2018-07-05

信号处理

傅里叶变换

F(t) = F_0 + \sum_{n=1}^{\infty}(A_ncos(n\Omega t)+B_nsin(n\Omega t))

F_0 = \frac{1}{2T}\int_{-T}^T F(t)dt

A_n = \frac{1}{T}\int_{-T}^T F(t) cos(n\Omega t)dt

B_n = \frac{1}{T}\int_{-T}^T F(t) sin(n\Omega t)dt

对于方波

x(t)=\begin{cases}A,\quad 0 < t < T/2\\0, \quad t=0,t=T/2\\-A, \quad T/2 < t < T\end{cases}

x(t) = \frac{4A}{\pi}\Big[sin( \Omega t) + \frac{1}{3} sin( 3 \Omega t) + \frac{1}{5} sin(5 \Omega t) + ......\Big]

传感器

• 将被测非电量转换为与之有对应关系电量输出的器件或装置
• 抽象出：敏感元件，信号转换，调节电路，其他辅助元件组成的辅助电路

热电式传感器

• 热电偶：温度=>热电势

  E_{AB}(T, T_0) = \frac{k(T-T_0)}{e}ln\frac{n_A}{n_B},n_A是材料的自由电子密度

  • 热电效应，热电偶的热电动势只与热电偶的材料及两端接点温度有关。与热电偶的长度，粗细，形状无关
  • 不同性质的材料才行，相同材料无法产生热电势；而且两端温度要不同。
  • 同名极检验法：使用热电偶，检测两种金属是否一样
  • 中间导体定律：在热电偶中插入第三种材料，只要材料两端点的温度相同，对热电偶的总热电势无影响
  • 实用电路：P8

• 热电阻：温度=>金属电阻

  • 适宜制作热电阻的材料有铂(0-630,-190-0)、铜(-50-150)、镍、铁等

• 半导体热电阻，热敏电阻

  • 温度系数大，且有正负，电阻率大，适合点温，快速变化的温度。
  • 但线性度差，元件稳定性和互换性差，不用于350度以上的高温
  • NTC-负电阻温度系数，PTR-正电阻温度系数，CTR-某一温度下电阻会发生突变的临界温度系数

• 应用

  • 测量温度

  • Ⅰ测量管道流量

    Ⅱ热电式继电器：煤气灶

    Ⅲ气体成分分析仪

    Ⅳ金属材质鉴别仪

电阻式传感器

• 电位器式电阻传感器：位移=>电阻

  • 绕线：
    • 功率大、噪声低、精度高，性能稳定，易于实现线性变化。
    • 分辨率低，耐磨性差，寿命短，高频特性较差。
  • 非绕线：
    • 碳膜：结构简单，绝缘性能好，噪声小且成本低。该工艺简单，是目前应用最广泛的电位器
    • 金属膜：温度系数小、分辨率高、滑动噪声较合成碳膜电位器小；耐磨性差、功率小、阻值小
    • 导电塑料：分辨率高、耐磨性好、阻值范围宽、可靠性高、体积小、适合在振动、冲击等恶劣条件下工作；噪声大、耐高温性差、接触电阻大、精度不高

• 应变式电阻传感器

  • 金属电阻应变片式

    • 应变效应：金属导体发生截面或长度的变化，导致阻值的变化

    K_s= \frac{dR/R}{\varepsilon_x},等臂全桥:\Delta U_H= \frac{U_0}{4}\frac{\Delta R}{R} = \frac{U_0}{4}K \varepsilon

  • 半导体应变片式

    • 压阻效应：硅等半导体材料，当某一轴向受到力的作用时，因电阻率的变化而产生电阻的变化
    • 灵敏度大,体积小。缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片

• 应用

  • 振动式地音入侵探测器
  • 桥梁固有频率测量
  • 测力
  • 冲床生产计数和生产过程监测
  • 机器人握力测量
  • 电子称

电感式传感器

• 结构简单、工作可靠；灵敏度高，能分辨0.01μm的位移变化；测量精度高、零点稳定、输出功率较大；可实现信息的远距离传输、记录、显示和控制。灵敏度、线性度和测量范围相互制约；传感器的频率响应低，不适用于快速动态测量。

• 自感式（变磁阻式）

  • 传感器的运动部分与衔铁相连，当衔铁移动时，气隙厚度发生变化，从而使磁路中磁阻变化，进而使电感线圈的电感值变化，以此计算被测量的位移大小
  • 应用
    • 电感滚珠直径分选，鉴别微小的直径差
    • 压力传感器
    • 轮廓仪
    • 粗糙度仪
    • 加速度传感器
    • 液位测量

