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第八章液壓傳動(dòng) 本章主要介紹的內(nèi)容有 第一節(jié)液壓傳動(dòng)概述第二節(jié)液壓元件 1 第一節(jié)液壓傳動(dòng)概述 本節(jié)主要介紹的內(nèi)容有 液壓傳動(dòng)的工作原理 液壓系統(tǒng)的表示方法與組成 液壓油 2 一 液壓傳動(dòng)的工作原理 圖8 1為液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D 液壓缸和連通構(gòu)成一個(gè)密封容器 里面充滿油液 在放油閥關(guān)閉的情況下 將手柄1提起時(shí) 活塞2便向上移動(dòng) 使液壓缸下腔密封容積增大而形成負(fù)壓 這時(shí)鋼球?qū)⑦B通道關(guān)閉 油箱內(nèi)的油液在大氣壓力的作用下頂開鋼球進(jìn)入液壓缸下腔 完成一次吸油 將手柄壓下時(shí) 活塞則向下移動(dòng) 液壓缸下腔密封體積減小 腔內(nèi)油液壓力升高 這時(shí)鋼球?qū)⒂鸵毫骰赜拖涞耐ǖ狸P(guān)閉 液壓缸下腔壓力油頂開鋼球進(jìn)行液壓缸下腔 推動(dòng)活塞上升 頂起重物 如此反復(fù)地提壓手柄 油液就不斷地進(jìn)入液壓缸下腔 推動(dòng)活塞7不斷上升 達(dá)到起重目的 若將放油閥開通 則在重物的重力G作用下 液壓缸下腔的油液流回油箱 活塞下降到原位 圖8 2是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟砗?jiǎn)圖 從上述例子可以看出 液壓千斤頂是一個(gè)簡(jiǎn)單的液壓傳動(dòng)裝置 分析液壓千斤頂?shù)墓ぷ鬟^(guò)程 可知液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)來(lái)傳 動(dòng)的一種傳動(dòng)方式 它依靠密封容積的變化傳遞運(yùn)動(dòng) 依靠液體內(nèi)部的壓力 由外界負(fù)載所引起 傳遞動(dòng)力 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)本質(zhì)是一種能量轉(zhuǎn)換裝置 它先將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為便于輸送的液壓能 隨后又將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而做功 3 圖8 1和圖8 2 4 二 液壓系統(tǒng)的表示方法與組成 圖8 3所示為某機(jī)床工作臺(tái)的液壓系統(tǒng)圖 當(dāng)扳動(dòng)換向閥的手柄7使閥芯向右時(shí) 液壓泵在電機(jī)的帶動(dòng)下從油箱中吸油 將電能轉(zhuǎn)換為泵出口處油液的液壓能 壓力油經(jīng)節(jié)流閥和換向閥后進(jìn)入液壓缸的左腔 推動(dòng)活塞克服負(fù)載阻力從而帶動(dòng)工作臺(tái)向右作直線運(yùn)動(dòng) 右腔的油液經(jīng)過(guò)換向閥排回油箱 若扳動(dòng)換向閥的手柄使閥芯向左時(shí) 壓力油則進(jìn)入液壓缸的右腔 使液壓缸克服負(fù)載阻力向左運(yùn)動(dòng) 當(dāng)換向閥的手柄扳到圖示中間位置時(shí) 液壓缸的通道被封住 壓力油經(jīng)溢流閥溢回油箱 使用圖形符號(hào)可使液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)單明了 便于閱讀 分析 設(shè)計(jì)和繪制 如圖8 2b所示 5 圖8 3機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng) 6 液壓系統(tǒng)的組成 1 動(dòng)力元件 液壓泵其作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能 是一種能量轉(zhuǎn)換裝置 2 執(zhí)行元件 液壓缸或液壓馬達(dá) 