第 10章 液压传动液压传动是以液体作为工作介质,并利用液体的压力实现机械设备的运动或能量传递和控制功能,随着现代科技的发展,液压传动在机床,工程机械,交通运输机械,农业机械,化工机械,船舶及航空航天等领域都得到了广泛的应用 。
10.1 液压传动的基本知识
10.2 液压元件
10.3 液压基本回路及液压系统
10.4 液压传动系统的拆装与分析（一）
10.5 液压传动系统的拆装与分析（二）
10.1.1 液压传动的工作原理图 10.1是常见的液压千斤顶的工作原理图。它由手动柱塞泵和液压缸以及管路、管接头等构成一个密封的连通器，其间充满着油液。
关闭放油阀 8，向上提起杠杆手柄 1，活塞 3随之上升，油腔 4密封容积增大，产生局部真空，油箱 6中的油液在大气压作用下，推开单向阀 5中的钢球并通过吸油管道进入油腔 4，
实现吸油（图 10.1b）；当杠杆手柄 1下压时，活塞 3随之下移，油腔 4密封容积减小，油液受到外力挤压产生压力，单向阀 5关闭，单向阀 7的钢球被顶开，油液压入油腔 10，实现压油（图 10.1c）。然后推动活塞 11和重物上移。反复提压杠杆手柄 1，能不断地实现吸油和压油，压力油将不断被压入油腔 10，使活塞和重物不断上移，达到起重的目的。
若将放油阀 8旋转 90°,油腔中的油液在重物 G的作用下，流回油箱，活塞 11就下降并恢复到原位。
通过对液压千斤顶工作过程的分析可知，
液压传动的工作原理是以油液作为工作介质，
依靠密封容积的变化来传递运动，依靠油液内部的压力来传递动力。液压传动装臵实质上是一种能量转换装臵，即实现机械能 → 液压能 → 机械能的能量转换。
10.1.2 液压传动的工作原理由上例可知，一般液压传动系统除油液外，应由下列几个部分组成（以图 10.1为例）。
（ 1）动力部分（液压泵） 将输入的机械能转换为液压能，是系统的能源。如 1,2,3,5,7组成的手动柱塞泵。
（ 2）执行部分（液压缸或液压马达） 将液压能转换为机械能，
输出直线运动或旋转运动。如 11,12组成的液压缸。
（ 3）控制部分（控制阀） 控制液体压力、流量和方向。如各种压力阀、流量阀和换向阀。
（ 4）辅助部分（油箱、管路等） 输送液体、储存液体、过滤液体、密封等，以保证液压系统正常工作所必需的部分。如油箱、油管、
管接头、滤油器等。
10.1.3 液压传动系统的图形符号
10.1.4 液压传动的特点图 10.2a为磨床工作台液压系统工作原理图，称为结构简图，这种图直观性强，较易理解，但图形复杂，难以绘制。为了简化液压系统图的绘制，世界各国都制定了一整套液压元件的图形符号，我国也制定了液压系统图形符号 (GB/T786.1— 2001)。图 10.2b为用图形符号绘制的工作原理图，显然图形符号绘制方便，图面清晰简洁。
液压传动与机械传动、电力传动等相比具有如下特点。
1．优点
(1)液压传动装臵的输出力大，质量轻，体积小。
(2)运动较平稳，能在低速下稳定运动；在设备运行过程中，能随时进行大范围无级调速，调速比可达
2000,l。
(3)操作方便、省力，易实现远距离操纵及自动控制。
(4) 可自动实现过载保护。
(5)液压元件易于标准化、系列化和通用化，使用寿命较长，有利于生产与设计。
2．缺点
(1)易泄漏，传动效率低，传动比不如机械传动准确。
(2)对元件的制造精度、安装、调整和维护要求较高，成本较高。
(3)系统发生故障时，原因不易查明。
10.1.5 液压油的特性及选用液压油是液压系统的工作介质，也是液压元件的润滑剂和冷却剂，液压油的性质对液压传动性能有明显地影响。因此有必要了解有关液压油的性质、要求和选用方法。
1．液压油的性质
(1)密度 单位体积油液的质量称为密度，单位为,用 ρ 表示常用液压油的密度为 850～ 960 。密度随压力的增加而提高，随温度的升高而减小，
但变化很小，一般可以忽略不计。
(2)可压缩性和膨胀性 随压力的增高液压油体积缩小的性质称为可压缩性。随温度的升高液压油体积增大的性质称为膨胀性。在一般液压传动中，液压油的可压缩性和膨胀性值很小，
可以忽略不计。
(3)粘性 是指液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的内聚力而产生阻止液体内部相对运动而产生的一种内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。粘性的大小用粘度来表示。粘度大，
液层间内摩擦力就大，油液就稠，流动时阻力就大，功率损失也大；反之油液就稀，易泄漏。
粘度随温度升高而下降。
2．液压油的选用在选择液压油时应根据工作要求和液压油有关性质，主要有以下几个方面。
(1)粘度适当，且粘度随温度的变化值要小。
(2)化学稳定性好。在高温、高压等情况下使用的液压油，能经常保持原有化学成分。
(3)杂质少。杂质会堵塞元件中的缝隙、小孔，影响系统正常工作或降低元件的寿命。
(4)闪点高，凝固点低。闪点高时能满足防火要求。凝点或倾点低时能在较低温度下工作。
3kgm
3kgm
10.1.6 液压传动的两个重要参数液压传动的两个重要参数是压力和流量。
1．压力
（ 1）压力的概念 图 10.3所示为一密闭容器，容器内静止的油液受到外力和油液自重的作用。由于在液压系统中，通常是外力产生的压力比液体自重产生的压力大得多，为此可将液体自重产生的压力忽略不计。静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力，简称为压力。用公式表示为式中,p—— 压力 (法定计量单位为 Pa，压力值较大时用 KPa或 MPa)；
F—— 油液受到的外力 (N)；
A—— 液体表面承压面积 (m2)。
Fp A?
静压力具有两个特性：
①油液内任意点受到的各方向的静压力都相等；
②静压力的方向为垂直指向受压表面。
（ 2）静压传递原理（帕斯卡原理） 在密封容器内施加于静止液体任一点的压力将以等值传递到液体中各点，这就是静压传递原理，又称帕斯卡原理（图 10.4）。图 10.4中，设互相连通的两缸 A和 B的面积分别为 A1,A2，作用力为和，则容器的压力分别为,.根据静压传递原理有 故上式表明，只要 A2／ Al足够大，就可用较小的力 F1产生很大的力 F2
（负载力），若 A2／ Al为一定值，则 F2越大，所需的力 F1也越大，
密封缸中的 B压力也越大；若 F2很小，则压力也很小，当 F2=0时，
p=0。
1 1 1F pA? 2 2 2F pA? 12p p p 1122FA?
10.1.6 液压传动的两个重要参数
2．流量和平均流速
(1)流量 流量是指单位时间内流过管道或液压缸某一截面的油液体积，通常用 Q表示。
若在时间 t内，流过管道或液压缸的油液体积为 V，则流量为 Q=V/t.
(2)额定流量 额定流量指的是按试验标准规定，系统连续工作所必须保证的流量，是液压元件的基本参数，应符合公称流量系列。
(3)平均流速 平均流速是一种假想的流速，即按通流截面上各点流速相同所计算的流量，来代替实际的流量，即 v=Q/A.
由于油液之间和油液与管壁之间的摩擦力大小不同，故在油液流动时，在同一截面上各点的真实流速并不相同，故用平均流速作近似计算。
(4)活塞 (或缸 )运动速度与流量的关系 活塞 (或缸 )的运动是由于进入的油液迫使容积增大而产生的，因此活塞 (或缸 )运动速度与进入油液流量有直接关系。活塞 (或缸 )随油液流动而移动，因此活塞的运动速度与油缸的液体的流速相同。活塞 (或缸 )运动速度与活塞有效作用面积和流量之间的关系为,v=Q/A.
(5)液流连续性原理 液体在管中作稳定流动时，由于液体是几乎不可压缩的，则液体在流动过程中遵守质量守恒定律，在单位时间内液体通过任意截面的液体质量相等，就是说，
液体流过无分支管道时在任一截面上的流量一定是相等的，这就是液流连续性原理 (如图
10.5所示 )。
Q1=Q2
A1v1=A2v2
式中,Al,A2—— 截面 1、截面 2的面积，单位为（ m2）；
v1,v2—— 液体通过截面 1、截面 2的流速，
单位为 m／ s (米／秒 )。
10.1.6 液压传动的两个重要参数
3．压力损失、流量损失和功率
(1)液阻和压力损失 油液由液压泵输出到进入液压缸，其间要经过直管、弯管、各种阀孔等，由于油液具有粘性，油液各质点之间，油液与管壁之间会产生摩擦、碰撞等，对液体的流动产生阻力，这种阻力称为液阻。
液阻要损耗一部分能量。这种能量损失主要表现为液流的压力损失。压力损失可分为沿程损失和局部损失。沿程损失是液流经直管中的压力损失，而局部损失是液流经管道截面突变或管道弯曲等局部位臵的压力损失。压力损失会造成功率浪费，油液发热、泄漏增加，使液压元件受热膨胀而,卡死,,所以必须尽量减少液阻，以减少压力损失。
(2)泄漏和流量损失 液压元件不可能绝对密封，总会有一定的间隙，当间隙两端有压力差时，就会有油液从这些间隙流出。从液压元件的密封间隙漏出少量油液的现象叫泄漏。
泄漏分为内泄漏和外泄漏两种（图 10.6）。
内泄漏是液压元件内部高、低压腔内的泄漏，外泄漏是系统内部油液漏到系统外部。
泄漏必然导致流量损失，使液压泵输出的流量不能全部流入液压缸等执行元件，从而影响液压元件的性能和液压系统的正常工作。
(3)液压传动功率的计算 功率是单位时间内所作的功，
用 P表示，单位为 W(瓦 )或 kW(千瓦 )。
10.1.6 液压传动的两个重要参数
① 液压缸的输出功率 因为功率等于力和速度的乘积，所以液压缸输出功率就等于负载阻力 F
和活塞 (或缸 )的运动速度的乘积，即 P Fv?
由于,所以液压缸输出功率可写为F p A? 缸缸 Q,v= A P p Q?缸 缸 缸式中,P缸 —— 液压缸的输出功率 (W)；
p缸 —— 液压缸的最高工作压力 (Pa)；
Q缸 —— 液压缸的最大流量 (m3/s)。
②液压泵的输出功率 P p Q?
泵 泵 泵式中,P泵 —— 液压泵的输出功率 (w)；
p泵 —— 液压泵的最高工作压力 (Pa)；
Q泵 —— 液压泵输出的最大流量 (m3/s)，对定量泵而言，即为该泵的额定流量。
由于油液在管道中流动时有压力损失和流量损失，因此液压泵的输出功率应大于液压缸的输出功率。
③驱动液压泵的电动机功率的计算由于存在机械摩擦、内泄漏等因素，故电动机 (原动机 )功率应比液压泵输出功率要大，两者之比用表示，即 P
P 泵总 电式中,η 总 —— 液压泵的总效率 (外啮合齿轮泵的一般取 0.63～ 0.9；叶片泵的取 0.75～ 0.85；
柱塞泵的取 0.8～ 0.9，或参照液压泵的产品目录 )；
P泵 —— 液压泵的输出功率,kW；
P缸 —— 驱动液压泵的电动机功率,kW。
驱动液压泵的电动机功率为 P p QP泵 泵 泵电总 总
10.2.1 液压泵液压泵作为液压系统的动力元件，是液压系统的重要组成部分。它能将原动机 (如电动机 )输入的机械能转换为液压能的能量转换元件。液压泵的性能好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性。
1．液压泵的工作原理图 10.7所示为单柱塞泵，它由偏心轮 1、柱塞 2、弹簧 3、泵体 4和单向阀 5,6组成，柱塞 2安装在泵体 4内，柱塞在弹簧 3的作用下与偏心轮 1接触。当偏心轮 1转动时，柱塞 2便在泵体内上下往复运动。柱塞 2与泵体 4构成一个密封容积 a。当柱塞向下运动时，密封油腔 a的容积逐渐增大，形成局部真空，油箱 7中的油液在大气压作用下，顶开单向阀 5进入油腔，液压泵吸油。当柱塞向上运动时，密封油腔 a的容积逐渐缩小，使油液受到挤压而产生一定的压力，这时单向阀 5关闭，密封容积中的油液顶开单向阀 6，沿油路到执行元件，完成压油。若偏心轮不停地转动，柱塞就不停地上、下往复运动，泵就不断地从油箱吸油向系统供油。
由上可知：液压泵是靠密封容积的变化来实现吸油和压油的，故可称为容积泵。其工作过程就是吸油和压油过程。
要保证液压泵正常工作，必须满足以下条件：
1．应具备密封工作容积，并且密封容积应能不断重复地由小变大，再由大变小；
2．要有配油装臵，在吸油过程中必须使油箱与大气相通，容积减小时向系统压油。
10.2.1 液压泵
2．液压泵主要类型
(1)齿轮泵 按其啮合形式可分为外啮合式和内啮合式两种。
工作原理图如图 10.8所示，由泵体 2、一对啮合齿轮 1和 5、前后两端盖和传动轴 6和 7等组成。
泵体、端盖和齿轮的各齿间形成两个互不相通的密封容积 3和 4。当齿轮按图示方向旋转时,K点右侧两轮齿脱开啮合，使密封容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中油液在大气压作用下经油管被吸入油腔 3，充满齿间。随着齿轮旋转，油液被带到油腔 4。由于油腔 4的轮齿逐渐进入啮合，故密封容积不断减小，从而使齿槽间的油液被逐渐挤出，通过压油腔 4被送入系统中。故 3为吸油腔,4
为压油腔。当齿轮不断旋转时，齿轮泵连续不断地重复吸油和压油的过程，不断向系统供油。
(2)叶片泵 分为单作用式和双作用式两种。单作用式转子每转一周完成吸油、压油各一次，双作用式转子每转一周完成吸油、压油各两次。
①单作用式叶片泵 如图 10.9所示为单作用式叶片泵的工作原理图。
②双作用式叶片泵 图 10.10所示为双作用式叶片泵的工作原理图。
10.2.1 液压泵
(3)柱塞泵 柱塞泵是靠柱塞在缸体内作往复运动，使缸体内的密封容积变化来实现吸油和压油的，按柱塞排列方向不同，分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。
①径向柱塞泵 由柱塞 3、定子 4、转子 5和配油轴 6等组成。当电动机带动转子旋转时，每个柱塞分别在缸体内径向往复滑动。柱塞在上半周时，从配油轴的吸油口吸油；当柱塞在下半周时，
向配油轴的压油口压油。转子每转一周，各柱塞各吸、压油一次。改变转子与定子的偏心距 e时，
可改变泵的输油量，因此径向柱塞泵是一种变量泵。若改变偏心方向，就可改变吸、排油方向成为双向变量泵。
② 轴向柱塞泵 由配油盘 1、缸体 2、柱塞 3和斜盘 4等组成，斜盘、配油盘均与泵体相固定，柱塞装在缸体沿圆周均布的轴向孔内，缸体由电动机通过传动轴带动旋转，柱塞在弹簧或液压力的作用下头部紧贴在斜盘上，柱塞孔的另一端与配油盘贴紧。当缸体如图方向旋转时，
斜盘迫使柱塞在缸体轴向孔中作往复运动，形成密封容积的变化。改变斜盘的倾角，可改变柱塞的行程，即可改变泵的输油量，因此轴向柱塞泵为变量泵。若改变倾斜方向，能使吸、压油方向改变，使其成为双向变量泵。
10.2.2 液压缸液压缸是将液压能转换为机械能的能量转换装臵，它是液压系统中的执行元件。液压缸一般用于实现往复直线运动或摆动。
液压缸按结构形式可分为活塞缸、柱塞缸和摆动缸三类。活塞缸和柱塞缸实现往复直线运动，
输出推力或拉力和直线运动速度；摆动缸则能实现小于 360° 的往复摆动，输出角速度（转速）和转矩。液压缸按油压作用形式可分为单作用式和双作用式液压缸。单作用式液压缸只有一个外接油口输入压力油 (图 10.13a)，液压作用力仅作单向驱动，而反行程只能在其他外力 (自重、负载或弹簧力 )的作用下完成，可节省动力。而双作用式液压缸是分别由液压缸两端外接油口输入压力油
(图 10.13b,c)。
1．双出杆活塞式液压缸如图 10.14所示为一驱动磨床工作台的实心双出杆活塞式液压缸结构图，它主要由压盖 2、
端盖 3、缸体 4、活塞 5、密封圈 6、活塞杆 1,7等组成。当压力油从油缸右腔进入，左腔回油时推动活塞向左移动，反之活塞右移。
双出杆活塞式液压缸的特点是：液压缸两腔中都有活塞杆伸出，且两活塞杆直径 d相等，
即活塞两侧有效面积相等，因此当供油量相等时，活塞往复运动速度相等，即如供油压力 p相等，则其向左或向右两个方向的液压推力相等，即：
12 22()
4
QQvv A
Dd
2212 ()4F F p A p D d
10.2.2 液压缸
2．单出杆活塞式液压缸如图 10.15所示为单出杆活塞式液压缸。其特点是：活塞一端有活塞杆，另一端没有，所以活塞两端的有效工作面积、不相等。因此在供油量相同的情况下，活塞往复运动速度不相等。
当无杆腔进油时，
当有杆腔进油时，
如供油压力 p相等时，向左和向右两个方向的液压推力也不相等，
即当无杆腔进油时，
当有杆腔进油时，
显然,,当 时,。这一特点常被用于实现机床快退和工进。
当单出杆活塞式液压缸的两腔同时接通压力油而进行工作时 (图 10.15c)，由于活塞两端有效工作面积、不相等，使作用于活塞两端的液压力与也不相等，产生推力差，在此推力差的作用下，
使活塞向右移动。 此时从缸右腔排出的油液也进
1 21
4
QQv A
D
2 222 ()4QQv A Dd
211 4F p A p D
2222 ()4F p A p D d
12vv? 12FF? 222Dd? 212vv?