• 互感式

  • 应用：
    • 圆度计采用旁向式电感测微头
    • 仿形铣床外形

• 电涡流式

  • 利用金属导体在交变磁场中的电涡流效应设计出的一种互感式传感器。常用于位移、厚度、转速、温度、表面状况、材料损伤等非电量的测量。测量范围大、灵敏度高、结构简单、抗干扰能力强和可以非接触测量等优点，被广泛应用于工业生产和科学研究各个领域中

  • 电涡流 = F(金属电导率，相对磁导率，金属导体厚度，线圈激励频率，线圈与金属块距离)

  • 电涡流效应：一个块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作用切割磁力线运动时，导体内部会产生一圈圈闭合的感应电流，电流的流线呈闭合回线。

  • 形成电涡流必须具备两个条件：

    ① 存在交变磁场

    ② 导电体处于交变磁场中

  • 应用：

    • 微波炉
    • 电涡流扫雷
    • 测厚度，转速，振动，探伤
    • 接近开关，计数器

  ​

  ​

电容式传感器

• 电容式传感器是将被测物理量转换为电容量变化的装置。它实质上是一个具有可变参数的电容器。用于位移、振动、压力、液位等物理量的测量；结构简单、灵敏度高、动态响应快等。外界干扰影响严重。
• 变间隙型电容传感器-d
  • △C与△δ呈近似线性， △δ越小，线性关系越好。
  • 实际应用中，常把电容传感器作成差动结构。电容传感器灵敏度提高一倍，而非线性度显著降低。
• 变面积型电容传感器-A
  • 陶瓷电容压力传感器
• 变介电常数型电容传感器-\varepsilon
  • 接近开关
  • 物体检测
  • 加速度传感器
  • 指纹识别

压电式传感器

• 压电式传感器是根据压电效应制作的传感器，可以实现力、压力、加速度、转矩等物理量的测量。

• 不宜用于静态测量，电荷只有无泄漏才会长期保存，这需要输入阻抗无限大，这是不可能的。

• 压电效应：当沿物质的某一方向施加压力或拉力时，该物质将产生变形，使其两个表面产生符号相反的电荷；当去掉外力后，它又重新回到不带电状态。

• 逆压电效应：在某些物质的极化方向上施加电场，它会产生机械变形，当去掉外加电场后，变形也随之消失，这种现象称为电致收缩效应。

• 力测量：压电式力传感器主要利用石英晶体的纵向和剪切的压电效应，因为石英晶体刚度大、滞后小、灵敏度高、线性好、工作频率宽、热释电效应小。力传感器除可测单向作用力外，还可以利用不同切割方向的多片晶体依靠其不同的压电效应测量多方向力，如空间作用力3个方向的分力。

• 压力测量：压电式压力传感器主要是利用弹性元件（膜片、活塞等）收集压力变成作用于晶体片上的力，因此弹性元件所用材料的性能对传感器的特性有很大影响。

• 加速度测量：压电式加速度传感器是利用质量块（质量为m)由预紧力压在晶体片上，当测得减速度为a时，晶片上会受到惯性力F=ma由此产生压电效应。因此质量块的质量决定了传感器的灵敏度，也影响着传感器的高频响应。

• 加速度计，力传感器，汽车安全气囊加速度计，

• 典型应用：

  ·脉搏计数探测

  ·按键键盘，触摸键盘

  ·振动、冲击、碰撞报警

  ·振动加速度测量

  ·管道压力波动

  ·其它机电转换、动态力检测等

• 压电式传感器

霍尔传感器

• 基于霍尔效应将磁场强度转换为电信号的一种传感器。
  • 霍尔效应：半导体薄片置于磁感应强度为B磁场中，当它的电流方向与磁场方向正交时，半导体薄片上平行于电流和磁场方向的两个面之间产生电动势U，与I*B的乘积成正比
  • 霍尔效应的产生是由于运动电荷受磁场中洛伦兹力作用的结果
• 位移测量、力、压力、应变、机械振动、加速度
  • 霍尔电势与磁感应强度成正比，若磁感应强度是位置的函数，则霍尔电势的大小就可以用来反映霍尔元件的位置
• 磁探伤：若其内部出现缺 陷（裂纹、气孔、夹杂物等），对其磁化时，由于这些缺陷的磁导率与材料的磁导率差异很大，因此使磁力线的分布发生改变，部分磁力线在缺陷处会因其磁导率低而离开材料，泄漏到空气中。
• 霍尔式转速传感器：在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可选取机械系统中的一个齿轮，将线性型霍尔器件及磁路系统靠近齿盘。
  • 霍尔转速传感器在汽车防抱死装置（ABS）中的应用

