液压传动工作原理.docx

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液压传动工作原理

液压传动工作原理

  例一：

液压千斤顶

1、杠杆上提时，小液压缸中的活塞上移，油箱中的液压油通过右侧单向阀进入小液压缸，左侧单向阀关闭，大液压缸中的活塞静止。

 2、杠杆下压时，小液压缸中的活塞下移，右侧单向阀关闭，油箱中的液压油通过左侧单向阀进入大液压缸，大液压缸中的活塞上移。

 3、多次提、压杠杆，可使重物断续抬高。

 4、放油阀打开时，大液压缸中的油液流回油箱，重物随活塞下移。

 液压千斤顶通过杠杆、液压装置进行了两次力的放大。

 例二：

磨床工作台液压系统

液压泵由电动机驱动连续运转，从油箱吸油，将具有压力能的油液输入管路，通过节流阀，再经换向阀进入液压缸左腔（或右腔），液压缸右腔（或左腔）的油液则经过换向阀后流回油箱。

液压传动系统组成

1、动力元件

如液压泵，它可将机械能转换为液体的压力能。

2、执行元件

如液压缸或液压马达，它们可以将液体的压力能转化为机械能。

3、控制元件　

指各种控制阀，它们能控制流体的压力、流量和方向，保证执行元件完成预期的动作要求。

4、辅助元件

指油管、油箱、滤油器、压力表等，分别起连接、贮油、过滤、测量等作用。

液压系统图形符号

结构原理图：

  用图形符号表示：

1、结构原理图较直观、易懂，但图形较复杂。

2、液压图形符号脱离元件的具体结构，只表示元件的功能，使系统图简化，原理简单明了，便于阅读、分析、设计和绘制。

液压传动的特点及应用

主要特点：

1、液压传动系统可实现速度、转矩、功率的无级调节，操作简单、方便。

2、液压系统容易实现自动化工作循环。

3、液压系统能实现过载保护。

4、液压元件易于实现系列化、标准化、通用化，故便于设计、制造。

5、液压传动传递功率大、传动平稳性高。

6、液压系统传动比不精确。

7、液压系统因泄漏，易污染环境。

各种应用：

行业名称

应用举例

工程机械

挖掘机、装载机、推土机

矿山机械

凿岩机、开掘机、提升机、液压支架

建筑机械

打桩机、液压千斤顶、平地机

机械制造

组合机床、冲床、自动线

轻工机械

打包机、注塑机

汽车工业

自卸式汽车、汽车起重机

液压泵

  液压泵是将电动机输出的机械能转换为液体压力能的能量转换装置。

  液压泵的正常工作条件是：

 1、应具有密封容积； 2、密封容积可以变化； 3、应有配流装置；

 4、吸油过程中油箱必须和大气相通。

  液压泵按其结构不同可分为：

齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等。

齿轮泵

在机床行业及小功率机械的液压传动系统中，常用外啮合低压齿轮泵。

齿轮泵的泵体、端盖和齿轮各齿槽组成密封容积，两齿轮的齿顶和啮轮各齿槽组成密封容积，两齿轮的齿顶和啮合线把密封容积分为吸油腔和压油腔两部分，轮齿脱开啮合的一侧不断从油箱吸油，轮齿进入啮合的一侧不断压油。

