液壓技術根底知識王新華液壓技術根底知識王新華液壓技術根底知識王新華目錄液壓技術根底知識流體力學根底液壓泵液壓閥液壓缸系統回路液壓技術在叉車中的應用第一頁，共145頁。目錄液壓技術根底知識流體力學根底液壓泵液壓閥液壓缸系統回路液壓技術在叉車中的應用第二頁，共145頁。第一節液體靜力學第二節液體動力學第三節管道中液流的特性第一章液壓流體力學根底第四節孔口和縫隙液流第三頁，共145頁。習慣上把液體在單位面積上所受的內法線方向的法向應力稱為壓力，例如當ΔA面積上作用有法向力ΔF時，液體內某點處的壓力即定義為第一節

液體靜力學一、壓力及其性質液體的壓力有如下重要性質：靜止液體內任意點處的壓力在各個方向上都相等。第四頁，共145頁。二、重力作用下靜止液體中的壓力分布〔一〕靜壓力根本方程液體靜壓力分布有如下特征：靜止液體內任一點的壓力由兩局部組成。靜止液體內的壓力隨液體深度呈線性規律遞增。同一液體中，離液面深度相等的各點壓力相等。第五頁，共145頁。〔二〕靜壓力根本方程的物理意義靜壓力根本方程的物理意義是：靜止液體內任何一點具有壓力能和位能兩種能量形式，且其總和保持不變，即能量守恒。但是兩種能量形式之間可以相互轉換。第六頁，共145頁。根據度量基準的不同，壓力有兩種表示方法：以絕對零壓力作為基準所表示的壓力，稱為絕對壓力；以當地大氣壓力為基準所表示的壓力，稱為相對壓力。絕對壓力與相對壓力之間的關系如圖3-3所示。三、壓力的表示方法及單位第七頁，共145頁。在密閉容器內，施加于靜止液體上的壓力將以等值傳遞到液體中所有各點。這就是帕斯卡原理，或稱靜壓傳遞原理。帕斯卡原理是液壓傳動的一個根本原理。四、帕斯卡原理第八頁，共145頁。第二節

液體動力學一、根本概念〔一〕理想液體、恒定流動和一維流動〔二〕流線、流管和流束〔三〕通流截面、流量和平均流速〔四〕流動液體的壓力第九頁，共145頁。設在流動的液體中取一控制體V〔見圖3-10〕，它內部液體的質量為m，單位時間內流入、流出的質量流量為qm1、qm2，根據質量守恒定律，qm1-qm2應等于該時間內控制體V中液體質量的變化率dm/dt。由于qm1=ρ1q1、qm2=ρ2q2、m=ρV，因此二、連續方程這就是流體流過具有固定邊界控制體時通用的連續方程。第十頁，共145頁。實驗證明，液體在圓管中的流動狀態不僅與管內的平均流速v有關，還和管徑d、液體的運動粘度ν有關。而用來判別液流狀態的是由這三個參數所組成的一個稱為雷諾數Re的無量綱數第三節管道中液流的特性一、流態與雷諾數〔一〕層流和湍流〔二〕雷諾數第十一頁，共145頁。液體在圓管中的層流流動是液壓傳動中的最常見現象，在設計和使用液壓系統時，就希望管道中的液流保持這種狀態。圖3-18所示為液體在等徑水平圓管中作恒定層流時的情況。二、圓管層流第十二頁，共145頁。湍流時流速變化情況如圖3-19所示。三、圓管湍流對于充分的湍流流動，其流通截面上的流速分布圖形如圖3-20所示。第十三頁，共145頁。〔一〕沿程壓力損失四、壓力損失(二)局部壓力損失〔三〕波紋管中的壓力損失〔四〕液壓系統管路的總壓力損失第十四頁，共145頁。薄壁小孔是指小孔的長度和直徑之比l/d＜的孔，一般孔口邊緣做成刃口形式，如圖3-25所示。第四節孔口和縫隙液流一、薄壁小孔第十五頁，共145頁。當孔的長度和直徑之比＜l/d≤4時，稱為短孔，短孔加工比薄壁小孔容易，因此特別適合于作固定節流器使用。二、短孔和細長孔當孔的長度和直徑之比l/d＞4時，稱為細長孔。第十六頁，共145頁。三、縫隙液流〔一〕平行平板縫隙圖3-31所示為在兩塊平行平板所形成的縫隙間充滿了液體，縫隙高度為h，縫隙寬度和長度為b和l，且一般恒有b＞＞h和l＞＞h。第十七頁，共145頁。液壓系統根本組成液壓系統由動力元件，控制元件，執行元件和相關管路附件組成。動力元件：提供系統動力一般是電機帶動液壓泵組成。控制元件：相關的液壓閥實現速度、壓力、方向等控制功能執行元件：液壓馬達或者液壓缸驅動相關的機械部件，實現其動作和功能。第十八頁，共145頁。第一節