光电传感器

• 非接触，光信号保密性好，响应速度快，高准确高分辨率，检测区域广，自动连续检测。受背景光影响大，信号微弱，使用温度范围小。

• 外光电效应：在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。向外发射的电子叫光电子。

• 内光电效应：光照射在物体上，使物体的电导率发生变化，或产生光生电动势的效应。内光电效应可分为光电导和光生伏特效应两类

• 光电管

  • 光电管的伏安特性：在一定的光照射下，光电器件阳极所加电压与阳极产生的电
    流之间的关系称为光电管的伏安特性。

• 光敏电阻

  • • 暗电阻——无光照时的电阻；

    • 暗电流——无光照时的电流；

    • 亮电阻、亮电流——受光照时的阻值、电流；

    • 光电流——亮电流与暗电流之差称亮电流 。

  • • 无光照时，内部电子被原子束缚具有很高的电阻值；

    • 有光照时，电阻值随光强增加而降低；

    光照停止时，自由电子与空穴复合，电阻恢复原值

• 光电池

  • 基于光生伏特效应，可以直接将光能转换成电能的器件

• 应用

  • 光电比色温度计、光照度计
  • 测液体透明度、烟尘浓度
  • 光电式带材测厚跑偏检测仪
  • 光电式转速仪

电桥

• 将电阻的变化值转为电压或电流的变化量
• 分类：
  • 桥压：直流电桥，交流电桥
  • 输出方式：功率电桥，电压电桥
• 相邻相减，相对相加

• 电桥平衡条件：R_1R_3 = R_2R_4
• \Delta U_H =\frac{U_0}{4}\frac{(\Delta R_1-\Delta R_2+\Delta R_3-\Delta R_4)}{R} = \frac{U_0}{4}\frac{\Delta R}{R} = \frac{U_0}{4}K(\varepsilon_1-\varepsilon_2+\varepsilon_3-\varepsilon_4)

检测和显示技术

磁电动圈式仪表

• 指示型测温仪表：当测量温度升高，热电偶的电动势增加，动圈中流过的电流增加，作用到动圈上是电磁力也增加，动圈旋转的角度增加，同时动圈带动张丝使张丝的扭转角度增加，张丝对动圈的反作用力增加，当反作用力和电磁力达到新的平衡时，指针指向刻度就是温度。
• 只是调节型温度仪表：在测温的基础上，增加对温度的调节和控制。测温原理相同，控制原理：铝旗随着指针转动。
  • 检测线圈控制振荡器（只要振荡）
  • 控制继电器闭合
  • 控制加热炉，升温
  • 铝旗在I控制下转动插入检测线圈，阻断磁耦合
  • 停止震荡，继电器断开，停止升温
• 测量电路
  • 将测量元件（热电偶，热电阻等）所测得的信号，以一定形式送入动圈测量机构，让仪表指针指示被测参数的大小，因此测量电路对仪表指示精度有密切关系
  • 。。。
• 断偶现象：磁电动圈温度仪表由仪表本身，外电阻回路（热电偶，补偿导线，外调电阻）构成，回路可能会因连接不可靠或碰到而断路。若不采取保护措施，振荡器一直处于振荡工作状态，电炉直接处于加热状态。

电位差计

• 电位差计是一种测量微电势的测量装置。

• 根据被测量：（直流量）直流电位差计、（交流量）交流电位差计

  根据平衡执行：手动电位差计、自动电位差计

温度的测量

• 温度表示物体的冷热程序，不能直接测量，需借助热交换
• 方法的分类
  • 接触式：直观，但又测量误差，以及元件的伤害；玻璃温度计，压力温度计，双金属温度计
  • 非接触式：辐射热交换，热惯性小，快速
  • 膨胀式：
    • 双金属：固体热膨胀变形量的变化的不同，-80-600
    • 压力式：气液在在动容条件下，压力随温度的变化，-100-500
    • 玻璃管液体：液体热膨胀体积变形量的变化的不同：-100-600
  • 热电阻：金属或半导体的电阻值随温度变化，-200-650
  • 热电偶：热电效应，200-1800
• 温标：F = 1.8C+32
• 热电偶：0-100为mV级，难测量，无需外加电压，响应速度快，测温上限高
  • 铂铑30-铂铑6（铑为6%）：B；铂铑10-铂：S；镍铬-镍硅：K；铜-康铜：T
  • 结构：
    • 普通热电偶：接线盒盖，接线盒，保护套管，绝缘套管，热电极
    • 铠装热电偶：很细很长，可以弯曲
    • 薄膜热电偶：片状，针状，节点极薄，-200-300
    • 表面热电偶：固体的表面温度
    • 侵入式热电偶：熔融液体的温度
  • 冷端温度补偿：
    • 冷端温度法：冷端放进0度冰水
    • 冷端温度计算校正法：E_{AB}(t,0) = E_{AB}(t,25)+E_{AB}(25,0)
    • 冷端温度补正法
    • 仪表调零法
    • 补偿导线法
    • 补偿电桥法
• 热电阻：输出电阻增量，易测量，需外加电源，响应速度慢，测温上限低
  • 中低温区，常用热电阻进行测量
  • 铂热电阻Pt10/100，范围-200-850，精度高，体积小，测温范围宽，稳定性好
  • 铜热电阻Cu50/100，范围-50-150，线性较好，电阻率低，体积大，响应慢
  • 结构
    • 普通型装配式，和热电偶外形相同
    • 铠装

