液压与气动技术潘玉山第五单元液压控制元件及液压基本回路新2

图表分析法
利用液压系统图、电气控制原理图等分析故障原因和部位，确定维修 方案。
仪器检测法
使用压力表、流量计等仪器检测系统的压力、流量等参数，判断故障 的性质和程度。
替换法
对疑似故障的元件进行替换试验，如替换后故障排除，则证明该元件 损坏。
06 液压与气动技术应用领域 及发展趋势
液压与气动技术应用领域介绍
性能参数
包括排量、转速、扭矩、压力、效率等，这些参数反映了液压马达的工作特性和 输出能力。
液压缸工作原理及性能参数
工作原理
液压缸是将液压能转换为直线运动机 械能的执行元件，通过液体压力推动 活塞在缸体内做直线运动。
性能参数
主要包括缸径、行程、推力、速度、 效率等，这些参数决定了液压缸的工 作范围和输出特性。
液压系统在工程机械、冶金机械、农业机械等领域有广泛应用，如挖掘机、装载机、压力机 等。
气动系统在自动化生产线、包装机械、轻工机械等领域有广泛应用，如自动化装配线、包装 机、打印机等。
液压与气动系统的优缺点比较：液压系统传动平稳、承载能力大、响应速度快，但易漏油、 维护成本高；气动系统结构简单、工作介质清洁、维护方便，但噪音大、传动精度低。
根据系统原理图连接各管路，确保管路连 接正确、牢固、无泄漏。
向系统供油，检查各元件及管路连接处是否 有漏油现象；调整各元件的参数，如压力、 流量等，使系统达到最佳工作状态。
液压与气动系统日常维护保养方法
定期检查
定期检查各液压元件、辅件和管路的 连接是否松动、泄漏或损坏，发现问 题及时处理。
更换液压油
气动技术发展
起源于19世纪，随着工业革命的推进 ，气动技术得到了广泛应用和发展， 逐渐形成了现代气动传动与控制技术 体系。

P0 Fv pAv pq
(2.5)
式（2.5)表明，在液压传动系统中，液体所具有 的功率，即液压功率等于压力和流量的乘积。
任务一 初识液压泵
图2.3 液压泵输出功率的计算
任务一 初识液压泵
(2) 输入功率液压泵的输入功率为泵轴的 驱动功率，其值为
Pi 2nTi
(2.6)
式中，为液压泵的输入转矩，为泵轴的转 速。液压泵在工作中，由于有泄漏和机械 摩擦造成能量损失，故其输出功率小于输 入功率，即Po＜Pi。
任务二 认识齿轮泵
二、内啮合齿轮泵 内啮合齿轮泵有渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵（又
称摆线转子泵）两种，其工作原理可见图2.9。
有一月牙形隔板，以便把吸油腔和压油腔隔开。 当小齿轮带动内齿环绕各自的中心同方向旋转时 ，左半部轮齿退出啮合，形成真空，进行吸油。 进入齿槽的油被带到压油腔，右半部轮齿进入啮 合，容积减小，从压油口排油。
任务二 认识齿轮泵
一、外啮合齿轮泵 （一）外啮合齿轮泵的工作原理 如图2.5所示是外啮合齿轮泵的工作原理图。在泵体内有一对齿
数、模数都相同的 外啮合渐开线齿轮。齿轮两侧有端盖(图中未示出)。泵体、端盖
和齿轮之间形成了密封容腔，并由两个齿轮的齿面接触线将左右 两腔隔开，形成了吸、压油腔。当齿轮按图示方向旋转时，左侧 吸油腔内相互啮合的轮齿相继脱开，使密封容积逐渐增大，形成 局部真空，油箱中的油液在大气压力作用下进入吸油腔，并随着 旋转的轮齿进入右侧压油腔。右侧压油腔的轮齿则不断进入啮合 ，使密封容积减小，油液被挤出，通过与压油口相连的管道向系 统输送压力油。在齿轮的工作过程中，只要泵轴旋转方向不变， 其吸、压油腔的位置就不变，啮合处的齿面接触线一直分隔吸、 压油两腔起着配油的作用，所以齿轮泵中没有专门的配流机构， 这是它的独特之处。

