液压元件及基础

第一部分油泵的结构及工作原理液压泵的图形符号单向定量泵双向定量泵单向变量泵双向变量泵液压泵的分类按液压泵的排量可否调节，可分为定量泵和变量泵。按结构形式，可分为柱塞泵、叶片泵、齿轮泵等单柱塞泵的工作原理柱塞泵结构及工作原理配油盘缸体滑靴柱塞柱塞泵零部件轴向柱塞泵其柱塞和传动轴平行或大致平行。轴向柱塞泵按其结构的不同又可分为斜盘式和斜轴式，下面以斜盘式轴向柱塞泵说明其工作原理：斜盘式轴向柱塞泵主要由缸体4、配流盘5、柱塞3、滑靴2、斜盘1、回程盘8、中心弹簧7和传动轴6等组成。柱塞安装在沿缸体均布的柱塞孔中，中心弹簧7的作用是通过回程盘8使滑靴2与斜盘1紧密接触，并使缸体4紧压在配流盘5上。配流盘5上两个腰形孔分别与泵的吸、排口相通，斜盘1具有一定的倾斜角度.当缸体在传动轴带动下按图示方向旋转时,柱塞在缸体内作往复运动.当旋转角φ在0变化到π时,柱塞底部的密闭容积不断缩小,油液通过配流盘左边腰形孔B从排油腔向外排油。当旋转角φ从π变化到2π时，柱塞向缸体外伸，柱塞底部的密闭容积不断增大，形成负压，油液通过配流盘右边的腰形孔A从泵的吸油口吸油，缸体每旋转一周，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸排油。柱塞泵的使用要点：1、柱塞泵的污染耐受度更低。在正常的温度范围内，要求满足ISO4406标准的18/15（相当于NAS1638标准的9级）。2、斜盘式轴向柱塞泵在斜盘与滑靴之间、缸体和配流盘之间采用静压平衡（静压轴承）的原理进行工作，因此需严格控制油液的温度和清洁度，否则极易形成所谓的“烧蚀”，即通常所说的烧泵。3、为了降低配油噪音，解决困油和液压冲击等问题，在缸体和配流盘之间配流时需要“预加压”和“预泄压”，因此在配流盘上加工开有由浅而深的三角槽，而不同旋向的泵的三角槽的方位不尽相同，因此泵的旋向不可逆。hAVhd42tgDdV42排量:ztgDdzVV42一个密封空间:tgDhvvzntgDdVnq42流量:式中：d-柱塞直径D-柱塞分布圆直径δ-斜盘倾角z-柱塞数tgDh柱塞泵排量计算力士乐A11VO柱塞油泵A11VO主油泵结构图A11VO主油泵零部件A11VO主油泵液压原理图A11VO主油泵控制阀结构功率调节杆电比例阀压力调节杆(压力切断阀)压力切断阀：限定系统的最高工作压力，其作用时斜盘回中，不再输出油液，减少溢流阀的开启时间。一般在100ms左右起作用。力士乐A7VO臂架油泵A7VO臂架泵结构及原理图林德臂架泵安装图LS口压差调节螺钉最大排量调节螺钉压力调节螺钉最小排量调节螺钉林德臂架泵控制阀原理及结构图LS口压差调节螺钉压力调节螺钉派克臂架泵结构图吸油口压力压差测压口LS口齿轮泵原理图齿轮泵工作原理及结构图齿轮泵：是由装在壳体内的一对齿轮所组成。密封空间由齿轮、壳体和端盖共同形成。当它们转动时，一部分容积不断增大，完成吸油，另一部分容积逐步减小，完成压油。当齿轮按图示的方向旋转时，右侧吸油腔的牙齿逐渐分离，工作空间的容积逐渐增大，形成部分真空，因此油箱中油液在外界大气压力的作用下，经吸油管进入吸油腔，吸入到齿间的油液在密封的工作空间中随齿轮旋转带到左侧压油腔，因左侧的牙齿逐渐啮合，工作空间的容积逐渐减小，所以齿间的油液被除挤出，从压油腔输送到压力管路中去。•上图中的齿轮泵中的两齿轮外啮合，称之为外啮合齿轮泵。另外还有一种内啮合的齿轮泵，在闭式泵的补油泵经常采用，如下图所示：齿轮泵特点：结构简单、重量轻、成本低、工作可靠，但压力不高，属于低压泵。•使用要点：•1、齿轮泵对油液的污染不敏感，工作中不易产生咬边和卡死。•2、自吸性能好，转速在低至每分钟三、四百转仍能可靠的自吸。•3、流量和压力脉动较大，排量不可调节，高温效率低。•4、为减小其径向力和增加自吸性能，吸油口往往较排油口大。•5、低压齿轮泵的齿侧间隙常为固定式，此类齿轮泵的旋向不可变。•6、中高压齿轮一般具有能够实现间隙自动补偿的浮动侧板，此类齿轮泵的旋向可能可以实现调整。•7、部分齿轮泵可以将溢流阀、分流阀集成到泵上。