第二节液压传动基础知识.docx

第二节液压传动基础知识 一、液压传动的工作原理 液压传动是借助于处在密封容积内的液体来传递能量和动力，又可称为容积式液压传动。其工作原理以液压千斤顶为例来说明。液压千斤顶原理如图2-15所示。 图2-15液压千斤顶原理示意困 1-小活塞；2-小液压缸；3-油箱;4、5-单向阀；6-液压缸；7-大活塞；8-手柄；9-管道；10-重物；11-放油阀 小活塞与小液压缸、大活塞与大液压缸组成了两个密封而又可变化的工作容积。当向上提手柄时，小活塞向上运动，小活塞下部的密封容积增大，形成真空。在大气压力的作用下，油箱中的油液经油管、单向阀4进入小液压缸。当向下压手柄时，小活塞向下运动，密封容积变小，使小液压缸内的油液受到挤压。由于这时单向阀4已关闭，被挤压的油液便打开单向阀5进入大液压缸，迫使大活塞向上移动顶起重手。反复扳动手柄，油液就不断地输入大液压缸下腔，推动大活塞以一定的速度上升，使重手升到所需高度。工作完毕后，打开放油阀11，在重物作用下，大活塞下部的密封容积缩小、池液排回油箱，重物下降复位。 图2-15可简化为如图2-16所示的密封连通器，如果大活塞2上有负载W，小活塞1上作用的主动力为F，当连通器处于平衡状态时，小液压缸中的液体压力为 P1Fa 大液压缸中的液体压力为 P2WA 式中a-小活塞面积； A-大活塞面积。 t 图2-16密封连通器 1-小活塞；2-大活塞 根据流体力学中的帕斯卡原理密闭容器中静止液体的压力以同样大小向各个方向传递或称密闭容器中压力处处相等。所以 p1p2pFaWA WAaF 由此可见，在液压传动中，力不但可以传递，而且通过作用面积的不同Aa，力可以放大。这就是千斤顶能以较小的力顶起较重负载的原因。 由于液体几乎不可压缩，小液压缸输出的油液体积与输入大液压缸的油液体积相等，即 ah1Ah2 式中h1-小活塞下降的距离； h2-大活寒上升的距离。 将式两边分别除以活塞运动的时间，得 aV1AV2Q V2aV1A V2和V1分别表示大、小活塞的运动速度，Q为单位时间内容积的变化量，即流量。大活塞的运动速度V2取决于容积变化量aV1（或流量Q。所以，液压传动是利用密封容积的变化实现的。传递运动的过程中，运动速度可以变化，可以增速，也可以减速，运动速度的大小只取决于密封容积的变化量，与所传递力的大小无关。因此液压传动也称为容积式液压传动。 式2-21即流体力学中的流量连续性方程。由式2--19及式2-22得 WV2FV1P 上式中的WV2是输出功率，FV1表示输入功率，P为液压功率。可见，液压传动装置为能量转换装置。如不考虑能量损失，液压传动中的能量为常量，符合能量守恒定律。 应当指出，液压传动中液体压力的大小决定于负载，也就是说，压力只随负载的大小而变化，与流量无关；负载的运动速度只与流量有关而与压力无关。 二、液压传动系统的组成 图2-17所示的是一典型的泵-缸液压系统。从图中分析可知，当手柄处于图2-17a位置时，换向阀6与油管连接的P、A、B、T孔互不相通，液压泵3经过滤器2从油箱1吸入的油液通过溢流阀5又排回油箱，工作台停止不动。若将手柄向右推，使换向阀处于图2-17b所示位置，阀孔P与A、B与与T相通，液压泵输出的压力油液经节流阀4从P孔流入换向阀再经A孔进入液压缸左腔。在压力油液的作用下，活塞带动工作台向右运动。与此同时，活塞右腔的油液经B孔充入换向阀，再经T孔流回油箱。若使换向阀向左移动（图2-17c，压力油经P，B孔进入液压缸右腔，推动工作台向左运动，液压缸左腔的油液经A、T孔流回油箱。可见，反复扳动手柄，即可实现工作台的往复运动。而工作台的运动速度是可通过节流阀4的开口大小来调节的。 图2-17泵-缸液压系统 1-油箱；2-过滤器；3-液压泵；4-节流阀；5-溢流阀；6-换向阀；7-手柄；8-液压缸；9-活塞；10-工作台 液压泵的流量一般是按工作机构的最大运动速度配备的。