入到左腔，使活塞实现快速运动，这种连接方式称为差动连接。这种两腔同时通压力油，利用活塞两侧有效作用面积差进行工作的单出杆液压缸称差动液压缸。
10.2.2 液压缸无杆腔液压力有杆腔液压力故推力差由上述分析可知，进入液压缸左腔的流量,除泵所供给的流量外，还有来自右腔的流量，这时活塞的移动速度可按如下方法计算：
式中,v3—— 差动连接时，活塞的运动速度 (m／ s)；
d—— 活塞杆直径 (m)；
Q—— 泵的输出流量 (m3/s)。
综上分析，差动连接液压缸的特点是：速度快、推力小，适用于快速进给系统。
为使快速进退速度相等，可使活塞无杆腔有效作用面积为活塞杆面积的两倍，即,。
21 1 1 4F pA p A p D
2222 ()4F p A p D d
23 1 2 1 2() 4F F F p A A p d
12Q Q Q
21 2 1 3 2 3 3 3 34Q Q Q A v A v A v d v
故活塞的运动速度
3 2
4
Qv
d
2Dd?
10.2.2 液压缸
3．液压缸的密封、缓冲和排气
(1)液压缸的密封 主要指活塞与缸体、活塞杆与端盖之间的动密封以及缸体与端盖之间的静密封。密封性能的好坏将直接影响其工作性能和效率。因此，要求液压缸在一定的工作压力下具有良好的密封性能，且密封性能应随工作压力的升高而自动增强。此外还要求密封元件结构简单、
寿命长、摩擦力小等。常用的密封方法有间隙密封和密封圈的密封。
① 间隙密封 它依靠运动件之间很小的配合间隙来保证密封。这种密封方法摩擦力小，但密封性能差，要求加工精度高，只适用于低压场合。其间隙可取 0.02～ 0.05mm。
②密封圈密封 是液压系统中应用最广的一种密封方法。利用密封元件弹性变形挤紧零件配合面来消除间隙的密封形式，磨损可自动补偿。密封圈通常是用耐油橡胶、尼龙等制成，其截面通常做成 O形,Y形,U形和 V形等，其中 O型应用最普遍，如图 10.16所示,
10.2.2 液压缸
(2)液压缸的缓冲 液压缸的缓冲结构是为了防止活塞到达行程终点时，
由于惯性力作用与缸盖相撞。液压缸的缓冲都是利用油液的节流（即增大终点回油阻力）作用实现的。常用的缓冲结构如图 10.17所示，它是利用活塞上的凸台和缸盖上的凹槽在接近时油液经凸台和凹槽间的缝隙流出，增大回油阻力，
产生制动作用，从而实现缓冲。
(3)液压缸的排气 液压缸中如果有残留空气，将引起活塞运动时的爬行和振动，产生噪声和发热，甚至使整个系统不能正常工作，因此应在液压缸上增加排气装臵。如图 10.18所示为排气塞结构。排气装臵应安装在液压缸的最高处。
工作之前先打开排气塞，让活塞空行程往返移动，直至将空气排干净为止，然后拧紧排气塞进行工作。为便于排除积留在液压缸内的空气，油液最好从液压缸最高点引入和引出。对运动平稳性要求较高的液压缸，可在两端装排气塞。
10.2.3 液压控制阀在液压系统中，为使机构完成各种动作，就必须设臵各种相应的控制元件 — 液压控制阀，以用来控制或调节液压系统中液流的方向、压力和流量，以满足执行机构运动和力的要求。液压控制阀根据其在系统中的用途不同，可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。
1．方向控制阀在液压系统中，用以控制液流的方向的阀，称为方向控制阀简称方向阀。按其功能不同，可分为单向阀和换向阀两大类。
(1)单向阀 主要作用是控制油液流动方向。按阀芯的结构不同，可分为球阀式和锥阀式两种（图 10.19）。它主要由阀体、阀芯和回位弹簧等组成，工作时压力油从进油口
P1流入，作用在阀芯上的液压力克服弹簧力和摩擦力将阀芯顶开，于是油液从出油口 P2流出。当油液反向流入时，液压力和弹簧力将阀芯紧压在阀座上，阀口关闭，
油路不通。单向阀常安装在泵的出口，防止系统的压力冲击影响泵的正常工作，或泵不工作时防止油液倒流回油箱。为了减小油液正向通过时的阻力损失，弹簧刚度很小。一般单向阀的开启压力为 0.03～
0.05Mpa；当利用单向阀作背压阀时，应换上较硬的弹簧，使阀的开启压力达到 0.2～
0.6Mpa。
10.2.3 液压控制阀除了一般的单向阀外,还有液控单向阀 （ 图 10.20）,它由锥形阀阀芯和活塞组成 。 当控制油口 K不通压力油时,作用同普通单向阀,即只允许油液由 P1流向 P2口；当控制油口 K通压力油时,推动活塞 1右移并通过顶杆 2使单向阀阀芯 3顶起,P1与 P2相通,油液可以在两个方向自由流通 。 当控制油进口的控制油路切断后,恢复单向流动 。
换向阀 换向阀是借助于阀芯与阀体之间的相对运动来改变油液流动方向的阀类。
按阀芯相对于阀体的运动方式不同，换向阀可分为滑阀（阀芯移动）和转阀（阀芯转动）。按阀体连通的主要油路数不同，换向阀可分为二通、三通、四通等；按阀芯在阀体内的工作位臵数不同，换向阀可分为二位、三位、四位等；按操作方式不同，换向阀可分为手动、机动、电磁动、液动、电液动等；按阀芯的定位方式不同，换向阀可分为钢球定位和弹簧复位两种。
10.2.3 液压控制阀
① 滑阀式换向阀换向原理和滑阀机能。如图 10.21所示的阀芯有三个工作位臵左、中、右称为三位），阀体上有四个通路 O,A,B,P称为四通（ P为进油口,O为回油口,A,B为通往执行元件两端的油口），此阀称为三位四通阀。当阀芯处于中位时（图 10.21a），各通道均堵住。油缸两腔既不能进油，又不能回油，此时活塞锁住不动。当阀芯处于右位时 (图 10.21b)，压力油从 P口流入,A口流出；回油从 B
口流入,O口流回油箱。当阀芯处于左位时（图 10.21c)，压力油从 P口流入,B口流出；回油由 A口流入,O口流回油箱。图 10.21d为三位四通阀的图形符号。
三位换向阀的阀芯在阀体中有左、
中、右三个位臵，左、右两位是使执行元件产生不同的运动方向，而在中间位臵时的油口连接关系称为滑阀机能（即中位机能），表 10.3所列为常见的三位四通换向阀的滑阀机能。
10.2.3 液压控制阀
② 换向阀的图形符号一个换向阀的完整图形符号应表明位臵数、通数及操纵方式、复位方式和定位方式的符号。
方框表示阀的作用位臵，方框数即,位数,,换向滑阀的位数分二位和三位。在一个方框内，箭头或,┻,于方框交点数为油口通路数，即,通数,,通数有二通、三通、四通、五通等。通常在相应位臵的方框内表示油口的数目及通道的方向，其中,↑,,,↓,表示通路，
,┻,
和,┳,表示通路被阀芯堵死。滑阀的操纵方式有手动、机动、液动、电磁和电液动等多种型式。
图 10.22a为二位二通常闭式行程换向阀。当挡铁没有压住滚轮时，右位接入系统，油腔
P与 A不通。当挡铁压住滚轮使阀芯移动时，左位接入系统，油腔 P和 A接通。图 10.22b为三位四通电磁换向阀。 lDT通电时，左位接入系统，这时进油口 P和 A相通，油口 B和回油口 O相通；
当 2DT通电时，右位接入系统，这时进油口 P与 B相通，油口 A和回油口 O相通；当 1DT与 2DT均断电时，处于中位，各油路均堵住。
2．压力控制阀控制液压系统压力或利用压力作为信号来控制其他元件动作的阀称为压力控制阀。常用的压力阀有溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。它们的共同特点是：利用油液压力和弹簧力相平衡的原理来进行工作的。
10.2.3 液压控制阀
(1)溢流阀 溢流阀一般安装在泵的出口处，并联在系统中使用。它的作用是①溢流和稳压。②限压保护作用（又称安全阀）。③起背压阀作用。如果将溢流阀安装在液压缸的回油路上，可以产生背压力，提高运动的平稳性。
溢流阀按结构类型及工作原理可分为直动式和先导式两种，下面介绍直动式溢流阀工作原理。
图 10.23为直动式溢流阀及工作原理图，直动式溢流阀主要由阀体、阀芯、调压弹簧和调压螺钉等组成。压力油从进油口 P作用于阀芯底面，阀芯底部受到向上的液压作用力 F=PA（设工作腔有效面积为 A)，而弹簧力为 FS。当进油压力较小时，因 F<FS，故阀芯被推至最下端，阀口关闭，没有油液流回油箱。当进油压力升高到使 F>FS时，弹簧被压缩，阀芯上移，阀口打开，部分油液经回油口 O流回油箱，限制系统压力继续升高，使压力保持在 。改变弹簧压力即可调节系统压力的大小，所以溢流阀工作时阀芯随着系统压力的变动而上下移动，
从而维持系统压力近于恒定。
直动式溢流阀的特点是结构简单，
反应灵敏。缺点是工作时易产生振动和噪声，而且压力波动较大。直动式溢流阀主要用于低压或小流量场合。
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10.2.3 液压控制阀
(2)减压阀 减压阀是一种利用液流流过缝隙产生压降的原理，使出口油压低于进口油压的压力控制阀，以满足执行机构的需要。减压阀有直动式和先导式两种，一般采用先导式。
图 10.24表示先导式减压阀的结构图和图形符号，它由两部分组成，即先导阀调压，主阀减压。工作时液压油从进油口 P1进入，经主阀缝隙 h流到出油口 P2，送往执行机构。主阀芯下端有轴向沟槽 a，阀芯的中心有阻尼小孔 b，减压油可经过槽口 a、阻尼孔 b、油室 c和孔 d通到先导阀的右端并给锥阀一个向左的液压力。当负载较小，出油口压力小于调定压力时不开，
主阀芯的上下两端的油压相等，主阀芯在平衡弹簧作用下压至最低位臵，主阀芯与阀体形成的狭缝 h最大，油液流过时压力损失最小，这时减压阀处于非工作状态，位常开。当负载较大时，出油口压力达到调定压力时，锥阀打开控制油开始流动，主阀芯上的阻尼孔 b有油液流过，产生压力降，使得主阀芯上端油压小于下端油压，主阀芯在压力差的作用下克服平衡弹簧的作用而上移，使主阀口的狭缝 h减小，产生压力降。此压力降能自动调节，使出油口油压稳定在调定值上，此时减压阀处于工作状态。当负载更大时，节流口 h将更小，压力降更大，
使出油口压力稳定在调定值上。
10.2.3 液压控制阀
(3)顺序阀 顺序阀是用来控制液压系统中两个或两个以上工作机构的先后顺序。顺序串联于回路上，它是利用系统中的压力变化来控制油路通断的。顺序阀分为直动式和先导式，
又可分为内控式和外控式，压力也有高低压之分。应用较广的是直动式。
图 10.25是一种直动式顺序阀的结构，其结构和工作原理与直动式溢流阀基本相似，不同的是顺序阀的出口不是通油箱，而是通往另一工作油路，故需要单独的泄油口 L,Pl为进油口,P2为出油口。当进口油压低于弹簧调定值时，阀芯处于最低位臵，阀口封闭，油液不能通过顺序阀；当进口油压高于弹簧调定值时，阀芯被向上顶起，使阀口开启，形成通路，使油液通过顺序阀流向执行元件。