其作用是將液壓泵輸出的液體壓力能轉(zhuǎn)換成工作部件運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能 也是一種能量轉(zhuǎn)換裝置 3 控制元件 各種液壓閥 其作用是控制和調(diào)節(jié)油液的壓力 流量及流動(dòng)方向 以滿足液壓系統(tǒng)的工作需要 4 輔助元件 油箱 油管 過(guò)濾器 密封件和壓力表等 其作用是保證液壓系統(tǒng)能正常工作 5 工作介質(zhì) 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)為液體 一般為液壓油 液壓系統(tǒng)通過(guò)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞 7 三 液壓油1 液壓油的種類 液壓傳動(dòng)及液壓控制系統(tǒng)所用工作介質(zhì)主要可分為石油型 礦物型 合成型和乳化型三大類 其品種及適用范圍見表8 1 2 液壓油的物理性質(zhì) 1 密度單位體積液體的質(zhì)量稱為液體的密度 通常用 kg m3 表示 式中 m 體積為V的液體的質(zhì)量 kg V 液體的體積 m3 提示液壓油的密度隨壓力的增加而增大 隨溫度的升高而減小 但一般情況這些變化都比較微小 可忽略不計(jì) 即認(rèn)為液壓油的密度是恒定的 常取900kg m3 2 可壓縮性液體在壓力的作用下使體積變小的性質(zhì)稱為液體的可壓縮性 通常用體積壓縮系數(shù)K m2 N 和體積彈性模量E N m2 表示 提示液體的可壓縮性很小 在很多情況下可以忽略不計(jì) 僅在高壓及涉及動(dòng)態(tài)特性時(shí)才加以考慮 此時(shí) 工作介質(zhì)中可能有游離的氣泡 E取1 4 2GPa 8 表8 1常用液壓油的使用范圍 9 3 粘性 液體在外力作用下流動(dòng)時(shí) 分子之間由于內(nèi)聚力而具有一種阻礙分子之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力 這一特性稱為液體的粘性 液體的粘性用粘度表示 常用的粘度有動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度等 動(dòng)力粘度 也稱為絕對(duì)粘度 指的是液體在單位速度梯度下流動(dòng) 液層之間單位面積上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力 液體只有在流動(dòng)時(shí)才會(huì)呈現(xiàn)出粘性 靜止的液體不呈現(xiàn)粘性 運(yùn)動(dòng)粘度v 則定義為動(dòng)力粘度與液體的密度之比 即v p 其國(guó)際單位制單位是斯 St m2 s 常用單位是厘斯 cSt lcSt 10 6St 液體的粘度受溫度的影響較大 溫度升高粘度顯著降低 溫度降低粘度顯著升高 液體粘度隨溫度變化的特性稱為粘溫特性 壓力變化對(duì)液體的粘度也有影響 壓力高時(shí)粘度大 反之則小 10 3 液壓油的選用 為了較好地適應(yīng)液壓系統(tǒng)的工作要求 液壓油一般應(yīng)具有如下基本性能 1 合適的粘度 良好的粘溫特性 2 質(zhì)地純凈 雜質(zhì)少 有良好的潤(rùn)滑性能 3 對(duì)金屬和密封件有良好的相容性 抗泡沫 抗乳化 防腐性 防銹性好 4 對(duì)熱 氧化 水解和剪切有良好的穩(wěn)定性 5 體積膨脹系數(shù)小 比熱容大 6 流動(dòng)點(diǎn)和凝固點(diǎn)低 閃點(diǎn)和燃點(diǎn)高 7 對(duì)人體無(wú)傷害 成本低 在滿足基本性能要求的前提下 一般要根據(jù)液壓系統(tǒng)的使用要求和工作環(huán)境 以及綜合經(jīng)濟(jì)性等因素確定液壓油的品種 液壓油的粘度主要根據(jù)液壓泵的類型來(lái)確定 同時(shí)還要考慮工作壓力范圍 油膜承載能力 潤(rùn)滑性 系統(tǒng)溫升程度 液壓油與液壓元件的相容性等因素 選用液壓油時(shí) 還要考慮工作環(huán)境因素 例如 環(huán)境溫度的變化范圍 有無(wú)明火和高溫?zé)嵩?