由于工作机构速度的改变，液压泵的流量通常大于所需流量，多余的油液须接回油箱。图中的溢流阀5就是为这一要求设置的。溢流阀5还同时起到保持系统压力稳定、防止系统过载的作用。调节溢流阀5还可改变系统的工作压力。过滤器2安装在吸液管口，用于过滤油液中的杂质保证清洁的油液进入液压系统。 图2-18用图形符号表示的液压传动原理图 （图中序号同图2-17 图2-18所示的是液压系统结构原理图。国内外都广泛采用元件的图形符号来绘制液压系统原理图。图形符号脱离元件的具体结构，只表示元件的职能，使系统图简化、原理简单明了，便于阅读、分析、设计和绘制。按照规定，液压元件图形符号应以元件的静止位置或零位来表示。若液压元件无法用图形符号表达时，仍允许采用结构原理图表示。 一个完整的液压系统由以下5个基本部分组成 （1）动力元件，即液压泵。它是将电动机输入的机械能转换为工作液体的液压能的机械装置，其作用是为液压系统提供压力油，它是液压系统的动力源。 2执行元件，即液动机。它是将液压泵提供的工作液体的液压能转换为驱动负载的机械能的装置，其作用是在压力油的推动下输出力矩和转速（力和速度），以驱动工作部件。做往复直线运动的液动机称为液压缸；做连续旋转运动的液动机称为液压马达。 3控制元件，指各种液压控制阀，如溢流阀、节流阀、换向阀等。它们的作用是控制液压系统的压力、流量和液流方向，以保证执行元件完成预期的工作或运动。 4辅助元件，包括油箱、油管、滤油器、蓄能器、冷却器、回热器及监测仪表等。这些元件的功能是多方面的，各不相同，但都是保证液压系统正常工作而不可缺少的元件。 5工作液体，通常指液压油和乳化液等。它是液压系统中能量的载体，是传递力和运动的介质，是液压系统中最基本的一个组成部分。 三、液压泵 （一）液压泵的工作原理 1-吸液阀；2-排液阀 图2-19单柱塞泵的工作原理 图2-19为单柱塞泵的结构简图。电动机通过曲柄连杆机构带动柱塞在缸孔内做往复运动。当柱塞向右运动时，前面的密封容积A由小变大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力的作用下打开吸液阀1进入A腔，这一过程称为吸液过程。在吸液过程中，排液阀2关闭，将低压密封容积与排液管隔开。当柱塞向左运动时，密封容积A变小，腔内液体受挤压，压力增大，排液阀2便被打开，将液体从排液管排入液压系统，这一过程称为排液过程。在排液过程中，吸液阀关闭，将高压密封腔与低压侧分开。电动机不断旋转，柱塞就不断地做往复运动，就可实现连续不断的吸、排液，从而连续地向液压系统输送具有一定压力的工作液体。 液压泵又称为容积式液压泵。 综上所述，容积式液压泵必须具备如下基本条件 1具有密封而且可变的工作容积； 2密封容积变化的过程中分别与泵的高压腔或低压腔接通； 3必须有配流装置将泵的高压侧（腔）与低压侧（腔）相互隔开。 （二）液压泵的主要性能参数 液压泵的主要参数有压力、排量、流量、功率和效率等。 1.压力 1额定压力P。正常条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力叫泵的额定压力。液压泵额定压力的名义值称为公称压力。 2工作压力P。液压泵工作时的实际压力称为工作压力。液压泵工作时的实际压力大小是由负载决定的。负载大，实际工作压力就大；负载小，实际工作压力就小；当负载为零时，液压泵处于空载运行状态，这时工作压力很小，只用于克服系统管路的压力损失（压力损失分沿程压力损失和局部压力损失两种），相应的压力称为空载压力。液压系统暂不工作时，应使液压泵以空载状态运行。液压系统的最大负载不应使泵的工作压力超过额定工作压力。压力的单位通常用MPa（兆帕）表示。 3最高压力PH。