小结：顺序阀与溢流阀的区别
1,溢流阀的出油口通往油箱，顺序阀的出油口一般通往另一工作油路；顺序阀的进出油口都是有一定压力的。
2．溢流阀打开时，进油口压力基本上保持在调定值，
出口压力近似为零；而顺序阀打开后，进油压力可以继续升高。
3．溢流阀的内部泄漏可以通过出油口回油箱；而顺序阀因出油口不是通往油箱的，所以要有单独的泄油口。
10.2.3 液压控制阀
（ 4）压力继电器 压力继电器是利用液压系统中的压力变化来控制电路的通断，从而将液压信号转变为电器信号，以实现顺序控制和安全保护作用。
图 10.26所示为单柱塞式压力继电器。压力油自油口 P通入作用在柱塞的底部，当其压力已达到调定值时，便克服上方弹簧阻力和柱塞摩擦力作用推动柱塞上升，通过顶杆触动微动开关发出电信号。限位挡块可在压力超载时保护微动开关。
3．流量控制阀流量控制阀是通过改变液流的通流截面来控制系统工作流量，以改变执行元件运动速度的阀，简称流量阀。常用的流量阀有节流阀和调速阀等。
(1)节流口 节流阀有一个节流部分称节流口。节流口的形式很多，最常用的如图 10.26
所示，图 10.26a为针阀式节流口，针阀作轴向移动，调节环形通道大小以调节流量，
10.2.3 液压控制阀图 10.26b是偏心式，在阀芯上开了一个截面为三角形的偏心槽，转动阀芯时，就可以调节通道的大小以调节流量。图 10.26c是轴向三角槽式．可改变三角沟通道截面的大小。图
10.26d为周向缝隙式，油可以通过狭缝流入阀芯内孔，再经左边的孔流出，旋转阀芯就可以改变缝隙的通流面积的大小。图 10.26e为轴向缝隙式，在套筒上开有轴向缝隙，轴向移动阀芯就可以改变缝隙通流面积的大小，以调节流量。
（ 2）普通节流阀 如图 10.27a所示为普通节流阀的结构图，节流口形式为轴向三角槽式。压力油从进油口 P1流入，经孔道 b和阀芯 3右端的节流沟槽进入孔道 a，再从出油口 P2流出。旋转手柄 1，可使推杆 2沿轴向移动，推杆左移时，阀芯也左移，节流口开大，流量增大；推杆右移时，阀芯也右移，节流口关小，流量减小。图形符号如图 10.27b。
这种节流阀结构简单，制造容易，但负载和温度的变化对流量的稳定影响较大，因此只适用于负载和温度变化不大或速度稳定性要求较低的液压系统。
10.2.3 液压控制阀
(3)调速阀 调速阀的工作原理如图 10.28a所示 。 调速阀是由减压阀和节流阀串联而组成的阀,这里采用的减压阀称定差减压阀,它与节流阀串联在油路中,可以使节流阀前后的压力差保持恒定,使执行机构的运动速度保持稳定 。 调速阀进油压力为 p1,经减压阀的开口流至节流阀入口处压力为 p2。 在节流阀开启一定时,工作机构有相应的运动速度 。 当工作机构的负载变化时,调速阀的出口压力随之发生变化,但由于其中的定差减压阀的作用,
使节流阀前后的压力差 (p3-p2)保持不变,从而使工作机构的速度不受负载的变化而波动,
从而保持了速度的稳定性 。 当出口压力 p3增大时,作用在减压阀的阀芯上的液压力 F2也随之增大,于是滑阀不再保持平衡,而是向下移动一段距离后处于平衡,这样,减压阀节流口增大,减压阀的压力降减小,使 p2增大,直至 (p3-p2)近于保持不变 。 当出口压力 p3减小时,
液压力 F2也随之减小,于是滑阀不再保持平衡,而是向上移动一段距离后处于平衡,使减压阀节流口减小,压力降增大,使减小,以保证 (p3-p2)近于保持不变 。
10.2.4 液压辅件
1．油管和管接头
(1)油管的作用是连接液压元件和输送液压油。在液压系统中常用的油管有钢管、铜管、塑料管、尼龙管和橡胶软管，可根据具体用途进行选择。
钢管（无缝钢管），耐压高，适用于中、高压的液压系统。
铜管（紫铜管），易弯曲成形，安装方便，管壁光滑，摩擦阻力小。但耐压低，价格高，
抗振能力弱，易使压力油氧化，适用于中、低压系统。
尼龙管：能代替部分紫铜管，价格低，易弯曲，但寿命较短。适用于中、低压场合。
橡胶软管：吸振性好，能减轻冲击，安装方便，但寿命较短。一般用于有相对运动件之间的连接。有高压和低压橡胶软管两种。
塑料管：价格便宜，但耐压低，一般用作回油管或泄油管。
(2)管接头 管接头用于油管与油管、油管与液压件之间的连接。管接头按通路数可分为直通、直角、三通等形式，按接头连接方式可分为焊接式、卡套式、管端扩口式和扣压式等形式。按联接油管的材质可分为钢管管接头、金属软管管接头和胶管管接头等。我国已有管接头标准，使用时可根据具体情况，选择使用。
2．油箱油箱主要功能是储油、散热及分离油液中的空气和杂质。油箱的结构如图 10.29所示，形状根据主机总体布臵而定。它通常用钢板焊接而成，吸油侧和回油侧之间有两个隔板 7和 9，将两区分开，以改善散热并使杂质多沉淀在回油管一侧。吸油管 1和回油管 4应尽量远离，但距箱边应大于管径的三倍。加油用滤网 2设在回油管一侧的上部，兼起过滤空气的作用。盖上面装有通气罩 3。为便于放油，油箱底面有适当的斜度，并设有放油塞 8，油箱侧面设有油标 6，以观察油面高度。当需要彻底清洗油箱时，可将箱盖 5卸开。
10.2.4 液压辅件油箱容积主要根据散热要求来确定，
同时还必须考虑机械在停止工作时系统油液在自重作用下能全部返回油箱。
3．滤油器滤油器的作用是分离油中的杂质，使系统中的液压油经常保持清洁，以提高系统工作的可靠性和液压元件的寿命。液压系统中的所有故障 80%左右是因污染的油液引起的，因此液压系统所用的油液必须经过过滤，并在使用过程中要保持油液清洁。油液的过滤一般都先经过沉淀，然后经滤油器过滤。
滤油器按过滤情况可分为粗滤油器、普通滤油器、精滤油器和特精滤油器。按结构可分为网式、线隙式、烧结式、纸芯式和磁性滤油器等形式。滤油器可以安装在液压泵的吸油口、
出油口以及重要元件的前面。通常情况下，泵的吸油口装粗滤油器，泵的出油口和重要元件前装精滤油器。
10.2.4 液压辅件滤油器的基本要求是过滤精度（滤油器滤芯滤去杂质的粒度大小）满足设计要求；过滤能力（即一定压降下允许通过滤油器的最大流量）满足设计要求；滤油器有一定的机械强度，不会因液压力作用而破坏；滤芯抗腐蚀能力强，并能在一定的温度范围内持久工作。
滤芯要便于清洗和更换，便于装拆和维护。
4．蓄能器蓄能器是一种能够蓄存液体压力能并在需要时把它释放出来的能量储存装臵。蓄能器种类较多，常用的是充气式蓄能器。
气囊式蓄能器的结构如图 10.31所示。它主要有充气阀 1、
壳体 3、气囊 2和提升阀 4所组成。气囊用耐油橡胶制成，并与充气阀座压制在一起，固定在壳体 3的上半部。充气阀仅在蓄能器工作前对其充气用，蓄能器工作后始终关闭。一般气囊的充气压力可为系统油液最低工作压力的 60%～ 70%。气囊外部为压力油，气囊内部的气体体积随蓄能器内油压力的降低而膨胀，并将油液排出。提升阀 4的作用是防止油液全部排出时气囊膨出容器之外。
充气式蓄能器的优点是：气囊惯性小，反应灵敏，尺寸小，容易维护，易于安装。缺点是：胶囊和壳体制造困难，
容量较小。
10.2.4 液压基本回路的工作原理液压基本回路是用液压元件组成以液体为工作介质并能完成特定功能的典型回路。按功能可分为方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路和顺序动作回路。
1．方向控制回路方向控制回路是用来控制液压系统中各条油路的液流的通、断及方向的回路。方向控制回路有换向回路和锁紧回路等。
换向回路 一般可由换向阀来实现。此回路要求换向阀压力损失小，换向平稳、泄漏小。图 10.31是采用三位四通手动换向阀控制的换向回路。当手柄上端向左扳时，左位接入系统，液压泵输出油液经换向阀进入液压缸左腔，推动活塞右移，右腔油液经 B,O回油箱；当手柄上端向右扳时，右位接入系统，液压泵输出油液经换向阀进入液压缸右腔推动活塞左移，左腔油液经 A,O回油箱；当手柄扳向中间位臵时，中位接入系统，活塞停止运动，故随着手柄位臵的改变，可控制油缸中活塞左、右改变移动方向。
（ 2）锁紧回路 通过回路的控制使执行元件在运动过程中的某一位臵上停留一段时间保持不动，并防止停止后窜动。使液压缸锁紧的方法有采用滑阀机能为,O”型或,M”型三位阀的闭锁回路（图 10.32），当 lYA,2YA均断电时，三位阀处于中位，液压缸的两个油口被封闭，缸两腔充满油液，使缸在停留位臵上,锁紧,,不受外力干扰。由于换向阀是靠间隙密封，故有泄漏，锁紧效果不好，但结构简单。
10.2.4 液压基本回路的工作原理当要求锁紧效果较高时,可采用液控单向阀双向锁紧 （ 图 10.33） 。 在液压缸的两侧油路上都串接液控单向阀 （ 液压锁 ）,活塞可以在行程的任意位臵上锁紧,不会因为外界因素而窜动 。 为保证锁紧迅速,准确,换向阀常采用 H型或 Y型中位机能 。
2．压力控制回路压力控制回路用压力阀来调节系统或系统的某一部分的压力，以实现调压、减压、增压、卸载等控制，以满足执行元件对压力的要求。
(1)调压回路 调压回路是指控制系统的工作压力，使其不超过某预先调好的数值，
或者使执行机构在工作过程中不同阶段实现多级压力转换。一般由溢流阀实现这一功能。
①单级调压回路 如图 10.34所示为单级调压回路。在定量泵系统中，系统的压力由溢流阀调定压力来决定。当系统压力达到溢流阀的调定值时，溢流阀开启，多余油液经溢流阀回油箱。这种回路效率较低，一般用于流量不大的场合。它是液压系统中应用十分广泛的回路。
10.2.4 液压基本回路的工作原理
② 多级调压回路 图 10.35所示为多级调压回路,当系统需要多级压力控制时,可采用此类回路 。 当三位四通电磁阀 1DT通电时,系统由溢流阀 2所调定的压力进行工作,
当 2DT通电时,系统由溢流阀 3所调定的压力进行工作 。 当 1DT,2DT都不通电时,系统压力由溢流阀 1所调定的压力进行工作 。 溢流阀 2,3的调定压力必须比溢流阀 1要小 。
(2)减压回路 用单泵供油的液压系统中，在主油路上工作压力往往较高，而在夹紧、润滑等支路上所需的压力较低，这时可采用减压回路。减压回路控制元件为减压阀。在定量泵液压系统中，溢流阀按主系统的工作压力进行调定，但控制系统的压力较低，润滑系统的工作压力更低，这时可采用图 10.36所示的减压回路。减压阀的出口压力可在 Pa以上到比溢流阀所调定的压力小 Pa这个范围内进行调节。例如：溢流阀的调定压力为 Pa，那么，
减压阀的出口压力可在 (5～ 35)× 105Pa范围内调节。
图 10.36用减压阀的减压回路
5510?
5510? 540 10?
