液壓與氣壓傳動 課件 第11-13章 典型液壓系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)的設計與計算、氣壓傳動

第11章典型液壓系統(tǒng)液壓與氣壓傳動本章學習主要內(nèi)容液壓系統(tǒng)的分析步驟和方法進一步理解元件和回路的功用和原理增強對各種元件和基本回路綜合應用的理性認識了解和掌握分析液壓系統(tǒng)的方法、工作原理液壓系統(tǒng)分析的目的液壓系統(tǒng)定義由若干液壓元件組成（包括：能源裝置、控制元件、執(zhí)行元件等）與管路組合起來，并能完成一定動作的整體。也是由能完成一定動作的各個液壓基本回路組合起來。1.了解設備的功能、工作循環(huán)及其工況對液壓系統(tǒng)提出的要求2.根據(jù)設備對系統(tǒng)的要求，以執(zhí)行元件為中心將整個系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)3.研究各子系統(tǒng)中所有液壓元件及它們之間的聯(lián)系，理解各個液壓元件的類型、原理、性能以及在系統(tǒng)中的作用。4.根據(jù)對執(zhí)行元件的動作要求，參照電磁鐵動作順序表，逐步分析各子系統(tǒng)的換向回路、調速回路、壓力控制回路等。5.根據(jù)設備對各執(zhí)行元件間互鎖、同步、順序動作和防干擾等要求，分析各子系統(tǒng)的聯(lián)系6.歸納總結整個系統(tǒng)的特點11.1液壓系統(tǒng)的分析方法11.2組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)11.2.1概述

一種高效專用機床，由具有一定功能的通用部件和一部分專用部件組成，加工范圍廣，自動化程度高。可完成鉆、擴、鉸、銑、鏜、刮端、倒角、攻絲等加工工序。動力滑臺

*液壓——速度換接平穩(wěn)，工進穩(wěn)定，功率利用合理，效率高，發(fā)熱少的特點。

動力滑臺是組合機床中用來實現(xiàn)進給運動的一種通用部件，安裝著各種旋轉刀具。1-床身；2-動力滑臺；3-動力頭；4-主軸；5-刀具；6-工件；7-夾具；8-工作臺；9-底座；10-調速閥；11-液壓缸不同的加工要求，動作循環(huán)不同能在各種負載下正常工作，特別是最小進給速度穩(wěn)定；1.變量葉片泵5.電液換向閥換向9.行程閥8.兩位兩通電磁閥6、7.調速閥2.背壓閥3.外控外泄順序閥17.壓力繼電器11.2.2YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)工作原理1.快進差動增速行程閥9右位1DT通電2DT斷電3DT斷電一、動作分析2.一工進行程閥9左位1DT通電2DT斷電3DT斷電解除差動調速閥6調節(jié)1工進速度3.二工進行程閥9左位1DT通電2DT斷電3DT通電調速閥7調節(jié)2工進速度4.固定擋鐵停留行程閥9左位1DT通電2DT斷電3DT通電壓力繼電器動作5.快退行程閥9左位1DT斷電2DT通電3DT通或斷6.原位停止行程閥9回位1DT斷電2DT通電3DT斷電二、電磁鐵動作表電磁鐵通電“+”，斷電“—”1DT2DT3DTYJ行程閥快進+---導通一工進+---切斷二工進+-+-切斷死擋鐵停留+-++切斷快退-++--斷—通原位停止----導通

三、元件作用1.液壓泵——限壓式變量葉片泵2.液壓缸14——桿固定，缸體運動的差動液壓缸3.單向閥

單向閥11—保護泵，防止系統(tǒng)壓力沖擊影響泵的正常工作;

給電液換向閥提供控制油。

單向閥10—實現(xiàn)快退回油

單向閥12—實現(xiàn)快慢速高低壓油路隔開

4.換向閥3位5通電液換向閥（4，5）—實現(xiàn)缸換向和差連快進2位2通行程換向閥（9）

—實現(xiàn)快慢速換接2位2通電磁換向閥（8）

—實現(xiàn)二次進給換接5.壓力閥壓力繼電器17——實現(xiàn)進退變換外控外卸順序閥3——實現(xiàn)快慢速變換溢流閥2——作背壓閥用，使工進速度較平穩(wěn)6.流量閥——調速閥調速閥6——一工進調速調速閥7——二工進調速7.其它濾油器——濾去油中雜質，保證油液清潔。油箱

——儲存油液，逸出空氣，沉淀雜質，散發(fā)熱量。油管

——傳送工作液體。管接頭——連接油管與油管或元件的連接件。

四、基本回路組成1）容積節(jié)流調速回路——限壓式變量葉片泵+調速閥2）差動連接增速回路3）快慢速換接回路——行程閥+調速閥+順序閥4）串聯(lián)調速閥的二次進給回路5）電液換向閥的換向回路1.調速回路：采用容積節(jié)流調速回路，

速度穩(wěn)定及剛性好。無溢流損失，效率高?；赜吐飞霞颖硥洪y，滑臺運動平穩(wěn)，可以承受一定的負值負載。2.快速進給回路：變量泵和差動增速實現(xiàn)動力滑臺快進,功率利用合理。3.快速進給與工進速度換接回路：采用行程閥、調速閥和順序閥實現(xiàn)快進轉工進的換接，動作可靠，換接平穩(wěn)，位置準確。4.兩種工進速度換接回路：采用布置靈活的電磁閥，以及兩個調速閥串聯(lián)來實現(xiàn)兩種工進速度的換接，速度換接平穩(wěn)。5.方向控制回路：采用換向時間可調的三位五通電液換向閥來切換主油路，提高了滑臺的換向平穩(wěn)性。6.卸荷回路：滑臺停止運動時，M型中位機能使泵在低壓下卸荷，五通結構又使滑臺在后退時沒有背壓，減小了能量損失。

