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精选优质文档-倾情为你奉上教学周：第一周 星期：一、三 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的讲解第一章概论教学要求本章学习什么是液压传动、液压传动系统的组成、液压系统图的画法及规定等问题，以达到学生对液压传动这门技术有一个基本的了解。教学重点和难点液压传动系统的组成、液压系统图的画法及规定。教学方法和手段多媒体演示法教学内容：液压传动的工作原理液压传动的工作原理，可以用一个液压千斤顶的工作原理来说明。 通过对液压千斤顶工作过程的分析，可以初步了解到液压传动的基本工作原理。液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质。压下杠杆时，小油缸2输出压力油，是将机械能转换成油液的压力能，压力油经过管道6及单向阀7，推动大活塞8举起重物，是将油液的压力能又转换成机械能。大活塞8举升的速度取决于单位时间内流入大油缸9中油容积的多少。由此可见，液压传动是一个不同能量的转换过程。液压传动系统的组成液压千斤顶是一种简单的液压传动装置。换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头组成。其工作原理如下：液压泵由电动机驱动后，从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵，油液在泵腔中从入口低压到泵出口高压， 一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成：1.能源装置它是供给液压系统压力油，把机械能转换成液压能的装置。最常见的形式是液压泵。2.执行装置它是把液压能转换成机械能的装置。其形式有作直线运动的液压缸，有作回转运动的液压马达，它们又称为液压系统的执行元件。3.控制调节装置它是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。4.辅助装置上述三部分之外的其他装置，例如油箱，滤油器，油管等。它们对保证系统正常工作是必不可少的。5.工作介质传递能量的流体，即液压油等。什么是液压传动?液压系统的组成：1.能源装置 2.执行机构 3.控制装置 4.辅助元件液压系统图图形符号图1-3机床工作台液压系统的图形符号图1工作台2液压缸3油塞4换向阀5节流阀6开停阀7溢流阀8液压泵9滤油器10油箱图1-2所示的液压系统是一种半结构式的工作原理图它有直观性强、容易理解的优点，当液压系统发生故障时，根据原理图检查十分方便，但图形比较复杂，绘制比较麻烦。我国已经制定了一种用规定的图形符号来表示液压原理图中的各元件和连接管路的国家标准，即“液压系统图图形符号(GB78676)”。我国制订的液压系统图图形符号(GB78676)中，对于这些图形符号有以下几条基本规定。(1)符号只表示元件的职能，连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也不表示元件在机器中的实际安装位置。(2)元件符号内的油液流动方向用箭头表示，线段两端都有箭头的，表示流动方向可逆。(3)符号均以元件的静止位置或中间零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作例外。图1-3所示为图1-2(a)系统用国标GB78676液压系统图图形符号绘制的工作原理图。使用这些图形符号可使液压系统图简单明了，且便于绘图。教学周：第一周 星期：三、五 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的讲解液压传动的优点和缺点。教学要求掌握液压传动的优点和缺点。教学重点和难点液压传动的缺点教学方法和手段讲述教学内容：液压传动的优缺点液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它具有以下的主要优点：(1)由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。(2)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功率液压马达的体积为电动机的12%13%。液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压马达可小至0.0025N/W(牛/瓦),发电机和电动机则约为0.03N/W。(3)可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达12000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。(4)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。