一、课程导入
教学步骤
时间 分配
1.引入液压实验台（透明元件）的工作视频。 2.发布课堂讨论
10min
二、课程实施
1.讲解液压油流经小孔时流量和压力会产生损失 2.通过视频让学生了解在液压系统中会存在的一些现象，如 60min
液压冲击和空穴现象。
8
பைடு நூலகம் 课后 拓展
三、总结反馈 1.总结本次课的重难点，帮助学生梳理学习内容。 2.学生提问并解答。
1.连续性方程
2.伯努利方程
教学 方法
教法 学法
讲授法、讨论法 自主探究
教学 资源
课 前 导 学
课 中 教 学
教学动画、视频和习题
1.教师通过学习通发布本次课程的相关内容，包括 PPT,教学安排，课
前思考，让学生提前进入教学情境。
2.教师通过学习通，了解学生课前预习情况。
教学步骤
一、课程导入 1.引入液压实验台（透明元件）的工作视频。 2.发布课堂讨论 二、课程实施 1.通过例题详细讲解液压中的静力学及应用
1.掌握选择液压泵的原则和方法
知识目标
教
2.掌握选择电动机的原则和方法
学
1.能正确选择合适的液压泵类型和型号
能力目标
目
2.能合理选择合适的电动机
标
1.增强学生学习的自信心
素质目标
2.培养学生的逻辑思维能力
教学 重难点
教学重点 教学难点
选择液压泵和电动机的原则和方法 合理选择合适的液压泵和电动机
教学 方法
授课学时
第 2 次课 2
授课地点
理实一体化教室
教学主 要内容
1.液压油的用途 2.液压油的性质 3.液压油的种类 4.液压油的选用 5.液压油的污染与控制

基本回路
定义：由有关液压元件组成，并能完成某 一特定功能的典型（简单）油路结构。
分类： 按功用分
方向控制回路 压力控制回路 速度控制回路 其他回路
7.1 方向控制回路
方向控制回路用来控制液压系统各油路中液流的接 通、切断或变向，从而使各执行元件按需要相应地实 现起动、停止或换向等一系列动作。
基本要求:换向可靠、灵敏而又平稳，换向精度合适。
V
节流阀串联 在泵和缸之间
注意
进油节流调速回路正 常工作的条件:泵的 出口压力为溢流阀的 调定压力并保持定值。 图1进油路节流调速回路
进油路节流调速回路
（1）速度负载特性
V
当不考虑泄漏和压缩时， 活塞运动速度为：
V=q/A (1)
活塞受力方程为：
p1
F A1
式 中 ：F — 外负载力；
p2 — 液压缸回油腔压力，p20。
压力控制回路
增压回路
卸荷回路
平衡回路
一、调压回路
调定和限制液压系统的最高工作压力，或者使 执行机构在工作过程不同阶段实现多级压力变换。 一般用溢流阀来实现这一功能。
功用：保持压力恒定或不超过某个数值
1）. 单级调压回路
4）. 比例调压回路
2）. 远程调压回路
3）. 多级调压回路
1、单级调压回路
如下图所示为单级调压回路，这是液压系统中 最为常见的回路，在液压泵的出口处并联一个溢 流阀来调定系统的压力。
四、卸荷回路
在液压系统执行元件短时间不工作时，不频繁启 闭电动机而使泵在很小的输出功率下运转。
功用：在系统执行元件短时间停止工作期间，液压泵
不停止转动，使其在很小的输出功率下运转，以减少 功率损失，降低系统发热，延长泵和电机的使用寿命。 卸荷方法有流量卸荷（变量泵）和压力卸荷两种。

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5.2 方向控制阀

方向控制阀（简称方向阀），用来控制液压系统的油流方向， 接通或断开油路，从而控制执行机构的启动、停止或改变运 动方向。 方向控制阀分为单向阀和换向阀两大类。



5.2.1单向阀
1.普通单向阀 (1)结构工作原理 普通单向阀（简称单向阀）亦称止回阀或逆止阀。这类阀的 作用是使油液的流动只能从一个方向通过它，反向则不能通 过。
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5.2 方向控制阀


