液壓基礎培訓講解

關于液壓基礎培訓講解第1頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月2主要課程液壓傳動基礎知識液壓元件介紹液壓基本回路節(jié)流調速與容積調速本教程供有一定基礎知識的專業(yè)人士使用第2頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月3液壓傳動液壓傳動—以液體為工作介質，利用液體壓力傳遞和控制能量的傳動第3頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月4液壓傳動的工作原理p1A1p2A2F1F2v1v2壓力相等：p1=p2F1/A1=F2/A2，或：F1/F2=A1/A2帕斯卡定律“平衡液體內某一點的液體壓強等值地傳遞到液體內各處”液壓傳動之第4頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月5液壓傳動的工作原理p1A1p2A2F1F2v1v2壓力相等：p1=p2F1/A1=F2/A2，或：F1/F2=A1/A2容積相等：W1=W2A1L1=A2L2

或L1/L2=A2/A1同樣時間段t內：

v1/v2=A2/A1v1=L1/tv2=L2/t液壓傳動之第5頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月6液壓傳動的發(fā)展史第一階段：液壓傳動從17世紀帕斯卡提出靜壓傳遞原理、1795年世界上第一臺水壓機誕生，已有200多年的歷史，但由于沒有成熟的液壓傳動技術和液壓元件，且工藝制造水平低下，發(fā)展緩慢，幾乎停滯。液壓傳動之第6頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月7液壓傳動的發(fā)展史第二階段：上世紀30年代，由于工藝制造水平提高，開始生產(chǎn)液壓元件，并首先應用于機床。液壓傳動之第7頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月8液壓傳動的發(fā)展史第三階段：上世紀50、60、70年代，工藝水平有了很大提高，液壓也迅速發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟的各個領域：從藍天到水下，從軍用到民用，從重工業(yè)到輕工業(yè)，到處都有流體傳動與控制技術液壓傳動之第8頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月9應用舉例如：火炮跟蹤、飛機和導彈的動、炮塔穩(wěn)定、海底石油探測平臺固定、煤礦礦井支承、礦山用的風鉆、火車的剎車裝置、液壓裝載、起重、挖掘、軋鋼機組、數(shù)控機床、多工位組合機床、全自動液壓車床、液壓機械手等。液壓傳動之第9頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月10液壓傳動的發(fā)展之國內篇我國液壓技術從上世紀60年代開始發(fā)展較快，新產(chǎn)品研制開發(fā)和先進國家不差上下，但其發(fā)展速度遠遠落后于同期發(fā)展的日本，主要由于工藝制造水平跟不上去，制造比較困難，材料性能不能滿足設計需要，影響了我國流體傳動技術的發(fā)展。液壓傳動之第10頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月11液壓傳動的發(fā)展趨勢目前，流體傳動技術正在向著高壓、高速、高效率、大流量、大功率、微型化、低噪聲、低能耗、經(jīng)久耐用、高度集成化方向發(fā)展，向著用計算機控制的機電一體化方向發(fā)展?？傊毫黧w技術+電氣控制＋計算機控制結合液壓傳動之第11頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月12最簡單的液壓傳動裝置第12頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月13液壓傳動的組成動力裝置—液壓泵。將原動機輸入的機械能轉換為液體或氣體的壓力能，作為系統(tǒng)供油能源或氣源裝置。執(zhí)行裝置—液壓缸（或馬達）。將流體壓力能轉換為機械能，而對負載作功控制調節(jié)裝置—各種液壓控制閥。用以控制流體的方向、壓力和流量，以保證執(zhí)行元件完成預期的工作任務。輔助裝置—油箱、油管、濾油器、壓力表、冷卻器、分水濾水器、油霧器、消聲器、管件、管接頭和各種信號轉換器等，創(chuàng)造必要條件，保證系統(tǒng)正常工作。工作介質—