按试验标准规定，超过额界压力允许短时运行的最高压力，称为泵的最高压力。泵的最高压力由安全阀控制。 2.排量和流量 1排量q。液压泵每转一转（每工作一个周期），由其密封容积几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积称为泵的排量，单位为L/r或cm3/r。排量的大小取决于泵的密封工作腔的几何尺寸和变化次数（通常液压泵的变化次数为1～2，常为1，排量大小与转速无关。排垦可以调节的泵称为变量泵；排量不可以调节的泵称为定量泵。 2理论流量Qt。液压泵的理论流量是指不考虑泄漏的理想情况下，液压泵单位时间内排出液体的体积。如果泵的主轴转速为n，排量为q，则理论流量为 Qtnq 式中Qt-理论流量，L/min; n-转速，r/min; q-排量，L/r。 2-24 3泄漏流量∆Q。泄漏流量是通过液压泵的各个运动副的间隙在单位时间内所泄漏的液体体积，也称为泵的容积损失。 泄漏流量分为外泄漏和内泄漏。外泄漏是指从泵的吸、排液腔向大气的泄漏；内泄漏是指从泵的排液腔向吸液腔的泄漏。 4实际流量Q。液压泵单位时间内实际输出的液体体积称为实际流量，它等于理论流量减去泄漏流量，即 QQt-∆Q 5额定流量Qr。在正常条件下，按试验标准规定必须保证的流量称为额定流星。额定流量的名义值称为公称流量。 3.常用液压泵的结构类型 在采掘机中常用液压泵按结构不同可分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。齿轮泵分外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵；叶片泵分单作用叶片泵和双作用叶片泵；柱塞泵分径向柱塞泵和轴向柱塞泵。 4.斜轴式轴向柱塞泵 斜轴式轴向柱塞泵按其配油型式不同分为平面配油式和球面配油式两种。这种结构型式的液压泵是当前采煤机中最普遍采用的一种结构型式。它具有压力高、排量大、运转平稳可靠、流量脉动小、噪音低和寿命长等特点。 1平面配油式斜轴泵 1-连杆；2-柱塞；3-配流盘;4-紧锁螺丝；5-调节螺杆；6-调节垫圈；7-传动轴 图2-20平面配油式斜轴泵 平面配油式斜轴泵结构如图2-20所示。当传动轴7旋转时，通过连杆1、柱塞2带动缸体旋转。当传动轴与缸体摆角为零时，由于柱塞与缸体没有相对运动，泵不吸、排油。当调整缸体摆角为某一角度时，随若传动轴的转动，则柱塞在缸体内做往复运动，实现吸汕和排油。传动轴每旋转一周，每个柱塞都完成一次吸油和排油过程，并通过配油盘分别与吸、排油管连通。 改变泵的排量是通过改变摆角y来实现的。缸体装在后泵体（也称摇架）内，摇架可以摆动，从而改变y的大小，摆角范围为025。单向变量泵，摇架只在一个方向上摆动；双向变量泵，摇架可以在两个方向上摆动，从而改变泵输出流量的大小和泵的吸、排油方向。 该泵采用平面配油，缸体外有2个径向滚柱轴承，传动轴右端装有推力滚柱轴承和径向滚针轴承，以承受轴向和径向负荷。 2球面配油式斜轴泵 1-缸体；2-配油盘；3-中心连杆；4-转动轴；5-端盖；6-连杆；7-压板；8-嵌块；9-销；10-柱塞；11-球铰；12-摇架；13-轴承 图2-21球面配油式斜轴泵 球面配油式斜轴泵结构如图2-21所示。其特点是自动定心，缸体外面没有滚柱轴承，配油盘2用锁紧螺母固定在摇架12上。由于配油面做成球面，当存在加工和装配误差时也能够保证缸体底部与配油盘之间接触密封良好。 图2-22间歇强制润滑机构 A、1-盲孔；2-槽；3-小孔 为了提高配油盘的工作可靠性，球面配油式斜轴泵采取了间歇强制润滑结构，如图2-22所示。配油盘上有许多盲孔1，通过槽2将各孔沟通；同时还有2个3，其中一个与排油腔相通，另1个与吸油腔相通。在缸体上有7个盲孔A，它的位置恰好能将孔1和空3接通。