11.2.3系統(tǒng)特點11.3.1汽車起重機液壓系統(tǒng)概述汽車起重機就是將起重機安裝到汽車底盤上的一種可移動的起重設備。要求能在沖擊、振動、溫差變化大和環(huán)境較差的條件下工作。最大起重量在起重高度為3m時達到80kN，最大起重高度11.5m，吊裝最大高度6m，起重裝置可連續(xù)回轉。11.3汽車起重機液壓系統(tǒng)1-載重汽車2-回轉機構3-支腿4-吊臂變幅缸5-吊臂伸縮缸6-起升機構7-基本臂組成部分汽車起重機分上車和下車兩大部分，上車：起升機構、變幅機構、伸縮機構和回轉機構下車：汽車底盤和支腿機構液壓系統(tǒng)組成支腿收放轉臺回轉吊臂伸縮吊臂變幅吊重起升上車部分下車部分1.支腿收放回路前支腿收放回路前支腿放下：進油路:液壓泵→換向閥A左位→液壓鎖4→兩個前支腿缸無桿腔；前支腿放下?；赜吐?兩個前支腿缸有桿腔→液壓鎖4→換向閥A右位→換向閥B、C、D、E、F的中位→旋轉接頭→油箱。11.3.2液壓系統(tǒng)工作原理2.回轉機構回路控制馬達正轉進油路：液壓泵→換向閥A中位→換向閥B中位→換向閥C右位→回轉液壓馬達（正轉）?；赜吐罚夯剞D液壓馬達→換向閥C右位→換向閥D中位→換向閥E中位→換向閥F中位→油箱。3.吊臂伸縮回路吊臂縮回過程：進油路：液壓泵→換向閥A中位→換向閥B中位→換向閥C中位→換向閥D左位→伸縮液壓缸無桿腔回油路：伸縮液壓缸有桿腔→單向順序閥5→換向閥D左位→換向閥E中位→換向閥F中位→油箱。4.吊臂變幅回路減幅時，油液經(jīng)液壓缸無桿腔流入單向順序閥5至左位換向閥E，再經(jīng)中位換向閥F回油箱。進行增幅時，換向閥D工作置于右位。5.吊重起升回路起升：將換向閥F切換至右位時，起升液壓馬達正傳，重物起升。重物下落：回油路時，使換向閥F左位，使起升液壓馬達反轉，重物下降。外控順序閥在重物下落過程起到平衡和限速作用。11.3.3液壓系統(tǒng)特點1.調速特性：采用了手動換向閥串聯(lián)組合，靈活方便地控制各機構換向動作，并通過手柄操縱來控制流量，以實現(xiàn)節(jié)流調速。在工作中，將其此節(jié)流調速方法與控制發(fā)動機轉速的方法相結合，可以實現(xiàn)各工作部件的微速動作。另外在空載或輕載吊重作業(yè)時，可以實現(xiàn)各機構任意組合并同時動作，以提高生產(chǎn)率。相比于電液比例多路換向閥，成本低，調整靈活。但勞動強度大。3.平衡回路：系統(tǒng)設置了外控單向順序閥的平衡回路，防止因重物下降以及吊臂收縮和變幅缸縮回時的負值負載而造成超速下降的危險。11.3.3液壓系統(tǒng)特點2.卸荷回路：采用M型中位機能的三位四通手動換向閥，各換向閥都處于中位時，能使系統(tǒng)卸荷，減少功率損失。4.制動回路和鎖緊回路帶制動液壓缸的制動回路和采用液壓鎖的鎖緊回路，保證了起重機操作完全、工作可靠、運行平穩(wěn)。11.4三塊雙層升降舞臺液壓系統(tǒng)11.4.1概述1-上層臺；2-下層臺3-液壓缸三塊雙層升降舞臺是大型劇院的現(xiàn)代化機械設備，它利用各塊、各層之間的單動、聯(lián)動和同步運動構成各種不同高度的臺階。為避免各塊之間的相互干擾，該舞臺采用了三套完全相同的獨立液壓系統(tǒng)驅動，每一套液壓系統(tǒng)控制一塊升降臺動作，而三塊之間的協(xié)調動作，則由計算機進行實時控制。11.4三塊雙層升降舞臺液壓系統(tǒng)11.4.1概述1-上層臺；2-下層臺3-液壓缸每塊升降舞臺長6m，寬2m，分為上、下兩層。上層臺升高后，上下層之間的空間可用來表演。下層臺采用雙面剪叉式結構，由一個液壓缸驅動，實現(xiàn)下層臺的水平升降。上層臺采用雙缸直頂結構，可給出必要的表演空間。兩缸同步驅動，實現(xiàn)上層臺的水平升降。三塊上層臺和下層臺應具有各自獨立的升降運動，可以在任意位置停留，所以下層臺是具有多種組合功能的升降臺。11.4.2三塊雙層升降舞臺液壓系統(tǒng)工作原理1-定量泵

2、11-單向閥3-過濾器

4-電磁溢流閥5-減壓閥6、7、8、9-電磁換向閥10-分流集流閥12-比例調速閥13、14-液控單向閥15-下層臺驅動液壓缸16-上層臺驅動液壓缸17-上層臺鎖緊液壓缸18-下層臺鎖緊液壓缸動作仿真1.上層臺上升系統(tǒng)啟動5YA通電16號二位四通換向閥處于右位，油液經(jīng)液壓泵流出

1號單向閥

5號減壓閥

二位四通換向閥

無桿腔活塞伸出，觸動開關

3YA通電，三位四通換向閥處于左位，油液經(jīng)調速閥組成的液橋

通過13、14號單向閥到達無桿腔，活塞推出，上升臺上升。1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA--+-

+--2上層臺下降液壓系統(tǒng)收到指令后，5YA斷電電16號二位四通換向閥處于左位，油液經(jīng)液壓泵流出

1號單向閥

5號單向閥

二位四通換向閥處于左位

回油夾緊缸松開

4YA通電，三位四通換向閥處于右位，油液經(jīng)調速閥組成的液橋到達有桿腔，活塞退回。上層臺下降。1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA---+---3下層臺上升液壓系統(tǒng)收到指令后，17號2位四通電磁換向閥6YA通電，處于右位工作，油液經(jīng)液壓泵流出

1號單向閥

5號減壓閥

二位四通換向閥

下層夾緊液壓缸無桿腔活塞伸出，觸動下層臺開關

1YA通電，6號三位四通換向閥處于左位，油液經(jīng)調速閥組成的液橋到達下層臺液壓缸的無桿腔，活塞伸出，下層臺上升。1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA+---

-+-4.下層臺下降液壓系統(tǒng)收到指令后，8號二位四通電磁換向閥6YA斷電，處于左位工作。油液經(jīng)液壓泵流出

1號單向閥

5號減壓閥

二位四通換向閥處于左位

下層臺夾緊缸松開

2YA通電，6號三位四通換向閥處于右位，油液經(jīng)調速閥組成的液橋通過9液控單向閥到達下層臺有桿腔，活塞收回，下層臺下降。1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA-+--

---5.液壓泵卸載4電磁溢流閥7YA通電。油液經(jīng)液壓泵出來后再經(jīng)電磁溢流閥直接回油箱。1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA----

--+一塊雙層升降舞臺電液比例同步控制系統(tǒng)電磁鐵動作順序表工況1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA下層臺升+

+

下層臺降

+

+

上層臺升

+

+

上層臺降

+

+

液壓泵卸荷

+停止

控制系統(tǒng)的原理方框圖1.該三塊雙層升降舞臺的液壓系統(tǒng)采用定量泵供油，通過恰當選擇液壓缸的工作面積，實現(xiàn)上、下層臺的平均速度一致；采用電液比例控制和計算機控制技術，同步運動平穩(wěn)，同步誤差小。2.采用單向閥與電液比例調速閥組成的液橋控制下層臺液壓缸的升降速度，用以消除正負負載變化對傾斜液壓缸運動速度的影響，并保證液壓缸的升降速度相同；采用分流集流閥控制上層臺雙缸的同步運動。3.利用雙液控單向閥和液壓控制機械鎖緊機構實現(xiàn)各臺面的嚴格定位。4.由于采用定量泵供油和調速閥節(jié)流調速方式，所以系統(tǒng)效率較低。若改為變量泵油源，則可改善此種情況。11.4.3三塊雙層升降舞臺電液比例同步控制系統(tǒng)特點第12章液壓系統(tǒng)的設計與計算液壓與氣壓傳動負載分析確定主要參數(shù)擬定液壓系統(tǒng)原理圖選定液壓元件驗算液壓系統(tǒng)性能是否滿足要求結構設計，繪制正式工作圖，編制技術文件，提出電氣系統(tǒng)設計要求否是12.1液壓系統(tǒng)的設計步驟(1)明確對液壓系統(tǒng)的要求，確定執(zhí)行元件；(2)分析液壓系統(tǒng)工況，確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)；(3)方案設計，初擬液壓系統(tǒng)原理圖；(4)計算和選擇液壓元件；(5)驗算液壓系統(tǒng)的性能；（6）液壓裝置的結構設計(7)繪制正式系統(tǒng)工作圖，編制技術文件，提出電氣系統(tǒng)設計要求。要求：系統(tǒng)的設計除應滿足主機要求的功能和性能外，還必須符合質量輕、體積小、成本低、效率高、結構簡單、使用維護方便等一般要求及工作可靠這一特別重要的要求。出發(fā)點：可以是充分發(fā)揮其組成元件的工作性能，也可以是著重追求其工作狀態(tài)的絕對可靠。前者著眼于效能，后者著眼于安全；實際的設計工作則常常是這兩觀點不同程度的組合，視具體要求不同而有所側重。