液壓油或壓縮空氣，作為傳遞運動和動力的載體。液壓傳動之第13頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月14液壓傳動的優(yōu)點力大無窮—單位質量輸出功率大，容易獲得大的力和力矩。一個小小的千斤頂可以頂起一倆載重汽車；操縱控制方便，易于實現(xiàn)無級調速而且調速范圍大,可以達100：1至2000：1；可以簡便地與電控部分組成電液一體的傳動、控制，實現(xiàn)自動控制。液壓傳動之第14頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月15液壓傳動的缺點泄漏—內泄和外泄，不易保持嚴格的傳動比，造成污染對溫度變化敏感—溫度的變化引起粘度變化，并影響其工作性能液壓傳動之第15頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月16工作介質液體是液壓傳動的工作介質。最常用的是石油型工作介質，石油型工作介質：普通液壓油、抗磨液壓油、低溫液壓油、高粘度指數(shù)液壓油、機械油和其它專用液壓油。此外，還有乳化型工作介質和合成型工作介質。液壓油除了作為能量傳遞的工作介質外，還兼有潤滑和冷卻的作用。工作介質的性質：密度—單位體積液體的質量，ρ=m/vkg/m3ρ=880kg/m3左右壓縮性—體積隨壓強的變化而變化，但變化不大，通常忽略，礦物油型液壓油體積變化規(guī)律為：隨壓力的增大而體積減小。粘性—液體在外力作用下流動時,由于液體分子間的內聚力和液體分子與壁面間的附著力,導致液體分子間相對運動而產(chǎn)生的內摩擦力,這種特性稱為粘性?；?液體流動流層之間產(chǎn)生內摩擦力的性質.液壓傳動之第16頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月17工作介質牛頓液體內摩擦定律

液層間的內摩擦力與液層接觸面積及液層之間的速度成正比。粘性衡量粘性大小的物理量動力粘度:在單位速度梯度下流動時單位面積上產(chǎn)生的內摩擦力。用μ表示，單位帕.秒(Pa.s)運動粘度υ：液體的動力粘度與其密度的比值，ν=μ/ρ

（m2/S）在液壓傳動中習慣用運動粘度表示液體的粘度。液壓傳動工作介質的粘度等級是以40℃時運動粘度的中心值來劃分的。單位1m2/S=104St（斯）=106CSt（厘斯）老牌號——20號液壓油，指這種油在50℃

時的平均運動粘度為20cst。新牌號——L—HL32號液壓油，指這種油在40℃時的平均運動粘度為32cst。液壓傳動之第17頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月18工作介質其它性質

液壓傳動工作介質的還有其它一些性質，如穩(wěn)定性（熱穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性、水解穩(wěn)定性、剪切穩(wěn)定性等）、抗泡沫性、抗乳化行、防銹性、潤滑性以及相容性（對所接觸的金屬、密封材料、涂料等作用程度）等，都對它的選擇和使用有重要影響。液壓傳動對工作介質的要求不同的工作機械、不同的工況對工作介質的要求有很大的不同。為了很好地傳遞運動和動力，液壓傳動工作介質應具備如下性能：

液壓傳動之第18頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月19工作介質選擇

工作介質應具備如下性能：

（1）合適的粘度和良好的粘溫特性；（2）良好的潤滑性；（3）純凈度好，雜質少；（4）對系統(tǒng)所用金屬及密封件材料有良好的相容性。（5）對熱、氧化水解都有良好穩(wěn)定性，使用壽命長；（6）抗泡沫性、抗乳化性和防銹性好，腐蝕性??；（7）比熱和傳熱系數(shù)大，體積膨脹系數(shù)小，閃點和燃點高，流動點和凝固點低。（凝點——油液完全失去其流動性的最高溫度）（8）對人體無害，對環(huán)境污染小，成本低，價格便宜總之：粘度是第一位的液壓傳動之第19頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月20流體動力學（選修）理想液體、穩(wěn)定流動1理想液體：假設既無粘性又沒壓縮性的液體2穩(wěn)定流動：流動液體中任一點的F、V和ρ都不隨時間而變化流動。液壓傳動之第20頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月21流線、流管和流束1流線—某一瞬時液流中各處質點運動狀態(tài)的一條條曲線

2流束—通過某截面上所有各點作出的流線集合構成流束

3過流斷面——流束中所有與流線正交的截面（垂直于液流流向的橫斷面）液壓傳動之－流體動力學（選修）第21頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月22流量和平均流速流量：液體單位時間內流過某一過流斷面液體體積Q

單位為l/min平均流速—過流斷面上各點均勻分布假想流速

Q

=vA

=∫AudAv=Q/A液壓傳動之－流體動力學（選修）第22頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23應用舉例A

vv=Q/AQ=0v=0Q

Q↑v↑Q↓v↓

結論：液壓缸的運動速度取決于進入液壓缸的流量，并且隨著流量的變化而變化。液壓傳動之－流體動力學（選修）液壓缸的運動速度第23頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月24流體動力學連續(xù)性原理—理想液體在管道中恒定流動時，根據(jù)質量守恒定律，液體在管道內既不能增多，也不能減少，因此單位時間內流入液體的質量應恒等于流出液體的質量。液壓傳動之連續(xù)性方程－質量守恒定律在流體力學中的應用

第24頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月25連續(xù)性方程m1=m2ρ1u1dA1dt=ρ2u2dA2dt

