。（1）雙桿式活塞缸特點：

兩腔面積相等A1=A2當輸入流量相同時，v1=v2當輸入壓力相同時，F(xiàn)1=F2速度特性:

缸在左右兩個方向上輸出的速度相等。推力特性：缸在左右兩個方向上輸出的推力相等。

由于雙桿式活塞缸兩端輸出的速度和推力相同，所以常用于要求往復運動的速度和負載相同的場合，如平面磨床和研磨機等。（2）單桿式活塞缸安裝方式：單桿活塞缸只有一端帶活塞桿，它也有缸筒固定和活塞桿固定兩種安裝方式，兩種方式的運動部件移動范圍均為活塞有效行程的兩倍。特點：兩腔面積不等，A1≠A2當輸入流量相同時，v1≠v2當輸入壓力相同時，F(xiàn)1≠F21）單桿活塞缸速度推力特性活塞運動速度v1和推力F1分別為：無桿腔進油：有桿腔進油：比較可知，v1<v2，F(xiàn)1>F2，即活塞伸出時，速度較小，推力較大；活塞縮回時，速度較大，推力較小。因此，單桿式活塞缸通常適用于一個方向有較大負載且運動速度較小，而另一個方向空載且快速退回的場合。如各種壓力機、注塑機、金屬切削機床、起重機等液壓系統(tǒng)中常用單桿式活塞缸。3）差動連接：單桿活塞缸的一種聯(lián)接方式。它把右腔的回油管和左腔的進油管接通。這種聯(lián)接方式稱為差動聯(lián)接。活塞前進的速度：推力為：故：顯然，差動聯(lián)接時活塞運動速度較快，產生的推力較小。所以差動聯(lián)接常用于空載快進場合。如果要求：快進差動v3＝無差動快退v2，則：2.柱塞式液壓缸柱塞與缸筒無配合關系，缸筒內孔不需精加工，只是柱塞與缸蓋上的導向套有配合關系。為減輕重量，減少彎曲變形，柱塞常做成空心。柱塞缸只能作單作用缸，要求往復運動時，需成對使用。柱塞缸能承受一定的徑向力。柱塞缸的速度推力特性:

3.擺動缸分為雙葉片式和單葉片式，雙葉片式擺動角度一般小于150°，單葉片式可達300°。在相同條件下，雙葉片式輸出轉矩是單葉片擺動缸的兩倍，輸出角速度則是單葉片缸的一半。擺動式液壓缸。常用于輔助裝置，如送料和轉位裝置、液壓機械手及間歇進給機構。4.其它常用液壓缸

（1）伸縮缸

由兩個或多個活塞式缸套裝而成。各級活塞依次伸出可獲得很長的行程，當依次縮回時缸的軸向尺寸很小。除雙作用伸縮缸外，還有單作用伸縮缸，它與雙作用不同點是回程靠外力，而雙作用靠液壓作用力。各級壓力和速度可按活塞缸的有關公式計算。特別適用于工程機械及自動線步進式輸送裝置。式中（2）增壓缸

增壓缸是活塞缸與柱塞缸組成的復合缸，不是能量轉換裝置，只是一個增壓器件,分為單作用和雙作用

。在某些短時或局部需要高壓的液壓系統(tǒng)中，常用增壓缸與低壓大流量泵配合作用，增大壓力關系為：（3）齒條活塞缸

齒條活塞缸是活塞缸與齒輪齒條機構組成的復合式缸。它將活塞的直線往復運動轉變?yōu)辇X輪的旋轉運動，用在機床的進刀機構、回轉工作臺轉位、液壓機械手等。3.2.2液壓缸的結構

2.液壓缸組件（1）缸體組件

缸體組件通常由缸筒、缸底、缸蓋、導向環(huán)等組成。缸體組件與活塞組件構成密封的容腔，承受壓力。因此缸體組件要有足夠的強度、較高的表面精度和可靠的密封性。缸筒可以用鑄鐵（工作壓力p<10MPa）、無縫鋼管（工作壓力p<20MPa）及鑄鋼或鍛鋼（工作壓力p>20MPa）制成。常見的缸體組件連接形式如圖3-12所示。