概述第二節柱塞泵

第二章液壓泵第三節葉片泵第四節齒輪泵第十九頁，共145頁。液壓泵概述第二十頁，共145頁。液壓泵是液壓系統的動力元件，將原動機輸入的機械能轉換為壓力能輸出，為執行元件提供壓力油。液壓泵的性能好壞直接影響到液壓系統的工作性能和可靠性。液壓泵的根本工作原理液壓泵的主要性能參數液壓泵的分類和選用液壓泵的圖形符號第二十一頁，共145頁。液壓泵根本工作原理以單柱塞泵為例組成：偏心輪、柱塞、彈簧、缸體、兩個單向閥。柱塞與缸體孔之間形成密閉容積。柱塞直徑為d，偏心輪偏心距為e。偏心輪旋轉一轉，柱塞上下往復運動一次，向下運動吸油，向上運動排油。泵每轉一轉排出的油液體積稱為排量，排量只與泵的構造參數有關。V=Sπd2/4=eπd2/2第二十二頁，共145頁。液壓泵正常工作的三個必備條件必須具有一個由運動件和非運動件所構成的密閉容積；密閉容積的大小隨運動件的運動作周期性的變化，容積由小變大——吸油，由大變小——壓油；密閉容積增大到極限時，先要與吸油腔隔開，然后才轉為排油；密閉容積減小到極限時，先要與排油腔隔開，然后才轉為吸油。單柱塞泵是通過兩個單向閥來實現這一要求的。第二十三頁，共145頁。液壓泵的主要性能參數液壓泵的壓力工作壓力p：泵工作時的出口壓力，大小取決于負載。額定壓力ps：正常工作條件下按實驗標準連續運轉的最高壓力。吸入壓力：泵的進口處的壓力。液壓泵的排量、流量和容積效率排量V：液壓泵每轉一轉理論上應排除的油液體積，又稱為理論排量或幾何排量。常用單位為cm3/r。排量的大小僅與泵的幾何尺寸有關。第二十四頁，共145頁。平均理論流量qt：泵在單位時間內理論上排出的油液體積，qt=nv，單位為m3/s或L/min。實際流量q：泵在單位時間內實際排出的油液體積。在泵的出口壓力≠0時，因存在泄漏流量Δq，因此q=qt-Δq。瞬時理論流量qsh：任一瞬時理論輸出的流量，一般泵的瞬時理論流量是脈動的，即qsh≠qt。額定流量qs：泵在額定壓力，額定轉速下允許連續運轉的流量。容積效率ηv：ηv=q/qt=〔qt-Δq〕/qt=1-Δq/qt=1-kp/nV式中k為泄漏系數。第二十五頁，共145頁。泵的功率和效率輸入功率Pr：驅動泵軸的機械功率為泵的輸入功率，Pr=Tω輸出功率P：泵輸出液壓功率，

P=pq總效率ηp：ηp=P/P

r=pq/Tω=ηvηm式中ηm為機械效率。泵的轉速：額定轉速n

s：額定壓力下能連續長時間正常運轉的最高轉速。最高轉速n

max：額定壓力下允許短時間運行的最高轉速。最低轉速n

min：正常運轉允許的最低轉速。轉速范圍：最低轉速和最高轉速之間的轉速。第二十六頁，共145頁。液壓泵的分類和選用按運動部件的形狀和運動方式分為齒輪泵，葉片泵，柱塞泵，螺桿泵。齒輪泵又分外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵葉片泵又分雙作用葉片泵，單作用葉片泵和凸輪轉子泵柱塞泵又分徑向柱塞泵和軸向柱塞泵按排量能否變量分定量泵和變量泵。單作用葉片泵，徑向柱塞泵和軸向柱塞泵可以作變量泵選用原則：是否要求變量要求變量選用變量泵。工作壓力柱塞泵的額定壓力最高。工作環境齒輪泵的抗污能力最好。噪聲指標雙作用葉片泵和螺桿泵屬低噪聲泵。效率軸向柱塞泵的總效率最高。第二十七頁，共145頁。液壓泵的圖形符號第二十八頁，共145頁。第二節柱塞泵第二十九頁，共145頁。

柱塞沿徑向放置的泵稱為徑向柱塞泵，柱塞軸向布置的泵稱為軸向柱塞泵。為了連續吸油和壓油，柱塞數必須大于等于3。徑向柱塞泵配流軸式徑向柱塞泵閥配流徑向柱塞泵軸向柱塞泵斜盤式軸向柱塞泵斜軸式無鉸軸向柱塞泵第三十頁，共145頁。配流軸

