第四章液气压传动.ppt

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*1第四章 液气压传动 培训学习目标 掌握常用液气压元件的工作原理、功用、图形符合及适用场合；熟悉常用液气压元件的结构；掌握一般液气压元件故障的排除方法；熟悉液气压基本回路；并能阅读一般设备的液气压系统图和掌握液气压系统常见故障分析和排除的方法 第一节 液压泵和液压马达 液压泵是液压系统的能量转换装置，它将原动机输入的机械能转换为液体的压力能，在液压系统中属于动力元件，是液压系统的重要组成部分液压马达是把液压能转换为机械能的一种执行元件一、液压泵的分类及其性能参数1.液压泵的分类(1)按其结构形式的不同可分为：齿轮式、叶片式、柱塞式和螺杆式等类型2)按泵的排量能否改变，可分为定量泵和变量泵；(3)按泵的输油方向能否改变，可分为单向泵和双向泵2.液压泵的性能参数(1)液压泵的压力 液压泵的压力参数主要指工作压力和额定压力a.工作压力：工作压力指泵、马达实际工作时的压力，对泵来说，工作压力是指它的输出压力B.额定压力：额定压力是指泵在正常工况条件下，按试验标准规定的连续运转的最高压力，超过此值就是过载2)液压泵的排量和流量排量：是指泵的轴每转一周，由其密封容腔几何体积变化所排出液体的体积，亦即在无泄漏的情况下，其轴转动一周时油液体积的有效变化量。

排量用V表示，常用单位为 ml/r 流量有理论流量、实际流量和额定流量之分常用单位为 ml/mina.理论流量：在单位时间内由其密封容腔几何体积变化而排出、吸入的液体体积理论流量用qvt表示，它等于泵的排量V与其转速n的乘积即 qvt =Vn b.实际流量：在某工作压力下实际排出的流量实际流量用qv表示由于泵存在泄漏，所以其实际流量总是小于理论流量，如泄漏量为qv ，则有 qv = qvt - qv c.额定流量：指在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的流量，亦即在额定转速和额定压力下泵输出的流量因为泵存在内泄漏，油液具有压缩性，所以额定流量和理论流量是不同的3)液压泵的功率：功率是指单位时间内所做的功用P表示它等于力和速度的乘积现以图4-1为例：如液压缸内液压油对活塞的作用力与负载F相等时，才能推动工作台运动，若工作台的运动速度为v，则液压缸的输出功率为 P=Fv 因F=pA ，v=qv/A 将其代入上式中得 P=pAqv/A=pqv式中：p缸内液体的压力 A受力面积 qv输入液压缸的流量上式即为液压缸的输入功率，其值等于液压缸的流量和液压缸的工作压力的乘积对于液压缸的输出功率，按上述原理，它等于液压缸的输出流量和泵的工作压力的乘积。

如不考虑能量损失，泵输入的机械能，表现为转矩T和转速n与泵输出的压力能表现为液压油的压力p和流量qv应相等，也就是泵的输入功率等于输出功率，即泵的理论功率为 pqv=2 nTt 四、柱塞泵 柱塞泵是依靠柱塞在缸体柱塞孔内往复运动，是密封容积产生变化来实现吸、压油的由于柱塞与缸体柱塞孔均为圆柱表面，因此加工方便，配合精度高，密封性能好，泄漏小，在高压状态下工作仍有较高的容积效率；同时，只要改变柱塞的工作行程就能改变泵的排量，容易实现单向或双向变量它常用于高压大流量和流量需要调节的液压系统，如工程机械、液压机、龙门刨床、拉床等液压系统按柱塞排列方向的不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类1.径向柱塞泵 图4-11为径向柱塞泵的工作原理图转子3上有按径向排列沿圆周均匀分别的柱塞孔，柱塞1可在其中滑动，衬套4过盈配合在转子孔内，随转子一起旋转，而配油轴5则固定当转子按图示方向旋转时，柱塞在离心力(或低压油)作用下紧压在定子2内表面上1、液压马达的主要性能参数七、气缸 气缸是气动系统中最常用的一种执行元件与液压缸相比，它具有结构简单、制造成本低、污染少、便于维修、动作迅速等优点但由于推力小，所以广泛应用于轻载系统。

