1、第一部分 常用液压元件的运用及其故障排除,1,一、 液压泵,液压泵是液压系统中的动力元件，将机械能转换成液压能，输出压力和流量,液压泵包括定量泵和变量泵两种类型,2,泵的符号,3,马达的符号,4,液压泵和液压马达工作的必需条件：（1）必须有一个大小能作周期性变化的封闭容积； （2）必须有配流动作，即封闭容积加大时吸入低压油封闭容积减小时排出高压油封闭容积加大时充入高压油封闭容积减小时排出低压油 （3）高低压油不得连通。,5,齿轮泵,齿轮泵是一种常用的液压泵，它的主要优点是结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性好，对油液污染不敏感，工作可靠；其主要缺点是流量和压力脉动大，噪声大，排
2、量不可调。,齿轮泵被广泛地应用于采矿设备、冶金设备、建筑机械、工程机械和农林机械等各个行业。,齿轮泵按照其啮合形式的不同，有外啮合和内啮合两种，外啮合齿轮泵应用较广，内啮合齿轮泵则多为辅助泵。,6,221 外啮合齿轮泵的结构及工作原理,泵主要由主、从动齿轮，驱动轴，泵体及侧板等主要零件构成。,图2.3 外啮合齿轮泵的工作原理1泵体;2 主动齿轮;3 从动齿轮,泵体内相互啮合的主、从动齿轮与两端盖及泵体一起构成密封工作容积，齿轮的啮合点将左、右两腔隔开，形成了吸、压油腔。,7,223 齿轮泵的结构特点,8,2.2.3.1 困油的现象,齿轮啮合时的重叠系数必大于1，故有一部分油液困在两对轮齿啮合时
3、所形成的封闭油腔之内，这个密封容积的大小随齿轮转动而变化，形成困油。,9,困油现象 轮齿间密封容积周期性的增大减小。受困油液受到挤压而产生瞬间高压，密封容腔的受困油液若无油道与排油口相通，油液将从缝隙中被挤出，导致油液发热，轴承等零件也受到附加冲击载荷的作用；若密封容积增大时，无油液的补充，又会造成局部真空，使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴。,10,2.2.3.1 困油的现象,图2.5 齿轮泵的困油现象及消除措施,容积减小时 与压油侧相通,容积增大时 与吸油侧相通,11,2.2.3.3 齿轮泵的泄漏通道及端面间隙的自动补偿,齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途经泄漏到吸油腔去：,在这三类间隙中
4、，端面间隙的泄漏量最大，压力越高，由间隙泄漏的液压油就愈多。,12,224 内啮合齿轮泵,内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种，其结构示意图见图2.6。,图2.6 内啮合齿轮泵 1 吸油腔，2 压油腔，3 隔板,13,在渐开线齿形内啮合齿轮泵中，小齿轮和内齿轮之间要装一块月牙隔板，以便把吸油腔和压油腔隔开，如图2.6（a）。,内啮合齿轮泵中的小齿轮是主动轮，大齿轮为从动轮，在工作时大齿轮随小齿轮同向旋转。,图2.6 内啮合齿轮泵 1 吸油腔，2 压油腔，3 隔板,压油窗口,吸油窗口,14,内啮合齿轮泵的结构紧凑，尺寸小，重量轻，运转平稳，噪声低；但在低速、高压下工作时，压力脉动大，容积效率低
5、；一般用于中、低压系统，或作为补油泵。内啮合齿轮泵的缺点是齿形复杂，加工困难，价格较贵，且不适合高压工况。,15,叶片泵,单作用叶片泵,双作用叶片泵,16,单作用叶片泵,工作原理,图2.7为单作用叶片泵的工作原理。 泵由转2、定子3、叶片4和配流盘等件组成。,图2.7单作用叶片泵工作原理 1压油口;2 转子;3 定子;4 叶片;5 吸油口,定子,17,定子的内表面是圆柱面，转子和定子中心之间存在着偏心，叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及叶片根部油压力作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是两相邻叶片、配油盘、定子和转子便形成了一个密封的工作腔。,泵在转子转一转的过程中，吸油、