式徑向

柱塞泵第三十一頁，共145頁。配流軸式徑向柱塞泵工作原理工作原理缸體均布有七個柱塞孔，柱塞底部空間為密閉工作腔。柱塞其頭部滑履與定子內圓接觸。定子與缸體存在偏心。配流軸傳動軸排量公式V=〔πd2/2〕eze——定子與缸體之間的偏心距Z——柱塞數第三十二頁，共145頁。配流軸式徑向柱塞泵構造特點配流軸配流，因配流軸上與吸、壓油窗口對應的方向開有平衡油槽，使液壓徑向力得到平衡，容積效率較高。柱塞頭部裝有滑履，滑履與定子內圓為面接觸，接觸面比壓很小。可以實現多泵同軸串聯，液壓裝置構造緊湊。改變定子相對缸體的偏心距可以改變排量，且變量方式多樣。第三十三頁，共145頁。第三十四頁，共145頁。缸體柱塞滑履組配流盤第三十五頁，共145頁。第三節葉片泵第三十六頁，共145頁。葉片泵又分為雙作用葉片泵和單作用葉片泵。雙作用葉片泵只能作定量泵用，單作用葉片泵可作變量泵用。雙作用葉片泵因轉子旋轉一周，葉片在轉子葉片槽內滑動兩次，完成兩次吸油和壓油而得名。單作用葉片泵轉子每轉一周，吸、壓油各一次，故稱為單作用。第三十七頁，共145頁。雙作用葉片泵構造組成定子其內環由兩段大半徑R圓弧、兩段小半徑r圓弧和四段過渡曲線組成轉子銑有Z個葉片槽，且與定子同心，寬度為B葉片在葉片槽內能自由滑動左、右配流盤開有對稱布置的吸、壓油窗口傳動軸第三十八頁，共145頁。雙作用葉片泵工作原理工作原理由定子內環、轉子外圓和左右配流盤組成的密閉工作容積被葉片分割為四局部，傳動軸帶動轉子旋轉，葉片在離心力作用下緊貼定子內外表，因定子內環由兩段大半徑圓弧、兩段小半徑圓弧和四段過渡曲線組成，故有兩局部密閉容積將減小，受擠壓的油液經配流窗口排出，兩局部密閉容積將增大形成真空，經配流窗口從油箱吸油。排量公式V=2πB〔R2–r2〕-2zBS〔R-r〕/cosθθ為葉片傾角第三十九頁，共145頁。第四節齒輪泵第四十頁，共145頁。齒輪泵是利用齒輪嚙合原理工作的，根據嚙合形式不同分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵。因螺桿的螺旋面可視為齒輪曲線作螺旋運動所形成的外表，螺桿的嚙合相當于無數個無限薄的齒輪曲線的嚙合，因此將螺桿泵放在齒輪泵一起介紹。第四十一頁，共145頁。外嚙合齒輪泵構造組成一對幾何參數完全一樣的齒輪，齒寬為B，齒數為z泵體前后蓋板長短軸工作原理〔動畫〕兩嚙合的輪齒將泵體、前后蓋板和齒輪包圍的密閉容積分成兩局部，輪齒進入嚙合的一側密閉容積減小，經壓油口排油，退出嚙合的一側密閉容積增大，經吸油口吸油。第四十二頁，共145頁。外嚙合齒輪泵的排量公式

V=2πz

m2B

z

—齒數，m

—齒輪模數，B

—齒寬齒輪節圓直徑一定時，為增大泵的排量，應增大模數，減小齒數。齒輪泵的齒輪多為修正齒輪。齒輪泵的瞬時理論流量是脈動的，這是齒輪泵產生噪聲的主要根源。為減少脈動，可同軸安裝兩套齒輪，每套齒輪之間錯開半個齒距，組成共壓油口和吸油口的兩個別離的齒輪泵。第四十三頁，共145頁。外嚙合齒輪泵的構造特點

泄漏與間隙補償措施齒輪泵存在端面泄漏、徑向泄漏和輪齒嚙合處泄漏。端面泄漏占80％—85％。端面間隙補償采用靜壓平衡措施：在齒輪和蓋板之間增加一個補償零件，如浮動軸套或浮動側板，在浮動零件的反面引入壓力油，讓作用在反面的液壓力稍大于正面的液壓力，其差值由一層很薄的油膜承受。第四十四頁，共145頁。選擇液壓泵的原則是否要求變量徑向柱塞泵、軸向柱塞泵、單作用葉片泵是變量泵。工作壓力柱塞泵壓力31.5MPa；葉片泵壓力6.3MPa，高壓化以后可達16MPa；齒輪泵壓力2.5MPa，高壓化以后可達21MPa。工作環境齒輪泵的抗污染能力最好。噪聲指標低噪聲泵有內嚙合齒輪泵、雙作用葉片泵和螺桿泵，雙作用葉片泵和螺桿泵的瞬時流量均勻。效率軸向柱塞泵的總效率最高；同一構造的泵，排量大的泵總效率高；同一排量的泵在額定工況下總效率最高。第四十五頁，共145頁。第一節

