1、,液壓泵與液壓控制閥,液壓知識匯總,液壓系統(tǒng)的組成,一、液壓泵,工作原理,液壓泵是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它將機械能轉(zhuǎn)換為液壓能，是液壓傳動系統(tǒng)中的動力元件，為系統(tǒng)提供壓力油液。 液壓傳動中所用的液壓泵都是靠密封的工作客積發(fā)生變化而進行工作的，所以部屬于容積式泵。現(xiàn)以下圖為例來說明其工作原理。,該泵由缸體1、偏心輪2、柱塞3、彈簧4、吸油閥5和排油閥6等織成。缸體1固定不動；柱塞3和柱塞孔之間有良好的密封，而且可以在柱塞孔中作軸向運動，彈簧4總是使柱塞頂在偏心輪2上。吸油閥5的右端與油箱相通，左端與柱塞孔相通。排油閥6的右端也與缸體內(nèi)的柱塞孔相通，左端與液壓系統(tǒng)相連。當(dāng)柱塞處于偏心輪的下死點A時，柱

2、塞底部的密封容積最??；當(dāng)偏心輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，柱塞不斷外伸，密封容積不斷擴大，形成真空，油箱中的油液在大氣壓力作用下，進入密封容積，這就是泵的吸油過程，此時排油閥關(guān)閉；當(dāng)偏心輪轉(zhuǎn)至上死點B與柱塞接觸時，柱塞伸出缸體最長，柱塞底部的密封容積最大，吸油過程結(jié)束。偏心輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)柱塞不斷內(nèi)縮，密封容積不斷縮小，其內(nèi)油液受壓，吸油閥關(guān)閉，并打開排油閥，將油液排到液壓泵出口，輸入液壓系統(tǒng)；當(dāng)偏心輪轉(zhuǎn)至下死點A與柱塞接觸時，柱塞底部密封容積最小，排油過程結(jié)束。若偏心輪連續(xù)不斷地旋轉(zhuǎn)柱塞不斷地往復(fù)運動密封容積的大小交替變化泵就不斷地完成吸油和排油過程。,液壓泵工作的必要條件,(1)吸油腔和壓油腔要互相隔開，

3、并且有良好的密封性。當(dāng)柱塞上移時排油閥6以右為吸油腔，以左為壓油腔，兩腔由排油閥6隔開；當(dāng)柱塞下移時吸油閥5以左為壓油腔，以右為吸油腔，兩控由吸油閥5隔開。 (2)由吸油腔容積擴大吸入液體；靠壓油腔容積縮小排出(相同體積的)液體。即靠“容積變化”進行工作。 (3)吸油腔容積擴大到極限位置后，先要與吸油腔切斷，然后再轉(zhuǎn)移到壓油腔中來；壓油腔容積縮小到極限位置后，先要與壓油腔切斷，然后再轉(zhuǎn)移到吸油腔中來。,液壓泵的分類,按液壓泵中主要運動構(gòu)件的形狀和運動方式來分，有齒輪泵、桿泵、葉片泵、軸向柱塞泵和徑向柱塞泵等類型。,1,齒輪泵,如圖所示，一對齒輪互相嚙合，由于齒輪的齒頂和殼體內(nèi)孔表面間隙很小，齒

4、輪端面和泵蓋間隙很小，因而把吸油腔和壓油腔隔開。當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，以下兩個方面的動作同時產(chǎn)生：嚙合點右側(cè)嚙合著的齒逐漸退出嚙合，同時齒間的油液由吸油腔帶往壓油腔，使得吸油腔空間增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大氣壓作用下進入吸油腔；齒間油液由吸油腔帶入高壓腔的同時，嚙合點左側(cè)的齒逐漸進入嚙合，把齒間的油液擠壓出來，從壓油口強迫流出。這就是齒輪泵的吸油和壓油過程，當(dāng)齒輪不斷地旋轉(zhuǎn)時，齒輪泵就不斷地吸油和壓油。,外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)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(cè)板