部分串联齿轮泵可共用一个吸油口。•双联齿轮泵•液压马达的工作原理：液压马达的功能是将液体压力能转变为机械能，其工作过程与泵相反。液压马达和液压泵都是依靠工作腔密封容积的变化来工作的，他们的原理是相同的；但是结构上存在差别，大部分液压泵和液压马达不能通用。•液压马达的图形符号：单向定量马达双向定量马达单向变量马达双向变量马达•液压马达的分类：液压马达通常可分为高速马达和低速马达。•高速马达：额定转速高于500rpm的马达常视为高速马达，主要形式有齿轮马达、叶片马达、螺杆马达、轴向柱塞马达。其特点是转速较高，功率密度高、转动惯量小，排量也小，启动、制动、调速、换向方便，但输出扭矩不大，相当多的情况下不能直接满足工程机械上负载对扭矩的要求，需配置减速机构。•低速马达：额定转速高于500rpm的马达常视为低速马达，主要形式有多作用内曲线柱（球）塞马达、曲轴连杆径向柱塞马达、静压平衡式径向柱塞马达和摆线马达等等。低速马达排量大、体积也较大，转速在低到每分钟几转甚至零点几转时仍能稳定输出几千甚至上万Nm的扭矩，所以常称为低速大扭矩马达。它适用于直接连接并驱动负载，无须另加减速机构，且启动、减速时间短。第二部分常用阀的结构及工作原理•液压控制阀（以下简称液压阀）是液压系统中的控制元件，用来控制液压系统中的压力、流量及流动方向，从而使之满足各类执行元件不同的动作要求。•液压阀概述：液压阀的基本机构主要包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内做相对运动的装置。阀芯的主要形式有滑阀、锥阀和球阀；阀体上除有与阀芯配合的阀体孔和阀座孔外，还有外接油管的进、出油口；驱动阀芯在阀体内作相对运动的装置可以是手调机构，也可以是弹簧或电磁铁、液压力驱动。在工作原理上，液压阀是利用阀芯在阀体上的相对运动来控制阀口的通断及阀口的大小，以实现压力、流量和方向控制。•液压阀分类：液压阀的分类方法很多，下面介绍几种主要的分类方法：•1、根据在液压系统中的功用可分为：压力控制阀、流量控制法和方向控制阀。•2、根据液压阀的控制方式分为：定值或开关控制阀、电液比例阀、伺服控制阀和数字控制阀。•3、根据阀芯的结构形式分为：滑阀类、锥阀类等。•4、根据连接和安装形式分为：管式阀、板式阀、叠加阀和插装式阀。•压力控制阀：简称压力阀是用来控制液压系统中的油液压力或通过压力信号实现控制的阀类，主要包括：溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器。这类阀的共同特点是利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理来工作。••溢流阀：溢流阀是通过阀口的溢流，使被控制系统或回路的压力维持恒定，实现稳压、调压或限压作用。根据工作原理和结构不同分为直动式和先导式。•直动式溢流阀：压力油直接作用在阀芯的底部，达到设定压力后，油压将阀芯顶开，从回油口流回油箱。先导式溢流阀：由先导阀和主阀组成。先导阀实质为直动式溢流阀。•溢流阀的主要应用：•1、作溢流阀，溢流阀有溢流时，可维持阀进口亦即系统压力稳定；•2、作安全阀，系统超载时，溢流阀才打开，对系统起过载保护的作用，而平时溢流阀是关闭的；•3、作背压阀，溢流阀装在系统的回路上，产生一定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性；•4、用先导式溢流阀对系统实现远程调压或远程卸荷。减压阀：减压阀是利用液流流过缝隙产生压力损失，使其出口压力低于进口压力的压力控制阀。同样，减压阀也可分为直动时和先导式两种。直动式减压阀：•先导式减压阀：先导式减压阀由主阀和先导阀组成。•其先导阀为直动式溢流阀。•减压阀的主要应用：在系统中构成减压回路，多用于辅助控制系统•顺序阀：顺序阀是利用油液压力作为控制信号来控制油路的通断，从而控制多个执行元件的动作顺序。顺序阀亦可分为直动式和先导式。直动式顺序阀先导式顺序阀：由主阀和先导阀组成，先导阀为直动式减压阀。