概述第二節方向控制閥

第三章液壓閥

第三節壓力控制閥第四節流量控制閥第四十六頁，共145頁。第一節概述一、液壓閥的作用液壓閥是用來控制液壓系統中油液的流動方向或調節其壓力和流量的，因此它可以分為方向閥、壓力閥和流量閥三大類。壓力閥和流量閥利用通流截面的節流作用控制著系統的壓力和流量，而方向閥則利用流道的更換控制著油液的流動方向。第四十七頁，共145頁。按機能分類：壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥按構造分類：滑閥、座閥、射流管閥、噴嘴擋板閥按操縱方法分類：手動閥、機/液/氣動閥、電動閥二、液壓閥的分類第四十八頁，共145頁。動作靈敏，使用可靠，工作時沖擊和振動小。油液流過時壓力損失小。密封性能好。構造緊湊，安裝、調整、使用、維護方便，通用性大。三、對液壓閥的根本要求第四十九頁，共145頁。普通單向閥的作用是使油液只能沿一個方向流動，不許它反向倒流。第二節方向控制閥一、單向閥〔一〕普通單向閥第五十頁，共145頁。〔二〕液控單向閥圖6-9所示為普通型外泄式單向閥。液控單向閥在系統中主要用途有：對液壓缸進展鎖閉。作立式液壓缸的支承閥。某些情況下起保壓作用。第五十一頁，共145頁。〔一〕對換向閥的主要要求換向閥應滿足：流體流經閥時的壓力損失要小。互不相通的通口間的泄漏要小。換向要平穩、迅速且可靠。

二、換向閥第五十二頁，共145頁。〔二〕換向閥的構造形式換向閥按閥心形狀分類，主要有滑閥式和轉閥式兩種。圖6-11所示為滑閥式換向閥的工作原理。第五十三頁，共145頁。1.滑閥式換向閥的操縱方式手動換向閥圖6-12所示為手動換向閥及其圖形符號。第五十四頁，共145頁。機動換向閥圖6-13所示為機動換向閥及其圖形符號，它依靠擋鐵或凸輪來壓迫閥心移動，從而實現液流通、斷或改變流向。第五十五頁，共145頁。電磁換向閥圖6-14和圖6-15所示為電磁換向閥的構造及圖形符號。電磁換向閥借助于電磁鐵吸力推動閥心動作來改變液流流向。第五十六頁，共145頁。液動換向閥液動換向閥是利用控制油路的壓力油來改變閥心位置的換向閥。圖6-16所示為三位四通液動換向閥及圖形符號。第五十七頁，共145頁。電液換向閥圖6-17所示為電液換向閥的構造原理及其圖形符號。第五十八頁，共145頁。2.滑閥機能工作位置機能過渡位置機能3.電磁球閥電磁球閥是一種以電磁鐵的推力為驅動力推動鋼球來實現油路通斷的電磁換向閥。第五十九頁，共145頁。4.主要性能工作可靠性壓力損失內泄漏量換向和復位時間換向頻率使用壽命第六十頁，共145頁。圖6-21所示為多路換向閥的根本油路形式。三、多路換向閥第六十一頁，共145頁。溢流閥是通過閥口的溢流，使被控制系統或回路的壓力維持恒定，實現穩壓、調壓或限壓作用。對溢流閥的主要要求是：調壓范圍大，調壓偏差小，壓力振擺小，動作靈敏，過流能力大，噪聲小。第三節壓力控制閥一、溢流閥〔一〕功用和要求第六十二頁，共145頁。直動式圖6-23所示為直動式滑閥型溢流閥的工作原理。〔二〕工作原理和構造先導式圖6-25所示為先導控制式溢流閥的工作原理。第六十三頁，共145頁。作溢流閥，溢流閥有溢流時，可維持閥進口亦即系統壓力恒定。作平安閥，系統超載時，溢流閥才翻開，對系統起過載保護作用，而平時溢流閥是關閉的。作背壓閥，溢流閥〔一般為直動式的〕裝在系統的回油路上，產生一定的回油阻力，以改善執行元件的運動平穩性。用先導式溢流閥對系統實現遠程調壓或使系統卸荷。〔三〕靜態特性〔四〕應用第六十四頁，共145頁。二、減壓閥〔一〕功用和要求〔二〕工作原理和構造〔三〕性能〔四〕應用第六十五頁，共145頁。三、順序閥〔一〕功用〔二〕工作原理和構造〔三〕性能〔四〕應用第六十六頁，共145頁。圖6-33所示為在工程機械領域得到廣泛應用的一種平衡閥構造。四、平衡閥第六十七頁，共145頁。五、壓力繼電器壓力繼電器的主要性能包括：調壓范圍靈敏度和通斷調節區間重復精度升壓或降壓動作時間

第六十八頁，共145頁。〔一〕工作原理第四節流量控制閥

一、普通節流閥〔二〕靜態特性1.流量特性2.調節特性3.最小穩定流量和流量調節范圍第六十九頁，共145頁。二、調速閥〔一〕工作原理〔二〕靜態特性〔三〕應用第七十頁，共145頁。旁通式調速閥亦稱溢流節流閥，圖6-38所示旁通式調速閥是由定差溢流閥與節流閥并聯而成。三、旁通式調速閥第七十一頁，共145頁。第四章液壓缸第七十二頁，共145頁。液壓缸與馬達一樣，也是將液壓能轉變為機械能的裝置，它將液壓能轉變為直線運動或擺動的機械能。液壓缸的分類按構造形式分：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：單作用液壓缸一個方向的運動依靠液壓作用力實現，另一個方向依靠彈簧力、重力等實現；雙作用液壓缸兩個方向的運動都依靠液壓作用力來實現；復合式缸活塞缸與活塞缸的組合、活塞缸與柱塞缸的組合、活塞缸與機械構造的組合等。第七十三頁，共145頁。雙桿活塞缸