（2）活塞組件

活塞組件由活塞、活塞桿和連接件等組成。活塞受壓力作用，在缸筒內做往復運動，因此，活塞必須具有一定的強度和良好的耐磨性。活塞一般用鑄鐵或鋼料制造。圖3-13活塞和活塞桿的連接

1-活塞2-活塞桿（3）密封形式

液壓缸中的密封是指活塞、活塞桿和缸蓋等處的密封。它是用來防止液壓缸內部和外部的泄漏。液壓缸中密封設計的好壞，對液壓缸的性能有著重要影響。常用的密封形式主要有間隙密封、活塞環(huán)密封、密封圈密封及組合式密封，有關密封裝置的結構、材料、安裝和使用詳見本項目拓展知識。（4）緩沖裝置

為了防止活塞在行程的終點與前后端蓋發(fā)生碰撞，引起噪音，影響工件精度或使液壓缸損壞，所以常在液壓缸前后端蓋上設有緩沖裝置，以使活塞移到快接近行程終點時速度慢下來直到停止。a）圓柱形環(huán)隙式b）圓錐形環(huán)隙式c）可變節(jié)流式d)可調節(jié)流式（5）排氣裝置

由于液體中混有空氣或液壓缸停止使用時空氣侵入，在液壓缸的最高部位常會聚積空氣，若不排除就會使缸的運動不平穩(wěn)，引起爬行和振動，嚴重時會使液體氧化，腐蝕液壓元件。為解決此問題，須在液壓缸的最高部位設置排氣裝置。a）排氣閥b）排氣塞

圖3-15排氣裝置

1-排氣閥2-缸筒3-缸蓋項目四識別液壓控制元件

液壓控制元件是指用來控制液流的壓力、流量和方向，保證執(zhí)行元件按照要求進行工作的液壓控制閥。液壓控制閥在液壓系統(tǒng)中起控制調節(jié)作用，按用途不同分為方向控制閥，壓力控制閥和流量控制閥三類。任務1方向控制閥任務詳解：能說明方向控制閥的結構、工作原理、圖形符號

及應用。能闡述換向閥的類型及三位換向閥的中位機能。任務1方向控制閥方向控制閥是用來控制液壓系統(tǒng)中油液的流動方向或通斷的閥類，它分為單向閥和換向閥兩種。4.1.1單向閥

單向閥是控制油液單方向流動反向截止或有控制的反向流動的方向控制閥。通常分為普通單向閥和液控單向閥兩種。1.普通單向閥（1）普通單向閥的工作原理普通單向閥簡稱單向閥，它只允許油液沿一個方向流動，反方向截止，又稱逆止閥。4.1.1單向閥普通單向閥工作原理普通單向閥普通單向閥普通單向閥4.1.1單向閥（2）普通單向閥的應用1）安裝在泵的出口，防止壓力沖擊影響泵的正常工作或防止泵不工作時液壓系統(tǒng)油液經泵倒流回油箱。2）被用來分隔油路以防止高低壓干擾。3）與其他的閥組成單向節(jié)流閥、單向減壓閥、單向順序閥等。4）安裝在執(zhí)行元件的回油路作背壓閥。2.液控單向閥（1）液控單向閥的工作原理液控單向閥是一種可使液體單向流動，但在通入控制壓力油后又允許流體雙向流動的單向閥。它由單向閥和液控裝置兩部分組成。

液控單向閥液控單向閥液控單向閥液控單向閥液控單向閥液控單向閥液控單向閥液控單向閥液控單向閥（2）液控單向閥的應用

1）對液壓缸進行閉鎖，如圖4-3a)所示，當換向閥處于中位時，兩液控單向閥關閉，可將油缸活塞鎖在某一位置，使其不能左右移動。2）作為豎直使用的液壓缸的支撐，防止自由下落。4.1.2換向閥