电阻应变仪

• 分类：
  • 静态电阻应变仪：静态应变，0-15Hz
    • 组成：电桥，振荡器，交流放大器，相敏检波器，指示电表
    • 图片2
    • ​
  • 静动态电阻应变仪：单点动态应变测量，<200Hz
  • 动态电阻应变仪：周期或非周期动态应变，<5KHz
    • 图片3
  • 超动态电阻应变仪：爆炸，高速冲击，几十KHz
  • 遥测应变仪：无线电传输信号，旋转体，运动件

应力应变的测量

• 使用方法：
  • 将应变片贴于北侧构件上，直接测量应变和压力
  • 贴于弹性元件，与弹性元件构成应变式传感器，可测量力，位移，加速度
  • 应变式压力传感器，如测量管道的压力时，贴于容器和管道的外表面上，容器应变式会使弹性元件发生相应的应变，产生电阻的变化。
• 优点：
  • 非线性小，电阻与应变呈很好的线性关系
  • 尺寸小，重量轻，惯性小，频率响应好
  • 测量范围广，可测微小应变
  • 精度高，灵敏度高
  • 可适应各种复杂恶劣环境
• 处理工艺
  1. 应变片的选择和检测：外观和电阻值(>0.5欧)检测
  2. 修整应变片：标出中心线，打磨底部
  3. 试件表面处理
  4. 贴应变片的定位线
  5. 应变片的粘贴
  6. 粘贴质量的检查
  7. 引出线的固定保护
  8. 应变片的防潮处理与保护
• 应用应变片测量应力和应变
  • 线应力状态下的主应力：\sigma = E \varepsilon

力的测量

• 工作原理：弹性元件在测力作用下产生弹性变形，该变形在弹性元件上的传感器工作，把测力转换为电路，再进行测量。压力 => 应变 => \Delta R =>\Delta V
• 弹性体形状：圆柱形，圆筒形，环形
• 悬臂梁：等截面梁，变截面梁（等强度梁）

运动参量的测量

• 位移包括线位移和角位移，是向量
  • 分类
    • 机械式位移测量法：浮子来感受液面的位移，指示水面的高低。机械惯性大，动态性差，不能远距离传送
    • 电气式位移测量法：位移传感器转换为电量，动态范围大，但接触式可能有一定影响
    • 光电式位移测量法：光电传感器转化为电量，非接触，无不良影响，较高的频率精度

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• 速度的测量（线速度，角速度），最好采用直接测量，而不是微积分

  • 平均速度法：定距测时法
  • 测速发电机测速度：电枢转动时，有电压输出，大小与速度成正比。电压大小 => 速度

• 加速度的测量

  • 惯性式加速度计：
  • 应变式加速度计：a =(等效质量块m)=> ma =(等强度梁)=> \varepsilon =(应变片)=> \Delta R =(电桥)=> \Delta U
  • 压电式加速度计：a =(等效质量块m)=> ma ==> 惯性力F =(晶片)=> Q =(电荷放大器)=> U

  ​

驱动控制技术

继电接触式控制系统

• 常用元件
  • 刀开关，熔断器（保险丝），断路器（自动开关，过载或断路保护），按钮
  • 交流接触器：利用电磁力来接通和断开大电流电路的自动控制电器（KM）
  • 继电器：和交流接触器相似，但只能通过小电流，用于控制电路
    • 电流继电器：过载或过载保护
    • 电压继电器：欠压或欠压保护
    • 热继电器：利用电流的热效应，保护电动机使之免受长期过载的危害（FR）【双金属片受热弯曲】
    • 中间继电器：信号传递与转换作用
    • 时间继电器：定时控制
    • 行程开关：自动往复控制，限位保护