是否造成環(huán)境污染等 此外 選用液壓油時(shí)還要綜合考慮液壓油的成本 以及連帶的液壓元件成本 使用壽命 維護(hù)費(fèi)用 生產(chǎn)效率等因素 按液壓泵類型推薦采用的液壓油粘度見表8 2 11 表8 2按液壓泵類型推薦采用的液壓油粘度 12 4 液壓油的使用及其污染的控制 1 污染的原因工作介質(zhì)污染的主要因素是雜質(zhì) 雜質(zhì)有外界侵入的和工作過(guò)程中產(chǎn)生的兩類 從外界侵入的主要是空氣 塵埃 切屑 棉紗 水滴和冷卻用乳化液等 在液壓系統(tǒng)安裝或修理時(shí)殘留下來(lái)的污染物主要有鐵屑 毛刺 焊渣 鐵銹 沙粒和涂料渣等 在工作過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的污染物主要有液壓油變質(zhì)后的膠狀生成物 密封件的剝離物和金屬氧化后剝落的微屑等 2 污染的危害固體雜質(zhì)會(huì)加速元件的磨損 堵塞閥件的小孔和縫隙 堵塞濾油器 使泵吸油困難并產(chǎn)生噪音 還能擦傷密封件使油的泄漏量增加 水分 清洗液等雜質(zhì)會(huì)降低潤(rùn)滑性能并使油液氧化變質(zhì) 使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定 產(chǎn)生振動(dòng) 噪聲 爬行及啟動(dòng)沖擊等現(xiàn)象 使管路狹窄處產(chǎn)生氣泡 加速元件腐蝕 3 污染的控制液壓元件 油箱和各種管件在組裝前應(yīng)嚴(yán)格清洗 組裝后應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面徹底的沖洗 并將清洗后的介質(zhì)換掉 在設(shè)備運(yùn)輸 使用過(guò)程中防止塵土 磨料等侵入 加裝高性能的濾油器 空氣濾清器 并定期清洗和更換 維修拆卸元件應(yīng)在無(wú)塵區(qū)進(jìn)行 采用適當(dāng)?shù)拇胧┛刂葡到y(tǒng)的溫度 65 以下 防止介質(zhì)氧化變質(zhì) 定期檢查和更換工作介質(zhì) 13 第二節(jié)液壓元件 本節(jié)主要介紹的內(nèi)容有 液壓泵 液壓缸 液壓控制閥 14 一 液壓泵 液壓泵是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件 是把驅(qū)動(dòng)電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成輸?shù)较到y(tǒng)中去的油液的壓力能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置 表8 3所示為其圖形符號(hào) 15 容積式液壓泵 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中使用的液壓泵都是容積式的 圖8 4所示為單柱塞式泵的工作原理 偏心輪旋轉(zhuǎn)時(shí) 柱塞在凸輪和彈簧的作用下在缸體中左右移動(dòng) 當(dāng)柱塞右移時(shí) 缸體中的密封工作腔容積變大 產(chǎn)生真空 油液便通過(guò)吸油閥吸入 當(dāng)柱塞左移時(shí) 缸體中的油腔容積變小 已吸入的油液便通過(guò)壓油閥輸?shù)较到y(tǒng)中去 由此可見 泵是靠密封工作腔的容積變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的 其輸出流量的多少取決于密封工作腔容積變化的大小 根據(jù)以上分析 液壓泵必須具有密閉容積及密閉容積的交替變化 才能吸油和壓油 而且應(yīng)有配流裝置 以使在任何時(shí)候其吸油腔和壓油腔都不能互通 吸油過(guò)程中 油箱必須和大氣相通 16 圖8 4液壓泵的工作原理 17 1 齒輪泵 齒輪泵是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中常用的液壓泵 它的主要優(yōu)點(diǎn)是 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造方便 造價(jià)低 質(zhì)量輕 外形尺寸小 自吸性能好 對(duì)油的污染不敏感 工作可靠 允許轉(zhuǎn)速高 