液压零部件基础培训教材.docx

液压零部件基础培训教材.docx

《液压零部件基础培训教材.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液压零部件基础培训教材.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

液压零部件基础培训教材

旋挖钻机液压培训教材

一、液压基本知识：

1.液压两个重要参数：

压力P和流量Q。

单位面积上的力为压力。

压力的单位为Mpa（国际单位）、bar（公斤/平方厘米）

1Mpa＝10bar（公斤/平方厘米）

单位时间内通过的流体容积。

流量的单位为立方米/秒（m

/s）、升/分（l/min）

液压功率（W）＝压力（P）×流量（Q）

1KW＝60×1Mpa×1L/min

恒功率：

压力与流量的乘积为恒定值。

2.帕斯卡原理

施加在静止液体任一点的压力，将以同等大小向液体所有方向传递。

压力是个标量，没有方向，作用方向为垂直物体表面的方向。

3.压力损失

粘性液体在管道内流动时，都要受到与流动方向相反的液体阻力，消耗能量，而以压力降反映出来，故称为压力损失。

压力损失分为沿程压力损失和局部压力损失。

与管路长短有关的压力损失为沿程压力损失，管道越长，压力损失越大。

因流动方向改变或管道截面变化而产生的压力损失称为局部压力损失。

压力损失与流速的平方成正比，为降低压力损失，必须控制流道中液体的流速。

4.液压系统的压力

液压系统的压力取决于负载。

当负载很小时，泵排出的油液全部供给负载，此时系统压力由负载决定，当负载较大时，泵排出的油液部分供给负载，此时系统压力由溢流阀的调定压力决定。

5.液压油

液压油是液压系统的工作介质。

液压油的基本要求是抗腐蚀、抗氧化、有润滑性、良好的流动性。

液压油的一个重要指标是粘度，粘度太大，流动性差，压力损失大；粘度太小，润滑性差，液压件磨损快，甚至使液压阀出现卡紧现象。

油液粘度与温度有关，温度高，粘度小，温度低，粘度大。

液压油的牌号（粘度）是在40℃温度下的运动粘度值。

二、液压传动系统的基本组成部分：

液压传动系统，除以液体为传动介质外，通常由以下四部分组成：

1.动力源部分

液压泵是将原动机（内燃机或电机）输出的机械能转变为液压能的装置。

液压泵为容积式泵，在不改变泵排量的情况下，每转排出油液的容积是一定的。

排量：

泵每转一周所排出液压油的容积，用q表示，单位ml/r（毫升每转）。

泵的流量等于泵的排量与输入转速的乘积:

流量（Q）＝排量（q）×转速（n）

液压泵按结构形式分为：

齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等。

根据泵工作腔的容积可变与否，液压泵可分为变量泵和定量泵两种类型。

齿轮泵和叶片泵一般为定量型，而柱塞泵既有定量型，也有变量型。

1―传动轴2―壳体3―斜盘4―滑靴5―柱塞6―缸体7―变量机构8―配流盘

a）轴向柱塞泵

b）变量泵液压符号c）定量泵液压符

图1液压泵

轴向柱塞泵的外形和工作原理如图1中a）所示。

安放在缸体5中的柱塞5通过滑靴4与斜盘3相接触，传动轴1中的弹簧通过回程盘使滑靴4紧贴斜盘3。

当传动轴1带动缸体6转动时，弹簧产生回程力，使柱塞5外伸，柱塞5和缸孔组成的工作容腔增大，通过配流盘8完成吸油过程。

此后，斜盘3将柱塞5往缸体5里推，完成排油过程。

变量机构7用来改变斜盘3的倾角，因而可以改变泵的排量。

2.执行部分

把液压能转化为机械能的装置。

分为液压油缸和液压马达。

通过输入一定压力和流量的液压油，输出一定速度（转速）和力（扭矩）。

2.1液压缸：

对于液压油缸，作直线往复运动，输出力和位移。

力（F）=压力（P）×作用面积（A）

速度（V）=流量（Q）÷作用面积（A）

液压缸的基本构成，如图2所示。

a）外形图

6）结构图

c）单作用液压缸液压符号d）双作用液压缸液压符号

图2液压缸

2.2液压马达

液压马达是以旋转运动的方式，将液压能转换为机械能的液压动力元件。

液压马达可分为定量马达和变量马达两种型式，其最重要的工作参数是输出扭矩和转速，如图3所示。

扭矩（T）=压差（△P）×排量（q）÷2π

转速（n）=流量（Q）÷排量（q）

扭矩单位为N·m或kN·m

1N·m＝1Mpa×1mL÷2π

a）外形图

b）结构原理图（斜轴式）

`

c）变量马达液压符号d）定量马达液压符号

图3液压马达

当压力油输入时，处于高压腔中的柱塞被液压油顶出，头部压在斜盘上，斜盘对滑靴产生反作用力。

马达是靠反作用力的圆周切向分力来产生扭矩而工作的。

3.控制部分

液压系统的控制主要是通过各种液压阀来实现的。

液压阀是控制油液压力、流动方向和流量的控制元件。

按功能分为压力阀、方向阀和流量阀。

3.1压力阀

压力阀用来控制液压系统中液流压力的阀，如溢流阀、减压阀、顺序阀、平衡阀等。

3.1.1溢流阀

在定量泵系统中，当溢流阀的进口压力达到调定压力值时，多余油液流回油箱，维持液压系统的压力基本恒定。

在变量泵系统中，作安全阀使用，防止系统压力过载。

溢流阀分为直动式和先导式。

直动式用于低压小流量的场合。

1―阀体2―锥阀芯3―弹簧4―调压螺钉

a）直动式溢流阀外形图b）直动式溢流阀结构原理图

1―先导阀2―主阀

c）先导式溢流阀结构原理图d）电磁溢流阀结构原理图

e）先导式溢流阀外形图f）电磁溢流阀外形图

图4溢流阀

图3中b）所示为直动式溢流阀。

它是由阀体1、锥阀芯2、弹簧3和调压螺钉4组成。

压力油从进油口p进入阀体后，直接作用在阀芯锥面上的力为pA（A为进油孔横街面积），阀芯右端同时也作用着弹簧力F。

若pAF，则推开阀芯使阀口打开，油液从进油口P流入，从回油口T流回油箱，使进油口压力不会继续升高。

当通过溢流阀的流量变化时，阀口的开度即弹簧压缩量也随之改变。

实际上弹簧压缩量的变化很小，可以认为阀芯在液压力和弹簧力的作用下保持平衡，即溢流阀进口处的油液压力基本保持为定值。

直动式溢流阀一般只用于低压小流量处。

系统压力较高时采用先导式溢流阀。

图3中c）所示为先导式溢流阀。

它是由先导阀1和主阀2组成，先导阀就是一个小规格的直动式溢流阀。

油液从P口进入阀体后，压力作用在主阀阀芯上的同时，也通过阻尼小孔R与主阀弹簧腔和先导阀左腔相通。

当进油压力低于先导阀弹簧调定压力时，作用在先导阀阀芯上的液压力小于先导阀芯上的弹簧力，先导阀口关闭，阀内无油液流动，主阀弹簧腔内的油液压力和进油压力相等，主阀被弹簧压在阀座上，主阀口也关闭。

当进油压力升高，高到作用在先导阀阀芯上的力能克服先导阀弹簧力时，先导阀芯被液压力推动右移，打开先导阀阀口，主阀弹簧腔中的油液经先导阀口，阀体中的溢流通道和回油口T流回油箱。