因此缸体每转一转，孔1与排油腔和吸油腔依次各接通7次，即每转一转，高压腔向孔1供油7次，并向低压腔卸油7次，因而组成跳动的油垫，既能减小配油面的磨损，又保证泄漏量不致太大。 四、液压马达 液压马达是液压传动系统中的执行元件，它将液压泵输出的液体压力能转换成旋转运动的机械能，并以转矩和转速的形式表现出来。 （一）液压马达的分类 在采煤机上常采用的液压马达一般分为如下几类 1.按转速不同分 1高速马达。这种马达没有减速作用。 2中速马达。这种马达有较大的减速作用，但不能直接驱动工作机构，必须经过机械减速。 3低速马达。这种马达有很大的减速作用，能直接驱动工作机构。 2.按结构型式不同分 1齿轮式液比马达。可分为内啮合液压马达和外啮合摆线液压马达两种。 2叶片式液压马达。可分为单作用叶片液压马达和双作用叶片液压马达两种。 3柱塞式液压马达。可分为轴向柱塞液压马达和径向柱塞液压马达两种。轴向柱塞马达又可分为直轴式和斜轴式液压马达。径向柱塞液压马达又分为曲轴单作用连杆式径向柱塞液压马达、曲轴单作用无连杆式径向柱塞液压马达和内曲线多作用径向柱塞液压马达。 （二）液压马达的性能参数 液压马达的主要性能参数有压力p、排量q、流量Q、转速n和转矩M等。 1.压力p 液压马达有入口压力pτ，和出口压力pb。 在工作时入口压力是工作压力；出口压力是指液压马达回液口的压力，一般大于零，这个压力也称为回液背压。 2.排量q 排量是指液压马达每转一周所排出的液体体积。排量q的大小取决于液压马达的结构和几何尺寸，而与工况无关。排量可变的称为变量液压马达；排量不可变的称为定量液压马达。在采煤机中大多采用定量液压马达。 3.流量Q和容积效率ηV 液压马达的排量为q、输出轴的转速为n时，在不考虑液压马达的各种漏损的情况下，所需液压泵供给的流量称为液压马达的理论流量Q1。 Q1nq 2-26 式中Q1-液压马达的理论流量，L/min; q-液压马达的排量，L/r; n-液压马达的转速，r/min。 实际上，液压马达在运转过程中要产生漏损，即产生容积损失ΔQ。为保证液压马达的转速，实际需供给马达的流量要比理论流量多ΔQ，故实际流量Qs应为 QsQ1ΔQ 式中Qs-液压马达的实际流量，L/mini ΔQ－液压马达的泄漏量，L/mino 液压马达的理论流量Q1与实际流量也之比，称为液压马达的容积效率ηV。 ηVQ1QsQs-ΔQQs1-ΔQQs 4.转速n 由式2-26和式2-28可知，液压马达的转速为 nQsηVq 由此可见，液压马达的转速与输入的流量成正比，而与自身的排量成反比。 5.转矩M 液压马达是一个能量转换装置，输入的是液压能，输出的是机械能。液压马达转一周的输入功为Δpq,输出功为2πM1。根据能量守恒定律，如不计能量损失，其输入功等于输出功，即 2πM1Δpq10-3 M10.159Δpq10-3 Δppτ-pb 式中M1--液压马达输出的理论转矩，Nm; Δp－－液压马达进、出液口压力差，Pa; pτ-液压马达进液口压力，Pa; pb-液压马达回液口压力，Pa; q-液压马达的排量，L/r。 由此可见，液压马达的输出转矩与排量、压力差成正比，与输入流量无关。在实际工作中要增大液压马达的输出转矩，可用提高工作压力和增大排量（采用变量马达）的方法来实现。 （三）摆线液压马达 摆线液压马达是国产采煤机上常用的一种牵引马达。它具有结构简单、体积小、重盘轻、维修方便、耐冲击性好等优点。 摆线液压马达是一种内啮合的多点接触的齿轮液压马达。由于齿轮的齿廓曲线为摆线，所以称为摆线液压马达。它分为内、外转子式和行星轮式两种类型。现仅介绍后者的工作原理和结构。 1.摆线液压马达的结构 1-补偿盘；2-配流盘；3-辅助配流板；4-定子；5-转子；6-长花键联轴器；7-短花键联轴器；8-前侧板；9-滚柱；10-弹簧；11-后壳体；12-定位销；13-前壳体 图2-23摆线液压马达 BM型摆线液压马达结构如图2-23所示。