雙桿活塞缸活塞兩側都有活塞桿伸出，根據安裝方式不同又分為活塞桿固定式和缸筒固定式兩種。第七十四頁，共145頁。雙桿活塞缸的速度推力特性v＝q/A＝4qηv/π〔D2－d2〕缸在左右兩個方向上輸出的速度相等，ηv為缸的容積效率。F＝A〔p1－p2〕ηm＝π〔D2－d2〕〔p1－p2〕ηm/4缸在左右兩個方向上輸出的推力相等，ηm為缸的機械效率。當缸筒固定時，運動部件移動范圍是活塞有效行程的三倍；當活塞桿固定時，運動部件移動范圍是活塞有效行程的兩倍。

第七十五頁，共145頁。單桿活塞缸單桿活塞缸速度推力特性向右運動速度v1＝qηv/A1＝4qηv/πD2向右運動推力F1＝〔A1p1－A2p2〕ηm向左運動速度v2＝qηv/A2＝4qηv/π〔D2－d2〕向左運動推力F2＝〔A2p1－A1p2〕ηm往返速比λv＝v2/v1＝1/［1－〔d/D〕2］式中ηv為缸的容積效率，ηm為缸的機械效率

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。第七十六頁，共145頁。單桿活塞缸差動連接的速度推力特性運動速度v3＝〔q＋q‘〕/A1＝〔q＋A2v3〕/A1整理得：v3＝q/〔A1－A2〕＝4q/πd2如果要求差動缸向右運動速度v3＝非差動連接向左運動速度v2則D=21/2d活塞推力F3＝p1〔A1－A2〕ηm單活塞桿缸兩腔同時通壓力油，稱為差動連接。差動連接的缸只能一個方向運動。圖示為向右運動。第七十七頁，共145頁。柱塞缸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柱塞運動速度v＝qηv/A＝4qηv/πd2柱塞推力F＝pAηm＝p〔πd2/4〕ηm

柱塞缸的特點

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。第七十八頁，共145頁。伸縮液壓缸當通入壓力油時，活塞由大到小依次伸出；縮回時，活塞則由小到大依次收回。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。

它由兩個或多個活塞式缸套裝而成，前一級活塞缸的活塞桿是后一級活塞缸的缸筒。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。除雙作用伸縮液壓缸外，還有單作用伸縮液壓缸，它與雙作用不同點是回程靠外力，而雙作用靠液壓作用力。第七十九頁，共145頁。齒條活塞缸齒條活塞缸的速度推力特性輸出轉矩TM＝Δp〔π/8〕D2Diηm輸出角速度ω＝8qηv/πD2Di式中Δp為缸左右兩腔壓力差，D為活塞直徑，Di為齒輪分度圓直徑。

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為齒輪的旋轉運動，用在機床的進刀機構、回轉工作臺轉位、液壓機械手等。第八十頁，共145頁。增壓缸增壓比為大活塞與小柱塞的面積比K＝D2/d2小柱塞缸輸出的壓力pb＝paKηm增壓能力是在降低有效流量的根底上得到的。增壓缸作為中間環節，用在低壓系統要求有局部高壓油路的場合。

增壓缸是活塞缸與柱塞缸組成的復合缸，但它不是能量轉換裝置，只是一個增壓器件。

增壓缸動畫第八十一頁，共145頁。增速缸增速缸用于快速運動回路，在不增加泵的流量的前提下，使執行元件獲得盡可能大的工作速度。增速缸也是活塞缸與柱塞缸組成的復合缸，活塞缸的活塞內腔是柱塞缸的缸筒，柱塞固定在活塞缸的缸筒上。當液壓油進入柱塞缸時，活塞將快速運動〔活塞缸大腔必須補油〕；當液壓油同時進入柱塞缸和活塞缸時，活塞慢速運動。增速缸動畫第八十二頁，共145頁。擺動式液壓缸單葉片式擺動角度較大，可達300°輸出轉矩T＝〔R22－R12〕Δpηmb/2輸出角速度ω＝2qηv/b〔R22－R12〕雙葉片式擺動角度一般小于150°。但在一樣條件下，輸出轉矩是單葉片擺動缸的兩倍，輸出角速度是單葉片缸的一半。當通入液壓油，它的主軸能輸出小于360°的擺動運動的缸稱為擺動式液壓缸。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。