5、，在浮動零件的背面引入壓力油，讓作用在背面的液壓力稍大于正面的液壓力.,漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理如圖所示。在一對相互嚙合的具有漸開線齒形的小 齒輪1(主動齒輪)和內(nèi)齒環(huán)3(從動齒輪)之間有月牙板2，將吸油腔4和壓油膠5隔開。當(dāng)小齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)齒環(huán)也以相同方向旋轉(zhuǎn)。圖中上半部輪齒脫開嚙合的地方，齒間容積逐漸擴大、形成真空，液體在大氣壓的作用下進入吸油腔，填滿齒間容積(即吸油)；而在圖中下半部輪齒進入嚙合的地方，齒間容積逐漸縮小，油液被擠壓出去(即壓油)。,(1)流量、壓力的脈動小。其流量脈動系數(shù)在2一5之間(而外嚙合齒輪泵的流量和力的脈動是很嚴(yán)重的)。 (2)噪聲低。由于采用了滑動

6、軸承；無因油現(xiàn)象；吸油腔的進口面積大(約有1800的進油口)吸油充分、不會引起汽蝕現(xiàn)象；流量、壓力的脈動小，所以其噪聲只有50一60dB(而外嚙合齒輪泵的噪聲一般有70一80dB)。 (3)輪齒接觸應(yīng)力小，磨損小，因而壽命長。 (4)主要零件的加工難度大，成本高，價格比外嚙合齒輪泵貴。,內(nèi)嚙合齒輪泵特點,在化工和石油部門的生產(chǎn)中,原料、半成品和成品大多是液體,而將原料制成半成品和成品,需要經(jīng)過復(fù)雜的工藝過程,泵在這些過程中起到了輸送液體和提供化學(xué)反應(yīng)的壓力流量的作用,此外,在很多裝置中還用泵來調(diào)節(jié)溫度.在船舶制造工業(yè)中,每艘遠洋輪上所用的泵一般在百臺以上,其類型也是各式各樣的. 其它如城市的給

7、排水、蒸汽機車的用水、機床中的潤滑和冷卻、紡織工業(yè)中輸送漂液和染料、造紙工業(yè)中輸送紙漿,以及食品工業(yè)中輸送牛奶和糖類食品等,都需要有大量的泵. 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,泵是主要的排灌機械.我國農(nóng)村幅原廣闊,每年農(nóng)村都需要大量的泵,一般來說農(nóng)用泵占泵總產(chǎn)量一半以上.在礦業(yè)和冶金工業(yè)中,泵也是使用最多的設(shè)備.礦井需要用泵排水,在選礦、冶煉和軋制過程中,需用泵來供水洗等. 在電力部門,核電站需要核主泵、二級泵、三級泵、熱電廠需要大量的鍋爐給水泵、冷凝水泵、循環(huán)水泵和灰渣泵等.,齒輪泵的應(yīng)用,2,葉片泵,葉片泵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

8、因轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，葉片在轉(zhuǎn)子葉片槽內(nèi)滑動兩次，完成兩次吸油和壓油而得名。 單作用葉片泵轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，吸、壓油各一次，故稱為單作用。,單作用葉片泵,工作原理 定子內(nèi)環(huán)為圓形，轉(zhuǎn)子與定子存在偏心e，有z 個葉片槽葉片在轉(zhuǎn)子葉片槽內(nèi)自由滑動，寬度為B左、右配流盤有吸、壓油窗口分別與進油口與出油口連接,由定子內(nèi)環(huán)、轉(zhuǎn)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部分，傳動軸帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，葉片在離心力作用下緊貼定子內(nèi)表面，因定子內(nèi)環(huán)由兩段大半徑圓弧、兩段小半徑圓弧和四段過渡曲線組成，故有兩部分密閉容積將隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而變化。,雙作用葉片泵工作原理,保證葉片與定于內(nèi)表面的良好接觸 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，保證葉片與定子