正因为此特点，金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采用液压传动。(5)液压装置易于实现过载保护借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。(6)液压传动容易实现自动化借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。(7)液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。液压传动的缺点是：(1)液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。(2)液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。(3)为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。(4)液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。(5)液压系统发生故障不易检查和排除。总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。液压传动有着广泛的发展前景。 教学周：第二周 星期：一、三 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的掌握液压传动的基础知识，学习液压油。教学要求本章主要是为学习液压传动打下一个良好的流体力学基础，学习一些有关的必要的知识。要求学习好有关知识，如静止液体力学的的一些知识及液压油的性质等。教学重点和难点液压油的种类，型号，污染与防护。教学方法和手段多媒体教学课件、讲述。教学内容：液压油 液压油是液压传动系统中的传动介质，而且还对液压装置的机构、零件起这润滑、冷却和防锈作用。液压传动系统的压力、温度和流速在很大的范围内变化，因此液压油的质量优劣直接影响液压系统的工作性能。故此，合理的选用液压油也是很重要的。液压油的分类： 普通液压油 专用液压油1、石油基液压油 抗磨液压油 高粘度指数液压油石油基液压油是以石油地精炼物未基础，加入抗氧化或抗磨剂等混合而成的液压油，不同性能、不同品种、不同精度则加入不同的添加剂。 合成液压油磷酸酯液压油2、难燃液压油 水乙二醇液压油 含水液压油 油包税乳化液 乳化液 水包油乳化油1)石油基液压油 这种液压油是以石油的精炼物为基础，加入各种为改进性能的添加剂而成。添加剂有抗氧添加剂、油性添加剂、抗磨添加剂等。不同工作条件要求具有不同性能的液压油，不同品种的液压油是由于精制程度不同和加入不同的添加剂而成。2)成添加剂 磷酸脂液压油是难燃液压油之一。它的使用范围宽，可达-54135。抗燃性好，氧化安定性和润滑性都很好。缺点是与多种密封材料的相容性很差，有一定的毒性。3)乙二醇液压油 这种液体由水、乙二醇和添加剂组成，而蒸馏水占3555，因而抗燃性好。这种液体的凝固点低，达-50，粘度指数高（130170），为牛顿流体。缺点是能使油漆涂料变软。但对一般密封材料无影响。4)乳化液 乳化液属抗燃液压油，它由水、基础油和各种添加剂组成。分水包油乳化液和油包水乳化液，前者含水量达9095，后者含水量大40。液压油的选用正确而合理地选用液压油，乃是保证液压设备高效率正常运转的前提。选用液压油时，可根据液压元件生产厂样本和说明书所推荐的品种号数来选用液压油，或者根据液压系统的工作压力、工作温度、液压元件种类及经济性等因素全面考虑，一般是先确定适用的粘度范围，再选择合适的液压油品种。同时还要考虑液压系统工作条件的特殊要求，如在寒冷地区工作的系统则要求油的粘度指数高、低温流动性好、凝固点低；伺服系统则要求油质纯、压缩性小；高压系统则要求油液抗磨性好。在选用液压油时，粘度是一个重要的参数。粘度的高低将影响运动部件的润滑、缝隙的泄漏以及流动时的压力损失、系统的发热温升等。所以，在环境温度较高，工作压力高或运动速度较低时，为减少泄漏，应选用粘度较高的液压油，否则相反。液压油的牌号(即数字)表示在40下油液运动粘度的平均值(单位为cSt)。原名内为过去的牌号，其中的数字表示在50时油液运动粘度的平均值。但是总的来说，应尽量选用较好的液压油，虽然初始成本要高些，但由于优质油使用寿命长，对元件损害小，所以从整个使用周期看，其经济性要比选用劣质油好些。表2-3 常见液压油系列品种种类牌号原名用途油名代号普通液压油N32号液压油N68G号液压油YA-N32YA-N6820号精密机床液压油40号液压导轨油用于环境温度045工作的各类液压泵的中、低压液压系统抗磨液压油N32号抗磨液压油N150号抗磨液压油N168K号抗磨液压油YA-N32 YA-N150 YA-N168 K20抗磨液压油80抗磨液压油40抗磨液压油用于环境温度-1040工作的高压柱塞泵或其他泵的中、高压系统低温液压油N15号低温液压油N46D号低温液压油YA-N15 YA-N46 D低凝液压油工程液压油用于环境温度-20至高于40工作的各类高压油泵系统高粘度指数液压油N32H号高粘度指数液压油YD-N32 D用于温度变化不大且对粘温性能要求更高的液压系统液压油的污染与防护液压油是否清洁，不仅影响液压系统的工作性能和液压元件的使用寿命，而且直接关系到液压系统是否能正常工作。