其缺點(diǎn)是流量脈動(dòng)較大 有困油現(xiàn)象 噪聲較大 排量不可變 齒輪泵多用于中等速度 作用力不大的簡(jiǎn)單液壓系統(tǒng) 齒輪泵又有外嚙合式和內(nèi)嚙合式兩類 圖8 5所示為外嚙合齒輪泵的工作原理 在泵的殼體內(nèi)有一對(duì)外嚙合的漸開線直齒輪 齒輪兩側(cè)有端蓋蓋住 圖中未示出 18 圖8 5外嚙合齒輪泵工作原理 19 葉片泵 葉片泵有單作用式 非平衡式 和雙作用式 平衡式 兩大類 在中高壓系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用 葉片泵輸出流量均勻 脈動(dòng)小 噪聲小 但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 吸油特性不大好 對(duì)油液的污染也比較敏感 1 單作用葉片泵工作原理如圖8 6所示 定子具有圓柱形內(nèi)表面 定子和轉(zhuǎn)子間有偏心距e 葉片裝在相對(duì)于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向后傾的轉(zhuǎn)子槽中 并可在槽中滑動(dòng) 圖中虛線所示為配流盤窗口 當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 在離心力的作用下 葉片從槽中甩出頂在定子的內(nèi)圓表面上 這種泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)完成一次吸油和壓油 因此稱為單作用式葉片泵 當(dāng)轉(zhuǎn)子不停地轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 泵就不停地吸油和壓油 20 圖8 單作用式葉片泵工作原理 21 外反饋限壓式變量葉片泵 圖8 7所示為外反饋限壓式變量葉片泵的工作原理 它能根據(jù)外負(fù)載 泵出口壓力 的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)泵的排量 圖中轉(zhuǎn)子的中心O1 固定不動(dòng) 中心為O2的定子可左右移動(dòng) 當(dāng)泵的轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí) 轉(zhuǎn)子上部為壓油腔 下部為吸油腔 定子左邊有一反饋柱塞 它的油腔與泵的壓油腔相通 設(shè)反饋柱塞的受壓面積為Ax 則作用在定子上的反饋力pAx 小于作用在定子右側(cè)的彈簧力Ff時(shí) 彈簧把定子推向最左邊 此時(shí)偏心達(dá)到預(yù)調(diào)值e0 泵的輸出流量最大 當(dāng)泵的壓力升高到pAx Ff時(shí) 反饋力克服彈簧預(yù)緊力推定子右移x距離 偏心減小 泵輸出流量隨之減小 壓力愈高 偏心愈小 輸出流量也愈小 當(dāng)壓力大到泵內(nèi)偏心所產(chǎn)生的流量全部用于補(bǔ)償泄漏時(shí) 泵的輸出流量為零 此時(shí)泵為流量卸荷 不管外負(fù)載再怎樣加大 泵的輸出壓力不會(huì)再升高 所以這種泵被稱為限壓式變量葉片泵 22 圖8 7外反饋液壓式變量葉片泵的工作原理 23 2 雙作用葉片泵工作原理 如圖8 8所示 定子的內(nèi)表面由兩段長(zhǎng)半徑圓弧 兩段短半徑圓弧和四段過(guò)渡曲面組成 在與定子厚度相等且與定子同軸安裝的轉(zhuǎn)子上 均勻分布著相對(duì)于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向前傾的徑向斜槽 每個(gè)槽中裝著一片葉片 轉(zhuǎn)子通過(guò)花鍵與傳動(dòng)軸相連 配流盤上均布著四個(gè)腰形槽 分別與泵的吸油腔和壓油腔連通 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 葉片在根部壓力油的作用下被壓出緊頂在定子的內(nèi)表面上 在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)的過(guò)程中每個(gè)密封容積各完成兩次吸 壓油 稱為雙作用葉片泵 24 圖8 雙作用葉片泵工作原理 