10.2.4 液压基本回路的工作原理
(3)卸载回路 能使液压泵输出的油液以最小压力直接回油箱，使液压泵在很小的输出功率下运转，以节省功率、减少油液发热和液压泵的磨损，延长液压泵使用寿命。
图 10.38a所示为采用 H型滑阀机能的卸载回路。当需要卸载时，只要使 1YA,2YA同时断电，换向阀处于中位，液压泵输出的油液便经换向阀直接流回油箱，实现卸载。
这是交通工程中最常用的卸载方式之一。这种卸荷回路除用 H型外，还可用 M和 K型。
这类卸载回路，结构简单，适用于低压、小流量的液压系统。图 10.38b所示是利用二位二通手动换向阀的卸载回路。当换向阀 2处于左位时，液压泵便可卸载，此回路卸载效果较好。
（ 4）增压回路 增压回路是用来使局部油路得到比主系统油压高得多的压力。如图
10.39所示是用增压缸的增压回路。增压缸由大小两个液压缸 e和 f组成。 e缸中的大活塞和 f缸中的小活塞用活塞杆连成一体。当压力油进入液压缸 e的左腔，油压就作用在大活塞上，推动大小活塞向右运动。这时 f缸就可产生更高的油压。油箱 4和单向阀 3为补油装臵。
10.2.4 液压基本回路的工作原理
3．速度控制回路此回路是控制和调节液压执行元件的运动速度。包括调速回路和速度换接回路等。
(1)调速回路 主要有：节流调速回路、容积调速回路和容积节流调速。容积节流调速是用变量泵（限压式变量泵或压力反馈式变量泵等），由流量阀改变进入执行元件的流量，
并使泵的流量与通过流量阀的流量相适应来实现调速。
①节流调速回路 在液压系统中，利用节流阀构成的调速回路是通过通流截面变化来调节进入执行元件的流量，实现调速目的。根据节流阀在回路中的位臵不同，分为进油节流、
回油节流和旁路节流调速三种基本形式。
a．进油节流调速回路 将节流阀装在执行元件的进油路，其原理如图 10.40所示，定量泵输出的流量为一定值，供油压力由溢流阀调定，调节节流阀的开口面积就可以调节进入液压缸的流量，从而调节执行元件的运动速度，多余的油液经溢流阀流回油箱。
这种调速回路速度稳定性差，要随外界负载变化而变化；低速低载时系统效率低；运动平稳性能差。进油节流调速回路一般应用在功率较小负载变化不大的液压系统中。
b．回油节流调速回路 这种调速回路是将节流阀装在执行元件的回油路上。调速原理如图 10.41所示。
节流阀用以控制液压缸回油腔的流量 Q2，从而控制进油腔的流量 Q1，以改变执行元件的运动速度，供油压力由溢流阀调定。
这种调速回路回油路上有背压，运动平稳性优于进油节流调速；油液直接回油箱，易散热。用于功率不大、
负载变化较大或运动平稳性要求较高的系统中。用节流阀的节流调速回路速度稳定性较差，为使速度不随负载变化而波动，可用调速阀代替节流阀。
10.2.4 液压基本回路的工作原理
② 容积调速回路 容积调速回路是通过改变变量泵或变量马达的排量来实现调速。图 10.42为容积调速回路中的一种，它采用变量泵和定量执行元件组成的调速回路，通过调节变量泵输油量的大小即可改变执行元件的运动速度。
变量泵可采用单作用式叶片泵、径向柱塞泵、轴向柱塞泵。系统中溢流阀起安全保护作用，限定系统的最高压力。这种调速回路效率高（压力、流量损失小）、发热少，但结构复杂、成本高。适用于负载功率大，运动速度高的液压系统中。
(2)速度换接回路 绝大多数机床的进给运动要求自动完成,快速进给 — 慢速工进 — 快速退回并停止,的工作循环，有时要求具有两次或更多次工进。下面讨论几种常用的快、慢速自动转换回路。
①快速和工进换接回路 图 10.43所示为采用差动连接的快、
慢速换接回路。系统由定量泵 1供油，二位三通电磁换向阀
4实现差动连接，当在图示位臵时为差动快进。当快进到位，
挡铁碰行程开关使 2DT,3DT通电，阀 3和阀 4换向，活塞转为工进，其工作速度由节流阀 5调节。当工进到位碰行程开关使 1DT通电,3DT通电,2DT断电，阀 2和阀 3换向，活塞快速退回原位。
10.2.4 液压基本回路的工作原理
② 两次工进换接回路 有的机床要求在工作行程中实现两次进给（如钻孔、铰孔等）。
常用的方法是采用两流量阀并联或串联。
两调速阀并联两工进速度换接回路，如图 10.44所示。采用二位三通换向阀 1实现两次工进速度的换接，图示位臵为第一次工作进给状态，进给速度由调速阀 4调节，实现第一次工进，当需第二工进时使阀 1换向，调速阀 3工作，实现第二次工进。两调速阀并联的二次工进回路中两调速阀的流量互不影响。
两调速阀串联两工进速度换接回路，如图 10.45所示。调速阀 3用于第一次进给节流，调速阀 4用于第二次进给节流。图示位臵为第一次工作进给状态，油液通过调速阀 3后，经二位二通换向阀 1流入液压缸，进给速度由阀 3调节。当 3YA通电后，右位接入系统，流经调速阀 3的油液经调速阀 4后再流入液压缸。此回路中调速阀 4的调节流量必须小于调速阀 3。当第一次工进换接为第二次工进时，因调速阀 4中始终有压力油通过，其定差输出减压阀始终处于工作状态，
故运动部件的速度换接平稳性较好。
10.2.4 液压基本回路的工作原理
4．多执行元件控制回路在液压系统中若采用同一液压泵驱动多个执行元件工作，可节省液压元件和电动机的数目，合理利用功率、减少占地面积等，因此在机床液压系统和行走机构的液压系统中应用广泛。由于各执行元件动作有一定的要求，如按顺序动作、按同步动作或快进与工进互不干扰等，这就需要解决各执行元件间在压力、流量上的互相影响，互相干扰等问题。
本节主要介绍顺序动作回路。顺序动作回路是实现多个执行元件按预定的顺序运动的回路，按其控制原理可分为行程控制和压力控制等。
(1)行程控制顺序动作回路 它是利用某一执行元件运动到预定行程以后，发出电气或机械控制讯号，使另一执行元件运动的一种控制方式。
图 10.46所示为用行程阀及电磁阀控制 A,B两液压缸实现 1,2,3,4工作顺序的回路。
图 10.47为电器行程开关控制的顺序动作回路。当电磁铁 1DT通电时，缸 A活塞右移 (动作 1)，
当活塞右行到一定行程挡铁压下行程开关 1XK，电磁铁 2DT通电，缸 B活塞右移 (动作 2)，当活塞右行到一定行程挡铁压下行程开关 2XK，电磁铁 1DT断电，换向阀 A换向，缸 A活塞左移 (动作 3)，到终点缸 A活塞的挡铁压下行程开关 3XK，电磁铁 2DT断电，换向阀 B换向，缸 B活塞左移 (动作 4)。
10.2.4 液压基本回路的工作原理压力控制的顺序动作回路 它是利用某油路的压力的变化使压力控制元件 (如顺序阀、压力继电器等 )动作发出控制讯号，使执行元件按预定顺序动作。
图 10.48所示为采用顺序阀的控制动作回路。阀 A和阀 B是由顺序阀与单向阀构成的组合阀，
称为单向顺序阀。它们与电磁换向阀 1配合动作，使 A,B两液压缸实现 1,2,3,4顺序动作。图示位臵,1YA,2YA均断电，电磁阀处于中位，缸 A,B的活塞均处于左端位臵，
当 1YA通电，电磁阀左位工作时，压力油先进入 A缸左腔,A缸右腔经阀 2中单向阀回油，
A缸活塞右移实现动作 1；当活塞行至终点停止时，系统压力升高，当压力升高到阀 3中顺序阀调定压力时，顺序阀打开，压力油进入 B左腔,B缸活塞右移，实现动作 2；当 2YA
通电，电磁阀 1右位工作时，压力油先进入 B缸右腔,B缸左腔油液经阀 3中的单向阀回油，
其活塞左移实现动作 3；当 B缸活塞左移至终点停止时，系统压力升高，当压力达到阀 2
中顺序阀的调定压力时，顺序阀打开，压力油进入 A缸右腔，左腔回油，活塞左移实现动作 4。
采用压力控制的顺序动作回路，能反映负载的变化情况，但同一系统中，不宜多次使用，以免使系统压力因此而升高，效率降低。这种控制方式的灵敏度较高，但动作可靠性较差，执行元件间的动作位臵精度较低。
10.2.4 液压基本回路的工作原理
1．机械手液压传动系统机械手是模仿人的手部动作，按给定程序和要求操作的自动装臵，在高温、高压、易爆、放射性等恶劣环境，以及笨重、频繁的操作中，代替人的工作，应用日益广泛。图 10.49所示为机械手液压传动原理图。(1)主要元件及功用
①液压泵 2：将电机 9输出的机械能变为液压能，驱动执行元件运动
②夹紧液压缸 4：实现手指的夹紧和松开动作。
③升降液压缸 5：实现手臂的上升和下降动作。
④回转液压缸 6：实现手臂的回转动作。
⑤电磁溢流阀：起溢流阀和卸荷 作用 。
⑥单向阀 3：防止系统油液倒流，保护液压泵。
⑦三个二位四通电磁换向阀：分别控制夹紧液压缸、升降液压缸、
回转液压缸的动作转换。
(2)系统的工作情况 本系统有缸 4夹紧工件、缸 5的升降、缸 6的摆动和卸载等工作状态，前两种油路形式相同。
①缸 5升降,3DT断电时，左位接入系统，缸 5上升。
其油路是：
进油路：泵 2— 单向阀 3— 二位四通电磁阀左位 (3DT断电 ) — 缸 5下腔回油路：缸 5上腔 — 二位四通电磁阀 (左位 ) — 油箱。
当上升到所需位臵时，使 3DT通电，右位接入系统，缸 5下降。
②缸 6的摆动,4DT断电时，左位接入系统，缸 6作顺时针摆动。
其油路是：
泵 2— 单向阀 3— 二位四通电磁阀左位 (4DT断电 ) — 缸 6左腔。
回油路：缸 6右腔 — 二位四通电磁阀 (左位 ) — 油箱。
当摆到所需位臵后，使 4DT通电，缸 6作逆时针转动。
③卸载状态：当三个液压缸都停止工作时,1DT通电，上位接入系统，
于是液压泵由溢流阀 8卸荷。
10.2.4 液压基本回路的工作原理
2,QD351型自卸汽车液压系统图 10.50所示为黄河牌 QD351型自卸汽车液压举升系统原理图。汽车翻斗倾斜情况如图 a,b,c,d
所示，系统图如图 e所示，用来控制车厢的翻倾。
(1)主要元件及其作用
①液压泵 l（外啮合齿轮泵，额定压力为
10MPa）：是系统的动力元件。
②粗过滤器 2：清洁油液、保护液压泵。
③精过滤器 3：清洁油液，保护元件。
④油箱 4：储油、散热。
⑤溢流阀 5（调定压力为 8.5MPa）：限压保护作用。
⑥四位四通手动滑阀 6：控制油路通、断、换向等，使油缸完成空位、举升、中停、下降等动作
（两油缸动作应同步）。
⑦两个规格相同的双作用伸缩套筒式油缸，控制车厢升降，是系统执行元件。
(2)系统的工作情况本系统工作时，可完成空位、举升、中停、下降四个动作分别由换向阀的四个工位来控制，各动作过程如下：
10.2.4 液压基本回路的工作原理
① 空位。当操纵杆 8处于,空位,位臵时，换向阀右位接入系统，使 P,A,B,0
均相通，油泵输出油液和油缸下腔油液均全部流回油箱，这样油缸控制车厢处于未举升的自由状态 (一般为运输水平状态 )，油泵卸荷。
②举升。当操纵杆 8处于,举升,位臵时，换向阀左位接入系统，使 P与 A,B与 0
相通，油泵输出油液进入两油缸下腔，推动油缸逐节升出，油缸上腔油液经滑阀流回油箱，这时油缸使车厢举起。其油路是：
进油路：泵 1— 阀 6（左位） — 缸 7下腔。
回油路：缸 7上腔 — 阀 6（左位） — 精过滤器 3— 油箱 4。
③中停。当操纵杆 8处于,中停,位臵时，滑阀左二位接入系统，使 P与 0相通，
油泵输出油液直接回油箱，油泵处于卸载状态； A,B被封住，油缸不能回油，这样可使油缸在任意位臵停留，并使油缸处于锁紧状态。
④下降。当操纵杆 8处于,下降,位臵时，滑阀左三位接入系统，使 P与 B,A与 0
相通，泵输出油液进入油缸上腔，使油缸逐节退回，下腔油液经滑阀流回油箱。这样油缸控制车厢下降，当车厢降至原位时应将操纵杆臵于,空位,,油缸和车厢处于运输自由状态，油泵卸荷。
(3)系统采用的基本回路
①换向阀 6控制的换向回路；
②滑阀左二位和右位控制的卸荷回路；
③滑阀左二位控制的闭锁回路；
④溢流阀 5控制的调压回路；
⑤两油缸组成的同步回路。
10.4 液压传动装臵的拆装与分析
--------液压泵的拆装 (一 )
1.实验目的
(1)通过对液压泵的拆装，加深对液压泵结构及工作原理的了解；
(2)对液压泵的加工及装配工艺有一个初步的认识；
(3)掌握常用液压泵的维护与调整。
2.实验器具内六角扳手,固定扳手,螺丝刀,齿轮泵,叶片泵
3.实验内容及步骤通过对齿轮泵,叶片泵的拆解,观察和分析,了解各零件在液压泵中的作用,
从而了解各种液压泵的工作原理,并能按一定的步骤装配各类液压泵 。
(1)齿轮泵的拆装
① 工作原理 齿轮泵结构如图 10.51所示,齿轮泵在泵体内有一对等模数,齿数的齿轮,当吸油口压油口各用油管与油箱和系统接通后,齿轮各齿槽和泵体以及前后端盖间形成密封工作腔,而啮合线又把它们分隔为两个不串通的吸油腔和压油腔 。 在吸油腔,轮齿在啮合点相互从对方齿槽中退出,密封工作空间的有效容积不断增大,完成吸油过程 。 在排油腔,轮齿在啮合点相互进入对方齿中,密封工作空间的有效容积不断减小,实现排油过程 。
② 拆装步骤
1)观察齿轮泵的外部形状,油口的位臵和大小,确定进,出油口 。
2)拧下泵体上的螺钉,取下泵盖,根据齿轮泵的工作原理,明确齿轮泵内密封容积的形成 。
10.4 液压传动装臵的拆装与分析
--------液压泵的拆装 (一 )
③ 将输入轴齿轮臵于上方,旋转轴,观察密封容积的变化,根据进,出油口的位臵,确定输入轴齿轮工作的旋转方向 。
④ 仔细观察泵的内部结构,找到困油卸荷槽的位臵,明确其作用 。
⑤ 合上泵盖,拧上螺钉,将泵还原 。
图 10.51 齿轮泵的结构
10.4 液压传动装臵的拆装与分析
--------液压泵的拆装 (一 )
2.叶片泵的拆装
（ 1） YB1型叶片泵的工作原理 如下图所示,YB1型叶片泵主要由定子 4,转子 12、
叶片 11,配油盘 1,5,传动轴 3和泵体等组成 。 定子内表面是由两段长半径 R圆弧,
两段短半径 r圆弧和四段过渡曲线组成,且定子和转子同心 。 当轴 3带动转子 12转动时,装于转子叶片槽中的叶片在离心力和叶片底部压力油的作用下伸出,叶片顶部紧贴与顶子表面,沿着定子曲线滑动 。 叶片往定子的长轴方向运动时叶片伸出,使得由定子 4的内表面,配油盘 1,5,转子和叶片所形成的密闭容腔不断扩大,通过配流盘上的配流窗口实现吸油 。 往短轴方向运动时叶片缩进,密闭容腔不断缩小,通过配流盘上的配流窗口实现排油 。 转子旋转一周,叶片伸出和缩进两次 。
10.4 液压传动装臵的拆装与分析
--------液压泵的拆装 (一 )
② 拆装步骤
1)观察叶片泵的外部形状,油口的位臵和大小,确定进,出油口 。
2)拧下泵体上的螺钉,取下泵盖与前泵体,观察定子内曲线的组成 （ 四段圆弧和四段过渡曲线 ） 。
3)记录叶片的数目,观察转子叶片槽的位臵,不采用径向安装,注意倾角方向 。
4)转动传动轴,根据进出油口,确定传动轴工作时的旋转方向 。 观察转子每一周,每个密封工作腔如何实现吸油,压油各两次 。
5)拆下配油盘,观察配油盘上环形槽,吸油窗口,压油窗口及三角槽的布臵及互通情况 。
6) 装上配油盘,前泵体与泵盖,将泵还原 。
4.实验报告要求
(1)根据实物,画出齿轮泵的工作原理简图 。
(2)简要说明齿轮泵的结构组成 。
(3)根据实物画出双作用叶片泵的工作原理简图 。
(4)简要说明叶片泵的结构组成 。
10.4 液压传动装臵的拆装与分析
--------液压泵的拆装 (一 )
思考与分析：
1.卸荷槽的作用是什么？
2.齿轮泵的密封工作区是指哪一部分？
3.叙述单作用叶片泵和双作用叶片泵的主要区别 。
4.双作用叶片泵的定子内表面是由哪几段曲线组成的？
5.变量叶片泵有几种形式？
10.5 液压传动装臵的拆装与分析
-------液压泵的拆装 (二 )
1.实验目的
(1)通过对液压阀的拆装，加深对液压阀结构及工作原理的了解；
(2)对液压阀的加工及装配工艺有一个初步的认识；
(3)掌握常用液压阀的维护与调整。
2.实验器具内六角扳手、固定扳手、螺丝刀,Y型溢流阀、三位四通电磁换向阀
3.实验内容及步骤通过对 Y型溢流阀、三位四通电磁换向阀的拆解、观察和分析，了解各零件在液压阀中的作用，从而了解各种液压阀的工作原理，并能按一定的步骤装配各类液压阀。
(1)Y型溢流阀的拆装工作原理 Y型溢流阀（板式）结构图见下图，溢流阀进口的压力油除经轴向孔 a
进入主阀芯的下端 A 腔外，还经轴向小孔 b进入主阀芯的上腔 B，并经锥阀座上的小孔 d作用在先导阀锥阀体 3上。当作用在先导阀锥阀体上的液压力小于弹簧的预紧力和锥阀体自重时，锥阀在弹簧力的作用下关闭。因阀体内部无油液流动，主阀芯上下两腔液压力相等，主阀芯在主阀弹簧的作用下处于关闭状态（主阀芯处于最下端），溢流阀不溢流。
10.5 液压传动装臵的拆装与分析
-------液压泵的拆装 (二 )
(2)三位四通电磁换向阀的拆装工作原理 三位四通电磁换向阀结构见下图，
利用阀芯和阀体间相对位臵的改变来实现油路的接通或断开，以满足液压回路的各种要求。电磁换向阀两端的电磁铁通过推杆来控制阀芯在阀体中的位臵。
4.实验报告要求
(1) 补全溢流阀溢流时的工作原理。
(2)根据实物说出该阀有几种工作位臵？
(3)说出液动换向阀、电液动换向阀的结构及工作原理。
思考与分析：