液壓傳動系統(tǒng)的設計與主機的設計緊密聯(lián)系，兩者往往同時進行，相互協(xié)調。

液壓傳動系統(tǒng)的設計迄今仍沒有一個公認的統(tǒng)一步驟，常常隨著系統(tǒng)的繁簡、借鑒的多寡、設計人員經(jīng)驗的不同而在具體做法上有所差異。

12.1.1

明確液壓系統(tǒng)設計要求1.主機的基本情況：如主機的用途、工藝流程、作業(yè)環(huán)境和主要技術參數(shù)；主機的總體布局和對液壓系統(tǒng)在空間尺寸上的限制。2.液壓系統(tǒng)動作的要求：如工作循環(huán)，運動方式(往復直線運動或旋轉運動、同步、順序或互鎖等要求)，3.液壓系統(tǒng)性能的要求：如自動化程度，調速范圍，運動平穩(wěn)性，負載狀況，工作行程，控制參量和精度等；4.工作環(huán)境和工作條件：如溫度、濕度、污染、腐蝕及易燃等情況；5.其他要求：如安全性、可靠性和經(jīng)濟性等。12.1.2

執(zhí)行元件的工況分析和主要參數(shù)的確定（1）動力參數(shù)分析

負載分析：工作負載、慣性負載、摩擦負載和背壓負載等；（2）運動參數(shù)分析

運動（位移、速度）分析：運動速度（快）、工進速度等；

1.工況分析2、確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)

按負載選取執(zhí)行元件工作壓力負載F/kN<55～1010～2020～3030～50>50工作壓力p/MPa<0.8～11.5～22.5～33～44～55～7設備類型應用范圍/MPa壓力等級說明機床、壓鑄機、汽車<7低壓低噪聲、高可靠性系統(tǒng)農(nóng)業(yè)機械、工礦車輛、注塑機、船用機械、搬運機械、工程機械、冶金機械7～21中壓一般系統(tǒng)油壓機、冶金機械、挖掘機、重型機械21～31.5高壓空間有限、響應速度高、大功率下降低成本金剛石壓機、耐壓試驗機、飛機、液壓機具31.5>超高壓追求大作用力、減輕重量各類設備常用的工作壓力液壓缸液壓馬達確定執(zhí)行元件主要結構參數(shù)內(nèi)容包括：執(zhí)行元件形式的分析與選擇油路循環(huán)方式的分析與選擇油源類型的分析與選擇液壓回路的分析、選擇與合并液壓系統(tǒng)方案設計：根據(jù)主機的工作情況、主機對液壓系統(tǒng)的技術要求、液壓系統(tǒng)的工作條件和環(huán)境條件以及成本、經(jīng)濟性、供貨情況等諸多因素，進行全面、綜合的設計，從而擬定出一個各方面比較合理的、可實現(xiàn)的液壓系統(tǒng)的方案。

12.1.3擬定液壓系統(tǒng)原理方案1.確定液壓執(zhí)行元件：類型特點可選用或需設計柱塞缸單出桿結構簡單，制造容易；靠自重或外力回程選用或自行設計雙出桿結構簡單，桿在兩處有導向，可做得細長自行設計活塞缸雙出桿兩桿直徑相等，往返速度和出力相同；兩桿直徑不等，往返速度和出力不同選用或自行設計單出桿一般連接，往返方向的速度和出力不同；差動連接，可以實現(xiàn)快進

選用，非產(chǎn)品型號缸自行設計復合增速缸

可獲得多種出力和速度，結構緊湊，制造較難自行設計復合增壓缸體積小，出力大，行程小

選用或自行設計多級液壓缸

行程是缸長的數(shù)倍，節(jié)省安裝空間

選用葉片式擺動缸

單葉片式轉角<3600；雙葉片式轉角<1800。體積小，密封較難

選用類型特點可選用或需設計齒輪馬達轉速高，扭矩小，結構簡單，價廉選用擺線齒輪馬達

速度中等，扭矩范圍寬，結構簡單，價廉選用葉片馬達

轉速高，扭矩小，轉動慣量小，動作靈敏，脈動小，噪聲低

選用軸向柱塞馬達

速度大，可變速，扭矩中等，低速平穩(wěn)性好

選用內(nèi)曲線徑向馬達

扭矩很大，轉速低，低速平穩(wěn)性很好

選用種類特點及應用無級調速容積調速手動變量泵－液壓泵

系統(tǒng)簡單，壓力恒定，一般不能在工作中進行調節(jié)，效率高，適用于各種場合，應用最廣

變量泵－定量馬達

輸出扭矩恒定，調速范圍大，元件泄漏對速度剛性影響大，效率高，適用于大功率場合

定量泵－變量馬達

輸出功率恒定，調速范圍小，元件泄漏對速度剛性影響大，效率高，適用于大功率場合變量泵－變量馬達

輸出特性綜合了上面兩種馬達調速回路的特性，調速范圍大，但結構復雜，價格貴，適用于大功率場合節(jié)流調速定量泵－進油節(jié)流調速

結構簡單，價廉，調速范圍大，效率中等，不能承受負值載荷，適用于中等功率場合定量泵－回油節(jié)流調速

結構簡單，價廉，調速范圍大，效率低，適用于低速小功率的場合定量泵－旁路節(jié)流調速

結構簡單，價廉，調速范圍小，效率高，不能承受負值載荷，適用于高速中等功率場合容積節(jié)流調速限壓式變量泵－進油（回油）節(jié)流調速調速范圍大，效率較高，價格較貴，適用于中、小功率場合，不宜長期在低速下工作。恒功率變量泵－液壓缸

泵的輸出流量隨壓力自動減小，適用于快慢速自動轉換的場合和節(jié)能系統(tǒng)無級變速

恒壓變量泵－液壓缸

泵的壓力達到設定值輸出流量為零，自動防止系統(tǒng)過載2.選擇液壓基本回路12.1.4選擇液壓元件1.液壓泵液壓泵的最大工作壓力必須等于或超過液壓執(zhí)行元件最大工作壓力及進油路上總壓力損失這兩者之和。進油路總壓力損失經(jīng)驗值系統(tǒng)結構情況總壓力損失（MPa）一般節(jié)流調速及管路簡單的系統(tǒng)0.2～0.5進油路有調速閥及管路復雜的系統(tǒng)0.5～1.5液壓泵的主要性能和參數(shù)壓力：液壓泵的壓力參數(shù)主要是工作壓力和額定壓力。壓力分級低壓中壓中高壓高壓超高壓p/(MPa)≤2.5＞2.5~8＞8~16＞16~32＞32流量和排量功率液壓泵的輸入功率Pi為：液壓泵的輸出功率Po為：