液压系统多数故障与液压油受到污染有关，因此控制液压油的污染是十分重要的。1.液压油被污染的原因液压油被污染的原因主要有以下几方面： (1)液压系统的管道及液压元件内的型砂、切屑、磨料、焊渣、锈片、灰尘等污垢在系统使用前冲洗时未被洗干净，在液压系统工作时，这些污垢就进入到液压油里。(2)外界的灰尘、砂粒等，在液压系统工作过程中通过往复伸缩的活塞杆，流回油箱的漏油等进入液压油里。另外在检修时，稍不注意也会使灰尘、棉绒等进入液压油里。(3)液压系统本身也不断地产生污垢，而直接进入液压油里，如金属和密封材料的磨损颗粒，过滤材料脱落的颗粒或纤维及油液因油温升高氧化变质而生成的胶状物等。2.油液污染的危害液压油污染严重时，直接影响液压系统的工作性能，使液压系统经常发生故障，使液压元件寿命缩短。造成这些危害的原因主要是污垢中的颗粒。对于液压元件来说，由于这些固体颗粒进入到元件里，会使元件的滑动部分磨损加剧，并可能堵塞液压元件里的节流孔、阻尼孔，或使阀芯卡死，从而造成液压系统的故障。水分和空气的混入使液压油的润滑能力降低并使它加速氧化变质，产生气蚀，使液压元件加速腐蚀，使液压系统出现振动、爬行等。3.防止污染的措施造成液压油污染的原因多而复杂，液压油自身又在不断地产生脏物，因此要彻底解决液压油的污染问题是很困难的。为了延长液压元件的寿命，保证液压系统可靠地工作，将液压油的污染度控制在某一限度以内是较为切实可行的办法。对液压油的污染控制工作主要是从两个方面着手：一是防止污染物侵入液压系统；二是把已经侵入的污染物从系统中清楚出去。污染控制要贯穿于整个液压装置的设计、制造、安装、使用、维护和修理等各个阶段。为防止油液污染，在实际工作中应采取如下措施：(1)使液压油在使用前保持清洁。液压油在运输和保管过程中都会受到外界污染，新买来的液压油看上去很清洁，其实很“脏”，必须将其静放数天后经过滤加入液压系统中使用。(2)使液压系统在装配后、运转前保持清洁。液压元件在加工和装配过程中必须清洗干净，液压系统在装配后、运转前应彻底进行清洗，最好用系统工作中使用的油液清洗，清洗时油箱除通气孔(加防尘罩)外必须全部密封，密封件不可有飞边、毛刺。(3)使液压油在工作中保持清洁。液压油在工作过程中会受到环境污染，因此应尽量防止工作中空气和水分的侵入，为完全消除水、气和污染物的侵入，采用密封油箱，通气孔上加空气滤清器，防止尘土、磨料和冷却液侵入，经常检查并定期更换密封件和蓄能器中的胶囊。(4)采用合适的滤油器。这是控制液压油污染的重要手段。应根据设备的要求，在液压系统中选用不同的过滤方式，不同的精度和不同的结构的滤油器，并要定期检查和清洗滤油器和油箱。(5)定期更换液压油。更换新油前，油箱必须先清洗一次，系统较脏时，可用煤油清洗，排尽后注入新油。(6)控制液压油的工作温度。液压油的工作温度过高对液压装置不利，液压油本身也会加速化变质，产生各种生成物，缩短它的使用期限，一般液压系统的工作温度最好控制在65以下，机床液压系统则应控制在55以下。教学周：第二周 星期：三、五 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的掌握液压传动的基础知识教学要求掌握液压传动主要参数、液体流动时的能量、液体流过小孔的流量、液压冲击、空穴现象。教学重点和难点液体流动时的能量、液压冲击、空穴现象教学方法和手段多媒体课件教学内容：压力液压系统中的压力就是指压强，液体压力通常有绝对压力、相对压力(表压力)、真空度三种表示方法。因为在地球表面上，一切物体都受大气压力的作用，而且是自成平衡的，即大多数测压仪表在大气压下并不动作，这时它所表示的压力值为零，因此，它们测出的压力是高于大气压力的那部分压力。也就是说，它是相对于大气压(即以大气压为基准零值时)所测量到的一种压力，因此称它为相对压力或表压力。另一种是以绝对真空为基准零值时所测得的压力，我们称它为绝对压力。当绝对压力低于大气压时，习惯上称为出现真空。因此，某点的绝对压力比大气压小的那部分数值叫作该点的真空度。如某点的绝对压力为4.052104Pa(0.4大气压)，则该点的真空度为0.6078104Pa(0.6大气压)。绝对压力、相对压力(表压力)和真空度的关系如图2-4所示。图2-4绝对压力与表压力的关系 图2-5真空由图2-4可知，绝对压力总是正值，表压力则可正可负，负的表压力就是真空度，如真空度为4.052104Pa(0.4大气压)，其表压力为-4.052104Pa(-0.4大气压)。我们把下端开口，上端具有阀门的玻璃管插入密度为的液体中，如图2-5所示。如果在上端抽出一部分封入的空气，使管内压力低于大气压力，则在外界的大气压力pa的作用下，管内液体将上升至h0，这时管内液面压力为p0，由流体静力学基本公式可知：pa=p0+gh0。