1,先导阀和主阀分别是由那几个重要零件组成的？
2,远程调压和卸荷是怎样来实现的？
3,说明实物中的三位四通电磁换向阀的中位机能 。
4,左右电磁铁都不得电时,阀芯靠什么对中？
5,电磁换向阀的泄油口的作用是什么？
10.1 液压传动的基本知识
10.2 液压元件
10.3 液压基本回路及液压系统
10.4 液压传动系统的拆装与分析（一）
10.5 液压传动系统的拆装与分析（二）
10.1.1 液压传动的工作原理图 10.1是常见的液压千斤顶的工作原理图。它由手动柱塞泵和液压缸以及管路、管接头等构成一个密封的连通器，其间充满着油液。
关闭放油阀 8，向上提起杠杆手柄 1，活塞 3随之上升，油腔 4密封容积增大，产生局部真空，油箱 6中的油液在大气压作用下，推开单向阀 5中的钢球并通过吸油管道进入油腔 4，
实现吸油（图 10.1b）；当杠杆手柄 1下压时，活塞 3随之下移，油腔 4密封容积减小，油液受到外力挤压产生压力，单向阀 5关闭，单向阀 7的钢球被顶开，油液压入油腔 10，实现压油（图 10.1c）。然后推动活塞 11和重物上移。反复提压杠杆手柄 1，能不断地实现吸油和压油，压力油将不断被压入油腔 10，使活塞和重物不断上移，达到起重的目的。
若将放油阀 8旋转 90°,油腔中的油液在重物 G的作用下，流回油箱，活塞 11就下降并恢复到原位。
通过对液压千斤顶工作过程的分析可知，
液压传动的工作原理是以油液作为工作介质，
依靠密封容积的变化来传递运动，依靠油液内部的压力来传递动力。液压传动装臵实质上是一种能量转换装臵，即实现机械能 → 液压能 → 机械能的能量转换。
10.1.2 液压传动的工作原理由上例可知，一般液压传动系统除油液外，应由下列几个部分组成（以图 10.1为例）。
（ 1）动力部分（液压泵） 将输入的机械能转换为液压能，是系统的能源。如 1,2,3,5,7组成的手动柱塞泵。
（ 2）执行部分（液压缸或液压马达） 将液压能转换为机械能，
输出直线运动或旋转运动。如 11,12组成的液压缸。
（ 3）控制部分（控制阀） 控制液体压力、流量和方向。如各种压力阀、流量阀和换向阀。
（ 4）辅助部分（油箱、管路等） 输送液体、储存液体、过滤液体、密封等，以保证液压系统正常工作所必需的部分。如油箱、油管、
管接头、滤油器等。
10.1.3 液压传动系统的图形符号
10.1.4 液压传动的特点图 10.2a为磨床工作台液压系统工作原理图，称为结构简图，这种图直观性强，较易理解，但图形复杂，难以绘制。为了简化液压系统图的绘制，世界各国都制定了一整套液压元件的图形符号，我国也制定了液压系统图形符号 (GB/T786.1— 2001)。图 10.2b为用图形符号绘制的工作原理图，显然图形符号绘制方便，图面清晰简洁。
液压传动与机械传动、电力传动等相比具有如下特点。
1．优点
(1)液压传动装臵的输出力大，质量轻，体积小。
(2)运动较平稳，能在低速下稳定运动；在设备运行过程中，能随时进行大范围无级调速，调速比可达
2000,l。
(3)操作方便、省力，易实现远距离操纵及自动控制。
(4) 可自动实现过载保护。
(5)液压元件易于标准化、系列化和通用化，使用寿命较长，有利于生产与设计。
2．缺点
(1)易泄漏，传动效率低，传动比不如机械传动准确。
(2)对元件的制造精度、安装、调整和维护要求较高，成本较高。
(3)系统发生故障时，原因不易查明。
10.1.5 液压油的特性及选用液压油是液压系统的工作介质，也是液压元件的润滑剂和冷却剂，液压油的性质对液压传动性能有明显地影响。因此有必要了解有关液压油的性质、要求和选用方法。
1．液压油的性质
(1)密度 单位体积油液的质量称为密度，单位为,用 ρ 表示常用液压油的密度为 850～ 960 。密度随压力的增加而提高，随温度的升高而减小，
但变化很小，一般可以忽略不计。
(2)可压缩性和膨胀性 随压力的增高液压油体积缩小的性质称为可压缩性。随温度的升高液压油体积增大的性质称为膨胀性。在一般液压传动中，液压油的可压缩性和膨胀性值很小，
可以忽略不计。
(3)粘性 是指液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的内聚力而产生阻止液体内部相对运动而产生的一种内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。粘性的大小用粘度来表示。粘度大，
液层间内摩擦力就大，油液就稠，流动时阻力就大，功率损失也大；反之油液就稀，易泄漏。
粘度随温度升高而下降。
2．液压油的选用在选择液压油时应根据工作要求和液压油有关性质，主要有以下几个方面。
(1)粘度适当，且粘度随温度的变化值要小。
(2)化学稳定性好。在高温、高压等情况下使用的液压油，能经常保持原有化学成分。
(3)杂质少。杂质会堵塞元件中的缝隙、小孔，影响系统正常工作或降低元件的寿命。
(4)闪点高，凝固点低。闪点高时能满足防火要求。凝点或倾点低时能在较低温度下工作。
3kgm
3kgm
10.1.6 液压传动的两个重要参数液压传动的两个重要参数是压力和流量。
1．压力
（ 1）压力的概念 图 10.3所示为一密闭容器，容器内静止的油液受到外力和油液自重的作用。由于在液压系统中，通常是外力产生的压力比液体自重产生的压力大得多，为此可将液体自重产生的压力忽略不计。静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力，简称为压力。用公式表示为式中,p—— 压力 (法定计量单位为 Pa，压力值较大时用 KPa或 MPa)；
F—— 油液受到的外力 (N)；
A—— 液体表面承压面积 (m2)。
Fp A?
静压力具有两个特性：
①油液内任意点受到的各方向的静压力都相等；
②静压力的方向为垂直指向受压表面。
（ 2）静压传递原理（帕斯卡原理） 在密封容器内施加于静止液体任一点的压力将以等值传递到液体中各点，这就是静压传递原理，又称帕斯卡原理（图 10.4）。图 10.4中，设互相连通的两缸 A和 B的面积分别为 A1,A2，作用力为和，则容器的压力分别为,.根据静压传递原理有 故上式表明，只要 A2／ Al足够大，就可用较小的力 F1产生很大的力 F2
（负载力），若 A2／ Al为一定值，则 F2越大，所需的力 F1也越大，
密封缸中的 B压力也越大；若 F2很小，则压力也很小，当 F2=0时，
p=0。
1 1 1F pA? 2 2 2F pA? 12p p p 1122FA?
10.1.6 液压传动的两个重要参数
2．流量和平均流速
(1)流量 流量是指单位时间内流过管道或液压缸某一截面的油液体积，通常用 Q表示。
若在时间 t内，流过管道或液压缸的油液体积为 V，则流量为 Q=V/t.
(2)额定流量 额定流量指的是按试验标准规定，系统连续工作所必须保证的流量，是液压元件的基本参数，应符合公称流量系列。
(3)平均流速 平均流速是一种假想的流速，即按通流截面上各点流速相同所计算的流量，来代替实际的流量，即 v=Q/A.
由于油液之间和油液与管壁之间的摩擦力大小不同，故在油液流动时，在同一截面上各点的真实流速并不相同，故用平均流速作近似计算。
(4)活塞 (或缸 )运动速度与流量的关系 活塞 (或缸 )的运动是由于进入的油液迫使容积增大而产生的，因此活塞 (或缸 )运动速度与进入油液流量有直接关系。活塞 (或缸 )随油液流动而移动，因此活塞的运动速度与油缸的液体的流速相同。活塞 (或缸 )运动速度与活塞有效作用面积和流量之间的关系为,v=Q/A.
(5)液流连续性原理 液体在管中作稳定流动时，由于液体是几乎不可压缩的，则液体在流动过程中遵守质量守恒定律，在单位时间内液体通过任意截面的液体质量相等，就是说，
液体流过无分支管道时在任一截面上的流量一定是相等的，这就是液流连续性原理 (如图
10.5所示 )。
Q1=Q2
A1v1=A2v2
式中,Al,A2—— 截面 1、截面 2的面积，单位为（ m2）；
v1,v2—— 液体通过截面 1、截面 2的流速，
单位为 m／ s (米／秒 )。
10.1.6 液压传动的两个重要参数
3．压力损失、流量损失和功率
(1)液阻和压力损失 油液由液压泵输出到进入液压缸，其间要经过直管、弯管、各种阀孔等，由于油液具有粘性，油液各质点之间，油液与管壁之间会产生摩擦、碰撞等，对液体的流动产生阻力，这种阻力称为液阻。
液阻要损耗一部分能量。这种能量损失主要表现为液流的压力损失。压力损失可分为沿程损失和局部损失。沿程损失是液流经直管中的压力损失，而局部损失是液流经管道截面突变或管道弯曲等局部位臵的压力损失。压力损失会造成功率浪费，油液发热、泄漏增加，使液压元件受热膨胀而,卡死,,所以必须尽量减少液阻，以减少压力损失。
(2)泄漏和流量损失 液压元件不可能绝对密封，总会有一定的间隙，当间隙两端有压力差时，就会有油液从这些间隙流出。从液压元件的密封间隙漏出少量油液的现象叫泄漏。
泄漏分为内泄漏和外泄漏两种（图 10.6）。
内泄漏是液压元件内部高、低压腔内的泄漏，外泄漏是系统内部油液漏到系统外部。
泄漏必然导致流量损失，使液压泵输出的流量不能全部流入液压缸等执行元件，从而影响液压元件的性能和液压系统的正常工作。
(3)液压传动功率的计算 功率是单位时间内所作的功，
用 P表示，单位为 W(瓦 )或 kW(千瓦 )。
10.1.6 液压传动的两个重要参数
① 液压缸的输出功率 因为功率等于力和速度的乘积，所以液压缸输出功率就等于负载阻力 F
和活塞 (或缸 )的运动速度的乘积，即 P Fv?
由于,所以液压缸输出功率可写为F p A? 缸缸 Q,v= A P p Q?缸 缸 缸式中,P缸 —— 液压缸的输出功率 (W)；
p缸 —— 液压缸的最高工作压力 (Pa)；
Q缸 —— 液压缸的最大流量 (m3/s)。
②液压泵的输出功率 P p Q?
泵 泵 泵式中,P泵 —— 液压泵的输出功率 (w)；
p泵 —— 液压泵的最高工作压力 (Pa)；
Q泵 —— 液压泵输出的最大流量 (m3/s)，对定量泵而言，即为该泵的额定流量。
由于油液在管道中流动时有压力损失和流量损失，因此液压泵的输出功率应大于液压缸的输出功率。
③驱动液压泵的电动机功率的计算由于存在机械摩擦、内泄漏等因素，故电动机 (原动机 )功率应比液压泵输出功率要大，两者之比用表示，即 P
P 泵总 电式中,η 总 —— 液压泵的总效率 (外啮合齿轮泵的一般取 0.63～ 0.9；叶片泵的取 0.75～ 0.85；
柱塞泵的取 0.8～ 0.9，或参照液压泵的产品目录 )；
P泵 —— 液压泵的输出功率,kW；
P缸 —— 驱动液压泵的电动机功率,kW。
驱动液压泵的电动机功率为 P p QP泵 泵 泵电总 总
10.2.1 液压泵液压泵作为液压系统的动力元件，是液压系统的重要组成部分。它能将原动机 (如电动机 )输入的机械能转换为液压能的能量转换元件。液压泵的性能好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性。
1．液压泵的工作原理图 10.7所示为单柱塞泵，它由偏心轮 1、柱塞 2、弹簧 3、泵体 4和单向阀 5,6组成，柱塞 2安装在泵体 4内，柱塞在弹簧 3的作用下与偏心轮 1接触。当偏心轮 1转动时，柱塞 2便在泵体内上下往复运动。柱塞 2与泵体 4构成一个密封容积 a。当柱塞向下运动时，密封油腔 a的容积逐渐增大，形成局部真空，油箱 7中的油液在大气压作用下，顶开单向阀 5进入油腔，液压泵吸油。当柱塞向上运动时，密封油腔 a的容积逐渐缩小，使油液受到挤压而产生一定的压力，这时单向阀 5关闭，密封容积中的油液顶开单向阀 6，沿油路到执行元件，完成压油。若偏心轮不停地转动，柱塞就不停地上、下往复运动，泵就不断地从油箱吸油向系统供油。
由上可知：液压泵是靠密封容积的变化来实现吸油和压油的，故可称为容积泵。其工作过程就是吸油和压油过程。
要保证液压泵正常工作，必须满足以下条件：
1．应具备密封工作容积，并且密封容积应能不断重复地由小变大，再由大变小；
2．要有配油装臵，在吸油过程中必须使油箱与大气相通，容积减小时向系统压油。
10.2.1 液压泵
2．液压泵主要类型
(1)齿轮泵 按其啮合形式可分为外啮合式和内啮合式两种。
工作原理图如图 10.8所示，由泵体 2、一对啮合齿轮 1和 5、前后两端盖和传动轴 6和 7等组成。
泵体、端盖和齿轮的各齿间形成两个互不相通的密封容积 3和 4。当齿轮按图示方向旋转时,K点右侧两轮齿脱开啮合，使密封容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中油液在大气压作用下经油管被吸入油腔 3，充满齿间。随着齿轮旋转，油液被带到油腔 4。由于油腔 4的轮齿逐渐进入啮合，故密封容积不断减小，从而使齿槽间的油液被逐渐挤出，通过压油腔 4被送入系统中。故 3为吸油腔,4
为压油腔。当齿轮不断旋转时，齿轮泵连续不断地重复吸油和压油的过程，不断向系统供油。
(2)叶片泵 分为单作用式和双作用式两种。单作用式转子每转一周完成吸油、压油各一次，双作用式转子每转一周完成吸油、压油各两次。
①单作用式叶片泵 如图 10.9所示为单作用式叶片泵的工作原理图。
②双作用式叶片泵 图 10.10所示为双作用式叶片泵的工作原理图。
10.2.1 液压泵
(3)柱塞泵 柱塞泵是靠柱塞在缸体内作往复运动，使缸体内的密封容积变化来实现吸油和压油的，按柱塞排列方向不同，分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。
①径向柱塞泵 由柱塞 3、定子 4、转子 5和配油轴 6等组成。当电动机带动转子旋转时，每个柱塞分别在缸体内径向往复滑动。柱塞在上半周时，从配油轴的吸油口吸油；当柱塞在下半周时，
向配油轴的压油口压油。转子每转一周，各柱塞各吸、压油一次。改变转子与定子的偏心距 e时，
可改变泵的输油量，因此径向柱塞泵是一种变量泵。若改变偏心方向，就可改变吸、排油方向成为双向变量泵。
② 轴向柱塞泵 由配油盘 1、缸体 2、柱塞 3和斜盘 4等组成，斜盘、配油盘均与泵体相固定，柱塞装在缸体沿圆周均布的轴向孔内，缸体由电动机通过传动轴带动旋转，柱塞在弹簧或液压力的作用下头部紧贴在斜盘上，柱塞孔的另一端与配油盘贴紧。当缸体如图方向旋转时，
斜盘迫使柱塞在缸体轴向孔中作往复运动，形成密封容积的变化。改变斜盘的倾角，可改变柱塞的行程，即可改变泵的输油量，因此轴向柱塞泵为变量泵。若改变倾斜方向，能使吸、压油方向改变，使其成为双向变量泵。
10.2.2 液压缸液压缸是将液压能转换为机械能的能量转换装臵，它是液压系统中的执行元件。液压缸一般用于实现往复直线运动或摆动。
液压缸按结构形式可分为活塞缸、柱塞缸和摆动缸三类。活塞缸和柱塞缸实现往复直线运动，
输出推力或拉力和直线运动速度；摆动缸则能实现小于 360° 的往复摆动，输出角速度（转速）和转矩。液压缸按油压作用形式可分为单作用式和双作用式液压缸。单作用式液压缸只有一个外接油口输入压力油 (图 10.13a)，液压作用力仅作单向驱动，而反行程只能在其他外力 (自重、负载或弹簧力 )的作用下完成，可节省动力。而双作用式液压缸是分别由液压缸两端外接油口输入压力油
(图 10.13b,c)。
1．双出杆活塞式液压缸如图 10.14所示为一驱动磨床工作台的实心双出杆活塞式液压缸结构图，它主要由压盖 2、
端盖 3、缸体 4、活塞 5、密封圈 6、活塞杆 1,7等组成。当压力油从油缸右腔进入，左腔回油时推动活塞向左移动，反之活塞右移。
双出杆活塞式液压缸的特点是：液压缸两腔中都有活塞杆伸出，且两活塞杆直径 d相等，
即活塞两侧有效面积相等，因此当供油量相等时，活塞往复运动速度相等，即如供油压力 p相等，则其向左或向右两个方向的液压推力相等，即：
12 22()
4
QQvv A
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2212 ()4F F p A p D d
10.2.2 液压缸
2．单出杆活塞式液压缸如图 10.15所示为单出杆活塞式液压缸。其特点是：活塞一端有活塞杆，另一端没有，所以活塞两端的有效工作面积、不相等。因此在供油量相同的情况下，活塞往复运动速度不相等。
当无杆腔进油时，
当有杆腔进油时，
如供油压力 p相等时，向左和向右两个方向的液压推力也不相等，
即当无杆腔进油时，
当有杆腔进油时，
显然,,当 时,。这一特点常被用于实现机床快退和工进。
当单出杆活塞式液压缸的两腔同时接通压力油而进行工作时 (图 10.15c)，由于活塞两端有效工作面积、不相等，使作用于活塞两端的液压力与也不相等，产生推力差，在此推力差的作用下，
使活塞向右移动。 此时从缸右腔排出的油液也进
1 21
4
QQv A
D
2 222 ()4QQv A Dd
211 4F p A p D
2222 ()4F p A p D d
12vv? 12FF? 222Dd? 212vv?