自动控制理论

• [给定量] => 控制器 => 受控对象 + [干扰量]=> [被控量]
• 利用控制器操纵受控对象，使其被控量按技术要求变化。
• 基本组成
  • 给定元件：给出与期望的被控量相对应的系统输入量，一般是电位器
  • 比较元件：求偏差，差动放大器，机械差动装置，计算机
  • 测量元件：检测被控制量的物理量，测速仪
  • 放大元件：将偏差信号进行放大，晶体管，功率放大器
  • 执行元件：直接推动受控对象，阀门，电机，液压马达
  • 校正元件：补偿元件，改善系统的性能；电桥，电容网络，计算机
• 按控制系统的工作原理来分类
  • 开环控制系统：控制器与被控对象只有顺向关系，无反向联系的控制过程，输出对系统的控制无影响
  • 闭环控制系统：被控量与给定值比较后用其偏差对系统进行控制，也称反馈控制
  • 复合控制系统
• 输入信号的规律
  • 恒值控制系统：
  • 随动控制系统
  • 程序控制系统
• 按数学描述
  • 线性系统
  • 非线性系统
• 时间信号
  • 连续控制系统
  • 离散控制系统
• 系统参数是否随时间变化
  • 定常系统
  • 时变系统

液压元件

液压系统

• 系统构成

  • 动力元件:油源（液压泵） 机械能è压力能

    执行元件：液压缸、液压马达

    控制调节元件：各种压力阀、流量阀、方向阀

    辅助元件：油箱、压力表、压力机继电器、滤油器、加热及冷却器

    工作介质：液压油

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• 优点：

  • 大范围的无极调速
  • 传动装置的重量轻，且易于快速启动，制动，频繁换向
  • 柔性传动，安装位置的灵活性
  • 用一安全阀即可实现过载保护
  • 用各种阀可进行自动控制，还可电-液实现遥控
  • 标准化，系列化，通用化

• 缺点

  • 漏油的环境污染，噪声大
  • 粘度随油温变化，影响传动
  • 元件精度高，维修需要专业水平
  • 小孔缝隙易堵塞

液压泵

• 液压泵基本条件
  • 具有一个以上的密闭油腔
  • 具有配流装置，高压和低压隔开
  • 油箱须与大气相连，油箱压力等于或大于大气压
• 单柱塞泵：一个偏向凸轮用于推动活塞，两个单向阀。活塞回程时(弹簧)从油箱吸油，进程出油
• 齿轮泵：
  • img
  • 困油：在两个齿轮之间密封容积的周期性增大减少，油排不出，引起振动噪声发热，影响寿命
    • 消除方法：在两侧端盖上开载荷槽
  • 径向不平衡力：
    • 消除方法：缩小压油口，设置平衡槽
  • 泄露：齿轮啮合线处，定子环内孔和齿顶的径向间隙，齿轮两端面和侧板的间隙
    • 消除：自动补偿端面间隙装置
  • 内啮合：
• 叶片泵：结构紧凑，体积小，运转平稳，噪音小，流量均匀和寿命长等优点；一般是双作用式，体积小，转动惯量小，动作灵敏，适用于高转速、小扭矩、以及要求动作反应迅速或频繁换向的场合。
  • 双作用-定量泵-双进双出；单作用-变量泵-单进单出
    • 单作用: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。
• 柱塞式：斜盘式和斜轴式
  • 改变斜盘倾角γ的大小，流量可变；改变斜盘倾角γ的方向，输油方向可变，所以，可成为双向变量泵；
  • 结构紧凑，径向尺寸小，惯性小，容积效率高
  • 结构特点：端面间隙的自动补偿；滑靴的静压支撑结构
• 螺杆泵
  • 结构简单紧凑，体积小，工作平稳，噪声小，流量和压力脉动小，螺杆转动惯量小，快速运动性能好。较多地应用于精密机床(如高精度磨床、坐标镗床等)的液压系统中
  • 由于螺杆齿形复杂，加工比较困难。

液压缸

• 按供油方向分：单作用缸和双作用缸。

  按结构形式分：活塞缸、柱塞缸、伸缩套筒缸、摆动液压缸。

  按活塞杆形式分：单活塞杆缸、双活塞杆缸。

• 双作用单杆活塞液压缸

  • 差动连接：差动连接时,液压缸的有效作用面积是活塞杆的横截面积，工作台运动速度比无杆腔进油时的大，而输出力则较小；差动连接是在不增加液压泵容量和功率的条件下，实现快速运动的有效办法；