換向閥是借助于閥心與閥體之間的相對位置，使與閥體相連的各通路之間實現(xiàn)接通、斷開或改變油流方向的閥。

液壓系統(tǒng)對換向閥的性能要求：1）換向可靠性：換向信號發(fā)出后閥芯能靈敏地移到工作位置；換向信號撤除后閥芯能自動復位。2）壓力損失：閥口壓力損失及流道壓力損失要小。3）換向平穩(wěn)性：換向時壓力沖擊要小。4）內泄漏量：內泄漏量要小。工作壓力越高，內泄漏越大。因此要求閥芯與閥體要同心，并要有足夠的封油長度。1.換向閥的分類分類方法類型按閥的結構形式分滑閥式、轉閥式、球閥式按閥的操縱方式分手動、機動、液動、電磁、電液動按閥體連通的主油路數(shù)分兩通、三通、四通、五通等按閥芯在閥體內的工作位置分兩位、三位、四位、五位等2.滑閥式換向閥工作原理及符號ABPTPTAB2.滑閥式換向閥工作原理及符號ABPTPTAB常見滑閥式換向閥的結構原理及圖形符號見表名稱結構原理圖圖形符號二位二通閥二位三通閥二位四通閥

常見滑閥式換向閥的結構原理及圖形符號見表名稱結構原理圖圖形符號

三位四通閥二位五通閥三位五通閥

3.換向閥的中位機能及操縱方式

（1）中位機能

三位換向閥常態(tài)時閥芯處于中位，所謂中位機能就是閥芯處于中間位置時各油路的連通方式。中位機能不同，對系統(tǒng)產生控制性能也不相同。

表4-3三位四通閥的中位機能中位機能代號中位機能圖形符號中位機能特點及應用O型四油口P、A、B、T全部封閉，液壓執(zhí)行元件進、出油口被閉鎖，液壓泵不卸荷。制動時引起液壓沖擊較大，換向精度高。H型四油口串通，液壓執(zhí)行元件處于浮動狀態(tài)，液壓泵卸荷。啟動有沖擊，制動較O型平穩(wěn)。M型四油口串通，液壓執(zhí)行元件處于浮動狀態(tài)，液壓泵卸荷。啟動有沖擊，制動較O型平穩(wěn)。P型P、T接通，A、B封閉，液壓執(zhí)行元件進、出油口封閉，液壓泵卸荷。啟動平穩(wěn)，制動性能與O型相同。Y型壓力油口P與液壓執(zhí)行元件進、出油口相通，T口封閉，可形成差動連接。啟動較平穩(wěn)，制動亦平穩(wěn)。K型P、A油口與T接通，液壓泵卸荷，液壓執(zhí)行元件一側油口接油箱，向兩側換向時性能不同（當換接到A、P接通，B、T接通時，有沖擊；當換接到P、B相接，A、T相接時，較平穩(wěn)）。操縱方式

圖形符號

實物圖手動換向閥電磁動換向閥機動換向閥液動換向閥(2)操縱方式操縱方式

圖形符號

實物圖電液動換向閥(2)操縱方式4.典型換向閥舉例

（1）三位四通電磁換向閥電磁換向閥是利用電磁鐵產生的吸力推動閥芯換位的方向控制閥。

（2）三位四通電液換向閥在要求大流量的液壓系統(tǒng)中，由于作用在閥芯上的摩擦力和液動力較大，而電磁閥換向閥電磁鐵的吸力有限，一般電磁閥無法滿足要求，因此改用電液換向閥來代替電磁換向閥。電液換向閥是電磁閥和液動閥的組合體，電磁閥作為先導閥用來控制液動閥閥芯的位置。

（2）三位四通電液換向閥

(b)詳細符號(c)簡化符號任務2壓力控制閥功用：控制工作液體的壓力。

分類：溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器任務詳解：能闡述壓力控制閥的結構、工作原理、圖形符號及應用。了解溢流閥的各種用途及壓力流量特性