若忽略液體可壓縮性ρ1=ρ2=ρu1dA1=u2dA2∫Au1dA1=

∫Au2dA2

則v1A1=v2A2

或Q

=vA=常數(shù)結論：液體在管道中流動時，流過各個斷面的流量是相等的，因而流速和過流斷面成反比。連續(xù)性方程液壓傳動之－流體動力學（選修）第25頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月26伯努利方程

能量守恒定律在流體力學中的應用

能量守恒定律：理想液體在管道中穩(wěn)定流動時，根據(jù)能量守恒定律，同一管道內任一截面上的總能量應該相等。或：外力對物體所做的功應該等于該物體機械能的變化量。液壓傳動之－流體動力學（選修）第26頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月27理想液體伯努利方程

1外力對液體所做的功W=p1A1v1dt-p2A2v2dt=(p1-p2)?V2機械能的變化量位能的變化量：?Ep=mg?h=ρg?V(z2-z1)

動能的變化量：?Ek=m?v2/2=ρ?V(v22-v21)/2

根據(jù)能量守恒定律，則有：W=?Ep+?Ek

(p1-p2)?V=ρg?V(z2-z1)+ρ?V(v22-v21)/2

整理后得單位重量理想液體伯努利方程為：

p1+ρgZ1+ρv12/2=p2+ρgZ2+ρv22/2

或p/ρg

+Z+v2/2g=C（c為常數(shù)）液壓傳動之－流體動力學（選修）第27頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月28理想液體伯努利方程的物理意義

在密閉管道內作恒定流動的理想液體具有三種形式的能量，即壓力能、位能和動能。在流動過程中，三種能量之間可以互相轉化，但各個過流斷面上三種能量之和恒為定值。液壓傳動之－流體動力學（選修）第28頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月29動量方程

動量定理在流體力學中的應用

動量定理：作用在物體上的外力等于物體單位時間內動量的變化量。即∑F=d（mv）/dt

考慮動量修正問題，則有：

∴∑F=ρq(β2v2-β1v1)

層流β=1.33紊流β=1液壓傳動之－流體動力學（選修）第29頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月30動量方程

X向動量方程：

∑Fx=ρq(β2v2x-β1v1x)X向穩(wěn)態(tài)液動力：

F'x=-∑Fx=ρq(β1v1x-β2v2x)

結論：作用在滑閥閥芯上的穩(wěn)態(tài)液動力總是力圖使閥口關閉。液壓傳動之－流體動力學（選修）第30頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月31管路中液體的壓力損失

∵實際液體具有粘性

∴流動中必有阻力，為克服阻力，須消耗能量，造成能量損失(即壓力損失）分類：沿程壓力損失、局部壓力損失層流：液體的流動是分層的，層與層之間互不干擾。紊流（紊流（湍流）：液體流動不分層，做混雜紊亂流動。液壓傳動之－流體動力學（選修）第31頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月32管路中的壓力損失沿程壓力損失（粘性損失）：液體沿等徑直管流動時，由于液體的粘性摩擦和質點的相互擾動作用，而產(chǎn)生的壓力損失。沿程壓力損失原因內摩擦—因粘性，液體分子間摩擦外摩擦—液體與管壁間局部壓力損失：液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、突變截面以及閥口濾網(wǎng)等局部裝置時，液流會產(chǎn)生旋渦，并發(fā)生強烈的紊動現(xiàn)象，由此而產(chǎn)生的損失稱為局部損失。局部壓力損失原因：碰撞、旋渦（突變管、彎管)產(chǎn)生附加摩擦附加摩擦—只有紊流時才有，是由于分子作橫向運動時產(chǎn)生的摩擦，即速度分布規(guī)律改變，造成液體的附加摩擦?！鱬f=△p=128μlq/(πd2）

結論：液流沿圓管作層流運動時，其沿程壓力損失與管長、流速、粘度成正比，而與管徑的平方成反比△pv=ζ·ρv2/2液壓傳動之－流體動力學（選修）第32頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月33泵

動力元件－泵動力元件起著向系統(tǒng)提供動力源的作用，是系統(tǒng)不可缺少的核心元件。液壓系統(tǒng)是以液壓泵作為向系統(tǒng)提供一定的流量和壓力的動力元件，液壓泵將原動機（電動機或內燃機）輸出的機械能轉換為工作液體的壓力能，是一種能量轉換裝置。

液壓動力元件介紹－泵液壓泵的工作原理：是依靠密封容積變化來實現(xiàn)泵的吸油、泵油。第33頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月34泵的性能參數(shù)