该液压马达采用端面配流，转子5上有8个短幅外摆线齿形的轮齿。转子的中心是花键，右端与两端带有渐开线鼓形花键的长花键联轴器6相连，以驱动工作机构；左端与短花键联轴器7相连，带动配流盘2。定子4上装有9个滚柱9，以代替圆弧形齿，左、右分别靠辅助配流板3和前侧板8封住，形成密封的工作容积。辅助配流板3、配流盘2和补偿盘1组成配流装置。辅助配流板3靠定位销12和定子4固定，以保证正常配流。定子4与前壳体13和后壳体11用螺栓连接在一起。弹簧10压在补偿盘1上，以保证配流副具有良好的密封性和自动补偿其轴向间隙的能力。 摆线液压马达定子的结构如图2-24所示。定子内装有滚柱2、以代替圆弧形齿。滚柱2可以在定子1中转动。液压马达1工作时，位于进、出液腔分界处的滚柱被液体压力压向出液侧，使滚柱与定子和转子3都紧贴，从而提高了进、出液腔的密封性，使泄漏减少，容积效率得到提高；同时，当滚柱与转子3齿廓啮合时，由于摩擦力的作用，使滚柱按图示方向自转，形成滚动摩擦，这样既可提高液压马达的机械效率，又可使滚柱磨损均匀。 配流装置的结构如图2-25所示。图2-25a位为辅助配流板，其上有9个孔，用定位销和定子固定，各孔分别与各密封腔对应相通。图2-25b为配流盘，其上有16个孔，间隔分为两组，其中一组孔向中心倾斜一定角度，并且与补偿盘上的孔相对应，接通T；另一组则向外倾斜一定角度，与外圆相通，接通P。中间是花键孔，与短花键联轴器连接，和转子同步转动。图2-25c为补偿盘，其上和配流盘相对应有9个孔，这9个孔恒与T相通。 图2-24定子结构图 1-定子；2-滚柱；3-转子 a-辅助配流板；b-配流盘；c-补偿盘 图2-25配流装置结构图 2.摆线液压马达的工作原理 液压马达定子与转子形成的工作容积借助于配流盘使其一侧通主液压泵输来的压力液，另一侧通出液口。通入压力液后，转子向与进液口相通的工作容积增大的方向转动，因与转子啮合的定子是固定不动的，故转子在绕自身轴线低速自转的同时，转子中心还要绕定子中心高速反向公转，同时与转子内花键孔相连的花键短轴将转子的自转运动输出，以驱动工作机构。转子自转的同时，各密封工作容积依次与进、回液孔接通。转子公转一周（每个密封工作容积完成一次进、回液工作循环），转子自转过一个齿。所以转子公转z1z1为转子齿数）转时，才自转一周，故其公转与自转的速比为i-z1 如果改变液压马达进、同液方向，或者将配流盘安装位置挪动一孔，就可改变输出轴的旋转方向。 五、液压控制阀 液压控制阀在液压系统中是用来控制液体压力、调节流量、改变液动方向，从而满足工作机构实现不同工作循环所需要的力（力矩）、运动速度和运动方向的操纵控制装置。 （一）方向控制阀 方向控制阀在液压系统中是用于控制进入执行元件液流的通、断及改变流向，使工作机构停止、起动或改变运动方向的阀类，如单向阀、换向阀等。 1.单向阀 单向阀的基本功能是允许液体向一个方向流动，而不允许反向通过。 1普通单向阀 普通单向阀的结构原理和图形符号如图2-26所示，它由阀体1，阀芯2和弹簧3等主要零件组成。 当工作液体从P1正向流入时，液压力克服作用在阀芯2上的弹簧力，阀芯2与阀体1间的摩擦力和阀芯的惯性，将阀芯2推开，液流通过阀芯2与阀体1之间的间隙，自出液口P2流出；当液体从出液口反向流入时，阀芯2在液压力和弹簧力共同作用下，压向阀座，关闭阀口。 1－阀体；2-阀芯；3-弹簧；4-弹簧座；5-弹簧圈；6-密封圈；7-阀座；8-顶盖 图2-26普通单向阀结构原理图 单向阀的阀芯通常有球形和锥形两种。球形阀芯（图2-26a结构简单，但阀芯没有导向，密封件易失效，易产生振动和噪音，一般用在低压小流量的系统；锥形阀芯（图2-26b、c密封性能好，工作平稳，但结构和制造工艺较复杂，一般用在高压大流量的系统。