25 3 柱塞泵 柱塞泵是依靠柱塞在其缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)密封工作腔的容積變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的 由于柱塞與缸體內(nèi)孔均為圓柱表面 容易得到高精度的配合 所以這類泵的特點(diǎn)是泄漏小 容積效率高 可以在高壓下工作 26 2 徑向柱塞泵工作原理 如圖8 10所示 襯套緊配在回轉(zhuǎn)缸體孔內(nèi) 隨著回轉(zhuǎn)缸體一起旋轉(zhuǎn) 而配流軸則不動(dòng) 當(dāng)轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí) 柱塞一方面和轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn) 另一方面又靠離心力 或在低壓油作用下 壓緊在定子內(nèi)壁上 轉(zhuǎn)子和定子間有偏心e 轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn) 柱塞在每個(gè)徑向孔內(nèi)吸油 壓油各一次 27 二 液壓缸 液壓缸屬于執(zhí)行元件 它是把壓力能轉(zhuǎn)換成往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能 輸出推力和速度的能量轉(zhuǎn)換裝置 液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 工作可靠 與杠桿 連桿 齒輪齒條 棘輪棘爪 凸輪等機(jī)構(gòu)配合 能實(shí)現(xiàn)多種機(jī)械運(yùn)動(dòng) 其應(yīng)用比液壓馬達(dá)更為廣泛 按結(jié)構(gòu)形式可分為活塞式 柱塞式和組合式三大類 按作用方式可分為單作用式和雙作用式兩種 單作用液壓缸的壓力油只從缸的一側(cè)輸入 液壓缸只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng) 反向運(yùn)動(dòng) 回油 則需借助于彈簧力 重力等外力 雙作用液壓缸的壓力油可以從缸兩側(cè)交替或同時(shí)輸入 液壓缸可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng) 28 活塞缸 活塞式液壓缸是應(yīng)用最多的一種液壓缸 可分為單桿式和雙桿式 其固定方式可以是缸體固定 也可以是活塞桿固定 29 1 單桿活塞缸 如圖8 11所示 活塞的一側(cè)有伸出桿 兩腔的有效工作面積不相等 當(dāng)向缸兩腔分別供油 且供油壓力和流量相同時(shí) 活塞 或缸體 在兩個(gè)方向的推力和運(yùn)動(dòng)速度不相等 30 圖8 12單缸活塞缸差動(dòng)連接 如圖8 12所示 單桿活塞缸兩腔同時(shí)通入壓力油 由于無(wú)桿腔工作面積比有桿腔工作面積大 活塞向右的推力大于向左的推力 故其向右移動(dòng) 液壓缸這種連接稱為差動(dòng)連接 單桿活塞缸差動(dòng)連接時(shí) 能使運(yùn)動(dòng)部件獲得較高的速度和較小的推力 31 2 雙桿活塞缸 如圖8 13所示 活塞的兩側(cè)都有伸出桿 當(dāng)兩活塞桿直徑相同 缸兩腔的供油壓力和流量都相等時(shí) 活塞 或缸體 兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)速度和推力也都相等 32 2 其他液壓缸 1 增壓缸 增壓缸能將輸入的低壓油轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏河?