主阀弹簧腔中的油液通过先导阀口流动，阻尼小孔R中也有油液在流动，由于R孔径小，流经R孔时便有压力损失，所以使主阀弹簧腔中的油液压力小于主阀阀芯锥形面上的压力。

这个压力差大到克服作用在主阀阀芯上的弹簧力时，主阀阀芯上移，使进油口与回油口相通，达到溢流稳压的作用。

调节先导阀的调压螺钉，壳调整溢流压力。

图3中d）所示为电磁溢流阀。

电磁溢流阀由两位两通电磁阀和先导式溢流阀组成。

当电磁阀不通电时，电磁溢流阀可以作为普通先导式溢流阀使用；当电磁阀通电时，先导阀左腔和主阀弹簧腔通过电磁阀与先导阀弹簧腔相通。

因此，电磁溢流阀可以在进油压力低于先导阀弹簧调定压力时，实现溢流。

3.1.2减压阀

保持液压回路压力为调定值的液压阀。

减压阀分为直动式和先导式。

直动式用于低压和小流量的场合。

减压阀的阀芯在工作时始终处于运动状态，通过运动改变阀口的大小，保证所调节的压力值不随流量变化。

a）先导式减压阀外形图b）直动式减压阀外形图

b）先导式减压阀结构图c）直动式减压阀结构图d）液压符号

图5减压阀

3.1.3顺序阀

顺序阀是一种用某个压力控制油路通、断的压力阀。

由于它利用一条油路的压力来控制另一条油路按顺序进行动作，因此称为顺序阀。

图6顺序阀液压符号

顺序阀的动作原理与溢流阀相似。

主要区别在于：

顺序阀的出口与负载油路相通，而溢流阀的出口是接回油箱的；溢流阀的弹簧腔的压力可以与出油口沟通，而顺序阀的泄油口应另行接回油箱，以免影响弹簧腔的压力；溢流阀的进口最高压力由调压弹簧来限定，并且由于液流回油箱，所以损失了液体的全部能量，而顺序阀的进口压力由液压系统的工况来定，进口压力升高时阀口不断增大，直至全开。