单向阀按其结构的不同，有钢球密封式直通单向阀（如图51所示）、锥阀芯密封式直通单向阀（如图5-2所示）和直 角式单向阀（如图5-3所示）三种形式。不管哪种形式，其 工作原理都相同。 在图5-1、图5-2和图5-3中，当压力为p1的油液从阀体1 的入口流入时，压力油克服压在钢球2（图5-1）或锥阀芯2 （图5-2、图5-3）上的弹簧3的作用力以及阀芯与阀体之间 的摩擦力，顶开钢球或阀芯，压力降为p2，从阀体的出口流 出。而当油液从相反方向流入时，它和弹簧一起使钢球或锥 阀芯紧紧的压在阀体1的阀座处，截断油路，使油液不能通 过。单向阀的这种功能，就要求油液从p1→p2正向流通时有 较小的压力损失，工作时无异常的撞击和噪声；而当油液反 向流通时，要求在所有工作压力范围内都能严格地截断油流， 不许油渗漏。在这三种阀里，弹簧3的刚度都较小，其开启 压力一般在0.03~0.05 MPa左右，以便降低油液正向流通 时的压力损失。
液控单向阀未通控制油时具有良好的反向密封性能，常用于 保压、锁紧和平衡回路，作立式液压缸的支承阀。一旦通入 控制油，则可形成良好的油液通路。

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5.2 方向控制阀


5.2.2换向阀

项目六 液压基本回路
任务一 认识速度控制回路 任务二 认识方向控制回路 任务三 认识压力控制回路 任务四 认识多缸动作控制回路 任务五 认识液压马达回路
项目六 液压基本回路
【学习目标】 1．掌握各种液压回路的工作原理和特性。 2．了解液压基本回路的组成和功能。
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任务一 认识速度控制回路
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任务三 认识压力控制回路
图6.30 液控单向阀平衡回路
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任务三 认识压力控制回路
图6.31 单向顺序阀加液控单向阀平衡回路
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任务四 认识多缸动作控制回路
一、顺序动作回路 （一）压力控制顺序动作回路
图6.32 顺序单向阀的钻床顺序回路 1,2-液压缸；3,4-单向顺序阀；5-换向阀
五、卸荷回路 （一）直接卸荷回路
图6.27 卸荷回路
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任务三 认识压力控制回路
（二）保压的卸荷回路
图6.28 限压式变量泵保压的卸荷回路 1-限压式变量泵；2-溢流阀；3-换向阀；4-液压缸
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任务三 认识压力控制回路
三、平衡回路
图6.29 单向顺序阀的平衡回路 1-液压泵；2-溢流阀；3-换向阀；4-顺序阀；5-液压缸
图6.15 三位阀锁紧回路
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任务三 认识压力控制回路
一、调压回路 （一）单级调压回路
图6.16 单级调压回路
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任务三 认识压力控制回路
（二）多级调压回路
图6.17 二级调压回路 1-液压泵；2-先导式溢流阀；3-远程调压阀；4-电磁换向阀
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图 7.8 变量泵和液压缸组成的开式容积调速回路
液压基本回路
图 7.9 所示为变量泵和定量马达组成的闭式容积调速回 路。在这种回路中，为补充回路中的泄漏设置了补油装置。 辅助泵将油箱中经过冷却的油液输入到封闭回路中，同时与 油箱相通的溢流阀将溢出定量马达排出的多余油液，从而起 到稳定低压管路压力和置换热油作用。由于变量泵的吸油口 处具有一定压力，所以可避免空气侵入和出现空穴现象。封 闭回路中的高压管路上连有溢流阀可起到安全阀作用，以防 止系统过载，单向阀在系统停止工作时可以起到防止封闭回 路中的油液倒流和空气侵入的作用。
式中，p 1 、 p 2 分别为液压缸进油腔压力和回油腔压力，由 于回油腔通油箱， p 2 可视为零; F 、 A 分别为缸的负载和
活塞的有效面积。所以
液压基本回路 节流阀前后的压力差为
由小孔流量公式可知液压缸的运动速度为
式中， K 为节流阀阀口形状系数；A T 为节流阀通流面积； m 为节流阀阀口形状指数。
液压基本回路
采用节流阀的节流调速回路，在负载变化时液压缸运行 速度随节流阀进出口压差而变化，故速度平稳性差。如果用 调速阀来代替节流阀，速度平稳性将大为改善，但功率损失 将会增大。
2. 容积调速回路 容积调速回路是通过改变回路中液压泵或液压马达的排 量来实现调速的。其主要优点是功率损失小(没有溢流损失 和节流损失)，系统效率高，适用于高速、大功率系统。
液压基本回路
图 7.7 旁路节流调速回路
液压基本回路
(1)速度负载特性。 旁路节流调速回路的速度负载特性方程为
式中，q Pt 为泵的理论流量; K l 为泵的泄漏系数;其余符号意 义同前。
由方程(7. 4 )绘出的速度负载曲线如图 7. 7 ( b )所示。