1.气缸的分类 气缸是气动系统中使用最多的一种执行元件根据使用条件不同，其结构、形状也有多种形式常用的分类方法有一下几种：(1)按压缩空气对活塞端面作用力的方向分1)单作用缸 气缸只有一个方向的运动，活塞的复位靠弹簧力或自重和其他外力2)双作用缸 作用气缸的往复运动全靠空气来完成2)按气缸结构特征分1)活塞式气缸2)薄膜式气缸3)伸缩式气缸(3)按气缸的安装形式分1)固定式气缸2)轴销式气缸3)回转式气缸4)嵌入式气缸(4)按气缸的功能分1)普通气缸 无特殊场合2)缓冲气缸3)气-液阻尼气缸 气缸与液压缸串联4)摆动气缸5)冲击气缸6)步进气缸2、几种常用气缸的工作原理和用途(1)单作用气缸 所谓单作用是指压缩空气仅在气缸的一端进气，并推动活塞或柱塞运动，而活塞或柱塞的返回借助于其他外力，如重力、弹簧力等特点：1)单边进气，结构简单、耗气量小；2)用弹簧复位，减少了活塞的输出推力3)活塞的有效行程缩短；4)因弹力大小变化，活塞杆的推力和速度在行程中有变化所以单作用活塞式气缸多用于短行程及对活塞杆推力、运动速度等要求不高的场合，如定位和夹紧装置等其推力可按下式计算：式中 F活塞杆上的推力(工作负载)(N); D活塞直径(m) p气缸工作压力(Pa )F弹簧力(N);考虑总阻力损失时的效率，一般取0.70.8。

活塞运动速度v0.2m/s时，取小值气缸工作时的总阻力包括运动部件的惯性力和各密封处的摩擦阻力等，它与多种因素有关2)双作用气缸1)单活塞杆双作用气缸 这种气缸工作时活塞杆上的输出力按下式计算: 式中 F1当无杆腔进气时活塞杆上的 输出力(N); F2当有杆腔进气时活塞杆上的 输出力(N); D活塞直径(m); d活塞杆直径(m); p气缸工作压力(Pa );考虑总阻力损失时的效率，一般取0.70.8活塞运动速度v0.2m/s时，取小值 应当注意的是，无杆腔进气时活塞杆受压力F1；有杆腔进气时活塞杆受拉力F22)双活塞杆双作用气缸3)缓冲气缸这种气缸的运动速度一般较快,常达1m/s为了防止活塞与气缸端盖发生碰撞,必须设置缓冲装置,使活塞接近端盖时逐渐减速,此气缸的两侧都设置了缓冲装置,其结构见图4-27. 在实际应用中,常采用节流阀将封闭在气缸内的空气缓慢地排出. 调节节流口的开口度，可调节缓冲效果，控制气缸行程终端的运动速度，因而称为可调缓冲气缸3.其他常用气缸(1)气-液阻尼缸 气-液阻尼缸由气缸和液压缸组合而成与气缸相比，它传动平稳、定位精确、噪声小；与液压缸比，它不需要液压源、经济性好。

2)薄膜气缸 它是由膜片和中间硬芯相连来代替普通气缸中的活塞，依靠膜片在气缸作用下的变形来使活塞前进活塞的位移较小，一般小于40；平膜片的行程则为其有效直径的1/10特点：结构紧凑、重量轻、维修方便、密封性能好、制造成本低3)摆动式气马达 摆动式气马达是将压缩空气的压力能转变成气缸输出轴的有限回转的机械能4.标准化气缸简介(1)标准化气缸的系列和标记标准化气缸使用的标记是:用符号“QG”表示气缸,用“A、B、C、D、H”表示五种系列具体的标记方法是： QGA 、B、C、D、H缸径 行程 QGA 无缓冲普通气缸 QGB 细杆(标准化)缓冲气缸 QGC 粗杆(标准化)缓冲气缸 QGD 气-液阻尼缸 QGH 回转气缸八、气马达(3)薄膜式气马达 图4-34是薄膜式气马达的工作原理图3.气马达的选择及其使用要求 第三节 液气压控制阀一、液压控制阀的分类液压控制阀是液压系统的控制元件起作用是控制和调节液压油流动方向、压力和流量，以满足执行元件的启动、停止、运动方向、运动速度、动作顺序和克服负载的能力等要求1、根据用途和特点，液压控制阀可分为三大类：1)液压方向控制阀：单向阀、换向阀等2)液压压力控制阀：溢流阀、减压阀、顺 序阀、压力继电器等；3)液压流量控制阀：节流阀、调压阀等。