3.1.3平衡阀

平衡阀由单向阀和顺序阀组成，如图7所示。

可以用于防止立式液压缸和垂直运动的工作部件因自重而自行下落。

a）外形图

1―阀体2―顺序阀3―单向阀

B）结构原理图c）液压符号

图7平衡阀

3.2方向阀

方向阀是控制液压系统中液流方向的阀，用来对系统中各个支路的液流进行通、断的切换，以适应工作要求。

方向阀按其功能，可分为单向阀、换向阀、多路阀（包括手动换向阀、电磁阀换向阀、液动换向阀、电液换向阀等）和逻辑阀。

3.2.1单向阀：

油液只能向一个方向流动，反向流动被截止的液压阀。

a）外形图

1―阀体2―弹簧3―阀芯

b）结构原理图c）液压符号

图5单向阀

3.2.2液控单向阀

液控单向阀是可以根据需要来实现逆向流动的单向阀，其符号如图6所示。

当控制口X未通压力油时，其作用与普通单向阀相同—正向流动，反向截止；当控制口X通入压力油后，控制活塞把单向阀的阀芯推开，此时，油液正、反向均可流动。

a）外形图

a）结构原理图b）液压符号

1―阀体2―弹簧3―阀芯4―控制活塞

图6液控单向阀

4

3

2

1

两个液控单向阀可以组成液压锁，结构原理如图7所示。

a）结构原理图b）液压符号

1―阀体2―弹簧3―阀芯4―控制活塞

图7液压锁

3.2.3换向阀

可以将两个或两个以上的油口进行接通或断开的阀。

（1）以下为几种常见的换向阀：

1）电磁换向阀

电磁换向阀根据所用电磁铁的型式，可分为交流和直流两种。

另外，按照电磁铁内部是否有油液浸入，又分为干式和湿式两种。

图8、图9、图10和图11分别是不同通径的电磁换向阀的结构原理图。

电磁换向阀的基本工作原理是相同的，通过电磁铁控制滑阀阀芯的不同位置，以改变形油液的流动方向。

当电磁铁断电时，滑阀由弹簧保持在中间位置或初始位置。

若推动故障检查按钮可使滑阀阀芯移动。

电磁换向阀除可直接控制执行元件换向外，也可作为先导阀，如电液换向阀、电磁溢流阀等。

1—阀体2—电磁铁（左为交流电磁铁，右为直流电磁铁）3—滑阀4—复位弹簧5—推杆

6—故障检查按钮7—橡胶保护罩

图8电磁换向阀结构原理图

1—阀体2—电磁铁3—滑阀4—复位弹簧5—推杆6—故障检查按钮

图9电磁换向阀结构原理图

1—阀体2—湿示电磁铁3—滑阀4—复位弹簧5—推杆6—故障检查按钮

图10湿式电磁换向阀结构原理图

1—阀体2—干式电磁铁3—滑阀4—复位弹簧5—推杆6—故障检查按钮

图11干式交流电磁换向阀结构原理图

由于电磁推力较小（一般有22N、37N、55N、90N几种吸力的电磁铁）和液动力的影响，电磁换向阀在高压和大流量下，换向困难，所以只能应用在小流量的系统中。

2）液动换向阀和电液换向阀

液动换向阀是利用控制油推动阀芯，实现液流流动方向改变的换向阀，结构原理如图12所示。

当控制油路的压力油从控制油口X1进入阀体左腔时，阀体右腔接通X2回油，压力油推动阀芯右移，阀芯处于右位工作。

此时，油口P与油口A接通，系统的压力油从油口P经油口A流入工作元件，工作元件的回油腔中油液从油口B经油口T流回油箱；反之，油口P与油口B接通，经油口A流回油箱。

图12液动换向阀结构原理图

电液换向阀是以电磁阀作为先导级阀，用它输出的压力油来控制主级换向阀，结构原理如图13所示。

主阀芯2靠两个弹簧3保持在中位，两弹簧腔6与导阀T腔相通，控制油从通道7进入导阀4中。

当先导阀电磁铁通电后，导阀换向，控制油作用在主阀芯2两端面的任意的一面上，推动主阀芯移动，使各油口按滑阀机能接通，从而改变液流的流动方向。

电磁铁断电后，导阀芯回到初始位置，两弹簧腔6通过导阀T腔与油箱相通，在弹簧力的作用下，主阀芯回到中位。

弹簧腔的油经导阀通过外排口Y或内部通道T排出。

1—阀体2—主阀控制阀芯3—复位弹簧4—先导阀5—电磁铁

6—弹簧腔7—控制油路8—手动应急操作器

图13电液换向阀结构原理图

液控换向阀和电液换向阀可用于高压大流量的场合。

3）手动换向阀

手动换向阀是利用手动杠杆来操纵的方向控制阀。

该阀根据定位方式的不同，有弹簧复位式和钢球定位式两种结构。

图14是弹簧复位式手动换向阀结构原理图。

该阀是三位四通的，当操纵手柄2的外力取消后，复位弹簧4把阀芯3推回到中位，故又称弹簧对中式。

对二位四通弹簧复位式手动换向阀，当操纵手柄的外力取消后，复位弹簧把阀芯推回到初始位置。

1—阀体2—手柄3—阀芯4—复位弹簧