显然，gh0就是管内液面压力p0不足大气压力的部分，因此它就是管内液面上的真空度。由此可见，真空度的大小往往可以用液柱高度h0=(pa- p0)/g来表示。在理论上，当p0等于零时，即管中呈绝对真空时，h0达到最大值，设为(h0max)r，在标准大气压下，(h0max)rpatm/g=10.1325/(9.8066)=1.033/水的密度=10-3kg/cm3，汞的密度为13.610-3kg/cm3。所以(h0max)r1.03310-3=1033cmH2O=10.33mH2O或(h0max)r1.03313.610-3=76cmHg=760mmHg即理论上在标准大气压下的最大真空度可达10.33米水柱或760毫米汞柱。根据上述归纳如下：(1)绝对压力大气压力+表压力(2)表压力绝对压力-大气压力(3)真空度大气压力-绝对压力压力单位为帕斯卡，简称帕，符号为Pa，1Pa1N/m2。由于此单位很小，工程上使用不便，因此常采用它的倍单位兆帕，符号MPa。1Mpa=105Pa帕斯卡原理密封容器内的静止液体，当边界上的压力p0发生变化时，例如增加p，则容器内任意一点的压力将增加同一数值p0也就是说，在密封容器内施加于静止液体任一点的压力将以等值传到液体各点。这就是帕斯卡原理或静压传递原理。在液压传动系统中，通常是外力产生的压力要比液体自重(h)所产生的压力大得多。因此可把式(2-16)中的h项略去，而认为静止液体内部各点的压力处处相等。图2-6静压传递原理应用实例根据帕斯卡原理和静压力的特性，液压传动不仅可以进行力的传递，而且还能将力放大和改变力的方向。流量概念理想液体流动时的能量实际液体流动时的能量液压系统能量损失液压冲击 在液压系统中，当极快地换向或关闭液压回路时，致使液流速度急速地改变(变向或停止)，由于流动液体的惯性或运动部件的惯性，会使系统内的压力发生突然升高或降低，这种现象称为液压冲击(水力学中称为水锤现象)。在研究液压冲击时，必须把液体当作弹性物体，同时还须考虑管壁的弹性。空穴现象一般液体中溶解有空气，水中溶解有约2%体积的空气，液压油中溶解有(6%12%)体积的空气。成溶解状态的气体对油液体积弹性模量没有影响，成游离状态的小气泡则对油液体积弹性模量产生显著的影响。空气的溶解度与压力成正比。当压力降低时，原先压力较高时溶解于油液中的气体成为过饱和状态，于是就要分解出游离状态微小气泡，其速率是较低的，但当压力低于空气分离压pg时，溶解的气体就要以很高速度分解出来，成为游离微小气泡，并聚合长大，使原来充满油液的管道变为混有许多气泡的不连续状态，这种现象称为空穴现象。油液的空气分离压随油温及空气溶解度而变化，当油温t=50时，pg4106Pa(0.4bar)(绝对压力)。管道中发生空穴现象时，气泡随着液流进入高压区时，体积急剧缩小，气泡又凝结成液体，形成局部真空，周围液体质点以极大速度来填补这一空间，使气泡凝结处瞬间局部压力可高达数百巴，温度可达近千度。在气泡凝结附近壁面，因反复受到液压冲击与高温作用，以及油液中逸出气体具有较强的酸化作用，使金属表面产生腐蚀。因空穴产生的腐蚀，一般称为气蚀。泵吸入管路连接、密封不严使空气进入管道，回油管高出油面使空气冲入油中而被泵吸油管吸入油路以及泵吸油管道阻力过大，流速过高均是造成空穴的原因。此外，当油液流经节流部位，流速增高，压力降低，在节流部位前后压差p1p23.5时，将发生节流空穴。空穴现象，引起系统的振动，产生冲击、噪音、气蚀使工作状态恶化，应采取如下预防措施。1.限制泵吸油口离油面高度，泵吸油口要有足够的管径，滤油器压力损失要小，自吸能力差的泵用辅助供油。2.管路密封要好，防止空气渗入。3.节流口压力降要小，一般控制节流口前后压差比p1p23.5。教学周：第三周 星期：一、三 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的学习液压泵和液压马达概述教学要求掌握液压泵的工作原理、性能参数、种类符号。教学重点和难点液压泵的工作原理、性能参数教学方法和手段多媒体课件教学内容：液压泵的工作原理 图31 液压泵工作原理图液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵，图3-1所示的是一单柱塞液压泵的工作原理图，图中柱塞2装在缸体3中形成一个密封容积a，柱塞在弹簧4的作用下始终压紧在偏心轮1上。原动机驱动偏心轮1旋转使柱塞2作往复运动，使密封容积a的大小发生周期性的交替变化。当a有小变大时就形成部分真空，使油箱中油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀6进入油箱a而实现吸油；反之，当a由大变小时，a腔中吸满的油液将顶开单向阀5流入系统而实现压油。这样液压泵就将原动机输入的机械能转换成液体的压力能，原动机驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油。液压泵的主要性能参数1.压力2.排量和流量3.