9、內(nèi)表面的良好接觸，是泵正常工作的必要條件。在吸油過程中，葉片靠離心力甩出可以貼在定于內(nèi)表面上。但在壓油過程中，葉片的頂部有壓力油作用，只靠離心力不能保證葉片與定子的可靠接觸。為此，通過右配流盤的環(huán)形槽b(見圖324)將出口壓力油引入葉片底部，使葉片頂部與底部的液壓力平衡。右配流盤正面的兩個凹槽c為吸油窗口，兩個腰形通孔d為誹油窗口，配流盤背面的環(huán)形槽e與其相通，也與出口相通。盤面上的環(huán)形槽b通過四個小孔，將出口壓力油引入槽內(nèi)，而轉(zhuǎn)子葉片槽的底部所在圓與b槽的位置重合，因此，每個葉片的底部都有出口的壓力油作用，使葉片在離心力和液壓力的作用下保證葉片與定子緊密接觸。但又帶來另一個值得注意的問題，在

10、吸油過程中，葉片頂部與吸油腔相通，沒有液壓力作用，葉片在離心力和底部液壓力的作用下壓向定子內(nèi)表面，使葉片與定子之間的接觸面磨損嚴(yán)重，這將成為提高葉片泵工作壓力的障礙。,雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)要點,液壓泵的技術(shù)參數(shù),葉片泵工作原理,雙作用葉片泵原理圖,雙作用葉片泵原理圖,雙聯(lián)葉片泵,變量葉片泵工作原理,變量葉片泵工作原理,變量葉片泵工作原理,變量葉片泵,3,柱塞泵,柱塞泵被廣泛用于高壓、大流量、大功率的系統(tǒng)中和流量需要調(diào)節(jié)的場合，如龍門刨床、拉床、液壓機、工程機械等得到廣泛的應(yīng)用，柱塞泵按柱塞的排列和運動方向不同，可分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵。,徑向柱塞泵,軸向柱塞泵,軸向柱塞泵工作原理,1,2,機

11、床常用液壓泵性能比較,總之,無論是飛機、火箭、坦克、潛艇、還是鉆井、采礦、火車、船舶,或者是日常的生活,到處都需要用泵,到處都有泵在運行.正是這樣,所以把泵列為通用機械,它是機械工業(yè)中的一類重要產(chǎn)品.,一、液壓控制閥的分類 1、按用途分類 按用途分類有：壓力控制閥； 流量控制閥； 方向控制閥。 2、按控制方式分類 (1)開關(guān)（或定值控制）閥； (2)伺服控制閥；(閉環(huán)系統(tǒng)多用,控制精度高) (3)比例控制閥；(開環(huán)系統(tǒng)多用) (4)數(shù)字控制閥。 3、按結(jié)構(gòu)形式分類 按結(jié)構(gòu)形式分類有：滑閥（或轉(zhuǎn)閥）；錐閥；球閥；噴嘴擋板閥；射流管閥。,二、液壓控制閥,在液壓傳動系統(tǒng)中，控制液壓油壓力高低的液壓閥

12、稱之為壓力控制閥，這類閥的共同點主要是利用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的原理來工作的。主要包括溢流閥、減壓閥、順序閥和壓力繼電器等。 2.2.1溢流閥及其應(yīng)用 當(dāng)液壓執(zhí)行元件不動時，由于泵排出的油無處可去而成一密閉系統(tǒng)，理論上壓力將一直增至無限大，實際上壓力將增至液壓元件破裂為止，此時電機為維持定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，輸出電流將無限增大至電機燒掉為止；前者使液壓系統(tǒng)破壞，液壓油四濺；后者會引起火災(zāi)；因此要絕對避免，防止方法就是在執(zhí)行元件不動時，提供一條旁路使液壓油能經(jīng)此路回到油箱，它就是“溢流閥（Relief valve）”，其主要用途有二個：,壓力控制閥,1,“溢流閥（Relief valve）”，其