6、压油各一次，故称单作用叶片泵。 转子单方向受力，轴承负载大。 改变偏心距，可改变泵排量，形成变量叶片泵。,18,2.3.2 双作用叶片泵,2.3.2.1 工作原理,双作用叶片泵的原理和单作用叶片泵相似，不同之处只在于定子内表面是由两段长半径圆弧、两段短半径圆弧和四段过渡曲线组成，且定子和转子是同心的。,双作用叶片泵,19,20,2.3.2.1 工作原理,图中，当转子顺时针方向旋转时，密封工作腔的容积在左上角和右下角处逐渐增大，为吸油区，在左下角和右上角处逐渐减小，为压油区；吸油区和压油区之间有一段封油区将吸、压油区隔开。,图2.12 双作用叶片泵工作原理 1定子；2 压油口；3 转子；4 叶片
7、；5 吸油口,21,2.3.2.1 工作原理,这种泵的转子每转一转，每个密封工作腔完成吸油和压油动作各两次，所以称为双作用叶片泵。,图2.12 双作用叶片泵工作原理 1定子；2 压油口；3 转子；4 叶片；5 吸油口,22,柱塞泵,柱塞泵是通过柱塞在柱塞孔内往复运动时密封工作容积的变化来实现吸油和排油的。柱塞泵的特点是泄漏小、容积效率高，可以在高压下工作。,轴向柱塞泵可分为斜盘式和斜轴式两大类。,23,斜盘1和配油盘4不动，传动轴5带动缸体3、柱塞2一起转动。 传动轴旋转时，柱塞2在其沿斜盘自下而上回转的半周内逐渐向缸体外伸出，使缸体孔内密封工作腔容积不断增加，油液经配油盘4上的配油窗口a吸入
8、。,斜盘1,柱塞2,缸体3,配油盘4,2.4.1 斜盘式轴向柱塞泵,吸油口,压油口,24,柱塞在其自上而下回转的半周内又逐渐向里推入，使密封工作腔容积不断减小，将油液从配油盘窗口b向外排出。 缸体每转一转，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸油动作。 改变斜盘的倾角，就可以改变密封工作容积的有效变化量，实现泵的变量。,25,配流盘,缸体,斜盘,柱塞,2.4.1.2 斜盘式轴向柱塞的结构特点,(1)结构,通轴结构,26,配流盘,缸体,斜盘,手动变量机械,柱塞,半轴结构,输入轴,壳体,回程盘,27,2.4.1.2 斜盘式轴向柱塞的结构特点,端面间隙的自动补偿,(2)特点,由图可见，使缸体紧压配流盘端面
9、的作用力，除机械装置或弹簧作为预密封的推力外，还有柱塞孔底部台阶面上所受的液压力，此液压力比弹簧力大得多，而且随泵的工作压力增大而增大。由于缸体始终受液压力紧贴着配流盘，就使端面间隙得到了自动补偿。,28,图2.19滑靴的静压支承原理,滑靴的静压支撑结构,为防止磨损，一般轴向柱塞泵都在柱塞头部装一滑靴。 滑靴是按静压轴承原理设计的，缸体中的压力油经过柱塞球头中间小孔流入滑靴油室，使滑靴和斜盘间形成液体润滑，改善了柱塞头部和斜盘的接触情况。 有利于提高轴向柱塞泵的压力。,29,2.4.2 斜轴式轴向柱塞泵,传动轴5的轴线相对于缸体3有倾角 ，柱塞2与传动轴圆盘之间用相互铰接的连杆4相连。轴5旋转