液壓系統(tǒng)的輸出功率Po1為：

液壓系統(tǒng)的回路效率為：性能齒輪泵雙作用葉片泵限壓式變量葉片泵軸向柱塞泵徑向柱塞泵工作壓力（MPa）<206.3~21≤720~3510~20轉速范圍（r/min）500~2000500~4000500~2000600~4000700~1800流量脈動率大小中等中等中等自吸特性好較差較差較差差對油的污染敏感性不敏感敏感敏感敏感敏感噪聲大小較大大大壽命較短較長較短長長單位功率造價最低中等較高高高常用液壓泵的性能比較液壓控制閥選擇

(1)

按功能分類壓力控制閥：溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器。流量控制閥：節(jié)流閥、普通調速閥、溢流節(jié)流閥、分流集流閥。方向控制閥：單向閥、液控單向閥、換向閥。

(2)

按連接形式分類

管式（螺紋式）安裝連接、片式連接、板式安裝連接、疊加式安裝連接、插裝式安裝連接、集成塊式連接、法蘭式安裝連接

(3)

按閥芯結構（形式）分類

液壓閥按閥芯形式可分為滑閥、錐閥、球閥和轉閥等。

(4)

按操縱方式分類

液壓閥按操縱方式可分為手動、機動、液動、氣動和電動閥。(5)按輸出參數(shù)可調節(jié)性分類

液壓閥按按輸出參數(shù)可調節(jié)性可分為開關（通斷）控制閥和連續(xù)可調節(jié)閥。液壓閥主要有兩個參數(shù)，即額定壓力和額定流量。還有一些和具體閥有關的量，如通過額定流量時的額定壓力損失、最小穩(wěn)定流量、開啟壓力等等。只要工作壓力和流量不超過額定值，液壓閥即可正常工作。目前對不同的閥也給出一些不同的數(shù)據(jù)，如最大工作壓力、開啟壓力、允許背壓、最大流量等等。同時給出若干條特性曲線，如壓力－流量曲線、壓力損失－流量曲線、進－出口壓力曲線等，供使用者確定不同狀態(tài)下的參數(shù)數(shù)據(jù)。液壓閥的選型選擇液壓控制元件的主要依據(jù)和應考慮的問題液壓控制元件主要依據(jù)應考慮的問題壓力控制閥閥所在油路的最大工作壓力和通過該閥的最大實際流量壓力調節(jié)范圍，流量變化范圍，所要求的壓力靈敏度和平穩(wěn)性等流量控制閥流量調節(jié)范圍，流量一壓力特性，最小穩(wěn)定流量，壓力與溫度的補償要求，對工作介質清潔度的要求，閥進出口壓差的大小以及閥的內(nèi)泄漏大小等方向控制閥性能特點，換向頻率，響應時間，閥口壓力損失的大小以及閥的內(nèi)泄漏大小等

溢流閥的選擇

直動式溢流閥的響應快，一般宜作制動閥、安全閥用；先導式溢流閥的啟閉特性好，宜作調壓閥用。二級同心的先導式溢流閥的泄漏量比三級同心的要小，故在保壓回路中常被選用。先導式溢流閥的最低調定壓力一般只能在0.5~1MPa范圍內(nèi)。溢流閥的流量應按液壓泵的最大流量選取，并應注意其允許的最小穩(wěn)定流量，一般來說，最小穩(wěn)定流量為額定流量的15%以上。

換向閥的選擇

（1）按通過閥的流量來選擇結構形式，一般來說，流量在190L/min以上時宜用插裝閥；190L/min以下時可采用滑閥型換向閥。70L/min以下時可用電磁換向閥，否則需用電液換向閥。（2）按換向性能等來選擇電磁鐵類型直流濕式電磁鐵壽命長，可靠性高，故應盡可能選用直流濕式電磁換向閥。在某些特殊場合，還要選用安全防爆型、耐壓防爆型、無沖擊型以及節(jié)能型等電磁鐵。（3）按系統(tǒng)要求來選擇滑閥機能單向閥及液控單向閥的選擇

應選擇開啟壓力小的單向閥；開啟壓力較大（0.3~0.5MPa）的單向閥可作背壓閥用。外泄式液控單向閥與內(nèi)泄式相比，其控制壓力低，工作可靠，選用時可優(yōu)先考慮。過濾器的選擇

選擇過濾器時，主要考慮過濾器的通流能力、過濾精度和承壓能力。

吸油過濾器的通流能力，一般應為液壓泵流量的兩倍以上。

過濾器的過濾精度，主要取決于液壓系統(tǒng)所用元件的類型、系統(tǒng)工作壓力的高低以及過濾器的安裝位置。

過濾器的承壓能力與過濾器的結構形式、濾心材質等有關。

液壓元件的過濾精度要求（單位：μm

）元件類型過濾精度元件類型過濾精度齒輪泵、齒輪馬達葉片泵、葉片馬達柱塞泵、柱塞馬達液壓缸溢流閥5030205010~15調速閥比例閥低增益伺服閥高增益伺服閥10~1510105液壓系統(tǒng)壓力對過濾精度要求（單位：μm）系統(tǒng)壓力/MPa一般系統(tǒng)伺服系統(tǒng)<414~35>3521過濾精度20~5010~25<10<5安裝部位對過濾精度要求（單位：μm）安裝部位液壓泵吸入口壓力管路回油管路低壓中低壓中高壓高壓過濾精度80~12030~5020~4015~2510~1550~100液壓接頭及管道管接頭是油管與油管、油管與液壓元件之間的可拆式連接件，它應滿足裝拆方便、連接牢靠、密封可靠、外形尺寸小、通油能力大、壓力損失小、加工工藝性好等要求。管接頭主要有焊接式、卡套式、擴口式、扣壓式等形式，每種形式的管接頭中，按接頭的通路數(shù)量和方向分為直通、直角、三通等類型；與機體的連接方式有螺紋連接、法蘭連接等方式。此外，還有一些滿足特殊用途的管接頭。管接頭及管道

油管按內(nèi)徑和壁厚選擇：

v：吸油0.5~1.5m/s

壓油1.5~5m/s

回油1.5~2.5m/s

管型按承壓情況選擇接頭按管型選擇液壓接頭圖示為卡套式管接頭結構。這種管接頭主要包括具有24錐形孔的接頭體4,帶有尖銳內(nèi)刃的卡套2,起壓緊作用的壓緊螺母3三個元件。旋緊螺母3時,卡套2被推進24°錐孔,并隨之變形,使卡套與接頭體內(nèi)錐面形成球面接觸密封:同時,卡套的內(nèi)刃口嵌入油管I的外壁,在外壁上壓出一個環(huán)形凹槽,從而起到可靠的密封作用?？ㄌ资焦芙宇^具有結構簡單。性能良好、質量輕、體積小、使用方便、不用焊接、鋼管軸向尺寸要求不嚴等優(yōu)點，且抗震性能耗，工作壓力可達31.5MPa，是液壓系統(tǒng)中理想的管路連接件。q為流量，v為管道中液體流速，A為管道截面確定油箱容量油箱在液壓系統(tǒng)中起著重要作用。它不僅貯存供液壓系統(tǒng)循環(huán)使用的油液，還有散熱、釋放混在油液中的氣體、為液壓元件的安裝提供位置等功能。油箱體積大，散熱快，但占地面積大；油箱體積小則油溫較高。一般中、低壓系統(tǒng)中油箱的容積可按經(jīng)驗公式計算。 按泵每分鐘流量選擇油箱容量： 一般V≥q泵a

a:低壓系統(tǒng)—2~4

中壓系統(tǒng)—5~7

高壓系統(tǒng)—6~1212.1.5驗算液壓系統(tǒng)性能

驗算液壓系統(tǒng)性能的目的在于判斷設計質量，或從幾種方案中評選最佳設計方案。液壓系統(tǒng)性能驗算的項目很多，常見的有回路壓力損失驗算和發(fā)熱溫升驗算。壓力損失包括管道內(nèi)的沿程損失和管路局部損失以及閥類元件處的局部損失。發(fā)熱驗算是用熱平衡原理來對油液的溫升值進行估計。液體流動時的壓力損失