外啮合低压齿轮泵结构简单，价格低廉，自吸能力强，对油液污染不敏感。

但噪音大，输油量不均匀，径向受力不平衡。

故用在中压（25×105Pa）系统。

齿轮泵还有内啮合、高压齿轮泵等其它形式。

叶片泵

叶片泵按其输油流量是否可调，分为定量叶片泵和变量叶片泵。

定量叶片泵的定子内表面形似椭圆，定子和转子同心安装，供油流量不可调节。

泵轴每转一周，叶片泵完成两次吸油、两次压油，故又称为双作用叶片泵。

吸、压油区对称分布，径向受力平衡。

变量叶片泵的定子内表面为圆形，定子和转子偏心安装，供油流量可以调节。

一般系统压力低时，定子和转子偏心距最大，泵供油流量大；当压力增大至限定工作压力时，泵的供油流量会随压力的增大而减小。

泵轴每转一周，叶片泵完成一次吸油、一次压油，故又称为单作用叶片泵。

吸、压油区不对称分布，径向受力不平衡。

叶片泵具有寿命长、噪音低、流量均匀、等优点，但是对油液污染敏感，自吸能力稍差，结构也较复杂。

一般用于中压（63×105Pa）系统。

柱塞泵

柱塞泵是利用柱塞在有柱塞孔的缸体内作往复运动，使密封容积发生变而吸油和压油的。

按其柱塞排列方向不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵。

径向柱塞泵定子和转子间有一偏心距，转子每转一周，每个柱塞各吸、压油一次，调节偏心距的大小，即可改变供油流量。

轴向柱塞泵由缸体、配油盘、柱塞和斜盘等组成，改变斜盘倾角，就能改变泵的供油流量。

柱塞泵具有压力高、结构紧凑、效率高以及流量调节方便等优点。

缺点是结构复杂，价格较高。

一般用于高压大流量和流量需调节的液压系统。

　液压缸

活塞式液压缸

双活塞杆式液压缸，其活塞的两侧都有伸出杆，当两活塞杆直径相等、缸两腔的供油压力和流量都相等时，活塞（或缸体）两个方向的运动速度和推力也都相等。

单活塞杆式液压缸，仅一端有活塞杆，两腔工作面积不相等。

当无杆腔进压力油、有杆腔回油时，活塞的运动速度较慢，能克服的负载较大，常被用于实现机床的工作进给；当有杆腔进压力油、无杆腔回油时，活塞的运动速度较快，能克服的负载较小，常被用于实现机床的快速退回；当左右两腔同时进压力油时，形成差动连接，活塞实现快速进给，常用于快进。

其它液压缸简介

柱塞式液压缸，其内壁不需要精加工，结构简单，制造容易。

它只能在压力油作用下单方向运动，需借助于运动件的自重或其它外力的作用，常成对使用，特别适用在行程较长的场合。

摆动式液压缸，在压力油的作用下，可推动转子叶片在一定角度（＜360°）范围作摆动。

可用于机床的回转夹具，专用机械手的手臂和手腕回转机构。

液压马达

液压马达按结构形式不同可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式三大类，其结构与液压泵基本相似，其工作原理则相反。

液压马达的主要参数是转速和转矩。

额定转速高于500r/min的马达属于高速马达，额定转速速低于500r/min的马达属于低速马达。

   液压缸及液压马达都是将液体压力能转换为机械能的能量转换装置。

液压缸能实现直线往复运动，液压马达能实现旋转运动。

液压缸按其结构不同可分为：

活塞式、柱塞式、摆动式等。

液压马达按其结构不同可分为：

齿轮式、叶片式、柱塞式等。

液压阀  

方向控制阀

   简称方向阀，是控制油液流动方向的阀。

分为单向阀和换向阀两大类。

   单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。

   普通单向阀（上图）的作用是只允许油液按一个方向流动，不能反向流动。

   液控单向阀的作用是：

当控制口不通压力油时，油液只能单向流动；当控制口通压力油时，油液能双向流动。

液控单向阀具有良好的单向密封性，常用作液压锁，下图为双向液压锁。

   换向阀的作用是利用阀芯位置的变动，改变阀体上各油口的通断状态，从而控制油路连通、断开或改变液流方向。

  换向阀按阀的工作位置数和通路数可分为二位三通、二位四通、三位四通、三位五通换向阀等。

  换向阀按阀的操纵方式分为手动、机动、电动、液动、电液动换向阀五种。

（上图为电磁换向阀、下图为电液换向阀）

压力控制阀

简称压力阀，是控制工作液体压力的阀。

常用的压力阀有溢流阀、减压阀、顺序阀等。

   溢流阀的主要作用是定压溢流或限压保护，常分为直动式和先导式两种。

  直动式溢流阀（上图）依靠压力油直接作用在阀芯上而与弹簧力相平衡，以控制阀芯的启闭动作，其最大调整压力为2.5MPa。

   先导式溢流阀（下图）分先导阀和主阀两部分，由先导阀调压，主阀溢流。

这种阀是利用主阀芯两端的压力差所形成的作用力和弹簧力相平衡原理来进行压力控制的，中压阀的调整压力为6.3MPa。

   溢流阀一般并联在泵出口油路上，常闭态，内泄油方式。

 减压阀的作用是降压并能保持出口压力恒定，有直动式和先导式两种，一般采用先导式。

先导式减压阀由先导阀调压，主阀减压，随出口压力的变化，利用主阀芯两端的压力差所形成的作用力和弹簧力相平衡原理，利用油液流经缝隙时的液阻降压，中压阀的调整压力为6.3MPa。