13、主要用途有二個： 1）作溢流閥用：在定量泵的液壓系統(tǒng)中如圖（a）所示，常利用流量控制閥調(diào)節(jié)進入液壓缸的流量，多余的壓力油可經(jīng)溢流閥流回油箱，這樣可使泵的工作壓力保持定值。 2）作安全閥用：圖（b）所示液壓系統(tǒng)，在正常工作狀態(tài)下，溢流閥是關(guān)閉的，只有在系統(tǒng)壓力大于其調(diào)整壓力時，溢流閥才被打開溢流，對系統(tǒng)起過載保護作用。,1溢流閥結(jié)構(gòu)及分類 1）直動型溢流閥（Spring loaded type relief valve）結(jié)構(gòu)如圖b所示，壓力由彈簧設(shè)定，當(dāng)油的壓力超過設(shè)定值時，錐閥上移，油液就從溢流口流回油箱，并使進油壓力等于設(shè)定壓力。由于壓力為彈簧直接設(shè)定，一般當(dāng)安全閥使用。圖c為直動式溢流閥的

14、職能符號。,直動型溢流閥,P,T,2） 先導(dǎo)型溢流閥（Pilot operated relief valve）：結(jié)構(gòu)如圖所示，由主閥和先導(dǎo)閥兩部分組成，主要特點是利用主閥平衡活塞上下兩腔油液壓力差和彈簧力相平衡。,先導(dǎo)型溢流閥,調(diào)節(jié)螺釘,P,T,符號,先導(dǎo)型溢流閥工作原理,先導(dǎo)型溢流閥工作原理,先導(dǎo)型溢流閥工作原理,先導(dǎo)式溢流閥由先導(dǎo)閥和主閥構(gòu)成;先導(dǎo)閥調(diào)壓,主閥溢流. 主閥的開啟是在壓差力的作用下進行,主閥彈簧只用來克服閥口關(guān)閉時的摩擦力. 所以主閥彈簧很軟, 剛度kx小,這樣當(dāng)流量增加時,盡管開度增大,但彈簧力(F=kxx)變化很小. 先導(dǎo)彈簧調(diào)壓,但因為通過先導(dǎo)閥的溢流量只有主閥的1%左

15、右,所以先導(dǎo)閥閥座孔的面積和先導(dǎo)閥的開度,以及調(diào)壓彈簧剛度(在調(diào)定壓力較大時)都不必很大. 這樣當(dāng)流量增大時,由于阻尼孔作用,先導(dǎo)閥流量變化引起的位移變化和被控壓力變化都很小(kyy=pA).,溢流閥的應(yīng)用（遙控口的作用） ：除了作溢流閥用在回路中起調(diào)壓作用、作安全閥用外，還有下列用途： 1）遠程壓力控制回路：從較遠距離的地方來控制泵工作壓力的回路，如圖所示回路壓力調(diào)定是由遙控溢流閥（remote control relief valves）所控制，回路壓力維持在3MPa。遙控溢流閥的調(diào)定壓力一定要低于主溢流閥調(diào)定壓力，否則等于將主溢流閥遙控口堵塞。,2）多級壓力切換回路：如圖利用電磁換向閥可

16、調(diào)出三種回路壓力，注意最大壓力一定要在主溢流閥上設(shè)定。,222 減壓閥及其應(yīng)用 當(dāng)回路內(nèi)有兩個以上液壓缸，其中之一需要較低的工作壓力，同時其它的液壓缸仍需高壓運作時，此刻就得用減壓閥（Reducing valve）提供一較系統(tǒng)壓力為低的壓力給低壓缸。 1 定壓輸出減壓閥結(jié)構(gòu)及工作原理：定壓輸出減壓閥有直動型和先導(dǎo)型兩種，如圖所示，為先導(dǎo)型減壓閥，由主閥和先導(dǎo)閥組成，先導(dǎo)閥負(fù)責(zé)調(diào)定壓力，主閥負(fù)責(zé)減壓作用。,先導(dǎo)型減壓閥,定差減壓閥 定差減壓閥（見圖5-23）可使進出口壓力差保持為定值。 其進出油壓在閥芯有效作用于面積上的壓力差與彈簧力相平衡： 式中，K、x0分別為彈簧剛度 （N/m） 和預(yù)壓縮量