入到左腔，使活塞实现快速运动，这种连接方式称为差动连接。这种两腔同时通压力油，利用活塞两侧有效作用面积差进行工作的单出杆液压缸称差动液压缸。
10.2.2 液压缸无杆腔液压力有杆腔液压力故推力差由上述分析可知，进入液压缸左腔的流量,除泵所供给的流量外，还有来自右腔的流量，这时活塞的移动速度可按如下方法计算：
式中,v3—— 差动连接时，活塞的运动速度 (m／ s)；
d—— 活塞杆直径 (m)；
Q—— 泵的输出流量 (m3/s)。
综上分析，差动连接液压缸的特点是：速度快、推力小，适用于快速进给系统。
为使快速进退速度相等，可使活塞无杆腔有效作用面积为活塞杆面积的两倍，即,。
21 1 1 4F pA p A p D
2222 ()4F p A p D d
23 1 2 1 2() 4F F F p A A p d
12Q Q Q
21 2 1 3 2 3 3 3 34Q Q Q A v A v A v d v
故活塞的运动速度
3 2
4
Qv
d
2Dd?
10.2.2 液压缸
3．液压缸的密封、缓冲和排气
(1)液压缸的密封 主要指活塞与缸体、活塞杆与端盖之间的动密封以及缸体与端盖之间的静密封。密封性能的好坏将直接影响其工作性能和效率。因此，要求液压缸在一定的工作压力下具有良好的密封性能，且密封性能应随工作压力的升高而自动增强。此外还要求密封元件结构简单、
寿命长、摩擦力小等。常用的密封方法有间隙密封和密封圈的密封。
① 间隙密封 它依靠运动件之间很小的配合间隙来保证密封。这种密封方法摩擦力小，但密封性能差，要求加工精度高，只适用于低压场合。其间隙可取 0.02～ 0.05mm。
②密封圈密封 是液压系统中应用最广的一种密封方法。利用密封元件弹性变形挤紧零件配合面来消除间隙的密封形式，磨损可自动补偿。密封圈通常是用耐油橡胶、尼龙等制成，其截面通常做成 O形,Y形,U形和 V形等，其中 O型应用最普遍，如图 10.16所示,
10.2.2 液压缸
(2)液压缸的缓冲 液压缸的缓冲结构是为了防止活塞到达行程终点时，
由于惯性力作用与缸盖相撞。液压缸的缓冲都是利用油液的节流（即增大终点回油阻力）作用实现的。常用的缓冲结构如图 10.17所示，它是利用活塞上的凸台和缸盖上的凹槽在接近时油液经凸台和凹槽间的缝隙流出，增大回油阻力，
产生制动作用，从而实现缓冲。
(3)液压缸的排气 液压缸中如果有残留空气，将引起活塞运动时的爬行和振动，产生噪声和发热，甚至使整个系统不能正常工作，因此应在液压缸上增加排气装臵。如图 10.18所示为排气塞结构。排气装臵应安装在液压缸的最高处。
工作之前先打开排气塞，让活塞空行程往返移动，直至将空气排干净为止，然后拧紧排气塞进行工作。为便于排除积留在液压缸内的空气，油液最好从液压缸最高点引入和引出。对运动平稳性要求较高的液压缸，可在两端装排气塞。
10.2.3 液压控制阀在液压系统中，为使机构完成各种动作，就必须设臵各种相应的控制元件 — 液压控制阀，以用来控制或调节液压系统中液流的方向、压力和流量，以满足执行机构运动和力的要求。液压控制阀根据其在系统中的用途不同，可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。
1．方向控制阀在液压系统中，用以控制液流的方向的阀，称为方向控制阀简称方向阀。按其功能不同，可分为单向阀和换向阀两大类。
(1)单向阀 主要作用是控制油液流动方向。按阀芯的结构不同，可分为球阀式和锥阀式两种（图 10.19）。它主要由阀体、阀芯和回位弹簧等组成，工作时压力油从进油口
P1流入，作用在阀芯上的液压力克服弹簧力和摩擦力将阀芯顶开，于是油液从出油口 P2流出。当油液反向流入时，液压力和弹簧力将阀芯紧压在阀座上，阀口关闭，
油路不通。单向阀常安装在泵的出口，防止系统的压力冲击影响泵的正常工作，或泵不工作时防止油液倒流回油箱。为了减小油液正向通过时的阻力损失，弹簧刚度很小。一般单向阀的开启压力为 0.03～
0.05Mpa；当利用单向阀作背压阀时，应换上较硬的弹簧，使阀的开启压力达到 0.2～
0.6Mpa。
10.2.3 液压控制阀除了一般的单向阀外,还有液控单向阀 （ 图 10.20）,它由锥形阀阀芯和活塞组成 。 当控制油口 K不通压力油时,作用同普通单向阀,即只允许油液由 P1流向 P2口；当控制油口 K通压力油时,推动活塞 1右移并通过顶杆 2使单向阀阀芯 3顶起,P1与 P2相通,油液可以在两个方向自由流通 。 当控制油进口的控制油路切断后,恢复单向流动 。
换向阀 换向阀是借助于阀芯与阀体之间的相对运动来改变油液流动方向的阀类。
按阀芯相对于阀体的运动方式不同，换向阀可分为滑阀（阀芯移动）和转阀（阀芯转动）。按阀体连通的主要油路数不同，换向阀可分为二通、三通、四通等；按阀芯在阀体内的工作位臵数不同，换向阀可分为二位、三位、四位等；按操作方式不同，换向阀可分为手动、机动、电磁动、液动、电液动等；按阀芯的定位方式不同，换向阀可分为钢球定位和弹簧复位两种。
10.2.3 液压控制阀
① 滑阀式换向阀换向原理和滑阀机能。如图 10.21所示的阀芯有三个工作位臵左、中、右称为三位），阀体上有四个通路 O,A,B,P称为四通（ P为进油口,O为回油口,A,B为通往执行元件两端的油口），此阀称为三位四通阀。当阀芯处于中位时（图 10.21a），各通道均堵住。油缸两腔既不能进油，又不能回油，此时活塞锁住不动。当阀芯处于右位时 (图 10.21b)，压力油从 P口流入,A口流出；回油从 B
口流入,O口流回油箱。当阀芯处于左位时（图 10.21c)，压力油从 P口流入,B口流出；回油由 A口流入,O口流回油箱。图 10.21d为三位四通阀的图形符号。
三位换向阀的阀芯在阀体中有左、
中、右三个位臵，左、右两位是使执行元件产生不同的运动方向，而在中间位臵时的油口连接关系称为滑阀机能（即中位机能），表 10.3所列为常见的三位四通换向阀的滑阀机能。
10.2.3 液压控制阀
② 换向阀的图形符号一个换向阀的完整图形符号应表明位臵数、通数及操纵方式、复位方式和定位方式的符号。
方框表示阀的作用位臵，方框数即,位数,,换向滑阀的位数分二位和三位。在一个方框内，箭头或,┻,于方框交点数为油口通路数，即,通数,,通数有二通、三通、四通、五通等。通常在相应位臵的方框内表示油口的数目及通道的方向，其中,↑,,,↓,表示通路，
,┻,
和,┳,表示通路被阀芯堵死。滑阀的操纵方式有手动、机动、液动、电磁和电液动等多种型式。
图 10.22a为二位二通常闭式行程换向阀。当挡铁没有压住滚轮时，右位接入系统，油腔
P与 A不通。当挡铁压住滚轮使阀芯移动时，左位接入系统，油腔 P和 A接通。图 10.22b为三位四通电磁换向阀。 lDT通电时，左位接入系统，这时进油口 P和 A相通，油口 B和回油口 O相通；
当 2DT通电时，右位接入系统，这时进油口 P与 B相通，油口 A和回油口 O相通；当 1DT与 2DT均断电时，处于中位，各油路均堵住。
2．压力控制阀控制液压系统压力或利用压力作为信号来控制其他元件动作的阀称为压力控制阀。常用的压力阀有溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。它们的共同特点是：利用油液压力和弹簧力相平衡的原理来进行工作的。
10.2.3 液压控制阀
(1)溢流阀 溢流阀一般安装在泵的出口处，并联在系统中使用。它的作用是①溢流和稳压。②限压保护作用（又称安全阀）。③起背压阀作用。如果将溢流阀安装在液压缸的回油路上，可以产生背压力，提高运动的平稳性。
溢流阀按结构类型及工作原理可分为直动式和先导式两种，下面介绍直动式溢流阀工作原理。
图 10.23为直动式溢流阀及工作原理图，直动式溢流阀主要由阀体、阀芯、调压弹簧和调压螺钉等组成。压力油从进油口 P作用于阀芯底面，阀芯底部受到向上的液压作用力 F=PA（设工作腔有效面积为 A)，而弹簧力为 FS。当进油压力较小时，因 F<FS，故阀芯被推至最下端，阀口关闭，没有油液流回油箱。当进油压力升高到使 F>FS时，弹簧被压缩，阀芯上移，阀口打开，部分油液经回油口 O流回油箱，限制系统压力继续升高，使压力保持在 。改变弹簧压力即可调节系统压力的大小，所以溢流阀工作时阀芯随着系统压力的变动而上下移动，
从而维持系统压力近于恒定。
直动式溢流阀的特点是结构简单，
反应灵敏。缺点是工作时易产生振动和噪声，而且压力波动较大。直动式溢流阀主要用于低压或小流量场合。
sFp A?
