机床液压元件的常用配备

1.液压泵和液压马达

（1）液压泵的工作原理。液压系统中工作介质为压力油液，而压力油液来源于液压泵。液压泵是一种能量转换装置，它把驱动它的原动力的机械能转换为油液的液压能，供液压系统使用，它是液压系统的能源。

机床液压系统中使用的液压泵都是容积泵，其工作原理可用图2-26所示的柱塞泵来说明。图中柱塞2依靠弹簧3紧压在凸轮1上，凸轮1的旋转使柱塞2作往复运动。柱塞2向右移动时，密封的工作油腔4的容积由小变大，产生了真空，大气压力迫使油箱中的油液通过吸油管顶开单向阀5进入油腔4，这就是吸油过程。当柱塞2向左移动时，油腔4的容积由大变小，其中的油液顶开单向阀6流向液压系统中去，这就是压油过程。随着凸轮1不断旋转，泵就不断地吸油和压油，把机械能转换成油液的压力能。

图2-26 柱塞泵

a）容积泵工作原理 b）职能符号 1—凸轮 2—柱塞 3—弹簧 4—工作油腔 5、6—单向阀

（2）液压马达的工作原理。液压马达也是一种能量转换装置，其工作原理和液压泵的转换过程相反，它是把油液的压力能转换成机械能，驱使机床上的工作部件运动的。就液压系统来说，液压马达是一个执行元件。机床液压系统中使用的液压马达都是容积式电动机，其工作原理从原则上讲是把容积式泵倒过来使用，输入压力油液，输出转速和转矩。也就是说，容积式液压泵和液压马达原则上是互逆的。大部分的液压泵可作液压马达使用，反之亦然。当然它们在结构的细节上还是有差异的，这里主要讨论液压泵。

2.液压阀

液压系统的控制装置称为阀。液压阀是用来控制或调节液压系统中油液的方向、压力、流量，以满足机床工作性能要求的控制装置。液压阀的类型很多，我们仅对机床上常用的几种液压阀的结构、工作原理和性能特点作简要介绍。

1）方向控制阀：用来控制液压系统中液压的方向，以实现执行机构变换运动方向的要求，如单向阀、换向阀等。

2）压力控制阀：用来控制液压系统中的压力，以实现执行机构所要求的力或转矩，如溢流阀、安全阀、顺序阀、减压阀、背压阀等。

3）流量控制阀：用来控制液压系统中油液的流量，以实现执行机构所要求的运动速度，如节流阀、调速阀等。

4）组合阀：按照不同用途，把上述控制阀中的某些阀组合起来制成结构紧凑的独立单元，叫做组合阀。组合阀是按它所完成的功用来命名的，如电磁换向阀、单向行程调速阀等。

3.方向控制阀

控制油液流动方向的阀称为方向控制阀，简称方向阀。它包括单向阀和换向阀等。

（1）单向阀

普通单向阀的作用是使油液只能沿一个方向流动，而不允许反方向流动。图2-27所示为普通单向阀的结构及其职能符号图。压力油液从阀体左端通口流入时，它可以方便地克服弹簧3作用在阀芯上的力，而使阀芯向右移动打开阀口，并通过阀芯上的径向孔从阀体右端通口流出。但是当压力油液从阀体右端流入时，它和弹簧3一起使阀芯锥面压紧在阀孔上，使阀口关闭，油液就无法通过。

图2-27 普通单向阀的结构及其职能符号图

a）单向阀结构 b）职能符号 1—阀体 2—阀芯 3—弹簧

（2）电磁换向阀

换向阀在液压系统中用以改变液流方向、实现运动换向、接通或关断油路。机床液压系统中使用的换向阀种类很多，常用的主要是滑阀。滑阀式换向阀的结构主体是阀体和阀芯，滑阀滑体上开了许多通口，阀芯通过移动可以停止在不同的工作位置上，从而接通或关断相应油路。根据阀体上所开口数目和阀芯移动位置的数量，可以分为二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通阀等。

在电液控制系统中，常用电磁铁推动换向阀阀芯来改变液流方向，电磁换向阀就是利用电磁铁推动滑阀移动来控制液流流动方向的。电磁阀有交流电磁阀和直流电磁阀两种，以电磁铁所用的电源种类而定。这里以三位四通电磁换向阀为例加以介绍。

图2-28所示为三位四通电磁换向阀，图中1和3为复位弹簧，2为阀芯，4为推杆。当电磁铁断电时，两边的弹簧1和3使阀芯2处于中间位置。当右边电磁铁通电时，阀芯通过推杆4将阀芯2推向左端，这时进油口P和油口B相通，油口A和回油口O相通。当左边电磁铁通电时，阀芯2被推向右端，这时油口A和进油口P、油口B与回油口O分别相通，实现油路的换向。由于受到电磁力较小的限制，电磁换向阀的流量一般在63L/min以下；流量大时，一般采用液动控制或电液控制。液动换向阀是靠压力油液改变阀芯位置的，电液动换向阀是由电磁换向阀和液动阀组合而成，电磁换向阀起先导作用，它改变控制油液的方向，借以改变液动滑阀的阀芯位置，所以能够用较小的电磁铁来控制较大流量的油液，由液动阀控制主油路换向。图2-29a、b分别为液动换向阀和电液动换向阀的图形符号。