17、（m）；p1、p2、x、D和d的含意如圖5-23所示。,定比減壓閥 定比減壓閥（見圖5-24）可使進出口壓力間保持一定的比例。 如果忽略剛度很小的彈簧力，則可近似列出閥芯平衡關(guān)系式： p1/ p2=D2/d2,2減壓閥的應(yīng)用 1）減壓回路：如圖為減壓回路，不管回路壓力多高，A缸壓力決不會超過3MPa。,順序閥 順序閥的功用是以系統(tǒng)壓力為信號使多個執(zhí)行元件自動地按先后順序動作。根據(jù)控制壓力來源的不同，它有內(nèi)控式和外式之分。其結(jié)構(gòu)也有直動型和先導(dǎo)型之分。,圖5-25b所示為內(nèi)控式先導(dǎo)型順序閥，P1為進油口，P2為出油口，與溢流閥不同之處在于它的出口處P2不接油箱，而通向某一壓力油路，因而其泄油口L

18、必須接回油箱。 若將底蓋旋轉(zhuǎn)90。并打開螺堵，即可成為外控式順序閥(如圖5-25a所示)。 內(nèi)控式順序閥在其壓力未達到閥的調(diào)定壓力之前，閥口一直是關(guān)閉的。達到調(diào)定壓力之后，閥口才開啟，使P1處的壓力油從油口入流出，去驅(qū)動該閥后的執(zhí)行元件。 外控式順序閥閥口開啟與否，與閥的進口壓力的大小沒有關(guān)系，僅取決于控制壓力的大小。,2順序閥的應(yīng)用 用于順序動作回路：如圖所示為一定位與夾緊回路，其前進的動作順序是先定位后夾緊，后退是同時退后。,壓力繼電器：是一種將液壓系統(tǒng)的壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出的元件。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(nèi)的微動開關(guān)，自動接通或斷開電氣線路，實現(xiàn)執(zhí)行元件的順序

19、控制或安全保護。,壓力控制閥比較,閥類,2,流量控制閥,液壓系統(tǒng)在工作時，常需隨工作狀態(tài)的不同而以不同的速度工作，只要控制流量就控制了速度；無論哪一種流量控制閥，內(nèi)部一定有節(jié)流閥的構(gòu)造，因此節(jié)流閥可說是最基本的流量控制閥了。 231 速度控制的概念 1、對液壓執(zhí)行元件而言，控制“流入執(zhí)行元件的流量”或“流出執(zhí)行元件的流量”都可控制執(zhí)行元件的速度。,2、控制原理：液體流動時，改變流通截面面積或通流流道長短，可改變局部阻力 大小，據(jù)此可實現(xiàn)對流量的控制。 1）孔口（通流面積） 如圖19所示，當(dāng) l/d=0.5時稱為孔口，其流量q為 式中：Cq流量系數(shù) 通常取0.620.63,節(jié)流閥（Throttl

20、e valve） ：1、結(jié)構(gòu)和工作原理：如圖為節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)，油液由入口進入，經(jīng)滑軸上的節(jié)流口后，由出口流出。調(diào)整手輪使滑軸軸向移動，以改變節(jié)流口節(jié)流面積的大小，從而改變流量大小達到調(diào)速的目的。圖中油壓平衡用孔道在于減小作用于手輪上的力，使滑軸上下油壓平衡。,節(jié)流閥,節(jié)流閥,節(jié)流閥,3,方向控制閥,方向控制閥是用來改變液壓系統(tǒng)中各油路之間液流通斷關(guān)系的閥類，如單向閥、換向閥及壓力表開關(guān)等。 2.4.1 單向閥 單向閥使油只能在一個方向流動，反方向則堵塞。其構(gòu)造及符號如圖5-37所示。 液控單向閥如圖5-38所示，在普通單向閥的基礎(chǔ)上多了一個控制口，當(dāng)控制口空接時，該閥相當(dāng)于一個普通單向閥；若控制