• 双作用双杆活塞液压缸

  • 这种液压缸常用于要求往返运动速度相同的场合

• 柱塞式液压缸

  • 液压缸行程较长；某些场合所用的液压缸并不要求双向控制,柱塞式液压缸正是满足了这种使用要求的一种价格低廉的液压缸

  • 柱塞式液压缸是单作用的，它的回程需要借助自重或弹簧等其它外力来完成。

    如果要获得双向运动，可将两柱塞液压缸成对使用为减轻柱塞的重量，有时制成空心柱塞。

• 摆动式液压缸

  • 单叶片摆动液压缸：

    • 由定子块1、缸体2、摆动轴3、叶片4、左右支承盘和左右盖板等主要零件组成。
    • 定子块固定在缸体上，叶片和摆动轴固连在一起，当两油口相继通以压力油时，叶片即带动摆动轴作往复摆动。
    • n摆动缸结构紧凑，输出转矩大，但密封困难，一般只用于中、低压系统中往复摆动，转位或间歇运动的地方。

  • 双叶片摆动液压缸

    • img
    • u双叶片摆动液压缸的摆角小于180º（一般不超过150º），单叶片摆动液压缸的摆角小于360º（一般不超过280º）。
    • u当液压缸的结构尺寸相同，且输入压力和流量不变时，双叶片摆动液压缸摆动轴输出转矩是单叶片摆动缸的两倍，而摆动角速度则是单叶片的一半。
    • u双叶片摆动液压缸的摆动轴承承受的油液压力对称，故只承受转矩作用；单叶片摆动液压缸的摆动轴仅有一侧承受油液压力，故同时承受弯矩和转矩的作用。

  • 增压液压缸

    • 增压缸不是换能元件，输入、输出均为压力能
    • 增压缸增压的同时使输出的流量减小，其总能量保持不变
    • p_2 = p_1 \frac{A_1}{A_2}

  • 伸缩液压缸

    • 活塞杆伸出的行程长，收缩后的结构尺寸小，适用于翻斗汽车，起重机的伸缩臂等。
    • 搜狗截图18年07月01日2206_1

液压阀

• 方 向 控制 阀——用于控制液流的流动方向；单向阀、换向阀等

• 对液压阀的要求

  • u动作灵敏，工作平稳可靠，冲击、振动尽可能小。

    u油液流经阀时的阻力损失要小。

    u密封性能好，泄露量要少。

    u结构简单紧凑，体积小。

    u保养维修方便，通用性大，寿命长。

• 单向阀

  • 普通单向阀
    • img
    • 直通式单向阀中的油流方向和阀的轴线方向相同。
    • 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
  • 液控单向阀
    • img
  • 单向阀的应用
    • 用单向阀将系统和泵隔断
    • 用单向阀将两个泵隔断
    • 单向阀产生背压
    • 液控单向阀使立式缸活塞悬停，防止液压缸的活塞等因自重而下滑。
    • 液压缸的保压。
    • 锁紧回路：两个液控单向阀使液压缸双向锁死

• 换向阀

  • 利用阀芯和阀体间相对位置的不同，控制阀体上各油口的通断关系，使油路接通或改变油液的流向，以达到控制执行元件的运动方向、启动或停止。
  • 原理：通过外力（机械力、电磁力、液压力等）使阀芯在阀体内做相对运动以控制油路。
  • 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
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  • 搜狗截图18年07月02日1023_4
  • 电磁换向阀：利用电磁铁吸力推动阀芯来改变阀的工作位置
  • 液动换向阀
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  • 电液动换向阀：电磁换向阀和液动换向阀的组合；电磁换向阀起先导作用，控制液动换向阀的动作；液动换向阀作为主阀，用于控制液压系统中的执行元件；电液换向阀用在大流量的液压系统中。
  • 机动换向阀：u挡块固定在运动的活塞杆上，当挡块触压阀推杆2的滚轮1时 ，推杆2即推动阀芯3换向。挡块和推杆2端部的滚轮脱离接触后，阀芯即可靠弹簧复位。
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  • 手动换向阀：手动换向阀主要有弹簧复位和钢珠定位两种型式。
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• 压 力控 制 阀——用于控制液流的压力大小；溢流阀、减压阀、顺序阀、卸荷阀等