1.壓力工作壓力：液壓泵實際工作時輸出的壓力稱為工作壓力。工作壓力取決于外負載的大小和排油管路的壓力損失，而泵的流量無關。額定壓力：液壓泵在正常工作條件下，按照試驗標準規(guī)定連續(xù)運轉的最高壓力稱為泵的額定壓力。最高允許壓力：在超過額定壓力的條件下，根據(jù)試驗規(guī)定，允許泵短暫運行的最高壓力值，稱為泵的最高允許壓力。2.排量和流量排量V：液壓泵每運轉一周，由其密封容積幾何尺寸變化計算而得出的排出液體的體積叫泵的排量。流量ｑ＝ｖ*ｎ，流量：泵在單位時間內排出的液體的體積。理論流量、實際流量。3.功率和效率（1）液壓泵的功率損失有容積損失和機械損失兩部分：ａ.容積損失容積損失是指液壓泵在流量上的損失，液壓泵的實際輸出流量總是小于理論流量（原因：泄漏）；ｂ.機械損失是指液壓泵在扭矩上的損失。液壓動力元件介紹－泵第34頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月35泵的性能參數(shù)

（2）液壓泵的功率ａ.輸入功率Ｐi是指液壓泵主軸上的機械功率。Ｐi＝Tiωｂ.輸出功率Ｐ液壓泵的輸出功率是指液壓泵在工作過程中實際吸壓油口間的壓差ΔＰ和輸出流量ｑ的乘積，即Ｐ＝ΔＰｑｃ.液壓泵的總效率液壓泵的總效率是指液壓泵的實際輸出功率與輸入功率的比值，即η=P/Ｐi＝ηvηm液壓動力元件介紹－泵第35頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月36泵的分類

液壓泵按照其結構形式分為：齒輪泵、葉片泵、柱塞泵按照其變量形式分為：變量泵和定量泵按照壓力級別分為：低壓泵、中高壓泵、超高壓泵等

液壓動力元件介紹－泵第36頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月37泵的噪聲

液壓泵產(chǎn)生噪聲的原因：（1）泵的流量脈動和壓力脈動，造成泵構件的振動；（2）泵的工作腔從吸油腔突入和壓油腔相通，或從壓油腔突然和吸油腔相通時，產(chǎn)生的流量和壓力突變，對噪音的影響甚大；（3）空穴現(xiàn)象當泵的吸油腔的壓力小于油液所在溫度下的空分離壓時，溶解在油液中的空氣要析出變成氣泡，這種帶有氣泡的油液進入高壓腔時，氣泡被擊破，形成局部的高頻壓力沖擊，從而引起噪聲；（4）泵內流道具有截面突然擴大和收縮、急拐彎，通到截面過小兒導致液體紊流、漩渦、噴流，使噪聲加大；（5）由于機械原因，入轉動部分不平衡、軸承不良、泵軸的彎曲等機械振動引起的機械噪聲。液壓動力元件介紹－泵第37頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月38降低泵噪聲的措施

方法：（1）消除液壓泵內部油壓的急劇變化；（2）為吸收液壓泵的流量及壓力脈動，可以在液壓泵的出口裝置消聲器；（3）給泵加裝減震器；（4）壓油管的一段使用高壓軟管，對泵的管路的連接進行隔振；（5）防止泵產(chǎn)生空穴現(xiàn)象，可以采用直徑比較大的吸油管，減小管道局部阻力，采用大容量的吸油過濾器，防止油液中混入空氣，合理設計液壓泵，提高零部件的剛度。液壓動力元件介紹－泵第38頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月39馬達

馬達：習慣上指輸出旋轉運動的液壓執(zhí)行元件，將液壓泵提供的液壓能轉變?yōu)闄C械能的機械裝置。馬達和泵的相似性及區(qū)別：馬達和泵在結構上具有相似性：密閉而又可以周期變化的容積和相應的配有機構。區(qū)別：馬達可以正反轉因而內部結構對稱；馬達的轉速范圍要求足夠大，對最低穩(wěn)定轉速有一定的要求；馬達部要求自吸能力，但是需要一定的初始密封性（這樣才能提供必要的起動轉矩）。因此，馬達和泵在結構上相似但是不能可逆工作。馬達的分類：按照結構形式分為：齒輪式、葉片式柱塞式按照轉速分為：低速馬達和高速馬達液壓執(zhí)行元件介紹－馬達液壓執(zhí)行元件第39頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月40馬達

馬達的工作原理：液壓執(zhí)行元件介紹－馬達徑向柱塞馬達工作原理第40頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月41馬達的基本參數(shù)和性能