阀体有直通式（图2-26a、b和直角式（图2-26c两种，直通式进出口在同一轴线上；直角式进出口垂直，与直通式相比，便于检查故障和更换弹簧或阀芯，压力损失较小，但尺寸较大，结构复杂。 单向阀中弹簧的作用是克服阀芯关闭时的摩擦力和惯性，以保证复位可靠。因此，为了使液流通过时的压力损失尽可能的小，要求弹簧的刚度和预压缩力较小。一般用途的单向阀其开启压力为35104Pa。单向阀可以作为背压阀使用，此时其弹簧的刚度需根据背压大小确定。 2液控单向阀 液控单向阀是在普通单向阀上增加液控部分而成。当液控部分起作用时，可使液流反向通过普通单向阀。液控单向阀结构原理和图形符号如图2-27所示，它是由阀体1、阀芯2、弹簧3和控制活塞6等主要组成部分构成。 当控制口K不通过压力液体时，和普通单向阀一样，液流只随从P1进入推开阀芯从P2流出，不允许液体从P2口向P1口反向流动。当需要反向流动时，给控制口K通入压力液体，控制活塞6在压力液体的作用下向上移动，活塞杆顶开阀芯2，于是工作液体即可从P2进入，由P1流出。 2.换向阀 换向阀是利用阀心与阀体之间的相对位置的变化，来改变阀体上各阀口之间的连接关系，以达到接通、断开液路，改变工作液体流动方向，从而控制液动机的启动、停止和运动方向的目的。 1-阀体；2-阀芯；3-弹簧，4-上盖；5-阀座；6-控制活塞；7-下盖 图2-27液控单向阀 1换向阀的分类 换向阀应用十分广泛，型式较多，分类方法也多。 换向阀按阀的结构和运动方式，可分为滑阀和转阀；按阀芯的工作位置数量不同，可分为二位、三位、四位和多位阀；按阀口的数量（外接通口）不同，可分为二通、三通、四通、五通和多通阀；按阀的操纵方式不同，可分为手动、机动、电动、液动和电液动等。 2滑阀式换向阀。 滑阀式换向阀阀芯沿阀体轴向做往复运动（阀体固定不动）来变换油液流动的方向，从而接通或关闭油路。在采煤机中常采用二位二通、二位三通、三位四通、三位五通等不同机能的滑阀，同时，也常采用手动、电动、液动等操纵方式的滑阀式换向阀。现以液动换向阀为例介绍其基本结构和原理。 液动换向阀是利用液压力来推动阀芯移动，改变它与阀体的相对位置，实现换向。图2-28所示为三位四通液动换向阀的结构原理图和图形符号。在阀体上除了P、T、A、B四个主液口外，还有K1、K2两个控制液口。 当K1口进入压力控制液，K2口回液时，阀芯2在液压力的作用下克服弹簧力右移，而使P与A相通，B与T相通；当K1口回液，K2口进液时，阀芯左移，P与B相通，A与T相通，从而达到换向的目的。若K1、K2口都与回液口相通时，阀芯两端受力相等，在弹簧作用下，阀芯回到中位（零位），p、T、A、B互不相通。 在换向阀的图形符号中，方格的个数表示阀的工作位数；方格中的箭头表示相应两油口连通，箭头方向表示阀内液体的流动方向，箭头和方格的交点表示液流的通路；方格内用符号归“┬”或“┴”表示相应油口在阀内被封闭。 1-阀体；2-阀芯；3-挡圈；4-对中弹簧；5-端盖 图2-28液动换向阀 （二）压力控制阀 压力控制阀用来控制或调节液压系统的工作压力。根据功能和用途的不同，压力控制阀可分为溢流阀、减压阀、顺序阀等。在采煤机械上使用最多的是溢流阀。 溢流阀的基本功能是利用其阀口的溢流，使被控液压系统或回路的压力维持恒定，以实现调压、稳压和限压。通常把阀口常开、使系统压力恒定的阀称为溢流阀；而把阀口常闭、限制系统最高压力、起过载保护作用的阀称为安全阀。 溢流阀按结构可分为直动式溢流阀和先导式溢流阀两类。 在采煤机械的低压回路系统中常用直动式的溢流阀。它按阀芯的形状不同可分为球阀（图2-29a、锥阀（图2-29b、c两种型式。它的工作原理是在不计阀芯自重和其他摩擦的情况下，当进油口的液体压力P作用在阀芯的作用面积A上所产生的力能够克服弹簧的弹力时，溢流阀的阀芯被顶开，从而使压力液体经阀芯和阀座间隙流向溢流口至回液管路。