擺動缸動畫第八十三頁，共145頁。液壓缸的典型構造液壓缸安裝連接形式：腳架式，耳環式，鉸軸式

缸體組件包括缸筒、缸蓋、缸底等零件。活塞組件包括活塞與活塞桿等零件。密封裝置有活塞與缸筒、活塞桿與缸蓋的密封。緩沖裝置排氣裝置第八十四頁，共145頁。第一節

概述第二節壓力控制回路

第五章液壓回路

第三節速度控制回路第四節方向控制閥回路第五節多執行器控制回路第八十五頁，共145頁。第一節概述液壓根本回路任何液壓系統都是由一些根本回路組成。所謂液壓根本回路是指能實現某種規定功能的液壓元件的組合。根本回路按在液壓系統中的功能可分：壓力控制回路—控制整個系統或局部油路的工作壓力；速度控制回路—控制和調節執行元件的速度；方向控制回路—控制執行元件運動方向的變換和鎖停；多執行元件控制回路—控制幾個執行元件間的工作循環。第八十六頁，共145頁。第二節壓力控制回路壓力控制回路是利用壓力控制閥來控制整個系統或局部支路的壓力，以滿足執行元件對力和轉矩的要求。包括:調壓回路卸載回路減壓回路增壓回路平衡回路保壓回路泄壓回路第八十七頁，共145頁。調壓回路系統中有節流閥。當執行元件工作時溢流閥始終開啟，使系統壓力穩定在調定壓力附近，溢流閥作定壓閥用。

功用調定和限制液壓系統的最高工作壓力，或者使執行機構在工作過程不同階段實現多級壓力變換。一般用溢流閥來實現這一功能。單級調壓回路系統中無節流閥。當系統工作壓力到達或超過溢流閥調定壓力時，溢流閥才開啟，對系統起平安保護作用。利用先導型溢流閥遙控口遠程調壓時，主溢流閥的調定壓力必須大于遠程調壓閥的調定壓力。第八十八頁，共145頁。多級調壓回路由先導型溢流閥、遠程調壓閥和電磁換向閥組成。無級調壓回路通過電液比例溢流閥來實現。第八十九頁，共145頁。卸載回路功用在液壓系統執行元件短時間不工作時，不頻繁啟動原動機而使泵在很小的輸出功率下運轉。卸載方式：壓力卸載；流量卸載〔僅適用于變量泵〕用換向閥中位機能的卸載回路泵可借助M型、H型或K型換向閥中位機能來實現降壓卸載。用先導型溢流閥的卸載回路采用二位二通電磁閥控制先導型溢流閥的遙控口來實現卸載。第九十頁，共145頁。

限壓式變量泵的卸載回路為零流量卸載，泵的壓力升高到泵的壓力調節螺釘調定的極限值時，泵的流量減小到只補充缸或閥的泄漏，回路實現保壓卸載。有蓄能器的卸載回路當回路壓力到達卸載溢流閥調定壓力時，泵通過該閥卸載，蓄能器保持系統壓力。第九十一頁，共145頁。減壓回路功用減小系統壓力到需要的穩定值，以滿足機床的夾緊、定位、潤滑及控制油路的要求。注意要減壓閥穩定工作，最低調整壓力≮，最高調整壓力至少比系統壓力低。單級減壓回路在需要低壓的支路上串聯定值減壓閥。單向閥用來防止缸5的壓力受主油路的干擾。二級減壓回路在先導型減壓閥遙控口接入遠程調壓閥和二位二通電磁閥。第九十二頁，共145頁。增壓回路功用使系統的局部支路獲得比系統壓力高且流量不大的油液供給。實現壓力放大的元件主要是增壓器，其增壓比為增壓器大小活塞的面積比。注意：壓力放大是在降低有效流量的前提下得到的。雙作用增壓器的增壓回路它能連續輸出高壓油，適用于增壓行程要求較長的場合。

單作用增壓器的增壓回路適用于單向作用力大、行程小、作業時間短的場合。第九十三頁，共145頁。平衡回路采用單向順序閥的平衡回路順序閥壓力調定后，假設工作負載變小，系統功率損失將增大。由于滑閥構造的順序閥和換向閥存在泄漏，活塞不可能長時間停在任意位置。該回路適用于工作負載固定且活塞閉鎖要求不高的場合。功用使立式液壓缸的回油路保持一定背壓，以防止運動部件在懸空停頓期間因自重而自行下落，或下行運動時因自重超速失控。第九十四頁，共145頁。采用液控單向閥的平衡回路

液控單向閥是錐面密封，故閉鎖性能好。回路油路上串聯單向節流閥用于保證活塞下行的平穩。

采用遠控平衡閥的平衡回路它不但具有很好的密封性，能起到長時間的閉鎖定位作用，還能自動適應不同負載對背壓的要求。第九十五頁，共145頁。保壓回路功用使系統在缸不動或因工件變形而產生微小位移的工況保持穩定不變的壓力。保壓性能有兩個指標：保壓時間和壓力穩定性。采用液控單向閥的保壓回路適用于保壓時間短、對保壓穩定性要求不高的場合。液壓泵自動補油的保壓回路采用液控單向閥、電接觸式壓力表發訊使泵自動補油。第九十六頁，共145頁。采用輔助泵的保壓回路

當液壓缸加壓完畢要求保壓時，由壓力繼電器4發訊，主泵卸載，由輔助泵供油維持系統壓力穩定。由于輔助泵只需補償系統泄漏，可選小流量泵，功率損失小，壓力穩定性取決于溢流閥7的穩壓性能。采用蓄能器補油的保壓回路