在液壓傳動系統(tǒng)中，絕大多數(shù)壓力損失轉變?yōu)闊崮埽斐上到y(tǒng)溫度增高，泄漏增大，影響系統(tǒng)的工作性能。減小壓力損失的措施：減小流速，縮短管道長度，減少管道截面突變，提高管道內(nèi)壁的加工質量等。12.1.6液壓裝置的結構設計液壓能源裝置是液壓系統(tǒng)的重要組成部分。通常有兩種形式：一種是液壓裝置與主機分離的液壓泵站；一種是液壓裝置與主機合為一體的液壓泵組（包括單個液壓泵）。1.液壓裝置的類型

上置式液壓泵站：結構緊湊，占地小，被廣泛應用于中、小功率液壓系統(tǒng)中。非上置式液壓泵站：液壓泵組置于油箱液面以下，有效地改善了液壓泵的吸入性能，且裝置高度低，便于維修，適用于功率較大的液壓系統(tǒng)。液壓泵站的類型上置式液壓泵站a）立式液壓泵站1—電動機2—聯(lián)軸器3—油箱4—液壓泵b）臥式液壓泵站1—油箱2—電動機3—液壓泵整體式液壓泵站a）旁置式b）下置式1—油箱2—電動機3—液壓泵4—過濾器分離型（非上置式）：只有旁置式一種形式。泵組和油箱分離，單獨安裝在地基上。改善液壓泵的吸入性能，便于維修，站地大。項目上置立式上置臥式非上置式振動較大小占地面積小較大清洗油箱較麻煩容易液壓泵工作條件泵浸在油中，吸油條件好噪聲低，泵的散熱條件差，維修不方便一般好對液壓泵安裝的要求泵與電動機有同軸度要求1.泵與電動機有同軸度要求2.應考慮液壓泵的吸油高度3.吸油管與泵的聯(lián)接處密封要求嚴格1.泵與電動機有同軸度要求2.吸油管與泵的聯(lián)接處密封要求嚴格應用中、小型液壓泵站中、小型液壓泵站較大型液壓泵站上置式與非上置式液壓泵站的比較液壓泵站一般由液壓泵組、油箱組件、過濾器組件、蓄能器組件和溫控組件等組成。應根據(jù)系統(tǒng)的實際需要，經(jīng)深入分析計算后加以選擇、組合。（1）液壓泵組由液壓泵、原動機、聯(lián)軸器、底座及管路附件等組成，輸出所需壓力和流量的工作介質。（2）油箱組件由油箱、面板、空氣過濾器、液位顯示器等組成，用以儲存系統(tǒng)所需的工作介質，散發(fā)系統(tǒng)工作時產(chǎn)生的一部分熱量，分離介質中的氣體并沉淀污物。2.液壓裝置的結構

（3）過濾器組件是保持工作介質清潔度必備的輔件，可根據(jù)系統(tǒng)介質清潔度的不同要求，設置不同等級的粗過濾器、精過濾器。（4）蓄能器組件通常由蓄能器、控制裝置、支承臺架等部件組成。它可用于儲存能量、吸收流量脈動、緩和壓力沖擊，故應按系統(tǒng)的需求而設置，并計算其合理的容量，然后選用之。（5）溫控組件由傳感器和溫控儀組成。當液壓系統(tǒng)自身的熱平衡不能使工作介質處于合適的溫度范圍內(nèi)時，應設置溫控組件，以控制加熱器和冷卻器，使介質溫度始終工作在設定的范圍內(nèi)。3.閥類元件配置形式(1)油路板式油路板又稱閥板，是一塊較厚的液壓元件安裝板，板式閥類元件由螺釘安裝在閥板上，閥間油路由板內(nèi)孔道形成。優(yōu)點：結構緊湊、油管少、調節(jié)方便、故障少缺點：加工較困難、油路的壓力損失大，目前應用很少3.閥類元件配置形式(2)集成塊式集成塊是一塊通用化的六面體，四周除了一面裝通向執(zhí)行元件的管接頭外，其余面均可安裝閥類元件。元件之間的連接油路由塊內(nèi)孔道形成，一個系統(tǒng)可由多個集成塊組成。優(yōu)點：結構緊湊、油管少、可標準化，便于設計制造，應用最為廣泛。集成塊3.閥類元件配置形式(3)疊加閥式用疊加閥疊加構成各種液壓回路和系統(tǒng)。疊加閥與一般管式、板式標準元件相比，其工作原理沒有多大差別，但具體結構卻不相同。它是自成系列的新型元件，每個疊加閥既起到控制閥的作用，又起到通道的作用。因此，疊加閥配置不需要另外的連接塊，只需用長螺栓直接將各疊加閥疊裝在底板上，即可組成所需的液壓系統(tǒng)。優(yōu)點：結構緊湊、油管少、質量輕、沿程壓力損失小。1.繪制正式工作圖包含液壓系統(tǒng)原理圖、液壓系統(tǒng)裝配圖、液壓缸等非標準元件裝配圖和零件圖。(1)液壓系統(tǒng)原理圖中應附有液壓元件明細表(表中標明元件規(guī)格、型號、壓力、流量調整值)及執(zhí)行元件工作循環(huán)圖和電磁鐵動作表。(2)液壓系統(tǒng)裝配圖指系統(tǒng)安裝施工圖，含油箱安裝圖、液壓泵裝置圖、集成油路裝配圖、管路安裝圖(應畫出各油管走向、固定裝置結構、管接頭的形式和規(guī)格)。2．編制技術文檔技術文檔一般包含液壓系統(tǒng)設計計算說明書、使用及維護說明書、零部件明細表、標準件、通用件及外購件總表等。此外，還應提出電氣系統(tǒng)設計要求，供電氣設計者使用。12.1.7繪制正式工作圖和編制技木文檔液壓與氣壓傳動第13章氣壓傳動

氣壓傳動簡稱氣動，是以壓縮空氣為工作介質來傳遞動力和控制信號，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程機械化、自動化的一門技術。氣壓傳動的工作原理是利用是利用空氣壓縮機將電動機或其它原動機輸出的機械能轉變?yōu)榭諝獾膲毫δ?，在控制元件的控制和輔助元件的配合下，通過執(zhí)行元件把空氣的壓力能轉變?yōu)闄C械能，從而完成直線或回轉運動并對外作功。