减压阀一般串联在分支油路上，常开态，外泄油方式。

 顺序阀利用油路中压力的变化控制阀口启闭控制各执行元件的顺序动作，常分为直控顺序阀和液控顺序阀。

直控顺序阀的结构和工作原理和溢流阀相似，区别在于：

顺序阀的出口不通油箱而是通往另一工作油路；阀打开后进油压力并不恒定可以继续升高；外泄油方式。

液控顺序阀阀芯底部的控制油液从控制口K引入，阀口的启闭与阀的主油路进出口压力无关，只取决于控制口K引入油液的控制压力。

当该阀的出油口与油箱连通，即可作卸荷阀用。

压力继电器是将压力信号转换为电信号的转换元件。

它的作用是根据液压系统的压力变化自动接通和断开有关电路，借以实现程序控制和安全保护作用。

流量控制阀

简称流量阀，可以通过改变阀口过流面积来调节通过阀口的流量，从而控制执行元件运动速度。

常用的流量阀有节流阀和调速阀等。

节流阀输出流量的稳定性与节流口形式有关，节流口有轴向三角槽式、偏心式、针阀式、周向缝隙式、轴向缝隙式等。

根据小流量通用公式q=KAΔpm当执行元件的负载变化时，节流阀前后压差Δp随之变化，而阀开口A一定时，通过阀口的流量q是变化的，执行元件的运动速度不平稳。

（图示是单向节流阀）

调速阀是由定差减压阀与节流阀串联而成的组合阀。

节流阀用来调节通过的流量，定差减压阀能自动保持节流阀前、后的压力差不便，从而使通过该阀的流量不受负载变化的影响。

常用于负载变化大，速度平稳性高的场合。

比例阀

比例阀由直流电磁铁与液压阀两部分组成。

其液压部分与一般液压阀差别不大，采用比例电磁铁可得到与给定电流成比例的位移输出和吸力输出。

比例阀按其控制的参量分为比例压力阀、比例流量阀、比例方向阀三大类。

利用比例溢流阀可以实现多级调压，利用比例调速阀可以实现多级调速，使液压系统简化，所用液压元件数大为减少，既能提高液压系统性能参数及控制的适应性，又能明显地提高其控制的自动化程度。