1.馬達的排量、排量和扭矩的關系：

馬達在工作過程中輸出的扭矩的大小是由負載的轉矩決定的。但是推動同樣大小的負載，工作容腔大的馬達的壓力要低于工作容腔小的馬達的壓力，所以說工作容腔的大小是馬達工作能力的重要標志。馬達的輸出功率：ΔＰｑ＝Ｔtω馬達的輸出扭矩：Ｔt＝ΔＰV/(2π）V：馬達的排量2.馬達的機械效率和啟動機械效率：由于馬達內部不可避免的存在各種摩擦，所以實際輸出扭矩T要比理論扭矩小些，即T=ΔＰVηm/(2π）ηm馬達的機械效率馬達啟動扭矩：在同樣壓力下，馬達由靜止到開始轉動的啟動狀態(tài)的輸出扭矩要比運轉中的扭矩小。啟動扭矩降低的原因是靜止狀態(tài)下的摩擦系數(shù)最大，在摩擦表面出現(xiàn)相對滑動后摩擦系數(shù)明顯減小。對馬達來說，更為主要的是靜止狀態(tài)潤滑油膜被擠掉，基本上變成干摩擦。一旦馬達開始運轉，隨著潤滑油膜的建立，摩擦阻力立即下降，并隨滑動速度的增大和油膜變厚而減少。液壓執(zhí)行元件介紹－馬達第41頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月42馬達的基本參數(shù)和性能

馬達的啟動性能：

液壓馬達的啟動性能用啟動機械效率用ηm0表示其表達為：ηm0＝T0/Ttηm0=0.6~0.9帶載啟動的馬達啟動性能很重要。3.馬達的轉速和低速穩(wěn)定性馬達的轉速取決于馬達的供油量q和馬達本省的排量V。由于馬達的存在內部泄漏，所以：n=qηV/Vηv馬達的容積效率一般來說，低速大扭矩馬達的低速啟動性能比高速馬達好（關鍵是泄漏相對馬達的排量來說影響較小。液壓執(zhí)行元件介紹－馬達第42頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月43油缸

油缸：將液壓泵提供的液壓能轉換為機械能的轉換裝置，將泵的壓力能轉換為液壓油缸的直線運動（包含擺動）。功用：將液壓泵供給的液壓能轉換為機械能而對負載作功，實現(xiàn)直線往復運動或旋轉運動。液壓執(zhí)行元件介紹－油缸第43頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月44液壓缸液壓缸分類：活塞式柱塞式伸縮式擺動式單活塞桿式雙活塞桿式{液壓執(zhí)行元件介紹－油缸第44頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月45單活塞桿液壓缸有桿腔進油：力小速度快差動連接往返行程推力相等雙活塞桿液壓缸無桿腔進油：力大速度慢液壓執(zhí)行元件介紹－油缸第45頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月46柱塞式液壓缸

特點：單作用式液壓缸，只能實現(xiàn)單獨方向的運動；適于做長行程液壓缸；工作時柱塞總受壓，必須有足夠的剛度；垂直使用更有利。柱塞式液壓缸結構示意圖1-缸體；2-柱塞；3-導向套；4-密封柱塞上有效作用力柱塞運動速度為式中d——柱塞直徑；液壓執(zhí)行元件介紹－油缸第46頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月47伸縮式液壓缸工作時行程相當長，不工作時體積縮小起推力很大，隨行程逐漸深長，推力逐漸隨之減小液壓執(zhí)行元件介紹－油缸第47頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月48擺動液壓缸實現(xiàn)往復擺動，能直接輸出扭矩，也稱擺動式液壓馬達。有單葉片和雙葉片兩種形式。適用于半回轉式（小于360°）機械的回轉機構。單葉片式擺動液壓缸1-缸體；2-定子塊；3-輸出軸；4-葉片雙葉片式擺動液壓缸1-缸體；2-定子塊；3-輸出軸；4-葉片

擺動角度一般不超過300°

轉速較高，轉矩較小

擺動角度不超過150°

轉速相對較慢，輸出轉矩更大。液壓執(zhí)行元件介紹－油缸第48頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月49閥