10、时，连杆4就带动柱塞2连同缸体3一起绕缸体轴线旋转，柱塞2同时也在缸体的柱塞孔内做往复运动，使密封腔容积不断发生增大和缩小的变化，通过配流盘1上的窗口 a 和 b 实现吸油和压油。,图 2.21 1流盘；2 柱塞；3 缸体；4 连杆；5 传动轴；a 吸油窗口；b 压油窗口,30,与斜盘式泵相比较，斜轴式泵由于缸体所受的不平衡径向力较小，故结构强度较高可以有较高的设计参数，其缸体轴线与驱动轴的夹角 较大，变量范围较大；但外形尺寸较大，结构也较复杂。目前，斜轴式轴向柱塞泵的使用相当广泛。,31,液压马达和液压泵在结构上基本相同，也是靠密封容积的变化进行工作的。常见的液马达也有齿轮式、叶片式和柱塞式
11、等几种主要形式；从转速转矩范围分,可有高速马达和低速大扭矩马达之分。马达和泵在工作原理上是互逆的，当向泵输入压力油时，其轴输出转速和转矩就成为马达。,由于二者的任务和要求有所不同，故在实际结构上只有少数泵能做马达使用。,液压马达,32,上图所示的阀属于管式连接阀，此类阀的油口可通过管接头和油管相连，阀体的重量靠管路支承，因此阀的体积不能太大太重。,直通式单向阀中的油流方向和阀的轴线方向相同。,33,直角式单向阀的进出油口A(P1)、B(P2)的轴线均和阀体轴线垂直。,图5.11(a)所示的阀属于板式连接阀，阀体用螺钉固定在机体上，阀体的平面和机体的平面紧密贴合，阀体上各油孔分别和机体上相对应的
12、孔对接，用“O”形密封圈使它们密封。,34,图中，用单向阀5将系统和泵隔断，泵开机时泵排出的油可经单向阀5进入系统;泵停机时，单向阀5可阻止系统中的油倒流。,普通单向阀和 液控单向阀的应用,（1）用单向阀 将系统和泵隔断,35,(2)用单向阀将两个泵隔断在下图中，1是低压大流量泵，2是高压小流量泵。低压时两个泵排出的油合流，共同向系统供油。高压时，单向阀的反向压力为高压，单向阀关闭，泵2排出的高压油经过虚线表示的控制油路将阀3打开，使泵1排出的油经阀3回油箱，由高压泵2单独往系统供油，其压力决定于阀4。这样，单向阀将两个压力不同的泵隔断，不互相影响。,36,(3) 用单向阀产生背压在右图中，高
13、压油进入缸的无杆腔，活塞右行，有杆腔中的低压油经单向阀后回油箱。单向阀有一定压力降，故在单向阀上游总保持一定压力，此压力也就是有杆腔中的压力，叫做背压，其数值不高一般约为0.5MPa。在缸的回油路上保持一定背压，可防止活塞的冲击，使活塞运动平稳。此种用途的单向阀也叫背压阀。,pb,37,(6) 用两个液控单向阀使液压缸双向闭锁将高压管A中的压力作为控制压力加在液控单向阀2的控制口上，液控单向阀2也构成通路。此时高压油自A管进入缸，活塞右行，低压油自B管排出，缸的工作和不加液控单向阀时相同。同理，若B管为高压，A管为低压时，则活塞左行。若A、B管均不通油时，液控单向阀的控制口均无压力，阀1和阀2
14、均闭锁。这,样，利用两个液控单向阀，既不影响缸的正常动作，又可完成缸的双向闭锁。锁紧缸的办法虽有多种，用液控单向阀的方法是最可靠的一种。,1,2,A,B,38,换向阀能改变液流方向，将换向阀与缸连接可以很方便地使缸的活塞改变运动方向。,换向阀,换向阀的类型有按阀的结构形式：滑阀式、转阀式、球阀式、锥阀式。按阀的操纵方式：手动式、机动式、电磁式、液动式、电液动式、气动式。按阀的工作位置数和控制的通道数：二位二通阀、二位三通阀、二位四通阀、三位四通阀、三位五通阀等。,39,换向阀的工作原理,如下图，换向阀阀体2上开有4个通油口 P、A、B、T。换向阀的通油口永远用固定的字母表示，它所表示的意义如下：,P压力油口； A、B工作油口； T回油口。,40,P,T,B,A,41,下图表示阀芯处于中位时的情况, 此时从P 口进来的压力油没有通路。 A 、B 两个油口也不和T口相通。,42,下图表示人向一侧搬动控制手柄，阀芯左移，或者说阀芯处于左位的情况。此时P口和A口相通，压力油经P、A到其它元件；从其它元件回来的油经B、阀芯中心孔，T 回油箱。,左位,