图2-28 三位四通阀结构

1、3—弹簧 2—阀芯 4—推杆

图2-29 三位四通换向阀图形符号

a）液动换向阀职能符号 b）电液动换向阀职能符号

4.压力控制阀

压力控制阀是利用阀芯上液压作用力和弹簧力保持平衡来进行工作的，平衡状态的任何破坏都会使阀芯位置产生变化，其结果不是改变阀口的开度大小（如溢流阀、减压阀），就是改变阀口的通道（如安全阀、顺序阀）。

（1）溢流阀(www.xing528.com)

溢流阀是液压系统中最常见的元件，它的主要功能是保持系统压力基本恒定，防止系统过载，造成背压，使系统卸荷等。机床液压系统中常用的溢流阀有直动式和先导式两种，直动式溢流阀用于低压，先导式溢流阀用于高压。这里仅介绍直动式溢流阀。

图2-30a所示为直动式溢流阀的结构图，它由阀体5、阀芯4、上盖3、弹簧2和螺帽1等主要部件组成，通口P和O分别为溢流阀的进油口和回油口。当压力油液从通口P经油腔c、径向孔e、阻尼孔f进入油腔d，阀芯的底面受到油液的压力。由于阀芯顶部原来作用着一个弹簧力，因此阀芯的工作位置由这两个力的大小来决定。当通P处压力不足以使作用在阀芯底面上的力超过弹簧力时，阀芯4处于最低位置，通口P与O不相通，回油口O无油液流出，当通口P处压力升高到作用在阀芯底面上的力超过弹簧力时，阀芯4上升，阀口开度处于某种大小，油腔b与油腔c相通，油液从回油口O排出。这时压力油液作用在阀芯4上的力PA（P为进口处压力，A为阀芯截面积）就和此时开度下作用在阀芯上的弹簧力FS保持平衡，通口P处压力也基本稳定在某一数值上，这就是直动式溢流阀控制压力的原理。转动调整螺帽1可以调整弹簧2力的大小，从而调整了通口P的油液压力。图2-30b所示为其职能符号图。

图2-30 直动式溢流阀

a）结构图 b）职能符号 1—螺帽 2—弹簧 3—上盖 4—阀芯 5—阀体

（2）顺序阀

顺序阀是利用系统中压力的变化去控制油路的，即用来控制液压系统中各执行元件动作的先后顺序。

顺序阀的结构和工作原理与溢液阀完全相同，唯一的差异在于顺序阀出口处不接通油箱，而接通某个执行元件。为此，必须使油腔a（见图2-30）不通过孔道h与回油口O相通，而是经孔道g直接流回油箱。顺序阀也有直动式与先导式之分，直动式顺序阀用于中、低压系统，先导式顺序阀用于高压系统。顺序阀的职能符号图如图2-31所示。

图2-31 顺序阀职能符号

5.流量控制阀

控制油液流量的阀称为流量控制阀，简称流量阀。流量控制阀是靠改变阀口通流截面积的大小或油液通道的长短来控制流量阀阀口油液流量，以实现调节执行元件（油缸或液压马达）的运动速度的。常用的流量控制阀有普通的节流阀、各种类型的调速阀以及由它们组合而成的组合阀等。

机床上使用的流量控制阀应满足如下要求：具有足够的调速范围，能保证稳定的最小流量，温度和压力变化对流量影响小，调节方便，泄漏小等。

（1）普通节流阀

图2-32所示为普通节流阀的结构图和职能符号图，它的节流孔道是轴向三角形槽式。油液从进油口P1流入，经孔道A和阀芯2左端三角形节流槽进入孔道B再从出油口P2流出。阀芯2在弹簧1的作用下始终贴紧在推杆3上。

机床液压系统中采用节流阀来控制执行元件的速度时，一般情况下都采用定量泵带溢流阀的结构。

（2）调速阀

图2-32 普通节流阀

a）结构图 b）职能符号 1—弹簧 2—阀芯 3—推杆 4—调整螺帽

图2-33a所示为普通调速阀的结构图，它是一个由减压阀和节流阀串联而成的组合阀。高压油液P1从右侧进油口流入，经减压阀2的缝隙X_R二进入油腔d，将压力减为P2，再经节流阀3上的节流缝隙X_T将压力降为P3，最后从出油口流出去。油腔d通过孔道f和阻尼孔b与油腔e和c相连，出油口则通过孔道g与油腔a相连，因此阀芯就在弹簧力、液压作用力、上下端面油液压力的作用下处在某个平衡位置上。

图2-33 普通调速阀

a）结构图 b）职能符号 1—弹簧 2—减压阀 3—节流阀

无论调速阀出口处压力P3变化，还是调速阀进口出压力P1变化，减压阀阀芯都会因其上、下端面油液压力的变化而自动调整其位置，从而维持P2-P3基本上恒定。

图2-33b所示为其职能符号图及简化职能符号图。

6.压力继电器

压力继电器以液压系统的压力变化作为输入信号使继电器动作。压力继电器一般用在机床的液压、气压和水压系统中或用于气压给水设备、消防设备等系统中的保护。

压力继电器由微动开关、调节螺母1、压缩弹簧2、顶杆3、橡皮薄膜4和缓冲器5等组成，其图形符号及结构见图2-34。压力继电器装在油路（水路或气路）的分支路中，当压力超过整定值时，通过缓冲器、橡皮薄膜抬起顶杆，使微动开关动作；若管路中压力等于或低于整定值，顶杆脱离微动开关使触点复位。压力继电器调节方便，只需放松或拧紧调整螺母即可改变控制压力。

图2-34 压力继电器

a）图形符号 b）结构 1—调节螺母 2—压缩弹簧 3—顶杆 4—橡皮薄膜 5—缓冲器 6—导线