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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流液压培训资料.精品文档.液压培训参考资料 中川液压公司 5/5/2010第一章 绪论 一 液压传动的基本概念 一部完整的机器都是由原动机、传动装置和工作机三部分组成。 传动装置分为：机械传动、流体传动、电气传动 流体传动分为：液压传动、气压传动、液力传动液压传动：以液体为工作介质，在密封回路里，主要依靠液体的压力能来进行能量传递和控制的一种传动形式。工作压力在1MPa以上。气压传动：以气体为工作介质，在密封回路里，主要依靠气体的压力能来进行能量传递和控制的一种传动形式。工作压力在1MPa以下。液力传动：以液体为工作介质，在密封回路里，主要依靠
2、液体的动能来进行能量传递和控制的一种传动形式。 二、液压传动的工作原理所谓液压传动就是由动力元件将机械能转化为液压能，然后通过控制装置合理控制液压油的压力、流量等，最后通过执行元件将液压能转化为机械能。1）力比例关系p=W/A2 F1=pA1 在液压传动中工作压力取决于负载，而与流入的液体多少无关。注意：负载包括：有效负载、无效负载（如摩擦力）以及液体的流动阻力。2）运动关系A1h1=A2h2 A1V1=A2V2 =q 结论：活塞的运动速度取决于进入液压缸的流量，而与液体的压力大小无关。3）功率关系不计各种功率损失的条件下：P=Fv1=Wv2=pq 液压传动系统的输出功率WV2等于输入功率FV
3、1。液压传动中的功率可以用压力p和流量q的乘积来表示。在液压传动中压力p和流量q是最基本、最重要的两个参数。三、液压传动系统的组成1）动力元件：把机械能转化成液体压力能的装置，如各种液压泵。2）执行元件：把液体压力能转化成机械能的装置，如液压缸和液压马达。3）控制元件：对液体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置。如各类控制阀。4）辅助元件：如各种管接件、油管、油箱、过滤器、蓄能器、压力表等，起连接、输油、贮油、过滤、贮存压力能和测量等作用。5）传动介质：如液压油，起传递能量和润滑作用。四、液压传动的优缺点1优点（1）传动平稳。（2）功率质量比大。（3）具有重量轻、体积小，惯量小，动作灵敏
4、。（4）工作安全性好，易于实现过载保护。 （5）能实现无级调速，且调速范围大。（6）操作控制方便，易于实现自动化。（7）液压元件通用化、标准化和系列化，便于推广应用。 2、缺点（1）易泄漏，传递效率偏低，在传递大功率时显得不够经济。（2）使用和维护要求较高，故障排除比较困难。第二章 液压液液压介质要完成的功能 传递能量和信号； 润滑液压元件，减少摩擦和磨损； 散热； 防止锈蚀； 密封液压元件对偶摩擦副中的间隙； 传输、分离和沉淀非可溶性污染物； 为元件和系统失效提供诊断信息等。一、液压油液的物理性质 1. 密度单位体积液体的质量称为液体的密度。体积为V、质量为m的液体的密度为 m/V 矿物型液
5、压油的密度随温度和压力而变化的，但其变动值很小，可认为其为常数，一般矿物油系液压油在20时密度约为850900 kg/m3 左右2可压缩性液体受压力作用而发生体积变化的性质称为液体的可压缩性。 液体的压缩性可用体积压缩系数表示。液体体积压缩系数的倒数，称为液体的体积弹性模量，以K表示，即K1/K值越大表示液体越不可压缩。液压油的体积弹性模量和温度、压力以及含在油液中的空气有关。一般在分析时取K=700-1000MPa。石油基液压油体积模量的数值是钢的100-150倍一般情况下，液压液的可压缩性对液压系统性影响不大，但在高压下或研究系统动态性能及计算远距离操纵的液压机构时，则必须予以考虑。石油基
6、液压油的体积模量与温度、压力有关：温度升高时K值减小；压力增加时，K值增大。封闭在容器内的液体在外力作用下的情况极像一个弹簧（称为液压弹簧）：外力增大，体积减小；外力减小，体积增大。3粘性 1） 粘性的概念 液体在外力作用流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子间的相对运动而产生一种内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。液体只有在流动（或有流动趋势）时才会呈现出粘性，静止液体是不呈现粘性的。如图：为比例常数，有时称为粘性系数或粘度。以表示切应力，即单位面积上的内摩擦力，则=du / dy （1-5） 这就是牛顿的液体内摩擦定律。液体的粘性大小可用粘度来表示。粘度的表示方法有动力粘度、运动粘