功率和效率液压泵与液压马达的种类符号教学周：第三周 星期：三、五 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的学习齿轮泵教学要求了解齿轮泵种类，结构、工作原理教学重点和难点外啮合齿轮泵的结构、工作原理、结构问题、内啮合齿轮泵结构、工作原理教学方法和手段多媒体课件讲述教学内容：外啮合齿轮泵结构和工作原理齿轮泵的工作原理如图3-3所示，它是分离三片式结构，三片是指泵盖4，8和泵体7，泵体7内装有一对齿数相同、宽度和泵体接近而又互相啮合的齿轮6，这对齿轮与两端盖和泵体形成一密封腔，并由齿轮的齿顶和啮合线把密封腔划分为两部分，即吸油腔和压油腔。两齿轮分别用键固定在由滚针轴承支承的主动轴12和从动轴15上，主动轴由电动机带动旋转。图3-3 外啮合型齿轮泵工作原理流量计算结构问题：1 泄漏 2 困油 3径向不平衡力内啮合齿轮泵结构工作原理教学周：第四周 星期：一、三 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的学习叶片泵教学要求了解叶片泵种类，结构、工作原理。教学重点和难点双作用叶片泵的结构、工作原理、结构问题、单作用叶片泵结构、工作原理教学方法和手段多媒体演示法教学内容：双作用叶片泵工作原理双作用叶片泵的工作原理如图3-12所示,泵也是由定子1、转子2、叶片3和配油盘(图中未画出)等组成。转子和定子中心重合,定子内表面近似为椭圆柱形,该椭圆形由两段长半径R、两段短半径r和四段过渡曲线所组成。当转子转动时,叶片在离心力和(建压后)根部压力油的作用下,在转子槽内作径向移动而压向定子内表,由叶片、定子的内表面、转子的外表面和两侧配油盘间形成若干个密封空间,当转子按图示方向旋转时,处在小圆弧上的密封空间经过渡曲线而运动到大圆弧的过程中,叶片外伸,密封空间的容积增大,要吸入油液;再从大圆弧经过渡曲线运动到小圆弧的过程中,叶片被定子内壁逐渐压进槽内,密封空间容积变小,将油液从压油口压出,因而,当转子每转一周,每个工作空间要完成两次吸油和压油,所以称之为双作用叶片泵,这种叶片泵由于有两个吸油腔和两个压油腔,并且各自的中心夹角是对称的,所以作用在转子上的油液压力相互平衡,因此双作用叶片泵又称为卸荷式叶片泵,为了要使径向力完全平衡,密封空间数(即叶片数)应当是双数。图3-12双作用叶片泵的工作原理结构问题：定子曲线、叶片倾角、端面间隙应用特点单作用叶片泵工作原理变量特性教学周：第四周 星期：三、五 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的学习柱塞泵教学要求了解柱塞泵种类，结构、工作原理。教学重点和难点径向柱塞泵的结构、工作原理、结构问题，轴向柱塞泵结构、工作原理，液压马达结构、工作原理教学方法和手段多媒体演示法教学内容：径向柱塞泵的结构、工作原理轴向柱塞泵的结构、工作原理液压马达工作原理教学周：第五周 星期：一、三 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的学习液压缸的类型和特点教学要求掌握活塞式液压缸的分类、工作原理特性参数。掌握柱塞式液压缸工作原理、特性参数。掌握伸缩式液压缸工作原理。掌握摆动式液压缸工作原理。教学重点和难点活塞式液压缸的分类、工作原理特性参数。教学方法和手段多媒体课件、讲述教学内容：活塞式液压缸双活塞杆式液压缸单活塞杆式液压缸差动连接是为了获得较大的运动速度柱塞式液压缸工作原理伸缩式液压缸工作原理摆动式液压缸工作原理教学周：第五周 星期：三、五 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的学习液压缸的结构教学要求缸筒与端盖的连接密封装置缓冲和排气教学重点和难点对课本中图形的识别，将其转化为头脑中的三维图形和动画教学方法和手段多媒体演示法教学内容：液压缸的结构缸筒与端盖的连接活塞与活塞杆连接密封装置间隙密封密封圈密封缓冲和排气教学周：第六周 星期：一、三 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的液压缸的设计计算 教学要求知道如何设计液压缸，并能对设计结果经行校核教学重点和难点设计计算校核教学方法和手段多媒体演示法教学内容：液压缸主要尺寸的计算：缸筒的内径D活塞杆的直径d液压缸筒的长度L液压缸的校核：薄壁圆筒厚壁圆筒活塞杆强度及压杆稳定性校核教学周：第六周 星期：三、五 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的学习液压阀概述教学要求掌握液压控制阀作用、分类教学重点和难点液压控制阀分类教学方法和手段多媒体演示法教学内容：液压阀的作用液压阀是用来控制液压系统中油液的流动方向或调节其压力和流量的，因此它可分为方向阀、压力阀和流量阀三大类。一个形状相同的阀，可以因为作用机制的不同，而具有不同的功能。压力阀和流量阀利用通流截面的节流作用控制着系统的压力和流量，而方向阀则利用通流通道的更换控制着油液的流动方向。这就是说，尽管液压阀存在着各种各样不同的类型，它们之间还是保持着一些基本共同之点的。