在液壓系統(tǒng)中，除需要液壓泵供油和液壓執(zhí)行元件來驅動工作裝置外，還要配備一定數(shù)量的液壓控制閥來對液流的流動方向、壓力的高低以及流量的大小進行干預的控制，以滿足負載的工作要求。因此，液壓控制閥是直接影響液壓系統(tǒng)工作過程和工作特性的重要元件。液壓控制元件介紹－閥第49頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月50閥的分類液壓控制閥：控制液流的方向、壓力和流量的元件分類：方向控制閥：單向閥、換向閥、截止閥、壓力開關…壓力控制閥：溢流閥、減壓閥、順序閥、平衡閥…流量控制閥：節(jié)流閥、調速閥、分流閥、集流閥…液壓控制元件介紹－閥第50頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月51液壓基本回路隨著工業(yè)現(xiàn)代化技術的發(fā)展，機械設備的液壓傳動系統(tǒng)為完成各種不同的控制功能有不同的組成形式，有些液壓傳動系統(tǒng)甚至很復雜。但是無論何種機械設備的液壓傳動系統(tǒng)，都是由一些液壓基本回路組成。所謂基本回路就是能夠完成某種特定控制功能的液壓元件和管道的組合。例如用來液壓泵供油壓力的調壓回路，改變液壓執(zhí)行元件工作速度的調速回路等都是常見的液壓基本回路，所謂全局為局部之總和，因而熟悉和掌握液壓基本回路的功能，有助于更好地分析、使用各種液壓傳動系統(tǒng)。液壓基本回路第51頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月52典型方向控制回路起?；芈窊Q向回路液壓基本回路之第52頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月53鎖緊回路液壓基本回路之第53頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月54壓力閥和壓力控制回路

溢流閥和調壓閥減壓閥和減壓回路順序閥和順序回路平衡閥和平衡回路壓力繼電器卸荷回路液壓基本回路之第54頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月55溢流閥主要作用有兩個：定量泵節(jié)流調速系統(tǒng)中，用來保持液壓泵出口壓力恒定，并將液壓泵多余的油液溢流回油箱。這時溢流閥起定壓溢流作用；在系統(tǒng)中起安全作用，作為安全閥使用。溢流閥和調壓閥液壓基本回路之第55頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月562、作安全閥用在容積調速中起限壓安全作用，此時閥是常閉的。只有當系統(tǒng)壓力超過溢流閥調整壓力時，閥才打開.1.作溢流閥用用在定量泵節(jié)流調速系統(tǒng)中，工作過程中閥是常開的液壓基本回路之溢流閥第56頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月57溢流閥作背壓閥用

將溢流閥裝在回油路上，調節(jié)溢流閥的調壓彈簧即能調節(jié)背壓力的大小。液壓基本回路之第57頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月58減壓閥和減壓回路液壓基本回路之第58頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月59

順序閥是以壓力為控制信號，在一定的控制壓力作用下能自動接通或斷開某一油路的壓力閥。順序閥和順序回路直控順序閥外控順序閥單向順序閥液壓基本回路之第59頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月60順序回路液壓基本回路之第60頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月61平衡閥和平衡回路

為了防止立式液壓缸及其聯(lián)在一起的工作部件因自重而下滑，常采用平衡回路。防止因“負負載”產(chǎn)生的失控現(xiàn)象液壓基本回路之第61頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月62壓力繼電器

壓力繼電器是將液壓系統(tǒng)中的壓力信號轉換為電信號的轉換裝置。其作用是，根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力的變化，通過壓力繼電器內的微動開關，自動接通或切斷有關電路，以實現(xiàn)順序動作或安全保護等。液壓基本回路之第62頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月63其它液壓控制閥電液伺服閥電液比例閥電液數(shù)字閥疊加閥插裝閥液壓基本回路之第63頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月64節(jié)流調速與容積調速第64頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月65調速方法概述節(jié)流閥節(jié)流調速回路其它流量閥同步回路流量閥和節(jié)流調速回路節(jié)流調速與容積之第65頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月66液壓系統(tǒng)的調速方法可分以下幾種：1、節(jié)流調速：用定量泵供油，采用節(jié)流元件調節(jié)輸入執(zhí)行元件的流量來實現(xiàn)調速；2、容積調速：通過改變變量泵或變量液壓馬達的排量來實現(xiàn)調速；3、容積節(jié)流調速：用變量泵及節(jié)流元件聯(lián)合進行調速。節(jié)流調速與容積之第66頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月67

一般液壓傳動機構都需要調節(jié)執(zhí)行元件運動速度。液壓系統(tǒng)中，執(zhí)行元件液壓缸或馬達。在不考慮液壓油的壓縮性和泄漏性的情況下，液壓缸的運動速度為v=Q/A

液壓馬達的轉速為n=Q/qm式中Q-輸入執(zhí)行元件的流量；A-液壓缸的有效面積；qm-液壓馬達的排量。液壓缸：一般用改變流量Q的辦法變速。液壓馬達：既可用改變輸入流量也可用改變馬達排量的方法來變速。調速方法概述節(jié)流調速與容積之第67頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月68