反之，当进液口压力低时，阀芯在弹簧作用下被压紧在阀座上，阀不溢流。故溢流阀在液压系统中主要用于调定和稳定系统的压力。溢流阀开始溢流的压力大小取决于调压弹簧的刚度和预压缩量。如果选用较硬的弹簧，直动式溢流阀就可作安全阀使用。 溢流阀在液压系统中可有3种不同的应用方式一是在液压管路和元件之间并联时，作溢流阀用；二是在液压管路和元件之间并联时，可作安全阀用（调压弹簧硬度不同）；三是在液压管路和元件间串联时，可作背压阀用。 （三）流量控制阀 流量控制阀是利用改变阀孔的通流面积，来改变通过的流量大小，从而实现执行元件运动速度的改变。 1.基本要求和节流方式 1对流量控制阀的基本要求一是流量调节范围大，调节时流量变化均匀；二是在小流量时不易堵塞；三是液体温度变化对通过阀的流量影响小；四是阀的出口压力差的变化对通过阀的流量影响小。 2节流方式。流量控制阀的节流口形式有3种，即细长小孔、薄壁小孔和介于两者之间的节流孔。 a-球阀;b-锥阀;c-带导向部分的锥阀 1-阀体；2-阀芯；3-弹簧；4-调压螺栓 图2-29直动式溢流阀的结构型式 2.节流阀 节流阀是流量控制阀的一种，也是采煤机械中常用的一种流量控制阀。它分固定式节流阀（阀口面积大小不可调节）和可调节式节流阀（阀口面积大小可调）两种。 可调节式节流阀的结构原理及图形符号如图2-30所示。节流口的型式为轴向三角槽式。孔A为进液口，孔B为出液口。液流从孔A进入，经阀芯左端三角槽式节流口由孔B流出，起到节流的作用。转动手轮3推动顶杆2，阀芯压缩弹簧4左移，阀口减小，流量减少；反方向转动手轮3，阀芯1在弹簧4的作用下右移，阀口增大，流量增加。 1-阀芯；2-顶杆；3-手轮；4-弹簧 图2-30可调节式节流阀 六、液压系统基本回路 为满足执行机构运动规律的要求，按一定的方式将系统中的有关液压元件组合起来，这种组合就叫液压系统。 由液压源（液压泵）和执行兀件（液压马达或液压缸）所组成的回路，是液压系统的主体，称作主回路。液压系统可以按照液流在主回路中的循环方式、执行元件类型和系统回路的组合方式等进行分类。按工作液体的循环方式不同，液压系统可分为开式系统和闭式系统两种；按执行元件类型不同，可分为液压泵－液压马达系统和液压泵-液压缸系统；按系统回路的组合方式不同，可分为独立式系统（液压泵仅驱动1个执行元件）和组合系统（液压泵向2个以上执行元件供液）。 （一）压力控制回路 1.调压和限压回路 1调压回路的作用是控制系统的压力不超过某预先调定值，或是使系统在工作的各个阶段具有不同的工作压力。 在某些情况下，系统需要根据负载的大小，在各工作阶段获得不同的工作压力，这时需采用多级调压回路，如图2-31所示。图中，远程调压阀3的出液口被换向阀4关闭，泵1的供液压力p1由溢流阀2调定。当换向阀4处于右位时，阀3的出液口与油箱连通，这时泵1的供液压力p1就由阀3调定压力，否则阀3不起作用。 1-液压泵；2-溢流阀；3-远程调压阀；4-电磁阀 图2-31调压回路 2限压回路的作用是限定系统的最大压力不超过某一预先调定值，防止系统过载，起安全保护作用。目前、在国产MG系列采煤机牵引液压系统中的高压保护就是典型的限压回路，如图2-32所示。图中，溢流阀4用于限制液压泵1、液压马达2的排、进口的最高压力。所以，在系统中也称阀4为高压安全阀。 1-液压泵；2-液压马达；3-液控换向阀；4-溢流阀；5-溢流阀；6-冷却器 图2-32限压回路 2.卸荷回路 卸荷回路的作用是使液压泵空载启动和运转。根据泵的功率计算公式可知，当泵的输出压力为零或输出流量为零时，泵的功率为零，故卸荷回路可分为使泵的输出流量为零和输出压力为零的卸荷回路。前者一般用变量泵实现，后者一般用液压阀来实现。图2-33、图2-34所示的分别是用二位二通阀和用溢流阀卸荷的回路。 