用蓄能器代替輔助泵亦可到達補償系統泄漏的目的。第九十七頁，共145頁。泄壓回路功用使執行元件高壓腔中的壓力緩慢地釋放，以免泄壓過快引起劇烈的沖擊和振動。延緩換向閥切換時間的泄壓回路換向閥處于中位時，主泵和輔助泵卸載，液壓缸上腔壓力油通過節流閥6和溢流閥7泄壓，節流閥6在卸載時起緩沖作用。泄壓時間由時間繼電器控制。用順序閥控制的泄壓回路回路采用帶卸載小閥芯的液控單向閥4實現保壓和泄壓，泄壓壓力和回程壓力均由順序閥控制。第九十八頁，共145頁。第三節速度控制回路

調速回路第九十九頁，共145頁。速度控制回路速度控制回路是討論液壓執行元件速度的調節和變換的問題。1、調速回路調節執行元件運動速度的回路。定量泵供油系統的節流調速回路變量泵〔變量馬達〕的容積調速回路容積節流調速回路2、快速回路使執行元件快速運動的回路。3、速度換接回路變換執行元件運動速度的回路。第一百頁，共145頁。調速回路液壓缸的速度v=q/A液壓馬達的轉速n=q/vm調節執行元件的工作速度，可以改變輸入執行元件的流量或由執行元件輸出的流量；或改變執行元件的幾何參數。對于定量泵供油系統，可以用流量控制閥來調速——節流調速回路；按流量控制閥安放位置的不同分：進油節流調速回路回油節流調速回路旁路節流調速回路對于變量泵〔馬達〕系統，可以改變液壓泵〔馬達〕的排量來調速——容積調速回路；變量泵——定量馬達閉式調速回路變量泵——變量馬達閉式調速回路同時調節泵的排量和流量控制閥來調速——容積節流調速回路。限壓式變量泵和調速閥的調速回路差壓式變量泵和節流閥的調速回路第一百零一頁，共145頁。定量泵節流調速回路回路組成：定量泵，流量控制閥〔節流閥、調速閥等〕，溢流閥，執行元件。其中流量控制閥起流量調節作用，溢流閥起壓力補償或平安作用。按流量控制閥安放位置的不同分：進油節流調速回路將流量控制閥串聯在液壓泵與液壓缸之間。回油節流調速回路將流量控制閥串聯在液壓缸與油箱之間。旁路節流調速回路將流量控制閥安裝在液壓缸并聯的支路上。下面分析節流調速回路的速度負載特性、功率特性。分析時忽略油液壓縮性、泄漏、管道壓力損失和執行元件的機械摩擦等。設節流口為薄壁小孔，節流口壓力流量方程中m＝1/2。第一百零二頁，共145頁。進、回油節流調速回路qp=q1+Δqp1A1=Fq1=KATΔp1/2=KAT(pp-F/A1)1/2V=q1/A1=KAT(pp-F/A1)1/2/A1qp=q1+ΔqppA1=p2A2+Fq2=KATp21/2=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2V=q2/A2=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2流量連續性方程活塞受力平衡方程節流閥壓力流量方程速度負載特性方程第一百零三頁，共145頁。容積節流調速回路容積節流調速回路用壓力補償泵供油，用流量控制閥調定進入或流出液壓缸的流量來調節液壓缸的速度；并使變量泵的供油量始終隨流量控制閥調定流量作相應的變化。這種回路無溢流損失，效率較高，速度穩定性比容積調速回路好。限壓式變量泵和調速閥、背壓閥的調速回路

曲線ABC是限壓式變量泵的壓力－流量特性，曲線CDE是調速閥在某一開度時的壓差－流量特性，點F是泵的工作點。這種回路無溢流損失，但有節流損失，其大小與液壓缸的工作壓力有關。回路效率η＝p1q1/ppqp=p1/pp第一百零四頁，共145頁。第四節方向控制回路第一百零五頁，共145頁。通過控制進入執行元件液流的通、斷或變向，來實現執行元件的啟動、停頓或改變運動方向的回路稱為方向控制回路。常用的方向控制回路有換向回路鎖緊回路制動回路。第一百零六頁，共145頁。

換向回路采用換向閥的換向回路采用二位四通換向閥、三位四通換向閥都可以使雙作用執行元件換向。二位閥只能使執行元件正、反向運動，三位閥有中位，不同中位機能可使系統獲得不同性能。對于單作用液壓缸用二位三通閥可使其換向。采用電磁換向閥和電液換向閥可以方便的實現自動往復運動，但對換向平穩性和換向精度要求較高的場合，顯然不能滿足要求。第一百零七頁，共145頁。采用機液換向閥的換向回路