• 溢流阀

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  • 用途：

    • 调压和稳压：如用在由定量泵构成的液压源中，用以调节泵的出口压力，保持该压力恒定。

    • 限压：用作安全阀，当系统正常工作时，溢流阀处于关闭状态，仅在系统压力大于其调定压力时才开启溢流，对系统起过载保护作用

    • 1）阀口常开，作溢流阀用，使液压泵向系统恒压供油；

      2）阀口常闭，作安全阀用，限定系统的最大工作压力，防止系统过载；

      3）阀口常闭，作制动阀用，限定液压执行元件最大制动压力，防止系统过载；

      4）阀口常开，接在系统的回油路上，调定系统的背压，防止空气经回油管进入系统，使液压执行元件运动平稳；

      5）实现远程调压或使系统卸荷。

  • 直动型溢流阀：作用在阀芯上的主油路液压力与调压弹簧力直接相平衡的溢流阀。

  • 先导式溢流阀：由先导阀和主阀组成，先导阀就是一直动式减压阀

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• 减压阀：用来降低液压系统中某回路压力的液压元件。使阀的出口油压小于进口油压。系统使用减压阀可以获得二个或几个压力不同的油路

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  • 定值减压阀控制其出口压力为定值，应用最广，通常简称为减压阀。

• 顺序阀：顺序阀在进口油压达到或超过其自身弹簧调定的压力时，才让油液通过。

  • 控制多个执行元件顺序动作
  • 与单向阀组成平衡阀
  • 控制双泵系统中大流量泵卸荷

• 平衡阀的作用是用来防止垂直液压缸及工作机构因本身重量自行下降所造成的事故或冲击

  • 外控平衡阀和内控平衡阀。
  • 由溢流阀和单向阀组成

• 卸荷阀：是在一定条件下，能使液压泵卸荷的阀

  • u卸荷阀由溢流阀和单向阀组成。当系统压力达到卸荷阀的开启压力时，阀开启，泵卸荷；当系统压力降至阀的关闭压力时，阀关闭，泵向系统加载。使泵卸荷时的压力称为卸荷压力，使泵处于加载状态的压力称为加载压力。

• 压力继电器 ：压力继电器是一种将压力信号转换为电信号的压力控制元件。利用油液的压力来启闭电气触点的液压电气转换元件

• 流 量控 制 阀——用于控制液流的流量大小；节流阀、调速阀、分流阀等

• 节流口

  • 针阀式（锥形凸肩）节流口：u结构简单，可当截止阀用。调节范围较大。
  • 偏心式节流口：节流口由偏心的三角沟槽组成。阀芯有转角时，节流口过流断面面积即产生变化
  • 轴向三角槽式节流口：u沿阀芯的轴向开若干个三角槽。阀芯做轴向运动，即可改变开口量h，从而改变过流断面面积。
  • 周向缝隙式节流口：阀芯上开有狭缝，旋转阀芯可以改变缝隙的通流面积大小。这种节流口可以作成薄刃结构，从而获得较小的稳定流量
  • 轴向缝隙式节流口

• 节流阀：通过改变阀口大小，实现流量调节，从而控制执行元件的运动速度。

• 调速阀：消除负载变化对流量稳定的影响

  • 有压力补偿调速阀和温度补偿型调速阀两种结构
  • 节流阀适用于一般的系统，调速阀适用于执行元件负载变化大而运动速度要求稳定的系统
  • 由定差减压阀和节流阀串联而成
  • 温度补偿调速阀
    • u当油温升高时，芯杆热膨胀使节流阀口关小，能抵消由于粘性降低使流量增加的影响。

• 分流阀：保证多个执行元件速度同步的流量控制阀

基本回路

压力控制回路：控制整个系统或局部油路的工作压力

• 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。

  • 远程调压回路
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  • 双级调压回路
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  • 单级调压回路
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  • 无级减压回路
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• 保压回路：使系统在缸不动或因工件变形而产生微小位移的工况保持稳定不变的压力。

  • 保压性能有两个指标：保压时间和压力稳定性
    • 实现方式：液控单向阀，液压泵自动补油，
    • 采用辅助泵 img
    • 采用蓄能器补油 img

• 增压回路：使系统的局部支路获得比系统压力高且流量不大的油液供应；压力放大是在降低有效流量的前提下得到的

  • 单作用增压缸增压回路
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  • 双作用增压缸的增压回路
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• 减压回路：•减小系统压力到需要的稳定值，以满足机床的夹紧、定位、润滑及控制油路的要求。

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• 卸荷回路：•在液压系统执行元件短时间不工作时，不频繁启动原动机而使泵在很小的输出功率下运转。

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  • •卸载方式：压力卸载；流量卸载（仅适用于变量泵）
  • 用换向阀中位机能的卸载回路；
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  • 用先导型溢流阀的卸载回路；
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  • 限压式变量泵的卸载回路；
  • 有蓄能器的卸载回路