13.1氣壓傳動概述氣源裝置分水濾氣器壓力控制閥油霧器方向控制閥消聲器流量控制閥氣

缸13.1.1氣壓傳動的工作原理及組成由氣源裝置、氣動執(zhí)行元件、氣動控制元件、輔助元件和工作介質組成13.1.2氣壓傳動的優(yōu)缺點空氣取之不盡，節(jié)省購買、貯存、運輸?shù)馁M用；用后空氣排入大氣，不必設回氣管，不污染環(huán)境；空氣在管內(nèi)流動阻力小，壓力損失小，便于輸送；氣動反應快，動作迅速，維護簡單，管路不易堵塞；氣動元件結構簡單，易于制造、標準化、系列化、通用化；氣動系統(tǒng)在惡劣工作環(huán)境中，安全可靠性優(yōu)于液壓等系統(tǒng)；氣動系統(tǒng)可實現(xiàn)過載保護，可壓縮性氣體便于貯存能量；氣動設備可以自動降溫，長期運行也不會發(fā)生過熱現(xiàn)象；1.氣壓傳動的優(yōu)點2.氣壓傳動的缺點工作壓力較低，輸出功率較小；需要凈化和潤滑；氣信號傳遞的速度比光、電控制慢，不宜用于高速傳遞的回路中；排氣噪聲大，需加消聲器；空氣的可壓縮性，在載荷變化時動作穩(wěn)定性差；氣壓傳動效率較低。

氣動系統(tǒng)要求壓縮空氣既具有一定壓力和流量，并具有一定的凈化程度。由空氣壓縮機產(chǎn)生的壓縮空氣，不但具有一定壓力和流量，同時也含有一定的水分、油分和灰塵。要滿足氣動系統(tǒng)對空氣質量的要求，必須對壓縮空氣進行降溫、凈化和穩(wěn)壓等一系列處理，才能供給控制元件及執(zhí)行元件使用。

13.2氣源裝置及輔件氣源系統(tǒng)一般由氣壓發(fā)生裝置（空氣壓縮機）、壓縮空氣的凈化處理及儲存裝置、傳輸壓縮空氣的管道系統(tǒng)和氣動三聯(lián)件四部分組成。13.2.1氣源裝置1—空氣壓縮機2—后冷卻器3—油水分離器4、7—貯氣罐5—干燥器6—過濾器8—加熱器9—四通閥氣源裝置的組成和布置示意圖1.氣源裝置的組成及布置空氣壓縮機將機械能轉化為氣壓能，供氣動機械使用。2.空氣壓縮機按工作原理分類：可分為容積式空壓機和速度式空壓機速度式空壓機的工作原理是提高氣體分子的運動速度以此增加氣體的動能，然后將氣體分子的動能轉化為壓力能以提高壓縮空氣的壓力。容積式空壓機的工作原理是壓縮空壓機中氣體的體積，使單位體積內(nèi)空氣分子的密度增加以提高壓縮空氣的壓力。按空壓機輸出壓力大小分類低壓空壓機 0.2～1.0MPa中壓空壓機1.0～10MPa高壓空壓機10～100MPa超高壓空壓機＞100MPa按空壓機輸出流量(排量)分類微型＜1m3／min小型1～10m3／min中型10～100m3／min大型＞100m3／min

除油、除水、除塵，并使壓縮空氣干燥的提高壓縮空氣質量、進行氣源凈化處理的輔助設備。后冷卻器油水分離器儲氣罐干燥器3.空氣凈化裝置（1）后冷卻器結構形式：列管式；蛇管式；套管式；散熱片式作用：

將空氣壓縮機排出具有140℃～170℃的壓縮空氣降至40℃～50℃，壓縮空氣中的油霧和水氣亦凝析出來。冷卻方式有水冷和氣冷式兩種。

作用:

使水滴、油滴及其他雜質顆粒從壓縮空氣中分離出來。工作原理：

當壓縮空氣進入分離器后產(chǎn)生流向和速度的急劇變化，再依靠慣性作用，將密度比壓縮空氣大的油滴和水滴分離出來。（2）油水分離器（除油器）（3）儲氣罐作用：1）存儲一定數(shù)量的壓縮空氣；2）消除壓力波動，保證輸出氣流的連續(xù)性和穩(wěn)定性；3）進一步分離壓縮空氣中的水分和油分。儲氣罐應有：安全閥（比工作壓力高10%）、清理檢查口、壓力表及排污口。工作原理：

壓縮空氣干燥方法主要采用吸附、冷凍等方法。吸附式干燥器是利用具有吸附性能的吸附劑吸附空氣中水蒸氣的一種空氣凈化裝置。作用:進一步除去壓縮空氣中含有的水分、油分、顆粒雜質等，使壓縮空氣干燥，用于對氣源質量要求較高的氣動裝置、氣動儀表等。（4）干燥器13.2.2氣動三聯(lián)件氣動三聯(lián)件是壓縮空氣質量的最后保證?？諝膺^濾器（分水過濾器）：除去空氣中的灰塵、雜質，并將空氣中的水分分離出來。油霧器：特殊的注油裝置。將潤滑油噴射成霧狀，隨壓縮空氣流入需要的潤滑部件，達到潤滑的目的。減壓閥：起減壓和穩(wěn)壓作用。1.空氣過濾器（分水過濾器）作用：除去空氣中的灰塵、雜質，并將空氣中的水分分離出來。結構：旋風葉子：帶角度的缺口，使空氣切線方向旋轉；存水杯、擋水板：水滴、油滴、灰塵濾芯：微塵、霧狀水汽手動放水閥圖形符號：人工放水自動放水1—旋風葉子2—濾芯3—存水杯4—擋水板5—排水芯2.

減壓閥

氣動三大件中所用減壓閥的作用是將較高的輸入壓力調整到低于輸入壓力的凋定壓力輸出，并能保持輸出壓力穩(wěn)定，以保證氣動系統(tǒng)或裝置的工作壓力穩(wěn)定，不受輸出空氣流量變化和氣源壓力波動的影響。3.油霧器作用：潤滑工作原理：壓縮空氣流過時，它將潤滑油噴射成霧狀，隨壓縮空氣流入需要的潤滑部件，達到潤滑的目的。(a)不工作時(b)工作進氣時(c)剛開始工作時

不停氣加油時空氣單向閥的狀態(tài)圖形符號氣動三大件的安裝連接次序：空氣過濾器（分水過濾器）、減壓閥、油霧器。多數(shù)情況下，三件組合使用，也可以少于三件，只用一件或兩件。無管連接時稱為氣動三聯(lián)件。4.氣動三大件的安裝次序12.2.3氣動輔助元件1.消聲器氣缸、氣閥等工作時排氣速度較高，氣體體積急劇膨脹，會產(chǎn)生刺耳的噪聲。為了降低噪聲在排氣口要裝設消聲器。消聲器是通過阻尼或增加排氣面積來降低排氣的速度和功率，從而降低噪聲的。吸收型消聲器是依靠吸聲材料來消聲的。吸聲材料有玻璃纖維、毛氈、泡沫塑料、燒結材料等。吸收型消聲器2.管道連接件

氣動執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓力能轉化為機械能的能量轉換裝置，分為氣缸和氣馬達兩大類。氣缸用于提供直線往復運動或擺動，氣馬達用于提供連續(xù)回轉運動。13.3氣動執(zhí)行元件分類

分類依據(jù)

類

別受壓運動件活塞桿數(shù)目驅動方式緩沖方式尺寸規(guī)格安裝形式潤滑形式

功能

活塞式、膜片式

單活塞桿型、雙活塞桿型

單向作用、雙向作用

無緩沖型、緩沖型(單側緩沖、雙側緩沖)