4.2.1溢流閥基本功用：調壓或安全保護分類：直動式溢流閥、先導式溢流閥

a）調壓b）安全保護

1.直動式溢流閥

2.先導式溢流閥（2）先導式溢流閥與直動型溢流閥相比有以下特點：

1）閥的進口壓力值由先導閥調壓彈簧調節(jié)；主閥芯是靠液流流經阻尼孔形成的壓力差開啟的，主閥彈簧只起復位作用。

2）調壓偏差只取決于主閥彈簧剛度，由于主閥彈簧剛度很小，故調壓偏差很小，控制壓力的穩(wěn)定性很高。

3）通過先導閥的流量很小，約為主閥額定流量的1%，因此其尺寸很小，即使是高壓閥，其彈簧剛度也不大。這樣一來閥的調節(jié)性能有很大改善。

（4）先導式溢流閥的應用

1）調壓

以保持系統(tǒng)壓力恒定。2）安全保護

以限制系統(tǒng)的最高壓力。3）系統(tǒng)卸荷

將先導溢流閥的遙控口直接與油箱相通可使泵和系統(tǒng)卸荷。4）遠程調壓

將先導式溢流閥與直動式遠程調壓閥配合使用，可實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程調壓。5）造成背壓

將溢流閥安裝在系統(tǒng)的回油路上，可對回油產生阻力，即造成執(zhí)行元件的背壓。可以提高執(zhí)行元件的運動穩(wěn)定性。注意：1）遠程調壓閥的調定壓力必須低于主溢流閥的先導閥的調定壓力，且此時主溢流閥開啟壓力值由遠程調壓閥決定。2）無論是遠程調壓閥，還是先導閥起作用都使主溢流閥溢流，泵的溢流量始終經主閥的閥口流回油箱。

a）系統(tǒng)卸荷b）遠程調壓

圖4-11溢流閥的應用4.2.2減壓閥

功用：減壓穩(wěn)壓分類：直動式、先導式原理：利用油液通過縫隙時的液阻降壓。

1.先導式減壓閥的結構原理

圖4-12先導式減壓閥2.減壓閥的應用

減壓閥一般用在需減壓或穩(wěn)壓的工作場合。如定位、夾緊、分度、控制等支路往往需要穩(wěn)定的低壓，為此，該支路只需串接一個減壓閥即可構成減壓回路，如圖4-13所示為夾緊回路。3.先導式減壓閥與先導式溢流閥的比較（1）減壓閥是出口壓力控制；溢流閥是進口壓力控制。（2）減壓閥閥口常開；溢流閥閥口常閉。（3）減壓閥由于出口壓力不為零，所以它的先導閥泄油不能像溢流閥那樣通過內部與出油口連通，而是需要通過閥體上設置的泄油口單獨引回油箱；溢流閥彈簧腔的泄漏油經閥體內流道內泄至出口。（4）先導式減壓閥與先導式溢流閥一樣有遙控口，接遠程調壓閥，可實現(xiàn)遠控或多級控制。4.2.3順序閥作用：利用壓力變化，控制閥的通斷，實現(xiàn)執(zhí)行元件的順序動作。類型：直動式順序閥先導式順序閥液控順序閥單向順序閥1.順序閥的結構原理

2.順序閥的應用（2）雙泵卸荷(3)平衡回路圖4-16雙泵供油液壓系統(tǒng)的卸荷圖4-17單向閥順序閥組成的平衡回路4.2.4壓力繼電器功用：壓力繼電器是一種液—電信號轉換元件，它能將液

壓力信號轉換為電信號。任務3流量控制閥任務詳解：了解流量控制閥節(jié)流口的形式及特性能闡述流量控制閥的結構特點、工作原理、圖形符號及應用了解調速閥性能特點功用：控制工作液體流量原理：，改變節(jié)流口的通流面積，使液阻發(fā)生變化，就可以調節(jié)流量的大小

4.3.1節(jié)流口的流量特性及節(jié)流口形式

1.節(jié)流口的流量特性液體流經孔口流量通用公式為：

2.節(jié)流口形式a）針閥式節(jié)流口

b）偏心式節(jié)流口

c）軸向三角槽式節(jié)流口

d）周向縫隙式節(jié)流口

e）軸向縫隙式節(jié)流口

4.3.2節(jié)流閥節(jié)流閥結構原理

a）結構原理圖b）圖形符號圖4-20節(jié)流閥1-手輪2-螺母3-閥體4-閥芯4.3.3調速閥

由節(jié)流閥和定差減壓閥串聯(lián)而成的復合閥。

定差減壓閥能自動地保持節(jié)流閥前后的壓力差不變，使通過調速閥的流量穩(wěn)定。4.3.4溢流節(jié)流閥（旁通型調速閥）溢流節(jié)流閥結構原理項目四知曉液壓輔助元件