图14弹簧复位式手动换向阀结构原理图

钢球定位式是当操纵手柄的外力取消后，阀芯依靠钢球定位保持在换向位置，如图15所示。

1—联接轴2—钢球

图15钢球定位式手动换向阀结构原理图

手动换向阀与单独的电磁换向阀作用相同，只是该阀用于手动操纵的场合。

（2）滑阀机能

滑阀的机能是指没有对阀芯进行操作的原始位置时，它的各个油口的连通关系。

滑阀机能较多，常用的有O型、Y型、H型等。

图16滑阀机能

3.3流量阀

用来控制液压系统中液流流量的阀。

主要有节流阀和调速阀。

3.3.1节流阀

通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀。

将单向阀和节流阀并联组成单向节流阀。

节流阀遵循节流公式Q＝CQA

1）节流阀

图17是节流阀的结构原理图。

该阀主要由阀体1，调节件2和节流套3组成。

在节流口4处实现对从A到B的流动的节流。

转动节流杆5，可调节节流断面。

由于节流口制成薄壁孔，故节流不易受温度的影响。

a）结构原理图b）液压符号图

1—阀体2—调节件3—节流套4—节流口5—节流杆

图17节流阀

2）单向节流阀

图18单向节流阀的结构原理图。

该阀是管式联接的单向节流阀，其节流口采用轴向三角槽式结构。

旋转调节螺母3，可改变节流口通流面积的大小，以调节流量。

正向流动时起节流阀作用；反向流动时起单向阀作用，这时由于有部分油液可在环形缝隙中流动，可以清除节流口上的沉积物。

在阀体2左端有刻度槽，调节螺母3上有刻度，用以标志调节流量的大小。

a）结构原理图b）液压符号图

1—O形圈2—阀体3—调节螺母4—单向阀5—弹簧6—卡环7—卡环8—弹簧座

图18单向节流阀

节流阀和单向节流阀是简易的流量控制阀，它们在定量泵液压系统中的主要作用是与溢流阀配合，组成三种节流调速系统：

即进油节流调速系统、回油节流调速系统和旁路节流调速系统。

对于执行元件要求往返节流调速的系统可使用两个单向节流阀。

节流阀也在容积节流调速回路中使用。

这种阀没有压力及温度补偿装置，不能自动补偿载荷及油液粘度变化时造成的速度不稳定，但其结构简单，制造和维护方便。

所以在载荷变化不大或对速度稳定性要求不高的一般液压系统中得到广泛应用。

由于节流阀在工作时，不能保证节流口前后的压差不变，所以不能保证流量维持稳定，不适宜用在负载变化较大的场合。

3）调速阀

调速阀是定差减压阀与节流阀的组合。

靠定差减压阀来维持节流阀进出口压力差近于恒定，从而保证其流量不受负载变化影响的流量控制阀。

适用于执行元件负载变化大，而且对运动速度稳定性要求较高的场合。

调速阀结构原理和液压符号如图19所示。

1—减压阀2—节流阀

a）结构图b）液压符号

图19调速阀

4）溢流节流阀

靠定差溢流阀来维持节流阀进出口压力差近于恒定，多余油液从回油口流出，从而保证其流量不受负载变化影响的流量控制阀。

其特点是，进口压力随出口压力的增大而增大，随出口压力的减小而减小，是一种节能元件，如图20所示。

a）结构图b）液压符号

图20溢流节流阀

3.4比例阀

用比例电磁铁来控制液压阀压力、流量、方向的阀，通过电流的变化实现控制参数的变化。

如：

比例换向阀、比例溢流阀、比例调速阀、比例减压阀。

1—阀体2—弹簧3—阀芯4—减压阀5—比例电磁铁

图21电磁比例换向阀

当电磁铁未通电时，阀芯3由复位弹簧2保持中位。

如电磁铁A通电，电磁铁推杆直接推动阀芯3右移，位移量与电气信号成正比，使阀芯3的V型槽逐渐打开，从而控制液流流量，若断电时阀芯3靠复位弹簧2复位，如图21所示。

1—先导阀2—比例电磁铁3—主阀4—阀芯5—阻尼

图22先导式比例溢流阀

先导式比例溢流阀与先导式溢流阀主要区别在于：

先导式比例溢流阀可根据输入电气信号变化无极调节系统的压力，如图22所示。

1—阀体2—比例电磁铁3—节流阀4—压力阀5—单向阀

图23先导式比例溢流阀

图23为两通结构的电磁比例调速阀，采用给定电气信号控制系统的流量保持恒定，与压力和温度变化无关。

在液压系统中，将液压阀有机的连接在一起，组成各种液压回路。

4.辅助部分

液压辅件：

组成液压系统的除液压泵、液压阀、液压执行元件之外的各种用件的统称，如管接头、油管、滤油器、加热器、冷却器、密封件、滤清器、油标、油箱等。

1—管接头2—胶管

图24液压辅件