液压与气动
液压基本回路
七、液压基本回路
液压基本回路
常见的液压基本回路包括：方向控制回 路、压力控制回路 、速度控制回路、平 衡回路、多缸控制回路等。
液压基本回路-压力控制回路-调压回路
调压回路:控制系统的最高工作压力,使其不超过某一预先调定的数值( 即压力阀的调整压力。
按调压范围分： 单级调压回路：只能实现单级调压，实际上是限压回路。 远程调压回路：能实现远程调节压力。 多级调压回路：能实现多级调压，根据需要泵的出油口压力有多种选择。 比例调压回路：能实调现压无回级路调是压利。用压力控制元
的部位不同，有进口、出口、旁路节流调速回路之分。 容积调速回路：利用变量泵、变量马达来实现，没有节流损失。 容积节流调速回路：利用变量泵和调速阀组合而成的调速回路。效率较高。
调速回路的作用就是相当 于汽车的油门，可以控制 执行元件速度的。
液压基本回路-速度控制回路-调速回路
液压基本回路-速度控制回路-调速回路
液压基本回路-速度控制回路-速度变换回路
液压基本回路-速度控制回路-速度变换回路液压Biblioteka 本回路-速度控制回路-速度变换回路
液压基本回路-速度控制回路-速度变换回路
液压基本回路-速度控制回路-速度变换回路
液压基本回路-方向控制回路
方向控制回路:是用来控制液压系统中液流的通、断及流动方向的，进而达到 控制 执行元件运动、停止及改变运动方向的目的。
速度变换回路:一种使执行元件从一种速度变换到另一种速度的回路。
常见的速度变换回路有以下几种：
增速回路：在不增加泵的流量的前提下，提高执行元件的速度的回路。常见
的有，自重充液增速回路、差动连接增速回路。
减速回路：使执行元件由快速转换成慢速的回路。常用方法是靠节流阀或调

第1章液压传动和流体力学基础1-1.液压系统通常都由哪些部分组成？各部分的主要作用是什么？答：液压系统由能源装置、执行装置、控制调节装置、辅助装置、工作介质五部分组成； 能源装置：将电机的机械能转换为液压油的压力能；执行装置：将液压油的压力能转换成机械能；控制调节装置：对液压系统中液压油的压力、流量、和流动方向进行控制和调节； 辅助装置：保证液压系统可靠和稳定地工作；工作介质：在液压系统中能量转换的介质。

1-2.选用液压油主要考虑哪些因素？答:1.主要考虑液压油的粘温特性。

2.液压系统的工作条件。

3.液压系统的工作环境4.综合经济分析。

5.液压系统的压力。

6.液压系统的温度和速度。

1-3.液压系统中压力的含义是什么？压力的单位是什么？答：液压系统中的压力实际上是指液压油的静压强，在液压传动与控制领域大家约定俗成的用压力代替静压强；单位是Pa （帕斯卡）或者N/m21-4.液压系统中液压是怎样形成的？压力的大小取决于什么？答：是由液压系统允许的情况下，液压油为克服系统中的各种阻力而达到的压力称之为液压；液压系统的工作压力取决于负载的大小；1-5.一个潜水员在海深300m 处工作,若海水密度ρ=1000kg/m3,问潜水员身体受到的静压力等于多少？解：静压力P=ρɡh=3×106Pa=3MPa1-6.图1-29所示液压千斤顶大活塞直径为120mm ，小活塞直径为10mm ，杠杆尺寸a=25mm,b=30mm 。

如果要顶起质量m=500kg 的重物，需要多大的力F ？解：假设小活塞收到的正压力为F 1 ()()N A A G F 3501.0412.045000221=•=•=ππ小大 由杠杆定理可得:()b a F a F +=•1因此F=16N1-7.说明连续性方程的本质是什么？他的物理意义是什么？答：其本质是质量守恒定律在流体力学中的应用；其物理意义是液体通过管道内任意通流截面的流量相等。