供液壓系統(tǒng)中的某一支油路使用 它由大 小直徑分別為D和d的復(fù)合缸筒及有特殊結(jié)構(gòu)的復(fù)合活塞等件組成 如圖8 14所示 若油液輸入增壓缸大端的壓力為p1 由小端輸出的壓力為p2 且不計(jì)摩擦阻力 根據(jù)力平衡關(guān)系得p2 D2 d2 p1 33 2 伸縮缸 伸縮缸由兩級(jí)或多級(jí)活塞缸套裝而成 如圖8 15所示 前一級(jí)的活塞與后一級(jí)的缸筒連為一體 活塞伸出的順序是先大后小 相應(yīng)的推力也是由大到小 而伸出時(shí)的速度是由慢到快 活塞縮回的順序一般是先小后大 而縮回的速度是由快到慢 34 3 液壓缸的密封裝置 液壓缸的密封裝置用以防止油液的泄漏 其對(duì)液壓缸的工作性能和效率有直接的影響 因而要求密封裝置有良好的密封性能 摩擦阻力小 制造簡(jiǎn)單 拆裝方便 成本低且壽命長(zhǎng) 液壓缸的密封主要指活塞與缸筒 活塞桿與端蓋間的動(dòng)密封和缸筒與端蓋間的靜密封 35 間隙密封 如圖8 16所示 在活塞的表面上制出幾條細(xì)小的環(huán)形槽 以增大油液通過(guò)間隙時(shí)的阻力 即間隙密封是依靠運(yùn)動(dòng)件間的微小間隙來(lái)防止泄漏的 36 2 O 形和 Y 形密封圈密封 利用耐油橡膠或塑料的彈性使各種截面的環(huán)形圈貼緊在靜 動(dòng)配合面之間來(lái)防止泄漏 O 形密封圈安裝時(shí)要有合理的預(yù)壓縮量 1和 2 Y 形密封圈使用時(shí)應(yīng)使唇邊對(duì)著有壓力的油腔 3 V 形密封圈 V 形密封圈由多層涂膠織物壓制而成 它由形狀不同的壓環(huán) 密封環(huán)和支承環(huán)組成 當(dāng)壓環(huán)壓緊密封環(huán)時(shí) 支承環(huán)可使密封環(huán)產(chǎn)生變形而起密封作用 當(dāng)密封壓力很高時(shí) 可增加密封環(huán)的數(shù)量 安裝時(shí)應(yīng)將密封環(huán)的開口面向壓力油腔 37 4 液壓缸的緩沖裝置 當(dāng)液壓缸的工作部件質(zhì)量較大 運(yùn)動(dòng)速度較高 或換向平穩(wěn)性要求較高時(shí) 應(yīng)在液壓缸中設(shè)置緩沖裝置 以免在行程終端產(chǎn)生很大的沖擊壓力和噪聲 甚至機(jī)械碰撞 常見的緩沖裝置活塞端部有圓柱 圓錐形或節(jié)流溝槽式緩沖柱塞 當(dāng)柱塞運(yùn)行至液壓缸端蓋上的內(nèi)孔時(shí) 封閉在缸筒內(nèi)的油液只能從環(huán)形間隙處擠出去 這時(shí)活塞即受到一個(gè)很大的阻力而減速制動(dòng) 從而減緩了沖擊 也可在液壓缸的端蓋上設(shè)單向閥和可調(diào)節(jié)流閥 當(dāng)緩沖柱塞伸入端蓋上的內(nèi)孔后 活塞與端蓋間的油液須經(jīng)節(jié)流閥流出 節(jié)流口的大小可根據(jù)液壓缸負(fù)載及速度的不同進(jìn)行調(diào)整 因此能獲得最理想的緩沖效果 當(dāng)活塞反向啟動(dòng)時(shí) 壓力油可經(jīng)單向閥進(jìn)入活塞端部 使啟動(dòng)迅速 38 5 液壓缸的排氣裝置 液壓系統(tǒng)中混入空氣后會(huì)使工作不穩(wěn)定 產(chǎn)生振動(dòng) 噪聲 低速爬行及啟動(dòng)時(shí)突然前沖等現(xiàn)象 因此 在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)必須考慮空氣的排除 對(duì)速度的穩(wěn)定性要求高的液壓缸和大型液壓缸 需在其最高部位設(shè)置排氣孔 用排氣閥或排氣塞來(lái)排氣 如圖8 17所示 當(dāng)打開排氣閥 圖示位置 或松開排氣塞的螺釘并使液壓缸活塞 或缸體 以最大的行程空載往復(fù)運(yùn)行時(shí) 缸中的空氣即可排出 將排氣閥或排氣塞關(guān)閉 液壓缸可進(jìn)人正常工作 39 三 液壓控制閥 液壓控制閥是用來(lái)控制液壓系統(tǒng)中油液的壓力 流量和流動(dòng)方向 使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推力 速度和運(yùn)動(dòng)方向符合要求 按照功用 液壓控制閥分為方向閥 壓力閥和流量閥三大類 1 方向控制閥方向閥是用來(lái)控制油液流動(dòng)方向的閥 按類型分為單向閥和換向閥 方向控制閥的類型如下 40 1 單向閥 止回閥 單向閥是控制油液?jiǎn)畏较蛄鲃?dòng)的方向閥 不允許倒流 按閥芯結(jié)構(gòu)分為球閥式 錐閥式 如圖8 17所示 圖8 18 b 所示為錐閥式單向閥 