例如：（1） 在结构上，所有的阀都有阀体、阀芯（转阀或滑阀）和驱使阀芯动作的元、部件（如弹簧、电磁铁）组成 。（2） 在工作原理上，所有阀的开口大小，阀进、出口间压差以及流过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式，仅是各种阀控制的参数各不相同而已。液压阀的分类 液压阀可按不同的特征进行分类，如表51所示。表51 液压阀的分类分类方法种类详细分类按机能分类压力控制阀溢流阀、顺序阀、卸荷阀、平衡阀、减压阀、比例压力控制阀、缓冲阀、仪表截止阀、限压切断阀、压力继电器流量控制阀节流阀、单向节流阀、调速阀、分流阀、集流阀、比例流量控制阀 方向控制阀单向阀、液控单向阀、换向阀、行程减速阀、充液阀、梭阀、比例方向阀按结构分类滑阀圆柱滑阀、旋转阀、平板滑阀座阀椎阀、球阀、喷嘴挡板阀射流管阀射流阀按操作方法分类手动阀手把及手轮、踏板、杠杆机动阀挡块及碰块、弹簧、液压、气动电动阀电磁铁控制、伺服电动机和步进电动机控制按连接方式分类管式连接螺纹式连接、法兰式连接板式及叠加式连接单层连接板式、双层连接板式、整体连接板式、叠加阀插装式连接螺纹式插装（二、三、四通插装阀）、法兰式插装（二通插装阀）按其他方式分类开关或定值控制阀压力控制阀、流量控制阀、 方向控制阀按控制方式分类电液比例阀电液比例压力阀、电源比例流量阀、电液比例换向阀、电流比例复合阀、电流比例多路阀三级电液流量伺服伺服阀单、两级（喷嘴挡板式、动圈式）电液流量伺服阀、三级电液流量伺服数字控制阀数字控制压力控制流量阀与方向阀对液压阀的基本要求（1） 动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小。（2） 油液流过的压力损失小。（3） 密封性能好。（4） 结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大。教学周：第七周 星期：一、三 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的学习方向控制阀教学要求掌握方向控制阀的种类和结构以及工作原理教学重点和难点换向阀原理、操作方式教学方法和手段多媒体演示法教学内容：方向控制阀 一、单向阀 液压系统中常见的单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。1.普通单向阀 普通单向阀的作用，是使油液只能沿一个方向流动，不许它反向倒流。图51（a）所示是一种管式普通单向阀的结构。压力油从阀体左端的通口P1流入时，克服弹簧3作用在阀芯2上的力，使阀芯向右移动，打开阀口，并通过阀芯2上的径向孔a、轴向孔b从阀体右端的通口流出。但是压力油从阀体右端的通口P2流入时，它和弹簧力一起使阀芯锥面压紧在阀座上，使阀口关闭，油液无法通过。图51（b）所示是单向阀的职能符号图。图5-1单向阀(a)结构图(b)职能符号图1阀体2阀芯3弹簧2.液控单向阀 图52（a）所示是液控单向阀的结构。当控制口K处无压力油通入时，它的工作机制和普通单向阀一样；压力油只能从通口P1流向通口P2，不能反向倒流。当控制口K有控制压力油时，因控制活塞1右侧a腔通泄油口，活塞1右移，推动顶杆2顶开阀芯3，使通口P1和P2接通，油液就可在两个方向自由通流。图52（b）所示是液控单向阀的职能符号。 图5-2液控单向阀(a)结构图(b)职能符号图1活塞2顶杆3阀芯 二、换向阀 换向阀利用阀芯相对于阀体的相对运动，使油路接通、关断，或变换油流的方向，从而使液压执行元件启动、停止或变换运动方向。 1. 对换向阀的主要要求 换向阀应满足：（1） 油液流经换向阀时的压力损失要小。（2） 互不相通的油口间的泄露要小。（3） 换向要平稳、迅速且可靠。 2. 转阀 图 53（a）所示为转动式换向阀（简称转阀）的工作原理图。图 53 转阀该阀由阀体1、阀芯2和使阀芯转动的操作手柄3组成，在图示位置，通口P和A相通、B和T相通；当操作手柄转换到“止”位置时，通口P、A、B和T均不相通，当操作手柄转换到另一位置时，则通口P和B相通，A和T相通。53（b）所示是它的职能符号。 3.滑阀式换向阀 换向阀在按阀芯形状分类时，有滑阀式和转阀式两种，滑阀式换向阀在液压系统中远比转阀式用得广泛。（1） 结构主体。 阀体和滑动阀芯是滑阀式换向阀的结构主体。表53所示是其最常见的结构形式。由表可见，阀体上开有多个通口，阀芯移动后可以停留在不同的工作位置上。表53滑阀式换向阀主体结构形式 当阀芯处在图示中间位置时，五个通口都关闭；当阀芯移向左端时，通口O2关闭，通口P和B相通，通口A和O1相通；当阀芯移向右端时，通口O1关闭，通口P和A相通，通口B和O2相通。这种结构形式由于具有使五个通口都关闭的工作状态，故可使受它控制的执行元件在任意位置上停止运动。(2)滑阀的操纵方式。常见的滑阀操纵方式示于图5-4中。图5-4滑阀操纵方式(a)手动式(b)机动式(c)电磁动(d)弹簧控制(e)液动(f)液压先导控制(g)电液控制(3)换向阀的结构。在液压传动系统中广泛采用的是滑阀式换向阀，在这里主要介绍这种换向阀的几种典型结构。