節(jié)流閥是借助改變閥口通流面積或通道長度來改變阻力的可變液阻。在液壓回路中，液阻對通過的流量起限制作用，因此節(jié)流閥可以調速。節(jié)流閥

流量控制閥包括節(jié)流閥、調速閥和溢流節(jié)流閥等，其中以節(jié)流閥最為簡單。節(jié)流調速與容積之第68頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月69

根據(jù)節(jié)流閥在油路中的位置的不同，調速回路有以下三種基本形式：（1）進油路節(jié)流調速:節(jié)流閥串聯(lián)在進入液壓缸的油路上。（2）回油路節(jié)流調速:節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上。（3）旁油路節(jié)流調速:節(jié)流閥裝在與執(zhí)行元件并聯(lián)的支路上。采用節(jié)流閥的節(jié)流調速回路節(jié)流調速與容積之第69頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月70（1）進油路節(jié)流調速回路1.速度負載特性

從圖中可看出，活塞運動速度v=Q1/A1根據(jù)連續(xù)性方程，進入液壓缸的流量等于通過節(jié)流閥的流量，而通過節(jié)流閥的流量可由節(jié)流閥的流量特性方程決定。即Q1=Ka(p1)1/2=Ka(pp-p1)1/2

式中pp-液壓泵出口壓力；p1-液壓缸無桿腔壓力。K－節(jié)流閥流量系數(shù)；a－節(jié)流閥通流面積。節(jié)流調速與容積之第70頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月71

當活塞以穩(wěn)定的速度運動時，作用在活塞上的力平衡方程為：p1A1=p2A2+F式中F—負載力；p2—液壓缸回油腔壓力。Q1=K.a(pp-F/A1)1/2v=Q1/A1=（K.a/A1).(pp-F/A1)1/2

節(jié)流調速與容積之第71頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月72從圖中可看出，其它條件不變時，速度v與節(jié)流閥通流面積a成正比。由于薄壁小孔節(jié)流閥最小穩(wěn)定流量很小，故能得到較低的穩(wěn)定速度。節(jié)流閥通流面積a一定時,隨著負載F

的增加，節(jié)流閥兩端壓差減小，活塞運動速度按拋物線規(guī)律下降。

通常用速度剛度表示負載變化對速度的影響程度。（1）節(jié)流閥通流面積一定時，負載越小，速度剛度越大。（2）負載一定時，節(jié)流閥通流面積越小，速度剛度越大。（3）增大液壓缸有效面積和提高液壓泵供油壓力可提高速度剛度。節(jié)流調速與容積之第72頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月732.最大承載能力

在pp已調定的情況下，不論節(jié)流閥通流面積怎樣變化，其最大承載能力不變，即Fmax=pp.A1。故稱這種調速方式為恒推力調速或恒扭矩調速（對液壓馬達）。3.功率特性液壓泵輸出的功率為：Np=pp.Qp=常數(shù)液壓缸輸出有效功率為:N1=F.v=p1.Q1功率損失：N=Np-N1=ppQp-p1Q1

=pp(Q1+Q2)-p1Q1=ppQ2+(pp-p1)Q1

式中

Q2—溢流的溢流量；p1—節(jié)流閥的壓力損失。

由于兩種損失的存在，調速回路效率較低，特別是當負載小，速度低時效率更低。節(jié)流調速與容積之第73頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月74（2）回油路節(jié)流調速節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上，用節(jié)流閥來調節(jié)液壓缸排油量Q2，也就調節(jié)了進油量Q1。定量泵多余的油液經(jīng)溢流閥流回油箱。特性：

進油路節(jié)流調速和回油路節(jié)流調速的速度負載特性、剛度、最大承載能力、功率特性基本相同。（如果A1=A2，則完全相同）節(jié)流調速與容積之第74頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月75差別如下:1.承受負值負載能力不同

負值負載：負載作用力方向和執(zhí)行元件運動方向相同。進油路節(jié)流調速回路不能承受負值負載，若要使其承受負值負載，須在回油路上加背壓閥。2.低速平穩(wěn)性有差異回油路節(jié)流調速中，液壓缸回油腔的背壓是一種阻尼力，有限速作用，且對運動部件的振動有抑制作用，有利于提高執(zhí)行元件的運動平穩(wěn)性。節(jié)流調速與容積之第75頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月763.回油腔壓力