微型、小型、中型、大型

固定式、擺動式、回轉式、嵌入式

給油潤滑、無給油潤滑、無油潤滑

普通型、特殊型13.3.1氣缸1.活塞式氣缸有單作用和雙作用氣缸兩種。與液壓缸類似。1，13－彈簧擋圈2－防塵圈壓板3－防塵圈4－導向套5－桿側端蓋6－活塞桿7－缸筒8－緩沖墊9－活塞10－活塞密封圈11－密封圈12－耐磨環(huán)14－無桿側端蓋

利用膜片代替活塞，在壓縮空氣作用下產(chǎn)生變形來推動活塞桿作直線運動。缸體、膜片、膜盤、活塞桿和彈簧組成。

因膜片變形有限，故行程較短，一般不超過（40~50）mm。2.膜片式氣缸3.無桿氣缸

無桿氣桿沒有普通氣缸的剛性活塞桿，它利用活塞直接或間接實現(xiàn)往復運動。由于沒有活塞桿，活塞兩側受壓面積相等，雙向行程具有同樣的推力，有利于提高定位精度。這種氣缸的最大優(yōu)點是節(jié)省了安裝空間，特別適用于小缸徑、長行程的場合。無桿氣缸主要分為機械接觸式和磁性耦合式兩種。通常將磁性耦合無桿氣缸稱為磁性無桿氣缸。磁性無桿氣缸1－套筒2－外磁環(huán)3－外磁導板4－內(nèi)磁環(huán)5－內(nèi)磁導板6－壓蓋7－卡環(huán)8－活塞9－活塞軸10－緩沖柱塞11－氣缸筒12－端蓋13－進、排氣口機械接觸式無桿氣缸優(yōu)點：結構緊湊、最大行程和速度比較高；缺點：密封性能差，可承受負載小。4.氣液阻尼缸

以壓縮空氣為動力，以液壓油為阻力來控制調節(jié)氣缸的運動速度。

由液壓缸與氣缸串聯(lián)組成，以雙桿活塞腔為液壓缸。

用于運動平穩(wěn)性要求較高的場合。沖擊氣缸是一種結構簡單，成本低，耗氣功率小，但能產(chǎn)生相當大的沖擊力的一種特殊氣缸?？捎糜阱懺?、沖壓、下料、破碎等多種場合。5.沖擊氣缸缸體、中蓋、活塞、活塞桿組成。

中蓋和缸體固接，上開有噴嘴和泄氣口。

中蓋和活塞將缸體分為三個腔室：蓄能腔、活塞腔和活塞桿腔。工作過程由復位、蓄能和沖擊三個階段組成。工作原理a)復位段：氣源由孔A供氣，孔B排氣，活塞上升至密封墊封住噴嘴，氣缸上腔成為密封的儲氣腔。b)儲能段：氣源改由孔B進氣，孔A排氣。由于上腔氣壓作用在噴嘴上面積較小，而下腔氣壓作用面積大，故使上腔貯存很高的能量。c)沖擊段：上腔壓力繼續(xù)升高，下腔壓力繼續(xù)降低，當上下腔壓力比大于活塞與噴嘴面積比時，活塞離開噴嘴，上腔氣體迅速充入活塞與中蓋間的空間。活塞將以極大的加速度向下運動。氣體的壓力能轉換為活塞的動能，產(chǎn)生很大的沖擊力。

氣馬達是一種作連續(xù)旋轉運動的氣動執(zhí)行元件，其作用相當于電動機或液壓馬達，它輸出轉矩、驅動執(zhí)行機構作旋轉運動。在氣壓傳動中使用廣泛的是葉片式、活塞式和齒輪式氣馬達。圖形符號：13.3.2氣馬達1.氣馬達特點1）工作安全，具有防爆性能，適用于惡劣的環(huán)境，在易燃、易爆、高溫、振動、潮濕、粉塵等條件下均能正常工作。2）有過載保護作用。過載時馬達只是降低轉速或停止，當過載解除后運轉，并不產(chǎn)生故障。3）可以無級調速。只要控制進氣流量，就能調節(jié)馬達的功率和轉速。4）比同功率的電動機輕1／3～1／10，輸出功率慣性比較小。5）可長期滿載工作，而溫升較小。6）功率范圍及轉速范圍均較寬，功率小至幾百瓦，大至幾萬瓦，轉速可從每分鐘幾轉到上萬轉。7）具有較高的啟動轉矩，可以直接帶負載啟動。啟動、停止迅速。8）結構簡單，操縱方便，可正反轉，維修容易，成本低。9）速度穩(wěn)定性差。輸出功率小，效率低，耗氣量大。噪聲大，容易產(chǎn)生振動。

2.葉片式氣馬達的工作原理壓縮空氣由A孔輸入，小部分經(jīng)定子兩端的密封蓋的槽進入葉片底部(圖中未表示)，將葉片推出，使葉片貼緊在定于內(nèi)壁上，大部分壓縮空氣進入相應的密封空間而作用在兩個葉片上，由于兩葉片伸出長度不等，就產(chǎn)生了轉矩差，使葉片與轉子按逆時針方向旋轉，作功后的氣體由定子上的孔c和B排出。若改變壓縮空氣的輸入方向（即壓縮空氣由B孔進入，A孔和C孔排出），則可改變轉子的轉向。1—葉片2—轉子3—定子葉片式氣馬達的特點葉片式氣動馬達一般在中、小容量，高速回轉的范圍使用，其輸出功率為0.1~20kW，轉速為500~25000r/min。葉片式氣動馬達起動及低速時的特性不好，在轉速500r/min以下場合使用時，必須要用減速機構。葉片式氣動馬達主要用于風動工具，高速旋轉機械及礦山機械等。1—葉片2—轉子3—定子

氣動控制元件是控制和調節(jié)壓縮空氣的壓力、流量和流動方向的氣動控制元件。按其作用和功能可分為：方向控制閥流量控制閥壓力控制閥13.4氣壓控制元件13.4.1方向控制閥

方向控制閥用來控制壓縮空氣的流動方向和氣流的通、斷。包括單向閥和換向閥兩種類型。分類方式形式按閥內(nèi)氣體的流動方向單向閥、換向閥按閥芯的結構形式截止閥、滑閥按閥的密封形式硬質密封、軟質密封按閥的工作位數(shù)及通路數(shù)二位三通、二位五通、三位五通等按閥的控制操縱方式氣壓控制、電磁控制、機械控制、手動控制1.氣壓控制換向閥(a)無控制信號狀態(tài)

(b)有控制信號狀態(tài)單氣控加壓截止式換向閥的工作原理圖二位三通單氣控截止式換向閥的結構圖雙氣控滑閥式換向閥的工作原理圖2)雙氣控滑閥式換向閥1)單氣控加壓式換向閥2.電磁控制換向閥直動式單電控電磁閥的工作原理圖（a）斷電時狀態(tài)（b）通電時狀態(tài)1—電磁鐵2—閥芯

直動式雙電控電磁閥的工作原理圖（a）電磁鐵1通電、3斷電時狀態(tài)（b）電磁鐵3通電、1斷電時狀態(tài)1、2—電磁鐵3—閥芯1)直動式電磁換向閥2）先導式電磁換向閥