手动换向阀。图5-5(b)为自动复位式手动换向阀，放开手柄1、阀芯2在弹簧3的作用下自动回复中位，该阀适用于动作频繁、工作持续时间短的场合，操作比较完全，常用于工程机械的液压传动系统中。如果将该阀阀芯右端弹簧3的部位改为可自动定位的结构形式，即成为可在三个位置定位的手动换向阀。图5-5(a)为职能符号图。图5-5手动换向阀(a)职能符号图(b)结构图1手柄2阀芯3弹簧JZ机动换向阀。机动换向阀又称行程阀，它主要用来控制机械运动部件的行程，它是借助于安装在工作台上的挡铁或凸轮来迫使阀芯移动，从而控制油液的流动方向，机动换向阀通常是二位的，有二通、三通、四通和五通几种，其中二位二通机动阀又分常闭和常开两种。图5-6(a)为滚轮式二位三通常闭式机动换向阀，在图示位置阀芯2被弹簧1压向上端，油腔P和A通，B口关闭。当挡铁或凸轮压住滚轮4，使阀芯2移动到下端时，就使油腔P和A断开，P和B接通，A口关闭。图5-6(b)所示为其职能符号。图5-6机动换向阀电磁换向阀。电磁换向阀是利用电磁铁的通电吸合与断电释放而直接推动阀芯来控制液流方向的。它是电气系统与液压系统之件发出，从间的信号转换元件，它的电气信号由液压设备结构图(b)职能符号图中的按钮开关、限位开关、行程开关等电气元1滚轮2阀芯3弹簧而可以使液压系统方便地实现各种操作及自动顺序动作。电磁铁按使用电源的不同，可分为交流和直流两种。按衔铁工作腔是否有油液又可分为“干式”和“湿式”。交流电磁铁起动力较大，不需要专门的电源，吸合、释放快，动作时间约为0.010.03s，其缺点是若电源电压下降15%以上，则电磁铁吸力明显减小，若衔铁不动作，干式电磁铁会在1015min后烧坏线圈(湿式电磁铁为11.5h)，且冲击及噪声较大，寿命低，因而在实际使用中交流电磁铁允许的切换频率一般为10次/min，不得超过30次/min。直流电磁铁工作较可靠，吸合、释放动作时间约为0.050.08s，允许使用的切换频率较高，一般可达120次/min，最高可达300次/min，且冲击小、体积小、寿命长。但需有专门的直流电源，成本较高。此外，还有一种整体电磁铁，其电磁铁是直流的，但电磁铁本身带有整流器，通入的交流电经整流后再供给直流电磁铁。目前，国外新发展了一种油浸式电磁铁，不但衔铁，而且激磁线圈也都浸在油液中工作，它具有寿命更长，工作更平稳可靠等特点，但由于造价较高，应用面不广。图5-7(a)所示为二位三通交流电磁换向阀结构，在图示位置，油口P和A相通，油口B断开；当电磁铁通电吸合时，推杆1将阀芯2推向右端，这时油口P和A断开，而与B相通。而当磁铁断电释放时，弹簧3推动阀芯复位。图5-7(b)所示为其职能符号。图5-7二位三通电磁换向阀(a)结构图(b)职能符号图1推杆2阀芯3弹簧 如前所述，电磁换向阀就其工作位置来说，有二位和三位等。二位电磁阀有一个电磁铁，靠弹簧复位；三位电磁阀有两个电磁铁，如图5-8所示为一种三位五通电磁换向阀的结构和职能符号。图5-8三位五通电磁换向阀(a)结构图(b)职能符号图 液动换向阀。液动换向阀是利用控制油路的压力油来改变阀芯位置的换向阀，图5-9为三位四通液动换向阀的结构和职能符号。阀芯是由其两端密封腔中油液的压差来移动的，当控制油路的压力油从阀右边的控制油口K2进入滑阀右腔时，K1接通回油，阀芯向左移动，使压力油口P与B相通，A与T相通；当K1接通压力油，K2接通回油时，阀芯向右移动，使得P与A相通，B与T相通；当K1、K2都通回油时，阀芯在两端弹簧和定位套作用下回到中间位置。图59 三位四通液动换向阀（a）结构图 （b）职能符号图电液换向阀。在大中型液压设备中，当通过阀的流量较大时，作用在滑阀上的摩擦力和液动力较大，此时电磁换向阀的电磁铁推力相对地太小，需要用电液换向阀来代替电磁换向阀。电液换向阀是由电磁滑阀和液动滑阀组合而成。电磁滑阀起先导作用，它可以改变控制液流的方向，从而改变液动滑阀阀芯的位置。由于操纵液动滑阀的液压推力可以很大，所以主阀芯的尺寸可以做得很大，允许有较大的油液流量通过。这样用较小的电磁铁就能控制较大的液流。 图5-10电液换向阀(a)结构图(b)职能符号(c)简化职能符号1，6-节流阀2，7-单向阀3，5-电磁铁4-电磁阀阀芯8-主阀阀芯 图5-10所示为弹簧对中型三位四通电液换向阀的结构和职能符号，当先导电磁阀左边的电磁铁通电后使其阀芯向右边位置移动，来自主阀P口或外接油口的控制压力油可经先导电磁阀的A口和左单向阀进入主阀左端容腔，并推动主阀阀芯向右移动，这时主阀阀芯右端容腔中的控制油液可通过右边的节流阀经先导电磁阀的B口和T口，再从主阀的T口或外接油口流回油箱(主阀阀芯的移动速度可由右边的节流阀调节)，使主阀P与A、B和T的油路相通；反之，由先导电磁阀右边的电磁铁通电，可使P与B、A与T的油路相通；当先导电磁阀的两个电磁铁均不带电时，先导电磁阀阀芯在其对中弹簧作用下回到中位，此时来自主阀P口或外接油口的控制压力油不再进入主阀芯的左、右两容腔，主阀芯左右两腔的油液通过先导电磁阀中间位置的A、B两油口与先导电磁阀T口相通(如图5-10b所示)，再从主阀的T口或外接油口流回油箱。