4)组合阀：将以上阀类组合成的2、按安装联接方式不同可分为：1)管式联接：直接装在管路上，这种联接方式简单，但装卸维修不方便，仅用于简单液压系统2)板式联接：在管路与阀联接之间需加过渡联接板，但更换元件方便，便于装卸3)集成联接：将板式联接阀安装在集成块上，在集成块上加工出孔的通道去联接各阀组成回路液压控制阀在工作中需由其他动力源对它进行控制或操纵，因此，按控制动力源的不同可将阀分为手动、机动、电动、液动或电液动等二、液压方向控制阀1、单向阀 单向阀是控制液压油只能按一个方向流动，而反向则不通，故又称止回阀2、换向阀 换向阀的作用是利用阀芯和阀体的相对运动，以变化液压油流动的方向，接通或关闭油路 按操纵方式可分为：机动换向阀、手动换向阀、转阀、电磁换向阀、液动换向阀、电液动换向阀.(1)机动换向阀 机动换向阀即为行程阀是用机械的撞块或凸轮压住或离开行程滑阀的滚轮来控制液流的方向如图4-8所示为二位二通机动换向阀其图形符合的意义为：1)方格表示滑阀的工作位置,二格为二位,三格为三位;2)靠近弹簧的方格为二位阀的常态位置(三格滑阀中间方格为常态)，靠近滚轮或电磁铁一侧的方格，为控制力作用下的工作位置；3)箭头表示两油口连通,但不表示流向。

表示油口不通流，在一个方格内，箭头或“”符号与方格的交点数为油口的通路数，即“通”数4)控制方式和复位弹簧的符合应画在方格的两端5)P表示压力油的进口，A表示连接其他工作油路的油口2)电磁换向阀 电磁换向阀(简称电磁阀)是由电气系统的按钮开关、限位开关、行程开关或其他电器元件发出的电信号通过电磁铁操纵滑阀移动，实现液压油路的换向、顺序动作及卸荷等 电磁阀按电源的不同分为交流(D形)和直流(E形)两种 交流电磁铁电压为220V，不需要特殊电源，电磁吸力大，换向时间短，费用低缺点是换向冲击大，因而噪声大，当滑阀卡住或吸力不够时，电磁铁易烧坏，工作可靠性较低 采用直流电磁铁电压为24V，换向冲击小，噪声小，寿命长，不会过载烧坏工作可靠和安全缺点是需要专用直流电源，起动力小，费用较高，换向时间长，尤其是电压不足时因吸力不够会影响正常工作3)液动换向阀 电磁阀布置灵活，易实现程序控制，但受电磁铁尺寸限制，难以用于切换大流量油路这时可采用靠压力油来改变滑阀位置的阀即为液动换向阀4)电液动换向阀电液动换向阀是由电磁阀和可调式液动阀组合而成,它是组合阀的一种图3-40是电液动换向阀的结构图，其中电磁阀为先导阀，通过它的控制而改变液动滑阀的位置。

液动阀为主阀它可以改变主油路的方向，它的换向快慢可用控制油路中的单向节流阀来调节这种阀的优点是可用反应灵敏的小规格电磁阀方便控制大流量的液动阀换向5)手动换向阀 手动换向阀是用手通过杠杆来操作阀心换位的换向阀它有弹簧复位式和弹簧钢球定位式两种图4-7a、c为自动复位式；图4-7b、d为钢球定位式 (6)转阀 转阀是用手通过杠杆来操作阀芯换位的换向阀图4-42为三位四通转阀7)滑阀机能 三位换向阀的滑阀机能是指滑阀在中间位置的通路形式,三位换向阀常用的滑阀机能见下表4-1：3.液压方向控制阀常见故障及排除方法方向控制阀中的电液换向阀故障较多，故将其常见故障及排除方法列于表4-12三、液压压力控制阀 液压压力控制阀的作用是控制液压系统的压力，以实现执行元件所需要的力或力矩，如溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等2)溢流阀的应用3)使泵卸荷 如图4-48c所示，将溢流阀远程控制口K通过电磁阀与油箱相通，当电磁阀断电时，远程控制口被堵塞，溢流阀起溢流稳压作用当电磁阀通电时， K口通油箱，溢流阀的主阀芯上端压力接近零，此时溢流口全开，泵输出的液压油便在低压下流回油箱，泵卸荷，以减少系统的功率损耗。

4)形成背压 如图4-48a所示，将它接在回油路上,可对回油产生阻力,即形成背压提高执行元件的运动平稳性五、气压控制阀 在气压传动系统中，用来控制与调节压缩空气的压力、流量、流动方向和发送信号，以保证执行元件按照设计程序正常动作的元件，称为气动控制阀 同液压阀一样，按功能可将气动控制阀。