先導式雙電控換向閥的工作原理圖（a）電磁先導閥1通電、3斷電時狀態(tài)（b）電磁先導閥3通電、1斷電時狀態(tài)1、3—電磁先導閥2—主閥先導式電磁閥是由電磁鐵首先控制氣路，產(chǎn)生先導壓力，再由先導壓力推動主閥閥芯，使其換向。3.機械控制換向閥4.手動控制換向閥機械控制換向閥1—滾輪2—杠桿3—頂桿4—緩沖彈簧5—閥芯6—密封彈簧7—閥體二位三通按鈕式手動換向閥1—按鈕2—上閥芯3—下閥芯4—閥體5.梭閥梭閥相當于兩個單向閥的組合。A始終與壓力高的一端相通。

減壓閥（調壓閥）：氣動三大件之一，用于保證減壓后的壓力穩(wěn)定；

順序閥：依靠回路中壓力的不同，控制兩個執(zhí)行元件的順序動作，與單向閥并聯(lián)可組成單向順序閥；溢流閥(安全閥）：使壓力控制在某一調定值范圍內(nèi)，保證氣動回路或蓄氣罐的安全。13.4.2壓力控制閥1.減壓閥（調壓閥）QTY型直動式減壓閥1—調節(jié)手柄2、3—壓縮彈簧4—溢流口5—膜片6—閥桿7—阻尼管8—閥芯9—閥口10—復位彈簧11—排氣孔安裝減壓閥時，要按氣流的方向和減壓閥上所示的箭頭方向，依照分水濾氣器→減壓閥→油霧器的安裝次序進行安裝。調壓時應由低向高調，直至規(guī)定的調壓值為止。閥不用時應把手柄放松，以免膜片經(jīng)常受壓變形。2.順序閥順序閥是依靠氣路中壓力的作用而控制執(zhí)行元件按順序動作的壓力控制閥。順序閥一般很少單獨使用，往往與單向閥配合在一起，構成單向順序閥。順序閥工作原理圖單向順序閥工作原理圖(a)關閉狀態(tài)；(b)開啟狀態(tài)1—調節(jié)手柄2—彈簧3—活塞4—單向閥3.溢流閥溢流閥在系統(tǒng)中起過載保護作用。溢流閥也稱為安全閥。開啟壓力大小與彈簧的預壓縮量有關。溢流閥工作原理圖(a)關閉狀態(tài)(b)開啟狀態(tài)1-調節(jié)手柄2-壓縮彈簧3-活塞與液壓閥一樣，氣動流量控制閥也是通過改變閥的通流面積或通流長度來實現(xiàn)流量（或流速）控制的元件。節(jié)流閥

單向節(jié)流閥

排氣節(jié)流閥快速排氣閥13.4.3流量控制閥

排氣節(jié)流閥是裝在執(zhí)行元件的排氣口處，調節(jié)排入大氣中氣體流量的一種控制閥。作用：不僅能進行調速，還能排氣、消聲，降低噪音。1.排氣節(jié)流閥圖形符號：1—節(jié)流口2—消聲套2.快速排氣閥加快氣缸排氣腔排氣，以提高氣缸運動速度。通常裝在換向閥與氣缸之間，使氣缸的排氣不需要通過換向閥而快速完成，從而加快了氣缸往復運動的速度。注意：

應用氣控流量閥對氣缸進行調速，比用液控流量閥調速困難，因氣體壓縮性較大，所以調速時必須注意：1、管道上不能存在漏氣現(xiàn)象；2、氣缸、活塞間的潤滑狀態(tài)要好；3、外加負載應穩(wěn)定，否則應借助液壓或機械裝置來補償；4、流量閥應盡量靠近氣缸附近。

以比例和伺服控制閥為核心組成的氣動比例和伺服控制系統(tǒng)可實現(xiàn)壓力、流量連續(xù)變化的高精度控制，能夠滿足自動化設備的柔性生產(chǎn)要求。13.5氣動比例閥和氣動伺服閥氣動比例控制閥是一種輸出量與輸入信號成比例的氣動控制閥，可以按給定的輸入信號連續(xù)地、成比例地控制氣流的壓力、流量和方向等，其輸出壓力、流量可不受負載變化的影響。輸入信號可以是氣壓或電信號，按輸出信號可分為比例壓力閥和比例流量閥兩大類。按輸入信號不同，氣動比例閥分為氣控比例閥和電控比例閥。13.5.1氣動比例閥氣流作為控制信號控制閥的輸出參量；實際應用時，應與電氣轉換器相結合。1.氣控比例閥氣控比例壓力閥結構原理圖1—彈簧

2—閥芯

3—溢流閥芯

4—閥座

5—輸出壓力膜片6—控制壓力膜片7—調節(jié)針閥2.電控比例閥電磁鐵驅動的比例控制閥1—比例電磁鐵

2—滑柱

3—閥套

4—彈簧

5—閥體可作為壓力閥，也可作為流量閥；做比例流量閥時，按通數(shù)的不同，比例流量閥又有二通與三通之分。13.5.2氣動伺服閥動態(tài)響應和靜態(tài)性能高；價格較貴，使用維護困難；控制信號均為電信號。電氣伺服閥1—節(jié)流口2—過濾器3—氣室4—補償彈簧5—反饋桿

6—噴嘴7—擋板8—線圈9—支持彈簧10—導磁體11—磁鐵動圈式壓力伺服閥結構圖1—動圈式力馬達2—噴嘴3—擋板4—固定節(jié)流口5—閥芯6—閥體7—復位彈簧8—阻尼孔氣動系統(tǒng)一般由最簡單的氣動基本回路和氣動常用回路組成：安全保護回路同步動作回路往復動作回路13.6氣動回路壓力與力控制回路方向控制回路速度控制回路位置控制回路基本回路常用回路1.方向控制回路作用：使氣缸伸出、縮回。13.6.1氣動基本回路單作用氣缸換向回路各種雙作用氣缸的換向回路溢流閥作為安全閥使用。特點：結構簡單，工作可靠，但氣量浪費大；電接點壓力表對電機及控制要求高，常用于對小型空壓機的控制。1）一次壓力控制回路作用：使儲氣罐送出的氣體壓力不超過規(guī)定壓力。2.壓力和力控制回路采用溢流式減壓閥對氣源實行定壓控制。是氣動設備中必不可少的常用回路。2）

二次壓力控制回路作用：氣源壓力控制，由氣動三大件——空氣過濾器（分水濾氣器）、減壓閥與油霧器組成的壓力控制回路。3）高、低壓力控制回路由減壓閥控制同時輸出高低壓力p1、p2由換向閥控制分時輸出高低壓力p1、p2電氣比例壓力閥的進口應設置油霧分離器，防止油霧及雜質進入電氣比例閥，影響閥的性能及使用壽命。4）無級壓力控制回路作用：為避免太多的減壓閥和換向閥，可使用電氣比例閥來實現(xiàn)壓力的無級控制。無級壓力控制回路1—大流量排氣型減壓閥

2—比例壓力閥3—油霧分離器通過控制電磁閥的通電個數(shù)，實現(xiàn)對分段式活塞缸的活塞桿輸出推力的控制。

氣動系統(tǒng)一般壓力較低，所以往往是通過改變執(zhí)行元件的受力面積來增加輸出力。5）串聯(lián)氣缸回路利用氣液增壓器1把較低的氣壓變?yōu)檩^高的液壓力，提高了氣液缸2的輸出力。