主阀阀芯在两端对中弹簧的预压力的推动下，依靠阀体定位，准确地回到中位，此时主阀的P、A、B和T油口均不通。电液换向阀除了上述的弹簧对中以外还有液压对中的，在液压对中的电液换向阀中，先导式电磁阀在中位时，A、B两油口均与油口P连通，而T则封闭，其他方面与弹簧对中的电液换向阀基本相似。(4)换向阀的中位机能分析。三位换向阀的阀芯在中间位置时，各通口间有不同的连通方式，可满足不同的使用要求。这种连通方式称为换向阀的中位机能。三位四通换向阀常见的中位机能、型号、符号及其特点，示于表5-4中。三位五通换向阀的情况与此相仿。不同的中位机能是通过改变阀芯的形状和尺寸得到的。在分析和选择阀的中位机能时，通常考虑以下几点：系统保压。当P口被堵塞，系统保压，液压泵能用于多缸系统。当P口不太通畅地与T口接通时(如X型)，系统能保持一定的压力供控制油路使用。系统卸荷。P口通畅地与T口接通时，系统卸荷。启动平稳性。阀在中位时，液压缸某腔如通油箱，则启动时该腔内因无油液起缓冲作用，启动不太平稳。液压缸“浮动”和在任意位置上的停止，阀在中位，当A、B两口互通时，卧式液压缸呈“浮动”状态，可利用其他机构移动工作台，调整其位置。当A、B两口堵塞或与P口连接(在非差动情况下)，则可使液压缸在任意位置处停下来。三位五通换向阀的机能与上述相仿。(5)主要性能。换向阀的主要性能，以电磁阀的项目为最多，它主要包括下面几项：工作可靠性。工作可靠性指电磁铁通电后能否可靠地换向，而断电后能否可靠地复位。工作可靠性主要取决于设计和制造，且和使用也有关系。液动力和液压卡紧力的大小对工作可靠性影响很大，而这两个力是与通过阀的流量和压力有关。所以电磁阀也只有在一定的流量和压力范围内才能正常工作。这个工作范围的极限称为换向界限，如图5-11所示。压力损失。由于电磁阀的开口很小，故液流流过阀口时产生较大的压力损失。图5-12所示为某电磁阀的压力损失曲线。一般阀体铸造流道中的压力损失比机械加工流道中的损失小。教学周：第七周 星期：三、五 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的学习压力控制阀分类掌握溢流阀的分类工作原理。教学要求能够看懂课本配图，并想象出三维实体模型和阀体动作过程，理解其工作原理教学重点和难点通过二维图形构建三维模型教学方法和手段多媒体演示法教学内容：溢流阀的功用和分类溢流阀的结构和工作原理直动式溢流阀先导式溢流阀教学周：第八周 星期：一、三 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的掌握减压阀的分类工作原理。教学要求能够看懂课本配图，并想象出三维实体模型和阀体动作过程，理解其工作原理教学重点和难点通过二维图形构建三维模型教学方法和手段多媒体演示法教学内容：减压阀的功用和分类减压阀的结构和工作原理教学周：第八周 星期：三、五 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的掌握顺序阀的分类工作原理。教学要求能够看懂课本配图，并想象出三维实体模型和阀体动作过程，理解其工作原理教学重点和难点通过二维图形构建三维模型教学方法和手段多媒体演示法教学内容：顺序阀的功用和分类顺序阀的结构和工作原理直动式顺序阀先导式顺序阀液控顺序阀单项顺序阀压力继电器教学周：第九周 星期：一、三 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的掌握节流阀的分类工作原理。教学要求能够看懂课本配图，并想象出三维实体模型和阀体动作过程，理解其工作原理教学重点和难点通过二维图形构建三维模型教学方法和手段多媒体演示法教学内容：流量控制工作原理节流口形式节流阀的类型和工作原理1节流阀2单向节流阀3行程节流阀教学周：第九周 星期：三、五 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的掌握调速阀的工作原理。教学要求能够看懂课本配图，并想象出三维实体模型和阀体动作过程，理解其工作原理教学重点和难点通过二维图形构建三维模型教学方法和手段多媒体演示法教学内容：教学周：第十周 星期：一、三 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的掌握插装阀的工作原理。教学要求能够看懂课本配图，并想象出三维实体模型和阀体动作过程，理解其工作原理教学重点和难点通过二维图形构建三维模型教学方法和手段多媒体演示法教学内容：插装阀工作原理插装阀类型：方向控制插装阀教学周：第十周 星期：三、五 上课地点：2-304、301 学时：2*3教学目的掌握比例阀、叠加阀的工作原理。教学要求能够看懂课本配图，并想象出三维实体模型和阀体动作过程，理解其工作原理教学重点和难点通过二维图形构建三维模型教学方法和手段多媒体演示法教学内容：比例阀工作原理叠加阀工作原理专心-专注-专业
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