图2-33二位二通阀卸荷回路 图2-34溢流阀卸荷回路 3.背压回路 背压回路的作用是使执行元件的回液具有一定的压力，以减小执行元件的冲击和振动，增加运动的平稳性；或防止立式液压缸与垂直或倾斜运动的工作部件因自重而下落（或减慢其下落速度），并使它们在任意位置锁定。背压回路可由溢流阀、顺序阀、节流阀等安装在执行元件的回路上构成，如图2-35所示。 图2-35背压回路 （二）速度控制回路 控制调节执行元件运动速度的回路，称为速度控制回路。速度控制回路主要有节流调速回路、容积调速回路、容积节流调速回路、速度换接回路等。 1.节流调速回路 通过改变节流阀或调速阀的流通面积，从而改变输入到执行元件的流量，使执行元件速度得以调节的回路，称为节流调速间路。按节流元件接入回路中的位置不同可分为进液节流调速回路、回液节流调速回路和旁液节流调速回路，如图2-36、图2-37、图2-38所示。 图2-36进液节流调速回路 图2-37回液节流调速回路 图2-38旁液节流调速回路 2.容积调速回路 通过调节变量泵或变量马达的排量，以达到控制执行元件运动速度的回路，称为容积调速回路。由于容积调速回路具有损失小、回路效率高、发热量低的特点，它通常被应用于功率大、运动速度高而又需实现无级调速的采煤机牵引液压系统中。这种调速回路的缺点是变量泵或变量马达的结构复杂。容积调速回路根据调速对象的不同可分为变量泵-定量马达调速回路、定量泵-变量马达调速回路和变量泵-变量马达调速回路。 1变量泵-定量马达容积渊速回路 变量泵-定量马达容积调速回路如图2-39所示。回路中，液压泵的吸、排液口与液压马达的进、出液口直接连接，形成闭式循环回路。定量液压马达3的输出转速通过改变变量泵1的排量来调节，这种回路的特性如下 1-变量泵；2-安全阀；3-定量马达；4-溢流阀；5-辅助泵 图2-38变量泵-定量液压马达容积调速回路 1定量马达的最高转速决定于变量泵的最大流量，最低转速决定于变量泵的最小流量。 2在各种转速下,液压马达能产生的最大转矩为 Mpbqm2π 2-31 由于定量马达的排量qm是固定的，而安全阀2所限定的压力P也是不变的，因此在各种转速下液压马达能产生的最大转矩也不变，故这种调速方式也称为恒转矩调速。 3如果回路中的损失略去不计，则液压马达的功率就等于液压泵的输出功率。 4回路中存在液压马达的转速随负载增加而下降的特性，它主要决定于液压泵和液压马达的质量。 2定量泵-变量马达容积调速回路 定量泵-变量马达容积调速回路如图2-40所示。这种调速回路有以下特性 1液压马达的转速n将随其排量qm的减少而增加。但qm不宜过小，否则输出转矩过小，以致不能带动负载。故这种调速回路的调速范围较小。 1-定量泵；2-安全阀；3-变量马达；4-溢流阀；5-辅助泵 图2-40定量泵－变量液压马达容积调速回路 2这种调速回路是通过改变液压马达的排量qm来实现调速的，马达的转速a与其排量成反比，而与负载无关。调速时如果外负载不变，即压力Pb不变，则马达的输出转矩Mm随其排量成正比变化，而马达和泵的功率不变，故这种调速回路又称为恒功率调速。其最大功率由安全阀调定压力决定。 3这种容积调速回路仍存在着转速随负载增加而略有下降的特性。 3变量泵-变量液压马达容积调速回路 变量泵-变量液压马达容积调速回路如图2-41所示。它由双向变量泵和双向变量马达组成，它不仅可通过改变泵的排量来调速，还可通过改变马达的排量来调速，因此调速范围更大。但马达的启动、停止及换向只能通过变量泵来控制，不能通过变量马达来控制。 图2-41变量泵－变量液压马达容积调速回路 因此，这种调速回路同时兼有了前两种容积调速回路的特性，但同时采用双向变量泵和双向变量液压马达使其结构较为复杂。所以，在国内外采煤机的牵引液压系统中较少使用这种容积调速回路。