閥的原始狀態(tài)是閥芯在彈簧的作用下輕壓在閥座上 工作中隨著進(jìn)口油壓P處壓力的升高使其克服彈簧壓力將閥芯頂起 使閥門打開 接通油路 這樣油液便從進(jìn)油口流入 從出油口流出 反之 當(dāng)出油口油壓高于進(jìn)油口處油壓時(shí) 油的壓力使閥芯緊緊壓在閥座上 油路不通 彈簧的作用是 閥門關(guān)閉時(shí)協(xié)助反流油液壓緊閥口加強(qiáng)密封 41 圖8 18單向閥 42 換向閥 換向閥是用來(lái)改變油液流動(dòng)路線以改變工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向 它是利用閥芯相對(duì)閥體移動(dòng) 接通或關(guān)閉相應(yīng)的油路 從而改變液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)的 當(dāng)閥芯與閥體處于圖8 19所示的相對(duì)位置時(shí) 液壓缸兩腔不通壓力油 處于停機(jī)狀態(tài) 若對(duì)閥芯施加一個(gè)從右往左的力使其左移 閥體上的油口P和A連通 B和T連通 壓力油經(jīng)P A進(jìn)入液壓缸左腔 活塞右移 右腔油液經(jīng)B T回油箱 反之 若對(duì)閥芯施加一個(gè)從左往右的力使其右移 則P和B連通 A和T連通 活塞左移 按閥芯的運(yùn)動(dòng)方式不同 換向閥可分為滑閥式和轉(zhuǎn)閥式兩類 其中滑閥式換向閥使用較多 其滑閥按閥芯在閥體內(nèi)的工作位置數(shù)和換向閥所控制的油口通路分 換向閥有二位二通 二位三通 二位四通 二位五通等類型 見表8 4 不同的位數(shù)和通數(shù)是由閥體上的沉割槽和閥芯上臺(tái)肩的不同組合而成 按閥芯控制的方式分 換向閥有手動(dòng) 機(jī)動(dòng) 電動(dòng) 液動(dòng)和電液動(dòng)等類型 43 圖8 19換向閥的工作原理 44 表8 4常見換向閥的圖形符號(hào) 45 2 壓力閥 壓力閥用來(lái)控制液壓系統(tǒng)的壓力 或利用系統(tǒng)中壓力的變化來(lái)控制某些液壓元件的動(dòng)作 按照用途不同 壓力閥分為溢流閥 減壓閥 順序閥和壓力繼電器等 壓力控制閥的類型如下 46 1 溢流閥 溢流閥是通過(guò)閥口的溢流 使被控制系統(tǒng)或回路的壓力維持恒定 實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓 調(diào)壓或限壓的作用 按其結(jié)構(gòu)原理可分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種 其符號(hào)如圖8 20所示 47 直動(dòng)式溢流閥 圖8 21所示為錐閥型 還有球閥型和滑閥型 直動(dòng)式溢流閥 當(dāng)進(jìn)油口P從系統(tǒng)接入的油液壓力不高時(shí) 錐閥芯被彈簧緊壓在閥座上 閥口關(guān)閉 當(dāng)進(jìn)油口壓力升高到克服彈簧阻力時(shí) 便推開錐閥芯 使閥口打開 油液就由進(jìn)油口P流入 再?gòu)幕赜涂赥流回油箱 溢流 進(jìn)油壓力也就不會(huì)繼續(xù)升高 當(dāng)通過(guò)溢流閥的流量變化時(shí) 閥口開度即彈簧壓縮量也隨之改變 但在彈簧壓縮量變化很小的情況下 閥芯在液壓力和彈簧力作用下保持平衡 可以認(rèn)為溢流閥進(jìn)口處的壓力基本保持為定值 擰動(dòng)調(diào)節(jié)螺釘改變彈簧預(yù)壓縮量 便可調(diào)整溢流閥的溢流壓力 48 圖8 21直動(dòng)式溢流閥 49 2 減壓閥 減壓閥可以用來(lái)減壓 穩(wěn)壓 將較高的進(jìn)口油壓降為較低而穩(wěn)定的出口油壓 減壓閥的工作原理是依靠壓力油通過(guò)縫隙 液阻 降壓 使出口壓力低于進(jìn)口壓力 并保持出口壓力為一定值 縫隙越小 壓力損失越大 減壓作用就越強(qiáng) 圖8 22所示為先導(dǎo)式減壓閥的結(jié)構(gòu)原理及符號(hào) 壓力為p1的壓力油從閥的進(jìn)油口A流入 經(jīng)過(guò)縫隙 減壓以后 壓力降為p2 再?gòu)某鲇涂贐流出 