輔助元件主要包括油管和管接頭、油箱、蓄能器、過濾器及密封裝置等。本章介紹常見液壓輔助裝置及在液壓系統(tǒng)中的作用。本章重點：密封件、過濾器、油箱。任務1油管和管接頭任務詳解：了解油管和管接頭的分類及特點了解油管和管接頭的應用5.1.1油管

液壓傳動系統(tǒng)中常用的油管分為金屬管、橡膠軟管、尼龍管和塑料管等。表5-1各種油管的應用及特點油管種類應用特點鋼管常用作要求裝拆方便的壓力油管。中壓以上用無縫鋼管，常用的有10號、15號冷拔無縫鋼管，低壓用焊接鋼管。能承受高壓、耐油、抗腐、不易氧化、剛性好，價格低廉，但裝配時不易彎曲成形。紫銅管用于中、低壓液壓系統(tǒng)中，機床中應用較多，常配以擴口管接頭，也可用于儀表和裝配不便處。裝配時彎曲方便，價高、抗振能力差、易使液壓油氧化，但易彎曲成形。橡膠軟管高壓軟管是由耐油橡膠夾以1~3層鋼絲編織網或鋼絲纏繞層做成，適用于中、高壓液壓系統(tǒng)。低壓膠管由耐油橡膠夾帆布制成，用于回油管路。用于相對運動部件的連接，分高壓和低壓兩種。裝接方便，能減輕液壓系統(tǒng)的沖擊，成本高，壽命低。塑料管用作低于0.5MPa的液壓回油管與泄油管或氣壓系統(tǒng)。耐油、成本低、裝配方便，長期使用會老化。尼龍管液壓中、低壓和氣壓系統(tǒng)中使用，承壓能力因材料而異，其值為（2.8~8）MPa之間，最高耐壓可達16MPa，目前氣壓系統(tǒng)常用。乳白色半透明，可觀察流動情況。能代替部分紫銅管，價格低廉，加熱后可任意彎曲成形和擴口，冷卻后即定形。但壽命較低。5.1.2管接頭

管接頭是油管與液壓元件、油管與油管之間可拆卸的的連接件。常用的管接頭有擴口式、焊接式、卡套式、橡膠軟管接頭、快速接頭。

1.焊接管接頭2.卡套管接頭3.擴口管接頭4.扣壓式膠管接頭

圖5-2常用管接頭

1-接頭體2-螺母3-鋼管4-卡套5-墊圈6-擴口薄管7-管套8-接管9-橡膠軟管5.快速接頭

圖5-3快速接頭

1、7-彈簧2、6-單向閥閥芯3-鋼球4-外套5-接頭體任務2濾油器和蓄能器

任務詳解：了解濾油器和蓄能器的功用及分類了解濾油器和蓄能器的特點及應用5.2.1濾油器的類型及特點1.作用：濾去油中雜質，維護油液清潔，防止油液污染，保證系統(tǒng)正常工作。

2.分類

5.2.2蓄能器的類型及特點1.作用：主要是儲存油液多余的壓力能，并在需要時釋放出來。1.氣囊式蓄能器

圖5-8氣囊式蓄能器1-充氣閥2-殼體3-氣囊4-提升閥2.活塞式蓄能器

圖5-9活塞式蓄能器

1-充氣閥2-缸筒3-活塞任務3油箱

任務詳解：1.了解油箱的功用2.了解其結構形式及特點

5.3.1油箱的功用油箱的功用：

主要是儲存油液、散發(fā)油液中的熱量、分離油液中的氣體、沉淀油中的雜質等。液壓系統(tǒng)中的油箱有總體式和分離式兩種。任務2壓力控制閥功用：控制工作液體的壓力。

分類：溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器任務詳解：能闡述壓力控制閥的結構、工作原理、圖形符號及應用。了解溢流閥的各種用途及壓力流量特性

5.3.2油箱的結構

圖5-10分離式油箱1-吸油管2-空氣過濾器3-回油管4-上蓋5-油面指示器6，8-隔板7-放油閥