對于頻繁的連續的往復運動，且換向過程要求平穩，換向精度高，換向端點能停留的磨床工作臺，常采用機動換向閥作先導閥，液動換向閥作主閥的換向回路。時間控制制動式可以通過調節J1、J2來控制工作臺的制動時間，以便減小換向沖擊或提高工作效率。主要用于工作部件運動速度較大、換向頻率高、換向精度要求不高的場合。行程控制制動式工作臺預先制動到大致一樣的低速后才開場換向，換向精度高，沖出量較小，易用于工作部件運動速度不大但換向精度要求較高的場合。第一百零八頁，共145頁。采用雙向變量泵的換向回路在閉式回路中可用雙向變量泵變更供油方向來實現執行元件換向。執行元件是單桿雙作用液壓缸，活塞向右運動時，其進油量大于排油量，雙向變量泵1吸油側流量缺乏，由輔助泵3通過單向閥4來補充；變更泵的供油方向，活塞向左運動，排油流量大于進油流量，泵1吸油側多余的油液通過閥10、9排回油箱。溢流閥9和2既使泵的吸油側有一定的吸油壓力，又可使活塞運動平穩。溢流閥6是防止系統過載的平安閥。這種回路適用于壓力較高、流量較大的場合。第一百零九頁，共145頁。鎖緊回路功用通過切斷執行元件進油、出油通道而使執行元件準確的停在確定的位置，并防止停頓運動后因外界因素而發生竄動。利用三位四通換向閥的M型、O型中位機能的鎖緊回路由于滑閥的泄漏活塞不能長時間保持停頓位置不動，鎖緊精度不高。用液控單向閥的鎖緊回路在缸的兩側油路上串接一液控單向閥〔液壓鎖〕，活塞可在行程的任何位置上長期鎖緊，鎖緊精度只受缸的泄漏和油液壓縮性的影響。為了保證鎖緊迅速、準確，換向閥應采用H型或Y型中位機能。第一百一十頁，共145頁。用制動器的馬達鎖緊回路

切斷液壓馬達進出口后，馬達理應停轉，但因馬達還有一泄油口直接通回油箱，馬達在重力負載力矩的作用下變成泵工況，其出口油液將經泄油口流回油箱，馬達出現滑轉。因此，在切斷馬達進出口的同時，需通過液壓制動器來保證馬達可靠地停轉。第一百一十一頁，共145頁。制動回路功用使液壓執行元件平穩地由運動狀態轉換為靜止狀態，制動快，沖擊小，制動過程中油路出現的異常高壓和負壓能自動有效地被控制。用溢流閥的液壓缸制動回路在缸兩側油路上設置有反響靈敏的小型直動型溢流閥4和5，換向閥切換時，活塞在溢流閥4和5調定壓力之下實現制動。如活塞向右運動換向閥突然切換，缸右腔油液由于運動部件的慣性而突然升高，當壓力超過閥4的調定壓力，閥4翻開溢流，緩和管路中的液壓沖擊，同時缸的左腔通過單向閥7補油。活塞向左運動，由溢流閥5和單向閥6起緩沖和補油作用。緩沖溢流閥4和5的調定壓力一般比系統溢流閥調定壓力高5％～10％。第一百一十二頁，共145頁。采用溢流閥的液壓馬達制動回路

當電磁鐵失電，切斷馬達回油，馬達制動。由于慣性負載作用，馬達將繼續旋轉為泵工況，馬達的最大出口壓力由溢流閥6限定，即出口壓力超過閥6的調定壓力時，閥6開啟溢流，緩和管路中的液壓沖擊。泵在閥4調定壓力下低壓卸載，并在馬達制動時實現有壓補油，不致吸空。溢流閥6的調定壓力一般等于系統額定工作壓力。溢流閥2為系統平安閥。

在馬達的回油路上串聯一溢流閥6。換向閥3得電時，馬達由泵供油旋轉，馬達排油通過背壓閥4回油箱，背壓閥調定壓力一般為～。第一百一十三頁，共145頁。第五節多執行元件控制回路第一百一十四頁，共145頁。如果一個油源給多個執行元件供油，各執行元件因回路中壓力、流量的相互影響而在動作上受到牽制。我們可以通過壓力、流量、行程控制來實現多執行元件預定動作的要求。順序動作回路同步回路互不干擾回路多路換向閥控制回路第一百一十五頁，共145頁。順序動作回路功用使幾個執行元件嚴格按照預定順序動作。按控制方式不同，順序動作回路分為壓力控制和行程控制兩種方式。

壓力控制順序動作回路利用液壓系統工作過程中的壓力變化來使執行元件按順序先后動作。用順序閥控制的順序動作回路圖示液壓系統的動作順序為：缸1右進－缸2右進－缸2退回－缸1退回。當換向閥5處于左位，缸1向右運動，活塞碰到死擋鐵后回路壓力升高到順序閥3的調定壓力，順序閥3開啟，缸2活塞才向右運動。當換向閥5處于右位，缸2活塞先退到左端點，回路壓力升高，翻開順序閥4，再使缸1活塞退回原位。第一百一十六頁，共145頁。

用壓力繼電器控制的順序回路

按啟動按鈕，電磁鐵1Y得電，缸1活塞前進到右端點后，回路壓力升高，壓力繼電器1K動作，使電磁鐵3Y得電，缸2活塞前進