（图示是先导式比例溢流阀）

叠加阀

叠加阀即叠加式液压阀，其阀体本身既是元件又是油路通道的连接体，阀体的上、下两面做成连接面。

同一种通径系列的叠加阀，其主油路通道和螺钉的大小、位置、数量都相同，互相叠加，可直接连接而组成集成化液压系统。

液压辅助元件  

油箱

油箱的用途是贮油、散热、分离油中的空气、沉淀油中的杂质。

   油箱有总体式和分离式两种，前者结构紧凑，后者油箱发热及液压源振动对工作精度影响小，得到普遍应用。

   图示液压站采用了分离式油箱。

油管

液压系统中常用油管有钢管、紫铜管、橡胶软管、尼龙管、塑料管等。

管接头

管接头是油管与油管，油管与液压元件间的连接件。

常用扩口式、焊接式、卡套式、扣压式等类型，经常需要装拆时，可使用快速接头（图示）。

滤油器

 滤油器可以清除油液中的各种杂质，以免其滑伤、磨损、卡死有相对运动的零件，或堵塞零件上的小孔及缝隙，影响系统正常工作。

   滤油器按材料和结构的不同，可分为网式、线隙式、烧结式、纸芯式和磁性滤油器。

   滤油器按过滤精度不同，可分为粗滤油器和精滤油器。

图示是精密过滤器。

压力表和压力表开关

通过压力表可以观测液压系统中的压力，最常用的是弹簧管式压力表。

压力表开关用于接通或断开压力表与测量点油路的通道，分一点式、三点式、六点式等。

图示是六点式压力表开关。

蓄能器

蓄能器是用来储存和释放液体压力能的装置，其主要功用为短期大量供油、维持系统压力、缓和冲击和吸收脉动压力。

   蓄能器的类型有气囊式、活塞式、重力式、弹簧式等类型。

其中，气囊式蓄能器惯性小，反应灵敏，容易维护，所以最常用。

　方向控制回路         

1、换向回路 各种类型的换向阀都可组成换向回路。

2、锁紧回路 锁紧回路的作用是防止液压缸在停止运动时因外界影响而发生漂移或窜动。

采用中位机能为“O”型或“M”型换向阀的锁紧回路，由于换向阀密封性差，存在泄漏，故锁紧效果差，但结构简单。

用液控单向阀的双向锁紧回路，由于液控单向阀的密封性能好，从而能使执行元件长期锁紧。

压力控制回路

调压回路

采用溢流阀调定系统压力，回路效率较低，一般用于流量不大的情况。

有些液压传动机械在工作过程的各个阶段需要不同的压力，可应用多级调压回路。

减压回路

在液压系统中，当某个执行元件或某一支油路所需要的工作压力低于系统的工作压力，可采用减压回路，在回路中串联一个减压阀，且能保持较稳定的工作压力。

常用于定位、夹紧机构。

卸荷回路

当液压系统中的执行元件停止运动后，使泵作空载运转，以便节省功率、减少油液发热、延长泵的寿命。

可采用H型或M型中位机能的三位换向阀、二位二通电磁换向阀、先导式溢流阀、液控顺序阀等组成卸荷回路。

平衡回路

为了防止立式液压缸及工作部件在停止时因自重而下滑，或在下行时超速，可在活塞下行的回油路上设置顺序阀或液控顺序阀，使其产生适当的阻力，以平衡运动部件的重量。

速度控制回路

调速回路

主要有节流调速、容积调速和容积节流调速三种。

节流调速回路由定量泵供油，采用流量阀调速，根据流量阀的安装位置不同，可分为进油路节流调速、回油路节流调速和旁油路节流调速。

进油路节流调速回路结构简单，使用方便，但是速度的稳定性较差，系统效率低，运动的平稳性能差，通常在回油路上串接一个背压阀。

回油路节流调速回路的调速特性与进油路节流调速回路相同，运动平稳性稍好。

用调速阀代替节流阀可提高执行元件的运动平稳性。

主要用于小功率液压系统。

容积调速回路采用变量泵或变量马达实现调速，具有效率高，回路发热量少的优点，适用于功率较大的液压系统中。

缺点是变量泵结构较复杂，价格较高，运动速度不稳定。

容积节流调速回路采用变量泵供油，流量阀调速，其效率高，发热小，速度刚性比容积调速回路好。

快速运动回路

为了提高生产率，设备的空行程运动一般需作快速运动。

常见的双泵供油快速运动回路，功率利用合理，效率较高，但回路复杂，成本较高，常用于快慢速相差很大的机床进给系统；采用液压缸差动连接的快速运动回路简单、经济，但快、慢速的转换不够平稳；利用蓄能器的快速运动回路可用较小流量的泵获得较高的运动速度，但蓄能器充油时，液压缸必须停止工作。

速度换接回路

速度换接回路分快慢速转换回路和两种慢速转换回路两种。

采用行程阀的快慢速转换比较平稳，换接点位置较准确，但安装位置不可随意，管路连接复杂。

采用电磁阀的快慢速转换，安装连接方便，但速度换接的平稳性和可靠性较差。

两种慢速的转换回路可以采用调速阀串联或调速阀并联方法

顺序动作回路

   顺序动作回路分行程控制和压力控制两大类。

行程控制常用行程阀和行程开关。

用行程阀控制时，回路动作灵敏，工作可靠，但调整和改变动作顺序较困难；用行程开关和电磁阀控制时，调节行程和动作顺序方便，但顺序转换时有冲击。

压力控制所用的元件一般为顺序阀和压力继电器。

回路简单，工作可靠，便于调整。

YT4543型动力滑台

一、概述

液压动力滑台上配置各种用途的切削头或工件，用以完成钻、扩、铰、镗、铣、车、刮端面、攻螺纹等工序机械加工的进给运动。

系统元件组成：

1—限压式变量叶片泵；2、7、13—单向阀；3、4—三位五通电液换向阀；5—背压阀；6—液控顺序阀；8、9—调速阀；10—二位二通电磁阀；11—二位二通行程阀；12—压力继电器。

二、工作原理

三、系统特点

1、系统采用变量泵和调速阀组成的容积调速回路，且回油路上设置背压阀。

能获得较好的速度刚性和运动平稳性，并可减少系统的发热。

2、采用电液换向阀的换向回路，自动化操作且主油路换向平稳、无冲击。

3、采用液压缸差动连接的快速回路，简单可靠，能源利用合理。

4、采用行程阀和液控顺序阀，实现快慢速转换，平稳可靠、位置准确。

5、采用压力继电器发信号，控制滑台反向退回，方便可靠。

止挡铁的采用还能提高滑台工进结束时的位置精度。

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