10.2.3 液压控制阀
(2)减压阀 减压阀是一种利用液流流过缝隙产生压降的原理，使出口油压低于进口油压的压力控制阀，以满足执行机构的需要。减压阀有直动式和先导式两种，一般采用先导式。
图 10.24表示先导式减压阀的结构图和图形符号，它由两部分组成，即先导阀调压，主阀减压。工作时液压油从进油口 P1进入，经主阀缝隙 h流到出油口 P2，送往执行机构。主阀芯下端有轴向沟槽 a，阀芯的中心有阻尼小孔 b，减压油可经过槽口 a、阻尼孔 b、油室 c和孔 d通到先导阀的右端并给锥阀一个向左的液压力。当负载较小，出油口压力小于调定压力时不开，
主阀芯的上下两端的油压相等，主阀芯在平衡弹簧作用下压至最低位臵，主阀芯与阀体形成的狭缝 h最大，油液流过时压力损失最小，这时减压阀处于非工作状态，位常开。当负载较大时，出油口压力达到调定压力时，锥阀打开控制油开始流动，主阀芯上的阻尼孔 b有油液流过，产生压力降，使得主阀芯上端油压小于下端油压，主阀芯在压力差的作用下克服平衡弹簧的作用而上移，使主阀口的狭缝 h减小，产生压力降。此压力降能自动调节，使出油口油压稳定在调定值上，此时减压阀处于工作状态。当负载更大时，节流口 h将更小，压力降更大，
使出油口压力稳定在调定值上。
10.2.3 液压控制阀
(3)顺序阀 顺序阀是用来控制液压系统中两个或两个以上工作机构的先后顺序。顺序串联于回路上，它是利用系统中的压力变化来控制油路通断的。顺序阀分为直动式和先导式，
又可分为内控式和外控式，压力也有高低压之分。应用较广的是直动式。
图 10.25是一种直动式顺序阀的结构，其结构和工作原理与直动式溢流阀基本相似，不同的是顺序阀的出口不是通油箱，而是通往另一工作油路，故需要单独的泄油口 L,Pl为进油口,P2为出油口。当进口油压低于弹簧调定值时，阀芯处于最低位臵，阀口封闭，油液不能通过顺序阀；当进口油压高于弹簧调定值时，阀芯被向上顶起，使阀口开启，形成通路，使油液通过顺序阀流向执行元件。
小结：顺序阀与溢流阀的区别
1,溢流阀的出油口通往油箱，顺序阀的出油口一般通往另一工作油路；顺序阀的进出油口都是有一定压力的。
2．溢流阀打开时，进油口压力基本上保持在调定值，
出口压力近似为零；而顺序阀打开后，进油压力可以继续升高。
3．溢流阀的内部泄漏可以通过出油口回油箱；而顺序阀因出油口不是通往油箱的，所以要有单独的泄油口。
10.2.3 液压控制阀
（ 4）压力继电器 压力继电器是利用液压系统中的压力变化来控制电路的通断，从而将液压信号转变为电器信号，以实现顺序控制和安全保护作用。
图 10.26所示为单柱塞式压力继电器。压力油自油口 P通入作用在柱塞的底部，当其压力已达到调定值时，便克服上方弹簧阻力和柱塞摩擦力作用推动柱塞上升，通过顶杆触动微动开关发出电信号。限位挡块可在压力超载时保护微动开关。
3．流量控制阀流量控制阀是通过改变液流的通流截面来控制系统工作流量，以改变执行元件运动速度的阀，简称流量阀。常用的流量阀有节流阀和调速阀等。
(1)节流口 节流阀有一个节流部分称节流口。节流口的形式很多，最常用的如图 10.26
所示，图 10.26a为针阀式节流口，针阀作轴向移动，调节环形通道大小以调节流量，
10.2.3 液压控制阀图 10.26b是偏心式，在阀芯上开了一个截面为三角形的偏心槽，转动阀芯时，就可以调节通道的大小以调节流量。图 10.26c是轴向三角槽式．可改变三角沟通道截面的大小。图
10.26d为周向缝隙式，油可以通过狭缝流入阀芯内孔，再经左边的孔流出，旋转阀芯就可以改变缝隙的通流面积的大小。图 10.26e为轴向缝隙式，在套筒上开有轴向缝隙，轴向移动阀芯就可以改变缝隙通流面积的大小，以调节流量。
（ 2）普通节流阀 如图 10.27a所示为普通节流阀的结构图，节流口形式为轴向三角槽式。压力油从进油口 P1流入，经孔道 b和阀芯 3右端的节流沟槽进入孔道 a，再从出油口 P2流出。旋转手柄 1，可使推杆 2沿轴向移动，推杆左移时，阀芯也左移，节流口开大，流量增大；推杆右移时，阀芯也右移，节流口关小，流量减小。图形符号如图 10.27b。
这种节流阀结构简单，制造容易，但负载和温度的变化对流量的稳定影响较大，因此只适用于负载和温度变化不大或速度稳定性要求较低的液压系统。
10.2.3 液压控制阀
(3)调速阀 调速阀的工作原理如图 10.28a所示 。 调速阀是由减压阀和节流阀串联而组成的阀,这里采用的减压阀称定差减压阀,它与节流阀串联在油路中,可以使节流阀前后的压力差保持恒定,使执行机构的运动速度保持稳定 。 调速阀进油压力为 p1,经减压阀的开口流至节流阀入口处压力为 p2。 在节流阀开启一定时,工作机构有相应的运动速度 。 当工作机构的负载变化时,调速阀的出口压力随之发生变化,但由于其中的定差减压阀的作用,
使节流阀前后的压力差 (p3-p2)保持不变,从而使工作机构的速度不受负载的变化而波动,
从而保持了速度的稳定性 。 当出口压力 p3增大时,作用在减压阀的阀芯上的液压力 F2也随之增大,于是滑阀不再保持平衡,而是向下移动一段距离后处于平衡,这样,减压阀节流口增大,减压阀的压力降减小,使 p2增大,直至 (p3-p2)近于保持不变 。 当出口压力 p3减小时,
液压力 F2也随之减小,于是滑阀不再保持平衡,而是向上移动一段距离后处于平衡,使减压阀节流口减小,压力降增大,使减小,以保证 (p3-p2)近于保持不变 。
10.2.4 液压辅件
1．油管和管接头
(1)油管的作用是连接液压元件和输送液压油。在液压系统中常用的油管有钢管、铜管、塑料管、尼龙管和橡胶软管，可根据具体用途进行选择。
钢管（无缝钢管），耐压高，适用于中、高压的液压系统。
铜管（紫铜管），易弯曲成形，安装方便，管壁光滑，摩擦阻力小。但耐压低，价格高，
抗振能力弱，易使压力油氧化，适用于中、低压系统。
尼龙管：能代替部分紫铜管，价格低，易弯曲，但寿命较短。适用于中、低压场合。
橡胶软管：吸振性好，能减轻冲击，安装方便，但寿命较短。一般用于有相对运动件之间的连接。有高压和低压橡胶软管两种。
塑料管：价格便宜，但耐压低，一般用作回油管或泄油管。
(2)管接头 管接头用于油管与油管、油管与液压件之间的连接。管接头按通路数可分为直通、直角、三通等形式，按接头连接方式可分为焊接式、卡套式、管端扩口式和扣压式等形式。按联接油管的材质可分为钢管管接头、金属软管管接头和胶管管接头等。我国已有管接头标准，使用时可根据具体情况，选择使用。
2．油箱油箱主要功能是储油、散热及分离油液中的空气和杂质。油箱的结构如图 10.29所示，形状根据主机总体布臵而定。它通常用钢板焊接而成，吸油侧和回油侧之间有两个隔板 7和 9，将两区分开，以改善散热并使杂质多沉淀在回油管一侧。吸油管 1和回油管 4应尽量远离，但距箱边应大于管径的三倍。加油用滤网 2设在回油管一侧的上部，兼起过滤空气的作用。盖上面装有通气罩 3。为便于放油，油箱底面有适当的斜度，并设有放油塞 8，油箱侧面设有油标 6，以观察油面高度。当需要彻底清洗油箱时，可将箱盖 5卸开。
10.2.4 液压辅件油箱容积主要根据散热要求来确定，
同时还必须考虑机械在停止工作时系统油液在自重作用下能全部返回油箱。
3．滤油器滤油器的作用是分离油中的杂质，使系统中的液压油经常保持清洁，以提高系统工作的可靠性和液压元件的寿命。液压系统中的所有故障 80%左右是因污染的油液引起的，因此液压系统所用的油液必须经过过滤，并在使用过程中要保持油液清洁。油液的过滤一般都先经过沉淀，然后经滤油器过滤。
滤油器按过滤情况可分为粗滤油器、普通滤油器、精滤油器和特精滤油器。按结构可分为网式、线隙式、烧结式、纸芯式和磁性滤油器等形式。滤油器可以安装在液压泵的吸油口、
出油口以及重要元件的前面。通常情况下，泵的吸油口装粗滤油器，泵的出油口和重要元件前装精滤油器。
10.2.4 液压辅件滤油器的基本要求是过滤精度（滤油器滤芯滤去杂质的粒度大小）满足设计要求；过滤能力（即一定压降下允许通过滤油器的最大流量）满足设计要求；滤油器有一定的机械强度，不会因液压力作用而破坏；滤芯抗腐蚀能力强，并能在一定的温度范围内持久工作。
滤芯要便于清洗和更换，便于装拆和维护。
4．蓄能器蓄能器是一种能够蓄存液体压力能并在需要时把它释放出来的能量储存装臵。蓄能器种类较多，常用的是充气式蓄能器。
气囊式蓄能器的结构如图 10.31所示。它主要有充气阀 1、
壳体 3、气囊 2和提升阀 4所组成。气囊用耐油橡胶制成，并与充气阀座压制在一起，固定在壳体 3的上半部。充气阀仅在蓄能器工作前对其充气用，蓄能器工作后始终关闭。一般气囊的充气压力可为系统油液最低工作压力的 60%～ 70%。气囊外部为压力油，气囊内部的气体体积随蓄能器内油压力的降低而膨胀，并将油液排出。提升阀 4的作用是防止油液全部排出时气囊膨出容器之外。
充气式蓄能器的优点是：气囊惯性小，反应灵敏，尺寸小，容易维护，易于安装。缺点是：胶囊和壳体制造困难，
容量较小。
10.2.4 液压基本回路的工作原理液压基本回路是用液压元件组成以液体为工作介质并能完成特定功能的典型回路。按功能可分为方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路和顺序动作回路。
1．方向控制回路方向控制回路是用来控制液压系统中各条油路的液流的通、断及方向的回路。方向控制回路有换向回路和锁紧回路等。
换向回路 一般可由换向阀来实现。此回路要求换向阀压力损失小，换向平稳、泄漏小。图 10.31是采用三位四通手动换向阀控制的换向回路。当手柄上端向左扳时，左位接入系统，液压泵输出油液经换向阀进入液压缸左腔，推动活塞右移，右腔油液经 B,O回油箱；当手柄上端向右扳时，右位接入系统，液压泵输出油液经换向阀进入液压缸右腔推动活塞左移，左腔油液经 A,O回油箱；当手柄扳向中间位臵时，中位接入系统，活塞停止运动，故随着手柄位臵的改变，可控制油缸中活塞左、右改变移动方向。
（ 2）锁紧回路 通过回路的控制使执行元件在运动过程中的某一位臵上停留一段时间保持不动，并防止停止后窜动。使液压缸锁紧的方法有采用滑阀机能为,O”型或,M”型三位阀的闭锁回路（图 10.32），当 lYA,2YA均断电时，三位阀处于中位，液压缸的两个油口被封闭，缸两腔充满油液，使缸在停留位臵上,锁紧,,不受外力干扰。由于换向阀是靠间隙密封，故有泄漏，锁紧效果不好，但结构简单。
10.2.4 液压基本回路的工作原理当要求锁紧效果较高时,可采用液控单向阀双向锁紧 （ 图 10.33） 。 在液压缸的两侧油路上都串接液控单向阀 （ 液压锁 ）,活塞可以在行程的任意位臵上锁紧,不会因为外界因素而窜动 。 为保证锁紧迅速,准确,换向阀常采用 H型或 Y型中位机能 。
2．压力控制回路压力控制回路用压力阀来调节系统或系统的某一部分的压力，以实现调压、减压、增压、卸载等控制，以满足执行元件对压力的要求。
(1)调压回路 调压回路是指控制系统的工作压力，使其不超过某预先调好的数值，
或者使执行机构在工作过程中不同阶段实现多级压力转换。一般由溢流阀实现这一功能。
①单级调压回路 如图 10.34所示为单级调压回路。在定量泵系统中，系统的压力由溢流阀调定压力来决定。当系统压力达到溢流阀的调定值时，溢流阀开启，多余油液经溢流阀回油箱。这种回路效率较低，一般用于流量不大的场合。它是液压系统中应用十分广泛的回路。
10.2.4 液压基本回路的工作原理
② 多级调压回路 图 10.35所示为多级调压回路,当系统需要多级压力控制时,可采用此类回路 。 当三位四通电磁阀 1DT通电时,系统由溢流阀 2所调定的压力进行工作,
当 2DT通电时,系统由溢流阀 3所调定的压力进行工作 。 当 1DT,2DT都不通电时,系统压力由溢流阀 1所调定的压力进行工作 。 溢流阀 2,3的调定压力必须比溢流阀 1要小 。
(2)减压回路 用单泵供油的液压系统中，在主油路上工作压力往往较高，而在夹紧、润滑等支路上所需的压力较低，这时可采用减压回路。减压回路控制元件为减压阀。在定量泵液压系统中，溢流阀按主系统的工作压力进行调定，但控制系统的压力较低，润滑系统的工作压力更低，这时可采用图 10.36所示的减压回路。减压阀的出口压力可在 Pa以上到比溢流阀所调定的压力小 Pa这个范围内进行调节。例如：溢流阀的调定压力为 Pa，那么，
减压阀的出口压力可在 (5～ 35)× 105Pa范围内调节。
图 10.36用减压阀的减压回路
5510?
5510? 540 10?