回油路節(jié)流調速:回油腔壓力較高，特別是在負負載時，回油腔壓力有可能比進油腔壓力還要高，這會使密封摩擦力增加，降低密封件壽命，并使泄漏增加，效率降低。4.油液發(fā)熱對泄漏的影響回油路節(jié)流調速中，油液流經(jīng)節(jié)流閥時能量損失且發(fā)熱，然后回油箱，通過油箱散熱冷卻后再重新進入泵和液壓缸；而進油路節(jié)流調速回路中，經(jīng)節(jié)流閥后發(fā)熱的油液直接進入液壓缸，對液壓缸泄漏影響較大，影響速度的穩(wěn)定性。5.起動時前沖回油路節(jié)流調速中，若停車時間較長，液壓缸回油腔中要漏掉部分油液，形成空隙。重新啟動時，液壓泵全部流量進入液壓缸，使活塞以較快的速度前沖一段距離，直到消除回油腔中的空隙并形成背壓為止。這種現(xiàn)象可能損壞機件。節(jié)流調速與容積之第76頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月77（3）旁油路節(jié)流調速回路

節(jié)流閥裝在與液壓缸并聯(lián)的支路上，調節(jié)通過旁路節(jié)流閥流量Q，就能調節(jié)進入液壓缸的流量Q1，也就調節(jié)了活塞運動速度。

這里溢流閥作安全閥用，其調定壓力應大于克服最大負載所需的壓力。正常工作時溢流閥處于關閉狀態(tài)。節(jié)流調速與容積之第77頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月781.速度負載特性

活塞的運動速度為：v=Q1/A1=(Qp-Q2)/A1通過節(jié)流閥的流量為：Q2=K.a(p)1/2=K.a(pp)1/2=K.a(p1)1/2=K.a(F/A1)

可得速度負載特性方程：v=[Qp-K.a(F/A1)1/2]/A1（1）節(jié)流閥通流面積一定而負載增加時，速度顯著下降。負載越大，速度剛度越大。（3）當負載一定時，節(jié)流閥通流面積越小，速度剛度越大?？芍杂吐饭?jié)流調速回路在高速重載時，速度剛度較高，這與前兩種調速回路恰好相反。節(jié)流調速與容積之第78頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月793.功率特性2.最大承載能力

旁油路節(jié)流調速回路能夠承受的最大負載隨著節(jié)流閥面積a的增大而減小。當Fmax=(Qp/Ka)2A1時,液壓缸的速度為零，這時泵的全部流量Qp都經(jīng)節(jié)流閥回油箱。繼續(xù)增大節(jié)流閥通流面積已不起調節(jié)作用，只是使系統(tǒng)壓力降低，其最大承載能力也隨之下降。因此這種調速回路在低速時承載能力低，調速范圍也小。液壓泵輸出功率:Np=ppQp液壓缸輸出功率：N1=Fv=p1A1v=p1Q1故功率損失為：

N=Np-N1=p1Qp-p1Q1=p1Q2回油效率=N1/Np

只有流量損失而無壓力損失，故比前兩種調速回路功率損失小，效率高。結論：旁油路節(jié)流調速回路速度負載特性較差，一般用于功率較大且對速度穩(wěn)定要求不高的場合。

節(jié)流調速與容積之第79頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月80同步閥根據(jù)用途不同，可分為：（1）分流閥：將壓力油按一定流量比率分配給兩個液壓缸和液壓馬達，而不管它們的載荷怎樣變化。（2）集流閥：將壓力不同的兩個分支管路的流量按一定的比率匯集起來。（3）分流集流閥：兼有分流閥和集流閥機能。同步閥

其它流量閥節(jié)流調速與容積之第80頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月81

如圖所示的液壓系統(tǒng)，兩個一樣大小的液壓缸，由一個泵供油，共同頂升重物。由于重物的位置不在中間，使兩個缸受力不相等。在這種情況下，要求兩液壓缸同速運行，就需要應用同步閥。圖中中間機構是分流集流閥。節(jié)流調速與容積之第81頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月82容積調速節(jié)流調速與容積之第82頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月83

通過改變泵或（和）馬達的排量來調節(jié)執(zhí)行元件(液壓馬達或液壓缸）速度的回路。

目的：大功率系統(tǒng)容積調速回路有：

變量泵和定量執(zhí)行元件

定量泵和變量液壓馬達

變量泵和變量液壓馬達開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)

3.2

容積調速節(jié)流調速與容積之第83頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月84容積調速的原理節(jié)流調速與容積之第84頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月85容積調速的原理節(jié)流調速與容積之第85頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月86容積調速的原理節(jié)流調速與容積之第86頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月87容積調速的原理節(jié)流調速與容積之第87頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月88容積調速的原理補油泵：補油，散熱，提供信號油安全閥安全閥沖洗閥：換掉部分熱油補油泵溢流閥節(jié)流調速與容積之第88頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月89參數(shù)調節(jié)原理變量泵—變量馬達:轉速nm=np*qp/qm

轉速范圍大；轉速變化可根據(jù)需要設計；扭矩Tm