油路A的压力经控制油路（4.1）作用于先导阀（2）中的先导阀芯（5）上。同时，它经液阻（节流孔）（6）作用于主阀芯（7）的弹簧腔。当该压力超过弹簧（8）的设定值时，先导阀芯（5）克服弹簧（8）移动。该压力讯号由内部从油口A经控制油路（4.1）获得。主阀芯（7）弹簧腔的油液，经液阻（9），控制台（10）和控制油路（11）及（12）流入B通道。这样，主阀芯（7）两端就产生一个压降，油口A至B被打开而连通，弹簧（8）设定的压力保持不变。先导阀芯（5）的泄漏油由Y回到油箱。安装可选择的单向阀（3），用于油液从油口B至A的自由回流。•顺序阀和溢流阀的主要区别：顺序阀的动作原理和机构和溢流阀十分类似，主要存在以下差异：•１、顺序阀的出口与负载油路相通，而溢流阀的出口主要接回油箱；•２、溢流阀的弹簧腔可以与出油口相通。而出口与负载油路相通的顺序阀的泄油口应单独接回油箱，以免使弹簧腔有油压；内泄式顺序阀只是作为背压阀或平衡阀来使用•３、溢流阀的进口最高压力由弹簧来限定，并且，由于液流溢回油箱，所以损失了全部能量。而顺序阀的进口压力由液压系统工况来决定，进口压力升高时阀口将不断增大，直至全开，出口压力对负载做功。•顺序阀的应用：•１、控制多个执行元件的顺序动作；•２、与单向阀组成平衡阀，保持垂直放置的液压缸不因自重而下落；•３、用外控顺序阀可在双泵供油系统中，当系统所需流量较小时，使大流量泵泄荷；•４、用内控顺序阀接在液压缸回路上，产生背压，以使活塞的运动平稳。•压力继电器：压力继电器是利用液体的压力信号来启闭电器触点的液压电气转换元件。它在油液压力达到其设定压力时，发出电信号，控制电气元件动作，实现泵的加载泄荷，执行元件的顺序动作或系统的安全保护即连锁控制等功能。其主要组成包括壳体（1），带柱塞（2）的插件，弹簧（3），定位组件（4）和微动开关（5）。被监测的压力作用于柱塞（2）。柱塞在压力作用下推动弹簧座（6）以克服弹簧（3）力。弹簧座（6）把柱塞（2）的运动传给微动开关（5）。于是，电气触点就接通或断开。一个机械止动保护微型开关（5）免遭过高压力的损害。•流量控制阀：流量控制阀是通过改变可变节流口的通流面积，使液流流动时的局部阻力发生改变，从而实现对流量的控制或调节的阀类。包括节流阀、调速阀、分流集流阀等。•节流阀：其基本结构由阀体(1)、带自锁(3)的调节旋钮(2)组成。逆时针旋转调节旋钮(2)时，柱塞(4)随节流杆(5),减小流通截面(６)，直至完全关闭而无泄漏。•节流阀的基本应用：节流阀常与定量泵、溢流阀一起组成节流调速回路。若执行元件的负载不变，则节流阀前后压力差不变，通过改变节流孔前后的开口面积，可调节流经节流阀的流量（即进入执行元件的流量），从而调节执行元件的运动速度。此外，在液压系统中，节流阀还可起到负载阻力以及压力缓冲等的作用。•调速阀：节流阀由于刚性差，在节流开口一定的条件下，通过它的工作流量受工作负载变化的影响，不能保持执行元件运动速度的稳定，因此仅适用于负载变化不大和速度稳定性要求不高的场合。由于工作负载的变化很难避免，为了改善调速系统的性能，通常是对节流阀进行压力补偿。补偿的方法之一是将定差减压阀与节流阀串联起来组成调速阀（二通调速阀）；另一种方法是将溢流阀与节流阀并联起来组成调速阀（溢流节流阀或三通调速阀）。二通调速阀：此型阀主要包括阀体(1)，操纵件(2)，节流体(3)，可选带行程限制器的压力补偿器(４)和单向阀(5)，在节流口(6）处进行由A至B流动的节流。调接柱销(7)可以改变节流断面。接通压力补偿器，为的是在节流孔(8)处保持流最不变，不受压力的影响。节流口设计成锐边孔，故节流不易受温度的黝向。通过单向阀(5)油液能自由地从B流回A•三通调速阀：压差调节器(压力补偿器)与节流器并联连接。与2通流量阀相反，受控流量进入负载(A)，而分离出剩余流量(R);因此，仅适用于进油调速。这种调速具有负载敏感特性，即泵的出口压力不是固定值，而总是与当时的负载压力相适应。•二通调速阀的应用：二通调速阀在液压系统中的应用和节流阀相仿，它适用于执行元件负载变化较大而运动速度要求稳定的场合，也可用在容积、节流调速