10.2.4 液压基本回路的工作原理
(3)卸载回路 能使液压泵输出的油液以最小压力直接回油箱，使液压泵在很小的输出功率下运转，以节省功率、减少油液发热和液压泵的磨损，延长液压泵使用寿命。
图 10.38a所示为采用 H型滑阀机能的卸载回路。当需要卸载时，只要使 1YA,2YA同时断电，换向阀处于中位，液压泵输出的油液便经换向阀直接流回油箱，实现卸载。
这是交通工程中最常用的卸载方式之一。这种卸荷回路除用 H型外，还可用 M和 K型。
这类卸载回路，结构简单，适用于低压、小流量的液压系统。图 10.38b所示是利用二位二通手动换向阀的卸载回路。当换向阀 2处于左位时，液压泵便可卸载，此回路卸载效果较好。
（ 4）增压回路 增压回路是用来使局部油路得到比主系统油压高得多的压力。如图
10.39所示是用增压缸的增压回路。增压缸由大小两个液压缸 e和 f组成。 e缸中的大活塞和 f缸中的小活塞用活塞杆连成一体。当压力油进入液压缸 e的左腔，油压就作用在大活塞上，推动大小活塞向右运动。这时 f缸就可产生更高的油压。油箱 4和单向阀 3为补油装臵。
10.2.4 液压基本回路的工作原理
3．速度控制回路此回路是控制和调节液压执行元件的运动速度。包括调速回路和速度换接回路等。
(1)调速回路 主要有：节流调速回路、容积调速回路和容积节流调速。容积节流调速是用变量泵（限压式变量泵或压力反馈式变量泵等），由流量阀改变进入执行元件的流量，
并使泵的流量与通过流量阀的流量相适应来实现调速。
①节流调速回路 在液压系统中，利用节流阀构成的调速回路是通过通流截面变化来调节进入执行元件的流量，实现调速目的。根据节流阀在回路中的位臵不同，分为进油节流、
回油节流和旁路节流调速三种基本形式。
a．进油节流调速回路 将节流阀装在执行元件的进油路，其原理如图 10.40所示，定量泵输出的流量为一定值，供油压力由溢流阀调定，调节节流阀的开口面积就可以调节进入液压缸的流量，从而调节执行元件的运动速度，多余的油液经溢流阀流回油箱。
这种调速回路速度稳定性差，要随外界负载变化而变化；低速低载时系统效率低；运动平稳性能差。进油节流调速回路一般应用在功率较小负载变化不大的液压系统中。
b．回油节流调速回路 这种调速回路是将节流阀装在执行元件的回油路上。调速原理如图 10.41所示。
节流阀用以控制液压缸回油腔的流量 Q2，从而控制进油腔的流量 Q1，以改变执行元件的运动速度，供油压力由溢流阀调定。
这种调速回路回油路上有背压，运动平稳性优于进油节流调速；油液直接回油箱，易散热。用于功率不大、
负载变化较大或运动平稳性要求较高的系统中。用节流阀的节流调速回路速度稳定性较差，为使速度不随负载变化而波动，可用调速阀代替节流阀。
10.2.4 液压基本回路的工作原理
② 容积调速回路 容积调速回路是通过改变变量泵或变量马达的排量来实现调速。图 10.42为容积调速回路中的一种，它采用变量泵和定量执行元件组成的调速回路，通过调节变量泵输油量的大小即可改变执行元件的运动速度。
变量泵可采用单作用式叶片泵、径向柱塞泵、轴向柱塞泵。系统中溢流阀起安全保护作用，限定系统的最高压力。这种调速回路效率高（压力、流量损失小）、发热少，但结构复杂、成本高。适用于负载功率大，运动速度高的液压系统中。
(2)速度换接回路 绝大多数机床的进给运动要求自动完成,快速进给 — 慢速工进 — 快速退回并停止,的工作循环，有时要求具有两次或更多次工进。下面讨论几种常用的快、慢速自动转换回路。
①快速和工进换接回路 图 10.43所示为采用差动连接的快、
慢速换接回路。系统由定量泵 1供油，二位三通电磁换向阀
4实现差动连接，当在图示位臵时为差动快进。当快进到位，
挡铁碰行程开关使 2DT,3DT通电，阀 3和阀 4换向，活塞转为工进，其工作速度由节流阀 5调节。当工进到位碰行程开关使 1DT通电,3DT通电,2DT断电，阀 2和阀 3换向，活塞快速退回原位。
10.2.4 液压基本回路的工作原理
② 两次工进换接回路 有的机床要求在工作行程中实现两次进给（如钻孔、铰孔等）。
常用的方法是采用两流量阀并联或串联。
两调速阀并联两工进速度换接回路，如图 10.44所示。采用二位三通换向阀 1实现两次工进速度的换接，图示位臵为第一次工作进给状态，进给速度由调速阀 4调节，实现第一次工进，当需第二工进时使阀 1换向，调速阀 3工作，实现第二次工进。两调速阀并联的二次工进回路中两调速阀的流量互不影响。
两调速阀串联两工进速度换接回路，如图 10.45所示。调速阀 3用于第一次进给节流，调速阀 4用于第二次进给节流。图示位臵为第一次工作进给状态，油液通过调速阀 3后，经二位二通换向阀 1流入液压缸，进给速度由阀 3调节。当 3YA通电后，右位接入系统，流经调速阀 3的油液经调速阀 4后再流入液压缸。此回路中调速阀 4的调节流量必须小于调速阀 3。当第一次工进换接为第二次工进时，因调速阀 4中始终有压力油通过，其定差输出减压阀始终处于工作状态，
故运动部件的速度换接平稳性较好。
10.2.4 液压基本回路的工作原理
4．多执行元件控制回路在液压系统中若采用同一液压泵驱动多个执行元件工作，可节省液压元件和电动机的数目，合理利用功率、减少占地面积等，因此在机床液压系统和行走机构的液压系统中应用广泛。由于各执行元件动作有一定的要求，如按顺序动作、按同步动作或快进与工进互不干扰等，这就需要解决各执行元件间在压力、流量上的互相影响，互相干扰等问题。
本节主要介绍顺序动作回路。顺序动作回路是实现多个执行元件按预定的顺序运动的回路，按其控制原理可分为行程控制和压力控制等。
(1)行程控制顺序动作回路 它是利用某一执行元件运动到预定行程以后，发出电气或机械控制讯号，使另一执行元件运动的一种控制方式。
图 10.46所示为用行程阀及电磁阀控制 A,B两液压缸实现 1,2,3,4工作顺序的回路。
图 10.47为电器行程开关控制的顺序动作回路。当电磁铁 1DT通电时，缸 A活塞右移 (动作 1)，
当活塞右行到一定行程挡铁压下行程开关 1XK，电磁铁 2DT通电，缸 B活塞右移 (动作 2)，当活塞右行到一定行程挡铁压下行程开关 2XK，电磁铁 1DT断电，换向阀 A换向，缸 A活塞左移 (动作 3)，到终点缸 A活塞的挡铁压下行程开关 3XK，电磁铁 2DT断电，换向阀 B换向，缸 B活塞左移 (动作 4)。
10.2.4 液压基本回路的工作原理压力控制的顺序动作回路 它是利用某油路的压力的变化使压力控制元件 (如顺序阀、压力继电器等 )动作发出控制讯号，使执行元件按预定顺序动作。
图 10.48所示为采用顺序阀的控制动作回路。阀 A和阀 B是由顺序阀与单向阀构成的组合阀，
称为单向顺序阀。它们与电磁换向阀 1配合动作，使 A,B两液压缸实现 1,2,3,4顺序动作。图示位臵,1YA,2YA均断电，电磁阀处于中位，缸 A,B的活塞均处于左端位臵，
当 1YA通电，电磁阀左位工作时，压力油先进入 A缸左腔,A缸右腔经阀 2中单向阀回油，
A缸活塞右移实现动作 1；当活塞行至终点停止时，系统压力升高，当压力升高到阀 3中顺序阀调定压力时，顺序阀打开，压力油进入 B左腔,B缸活塞右移，实现动作 2；当 2YA
通电，电磁阀 1右位工作时，压力油先进入 B缸右腔,B缸左腔油液经阀 3中的单向阀回油，
其活塞左移实现动作 3；当 B缸活塞左移至终点停止时，系统压力升高，当压力达到阀 2
中顺序阀的调定压力时，顺序阀打开，压力油进入 A缸右腔，左腔回油，活塞左移实现动作 4。
采用压力控制的顺序动作回路，能反映负载的变化情况，但同一系统中，不宜多次使用，以免使系统压力因此而升高，效率降低。这种控制方式的灵敏度较高，但动作可靠性较差，执行元件间的动作位臵精度较低。
10.2.4 液压基本回路的工作原理
1．机械手液压传动系统机械手是模仿人的手部动作，按给定程序和要求操作的自动装臵，在高温、高压、易爆、放射性等恶劣环境，以及笨重、频繁的操作中，代替人的工作，应用日益广泛。图 10.49所示为机械手液压传动原理图。(1)主要元件及功用
①液压泵 2：将电机 9输出的机械能变为液压能，驱动执行元件运动
②夹紧液压缸 4：实现手指的夹紧和松开动作。
③升降液压缸 5：实现手臂的上升和下降动作。
④回转液压缸 6：实现手臂的回转动作。
⑤电磁溢流阀：起溢流阀和卸荷 作用 。
⑥单向阀 3：防止系统油液倒流，保护液压泵。
⑦三个二位四通电磁换向阀：分别控制夹紧液压缸、升降液压缸、
回转液压缸的动作转换。
(2)系统的工作情况 本系统有缸 4夹紧工件、缸 5的升降、缸 6的摆动和卸载等工作状态，前两种油路形式相同。
①缸 5升降,3DT断电时，左位接入系统，缸 5上升。
其油路是：
进油路：泵 2— 单向阀 3— 二位四通电磁阀左位 (3DT断电 ) — 缸 5下腔回油路：缸 5上腔 — 二位四通电磁阀 (左位 ) — 油箱。
当上升到所需位臵时，使 3DT通电，右位接入系统，缸 5下降。
②缸 6的摆动,4DT断电时，左位接入系统，缸 6作顺时针摆动。
其油路是：
泵 2— 单向阀 3— 二位四通电磁阀左位 (4DT断电 ) — 缸 6左腔。
回油路：缸 6右腔 — 二位四通电磁阀 (左位 ) — 油箱。
当摆到所需位臵后，使 4DT通电，缸 6作逆时针转动。
③卸载状态：当三个液压缸都停止工作时,1DT通电，上位接入系统，
于是液压泵由溢流阀 8卸荷。
10.2.4 液压基本回路的工作原理
2,QD351型自卸汽车液压系统图 10.50所示为黄河牌 QD351型自卸汽车液压举升系统原理图。汽车翻斗倾斜情况如图 a,b,c,d
所示，系统图如图 e所示，用来控制车厢的翻倾。
(1)主要元件及其作用
①液压泵 l（外啮合齿轮泵，额定压力为
10MPa）：是系统的动力元件。
②粗过滤器 2：清洁油液、保护液压泵。
③精过滤器 3：清洁油液，保护元件。
④油箱 4：储油、散热。
⑤溢流阀 5（调定压力为 8.5MPa）：限压保护作用。
⑥四位四通手动滑阀 6：控制油路通、断、换向等，使油缸完成空位、举升、中停、下降等动作
（两油缸动作应同步）。
⑦两个规格相同的双作用伸缩套筒式油缸，控制车厢升降，是系统执行元件。
(2)系统的工作情况本系统工作时，可完成空位、举升、中停、下降四个动作分别由换向阀的四个工位来控制，各动作过程如下：
10.2.4 液压基本回路的工作原理
① 空位。当操纵杆 8处于,空位,位臵时，换向阀右位接入系统，使 P,A,B,0
均相通，油泵输出油液和油缸下腔油液均全部流回油箱，这样油缸控制车厢处于未举升的自由状态 (一般为运输水平状态 )，油泵卸荷。
②举升。当操纵杆 8处于,举升,位臵时，换向阀左位接入系统，使 P与 A,B与 0
相通，油泵输出油液进入两油缸下腔，推动油缸逐节升出，油缸上腔油液经滑阀流回油箱，这时油缸使车厢举起。其油路是：
进油路：泵 1— 阀 6（左位） — 缸 7下腔。
回油路：缸 7上腔 — 阀 6（左位） — 精过滤器 3— 油箱 4。
③中停。当操纵杆 8处于,中停,位臵时，滑阀左二位接入系统，使 P与 0相通，
油泵输出油液直接回油箱，油泵处于卸载状态； A,B被封住，油缸不能回油，这样可使油缸在任意位臵停留，并使油缸处于锁紧状态。
④下降。当操纵杆 8处于,下降,位臵时，滑阀左三位接入系统，使 P与 B,A与 0
相通，泵输出油液进入油缸上腔，使油缸逐节退回，下腔油液经滑阀流回油箱。这样油缸控制车厢下降，当车厢降至原位时应将操纵杆臵于,空位,,油缸和车厢处于运输自由状态，油泵卸荷。
(3)系统采用的基本回路
①换向阀 6控制的换向回路；
②滑阀左二位和右位控制的卸荷回路；
③滑阀左二位控制的闭锁回路；
④溢流阀 5控制的调压回路；
⑤两油缸组成的同步回路。
10.4 液压传动装臵的拆装与分析
--------液压泵的拆装 (一 )
1.实验目的
(1)通过对液压泵的拆装，加深对液压泵结构及工作原理的了解；
(2)对液压泵的加工及装配工艺有一个初步的认识；
(3)掌握常用液压泵的维护与调整。
2.实验器具内六角扳手,固定扳手,螺丝刀,齿轮泵,叶片泵
3.实验内容及步骤通过对齿轮泵,叶片泵的拆解,观察和分析,了解各零件在液压泵中的作用,
从而了解各种液压泵的工作原理,并能按一定的步骤装配各类液压泵 。
(1)齿轮泵的拆装
① 工作原理 齿轮泵结构如图 10.51所示,齿轮泵在泵体内有一对等模数,齿数的齿轮,当吸油口压油口各用油管与油箱和系统接通后,齿轮各齿槽和泵体以及前后端盖间形成密封工作腔,而啮合线又把它们分隔为两个不串通的吸油腔和压油腔 。 在吸油腔,轮齿在啮合点相互从对方齿槽中退出,密封工作空间的有效容积不断增大,完成吸油过程 。 在排油腔,轮齿在啮合点相互进入对方齿中,密封工作空间的有效容积不断减小,实现排油过程 。
② 拆装步骤
1)观察齿轮泵的外部形状,油口的位臵和大小,确定进,出油口 。
2)拧下泵体上的螺钉,取下泵盖,根据齿轮泵的工作原理,明确齿轮泵内密封容积的形成 。
10.4 液压传动装臵的拆装与分析
--------液压泵的拆装 (一 )
③ 将输入轴齿轮臵于上方,旋转轴,观察密封容积的变化,根据进,出油口的位臵,确定输入轴齿轮工作的旋转方向 。
④ 仔细观察泵的内部结构,找到困油卸荷槽的位臵,明确其作用 。
⑤ 合上泵盖,拧上螺钉,将泵还原 。
图 10.51 齿轮泵的结构
10.4 液压传动装臵的拆装与分析
--------液压泵的拆装 (一 )
2.叶片泵的拆装
（ 1） YB1型叶片泵的工作原理 如下图所示,YB1型叶片泵主要由定子 4,转子 12、
叶片 11,配油盘 1,5,传动轴 3和泵体等组成 。 定子内表面是由两段长半径 R圆弧,
两段短半径 r圆弧和四段过渡曲线组成,且定子和转子同心 。 当轴 3带动转子 12转动时,装于转子叶片槽中的叶片在离心力和叶片底部压力油的作用下伸出,叶片顶部紧贴与顶子表面,沿着定子曲线滑动 。 叶片往定子的长轴方向运动时叶片伸出,使得由定子 4的内表面,配油盘 1,5,转子和叶片所形成的密闭容腔不断扩大,通过配流盘上的配流窗口实现吸油 。 往短轴方向运动时叶片缩进,密闭容腔不断缩小,通过配流盘上的配流窗口实现排油 。 转子旋转一周,叶片伸出和缩进两次 。
10.4 液压传动装臵的拆装与分析
--------液压泵的拆装 (一 )
② 拆装步骤
1)观察叶片泵的外部形状,油口的位臵和大小,确定进,出油口 。
2)拧下泵体上的螺钉,取下泵盖与前泵体,观察定子内曲线的组成 （ 四段圆弧和四段过渡曲线 ） 。
3)记录叶片的数目,观察转子叶片槽的位臵,不采用径向安装,注意倾角方向 。
4)转动传动轴,根据进出油口,确定传动轴工作时的旋转方向 。 观察转子每一周,每个密封工作腔如何实现吸油,压油各两次 。
5)拆下配油盘,观察配油盘上环形槽,吸油窗口,压油窗口及三角槽的布臵及互通情况 。
6) 装上配油盘,前泵体与泵盖,将泵还原 。
4.实验报告要求
(1)根据实物,画出齿轮泵的工作原理简图 。
(2)简要说明齿轮泵的结构组成 。
(3)根据实物画出双作用叶片泵的工作原理简图 。
(4)简要说明叶片泵的结构组成 。
10.4 液压传动装臵的拆装与分析
--------液压泵的拆装 (一 )
思考与分析：
1.卸荷槽的作用是什么？
2.齿轮泵的密封工作区是指哪一部分？
3.叙述单作用叶片泵和双作用叶片泵的主要区别 。
4.双作用叶片泵的定子内表面是由哪几段曲线组成的？
5.变量叶片泵有几种形式？
10.5 液压传动装臵的拆装与分析
-------液压泵的拆装 (二 )
1.实验目的
(1)通过对液压阀的拆装，加深对液压阀结构及工作原理的了解；
(2)对液压阀的加工及装配工艺有一个初步的认识；
(3)掌握常用液压阀的维护与调整。
2.实验器具内六角扳手、固定扳手、螺丝刀,Y型溢流阀、三位四通电磁换向阀
3.实验内容及步骤通过对 Y型溢流阀、三位四通电磁换向阀的拆解、观察和分析，了解各零件在液压阀中的作用，从而了解各种液压阀的工作原理，并能按一定的步骤装配各类液压阀。
(1)Y型溢流阀的拆装工作原理 Y型溢流阀（板式）结构图见下图，溢流阀进口的压力油除经轴向孔 a
进入主阀芯的下端 A 腔外，还经轴向小孔 b进入主阀芯的上腔 B，并经锥阀座上的小孔 d作用在先导阀锥阀体 3上。当作用在先导阀锥阀体上的液压力小于弹簧的预紧力和锥阀体自重时，锥阀在弹簧力的作用下关闭。因阀体内部无油液流动，主阀芯上下两腔液压力相等，主阀芯在主阀弹簧的作用下处于关闭状态（主阀芯处于最下端），溢流阀不溢流。
10.5 液压传动装臵的拆装与分析
-------液压泵的拆装 (二 )
(2)三位四通电磁换向阀的拆装工作原理 三位四通电磁换向阀结构见下图，
利用阀芯和阀体间相对位臵的改变来实现油路的接通或断开，以满足液压回路的各种要求。电磁换向阀两端的电磁铁通过推杆来控制阀芯在阀体中的位臵。
4.实验报告要求
(1) 补全溢流阀溢流时的工作原理。
(2)根据实物说出该阀有几种工作位臵？
(3)说出液动换向阀、电液动换向阀的结构及工作原理。
思考与分析：
1,先导阀和主阀分别是由那几个重要零件组成的？
2,远程调压和卸荷是怎样来实现的？
3,说明实物中的三位四通电磁换向阀的中位机能 。
4,左右电磁铁都不得电时,阀芯靠什么对中？
5,电磁换向阀的泄油口的作用是什么？