而當(dāng)出油口壓力p2大于調(diào)整壓力時(shí) 錐閥就被頂開 主滑閥右端油腔中的部分壓力 便經(jīng)錐閥開口及泄油孔Y孔流入油箱 由于主滑閥閥芯內(nèi)部阻尼小孔R(shí)的作用 滑閥右端油腔中的油壓降低 閥芯失去平衡而向右移動(dòng) 因而縫隙 減小 減壓作用增強(qiáng) 使出口壓力p2降低至調(diào)整的數(shù)值 該數(shù)值還可以通過(guò)上部調(diào)壓螺釘來(lái)調(diào)節(jié) 減壓閥與溢流閥的主要區(qū)別 1 減壓閥利用出口油壓與彈簧力平衡 而溢流閥則利用進(jìn)口油壓與彈簧力平衡 2 減壓閥的進(jìn) 出油口均有壓力 所以彈簧腔的泄油需要從外部單獨(dú)接回油箱 稱外部回油 而溢流閥的泄油可沿內(nèi)部通道經(jīng)回油口流回油箱 稱內(nèi)部回油 3 非工作狀態(tài)時(shí) 減壓閥的閥口常開 為最大開口 而溢流閥是常閉 50 圖8 22減壓閥 51 3 流量閥 流量閥應(yīng)用于控制液壓系統(tǒng)中液體的流量 實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的速度控制 常用的流量閥有節(jié)流閥和調(diào)速閥 流量閥是液壓系統(tǒng)中的調(diào)速元件 其調(diào)速原理是依靠改變閥口通流面積的大小或通流通道的長(zhǎng)短來(lái)改變液阻 控制通過(guò)閥的流量 達(dá)到調(diào)節(jié)執(zhí)行元件 缸或馬達(dá) 運(yùn)動(dòng)速度的目的 1 節(jié)流閥普通節(jié)流閥常用的節(jié)流口形狀如圖所示 有針閥式 偏心式 軸向三角槽式等 如圖8 23所示為普通節(jié)流閥 采用軸向三角槽式節(jié)流口 工作時(shí)閥芯受力均勻 流量穩(wěn)定性好 不易堵塞 壓力油從進(jìn)油口p1流入 經(jīng)孔道b和閥芯1左端的節(jié)流溝槽進(jìn)入孔道a 再?gòu)某鲇涂趐2流出 調(diào)節(jié)流量時(shí)旋轉(zhuǎn)調(diào)壓螺母3 可使推桿2沿著軸向移動(dòng) 推桿左移時(shí) 閥芯在彈簧力的作用下右移 這時(shí)節(jié)流口開大 通過(guò)流量增大 油液通過(guò)節(jié)流閥時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓力損失 p p1 p2并隨負(fù)荷大小會(huì)變化 而引起通過(guò)節(jié)流口流量的變化影響控制速度 節(jié)流閥常用于負(fù)載和溫度變化不大或速度穩(wěn)定性要求較低的液壓系統(tǒng) 52 圖8 23節(jié)流閥 53 2 調(diào)速閥 調(diào)速閥由定差減壓閥和節(jié)流閥串聯(lián)而成 定差減壓閥能自動(dòng)保持節(jié)流閥前后壓力差不變 使節(jié)流閥前后壓力差不受負(fù)載影響 從而通過(guò)節(jié)流閥的流量也基本為定值 在圖8 24中 減壓閥1和節(jié)流閥2串聯(lián)在液壓泵與液壓缸之間 來(lái)自液壓泵的壓力油 壓力為pp 經(jīng)減壓閥槽a處的開口縫隙減壓以后 流入槽b 壓力降為p1 接著 再通過(guò)節(jié)流閥流人液壓缸 壓力降為p2 在此壓力作用下 活塞克服負(fù)載F向右移動(dòng) 若負(fù)載不穩(wěn)定 當(dāng)F增大時(shí) p2也隨之增大 減壓閥閥芯將失去平衡而向右移動(dòng) 使槽a處開口縫隙增大 減壓作用減弱 p1亦增大 因而壓力差 p pl p2保持不變 通過(guò)節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸的流量也保持不變 反之 當(dāng)F減小時(shí) p2也隨之減小 減壓閥閥芯將失去平衡而向左移動(dòng) 使槽a處開口縫隙減小 減壓作用增強(qiáng) p1 亦減小 因而壓力差 p p1 p2保持不變 通過(guò)節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸的流量也保持不變 54 圖8 24調(diào)速閥的工作原理和符號(hào) 55