• 平衡回路：使立式液压缸的回油路保持一定背压，以防止运动部件在悬空停止期间因自重而自行下落，或下行运动时因自重超速失控。

  • 采用单向顺序阀的平衡回路
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  • 采用液控单向阀的平衡回路
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  • 采用远控平衡阀的平衡回路

• 泄压回路：•使执行元件高压腔中的压力缓慢地释放，以免泄压过快引起剧烈的冲击和振动。

  • 延缓换向阀切换时间的泄压回路；
  • 用顺序阀控制的泄压回路
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速度控制回路：控制和调节执行元件的速度

• 节流调速回路：采用定量泵和流量控制阀并改变通过流量阀流量

  • 回路组成：定量泵，流量控制阀（节流阀、调速阀等），溢流阀，执行元件。其中流量控制阀起流量调节作用，溢流阀起压力补偿或安全作用。
  • 为了提高回路的综合性能，一般采用进油节流调速回路，并在回油路上加背压阀。若用调速阀代替节流阀，回路的负载特性将大为提高。
  • 进油节流调速回路：将流量控制阀串联在液压泵与液压缸之间。
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  • 回油节流调速回路：将流量控制阀串联在液压缸与油箱之间。
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  • 旁路节流调速回路：将流量控制阀安装在液压缸并联的支路上
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• 容积调速回路：通过改变液压泵和液压马达的排量来调节执行元件的速度

  • 没有节流损失和溢流损失，因而效率高，油液温升小，适用于高速、大功率调速系统
  • 变量泵和变量马达的结构较复杂，成本较高

• 容积节流调速回路：l容积节流调速回路用压力补偿泵供油，用流量控制阀调定进入或流出液压缸的流量来调节液压缸的速度。

  • 没有溢流损失，效率较高，速度稳定性比容积调速回路好。

• 快速运动回路

  • （1）液压缸差动连接回路

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    （2）双液压泵供油回路

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    （3）采用蓄能器的快速运动回路

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    （4）用增速缸的快速运动回路

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• 速度换接回路：使液压执行元件在一个工作循环中从一种运动速度换到另一种运动速度

  • （1）快、慢速的换接回路：用行程阀的速度换接回路
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  • （2）两个慢速的换接回路
    • 并联
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    • 串联
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• 容积节流调速回路：同时用变量泵和流量阀 。

方向控制回路：控制执行元件运动方向的变换和锁停

• 通过控制进入执行元件液流的通、断或变向，来实现执行元件的启动、停止或改变运动方向的回路称为方向控制回路。

• 换向回路

  • 换向过程一般可分为三个阶段：执行元件减速制动，暂短停留和反向起动。

  • （1）采用换向阀的换向回路

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    （2）采用机液换向阀的换向回路

    （3）采用双向变量泵的换向回路

• 锁紧回路：l使液压缸能在任意位置上停留，且停留后不会因外力作用而移动位置。

  • （1）使用液控单向阀（又称双向液压锁）的锁紧回路

    （2）使用制动器的马达锁紧回路

• 制动回路：使液压执行元件平稳地由运动状态转换为静止状态，制动快，冲击小，制动过程中油路出现的异常高压和负压能自动有效地被控制

  • （1）用溢流阀的液压缸制动回路

    （2）采用溢流阀的液压马达制动回路

多执行元件控制回路

• 如果一个油源给多个执行元件供油，各执行元件因回路中压力、流量的相互影响而在动作上受到牵制。

• 可以通过压力、流量、行程控制来实现多执行元件预定动作的要求。

• 顺序动作回路：使液压系统中的各个执行元件严格地按规定的顺序动作。

  • （1）压力控制顺序动作回路

    • ①用顺序阀控制的顺序动作回路

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      ②用压力继电器控制的顺序回路

  • （2）行程控制顺序动作回路

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• 同步回路：能保证系统中两个或多个执行元件克服负载、摩擦阻力、泄漏、制造质量和结构变形上的差异，在运动中以相同的位移或相同的速度运动，前者为位置同步，后者为速度同步。严格地做到每一瞬间速度同步，则可保持位置同步。

  • 串联同步回路
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  • （1）等流量控制回路
    • 用流量控制阀的同步回路
    • 用分流集流阀的同步回路
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  • （2）等容积控制回路
    • 用串联液压缸的同步回路
    • 带位置补偿的串联缸同步回路
    • 用同步缸的同步回路
    • 用同步马达的同步回路
  • （3）采用伺服阀的同步回路

• 互不干扰回路：使系统中几个执行元件在完成各自工作循环时彼此互不影响。

• 多路换向阀控制回路：多路换向阀控制回路按连接方式分为串联、并联、串并联三种基本油路。