21、口接壓力油，則油液可雙向流動。 為減少壓力損失，單向閥的彈簧剛度很小，但若置于回油路作背壓閥使用時，則應(yīng)換成較大剛度的彈簧。,5-37,5-38,方向控制閥,單向閥（正向流通）,普通單向閥,方向控制閥,單向閥（反向截止）,普通單向閥,方向控制閥,液控單向閥（正向）,液控單向閥,方向控制閥,液控單向閥（正向）,液控單向閥,方向控制閥,液控單向閥,液控單向閥（反向）,方向控制閥,液控單向閥（反向）,液控單向閥,2.4.2 換向閥：換向閥是利用閥芯對閥體的相對位置改變來控制油路接通、切斷或改變油液流動方向的閥類。一般以下述方法分類。,換向閥：滑閥式換向閥,A,B,P,T,P,T,A,B,換向閥的“位

22、”：用方框表示閥的工作位置，方框數(shù)為工作位數(shù)。 “通”：方框外部連接的接口數(shù)。 接口表示：P進油口，T 回油口，A、B 與執(zhí)行元件連接的油口。,換向閥：滑閥式換向閥,A,B,P,T,P,T,A,B,方框內(nèi)的箭頭表示油路處于接通狀態(tài)，而用“”或“”表示該油路不通。 換向閥一般有兩個以上工作位，其中有一個常態(tài)位，即閥芯不受任何外力時的位置，繪制系統(tǒng)圖時，油路一般連接在常態(tài)位上。,5.4 方向控制閥,常用滑閥式換向閥圖形符號,換向閥,A,B,二位二通,換向閥的結(jié)構(gòu)和工作原理,換向閥,二位三通,換向閥,二位四通,換向閥,二位五通,換向閥,三位四通,換向閥,三位五通,換向閥的滑閥機能： 三位四通和三位五

23、通換向閥，滑閥在中位時各油口的連通方式稱為滑閥機能。不同的滑閥機能可滿足系統(tǒng)不同要求。 由表5-5可以看出，不同的機能滑閥，閥體是通用件，區(qū)別在于閥芯臺肩結(jié)構(gòu)、軸向尺寸及閥芯上徑向通孔的個數(shù)。,換向閥,A,B,P,P,A,B,（O型）,T1,T2,T1,T2,（T）,三位五通,換向閥,A,B,P,P,A,B,（H型）,T1,T2,T1,T2,A,B,（T）,三位五通,A,B,P,P,A,B,（Y型）,T1,T2,T1,T2,A,B,（T）,三位五通,換向閥,A,B,P,P,A,B,（J型）,T1,T2,T1,T2,（T）,三位五通,換向閥,A,B,P,P,A,B,（C型）,T1,T2,T1,T

24、2,A,B,（T）,三位五通,換向閥,A,B,P,P,A,B,（P型）,T1,T2,T1,T2,（T）,三位五通,換向閥,A,B,P,P,A,B,（K型）,T1,T2,T1,T2,A,B,（T）,三位四通,三位五通,換向閥,A,B,P,P,A,B,（X型）,T1,T2,T1,T2,B,（T）,三位五通,換向閥,A,B,P,P,A,B,（M型）,T1,T2,T1,T2,A,B,（T）,三位五通,換向閥,換向閥,A,B,P,P,A,B,（U型）,T1,T2,T1,T2,A,B,（T）,三位五通,換向閥的操縱方式 推動閥內(nèi)閥芯移動的動力有手動、機動、液動、電磁等方法，如圖所示。閥上如裝彈簧，則當(dāng)外加壓力消失時，閥芯會回到原位。,1)