7、度、相对粘度。（1）动力粘度 式（1-5）中为由液体种类和温度决定的比例系数，它是表征液体粘性的内摩擦系数。如果用它来表示液体粘度的大小，就称为动力粘度，或称绝对粘度。动力粘度的物理意义是液体在单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。动力粘度的单位为Pas（帕秒，Ns/m2 ）。以前沿用的单位为P（泊，dynes/c m2）。单位换算关系为 1Pas = 10P（泊）= 1000 cP（厘泊） （2） 运动粘度 液体的动力粘度与其密度的比值，称为液体的运动粘度，即 =/ （1-6）运动粘度的单位为m2 /s。以前沿用的单位为St（斯）。单位换算关系为 1 m2 /s=104 St（斯）=
8、106 cSt（厘斯） 就物理意义来说，不是一个粘度的量，但习惯上常用它来标志液体粘度，液压油液的粘度等级是以40时运动粘度（以mm2/s计）的中心值来划分的。例如，牌号为LHL22的普通液压油在40时运动粘度的中心值为22 mm2/s（L表示润滑剂类，H表示液压油，L表示防锈抗氧型）。 （3 ）相对粘度 相对粘度又称条件粘度，它是按一定的测量条件制定的。根据测量的方法不同，可分为恩氏粘度E、赛氏粘度SSU、雷氏粘度Re等。我国和德国等国家采用恩氏粘度。恩氏粘度用恩氏粘度计测量。恩氏粘度与运动粘度间的换算关系。4） 粘度的影响因素 液体的粘度随液体的压力和温度而变。对液压油来说，压力增大时，粘
9、度增大，但影响很小，通常忽略不计。液压油的粘度对温度变化十分敏感。温度升高时，粘度下降。在液压技术中，希望工作液体的粘度随温度变化越小越好。 粘度随温度变化特性，可以用粘度温度曲线表示。图1-3为几种国产液压油的粘温图。4 、其它性质 其他物理性质还有：比热容（单位质量的物质作单位温度变化时所需要的热量）、导热系数、流动点（比凝固点低2.5的温度叫做流动点）与凝固点、闪点（明火能使油面上油蒸气闪燃，但油本身不燃烧的温度）与燃点（使油液能自行燃烧的温度）、润滑性（在金属摩擦表面形成牢固油膜的能力）等。 化学性质有：热稳定性、氧化稳定性、水解稳定性、相容性（对密封材料、涂料等非金属材料的化学作用程
10、度，如不起作用或很少起作用则相容性好）和毒性等。二、对液压油液的要求 （1）合适的粘度和良好的粘度温度特性，一般液压系统所选用的液压油，其运动粘度大多为（1368 cSt）（40下）或25.8。（2）良好的化学稳定性。（3）良好的润滑性能，以减小元件中相对运动表面的磨损。（4）质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水分和水溶性酸碱等。（5）对金属和密封件有良好的相容性。（6）抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，抗锈性好。（7）体积膨胀系数低，比热容高。（8）流动点和凝固点低，闪点和燃点高。（9）对人体无害、成本低。三、液压油液的分类和选用 1 分类 目前，我国各种液压设备所采用的液压油液，按抗燃烧特
11、性可分为两大类：一类为矿物油系；一类为不燃或难燃油系。大多数设备的液压系统采用是矿物油系 。不燃或难燃油系可分为水基液压油和合成液压油两种。 液压技术中广泛采用石油基液压油作为工作液体，特殊情况下可采用抗燃液压油。2 液压油液的选用原则 选择液压油时，首先考虑其粘度是否满足要求，同时兼顾其它方面。选择时应考虑如下因素：（1） 液压泵的类型（2） 液压系统的工作压力 （3） 运动速度（4） 环境温度（5） 防污染的要求（6） 综合经济性 总之，选择液压油时一是考虑液压油的品种，二是考虑液压油的粘度。四、液压介质的污染与防污控制（参见P17）1污染的种类及危害2污染的原因3污染的测定4污染等级5.
12、 污染控制三、 恒定管流的压力损失在液压传动中，能量损失主要表现为压力损失 ，压力损失分为两类：沿程压力损失和局部压力损失。沿程压力损失：油液沿等直径直管流动时所产生的压力损失，这类压力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的。 局部压力损失：是油液流经局部障碍（如弯管、接头、管道截面突然扩大或收缩）时，由于液流的方向和速度的突然变化，在局部形成旋涡引起油液质点间，以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失。 1、流态、雷诺数 1）层流和紊流 层流：液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线；层流时，液体流速较低，质点受粘性制约，不能随意运动，粘性力起主导作用。紊流
13、：液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动以外，还存在着剧烈的横向运动；紊流时，液体流速较高，粘性的制约作用减弱，惯性力起主导作用。2）雷诺数 雷诺数Re：无量纲数平均流速v、液体的运动粘度、管径d，流动状态。 临界雷诺数： 当液流的实际流动时的雷诺数小于临界雷诺数时，液流为层流，反之液流则为紊流。常见的液流管道的临界雷诺数可由实验求得。雷诺数的物理意义：影响液体流动的力主要有惯性力和粘性力，雷诺数就是惯性力对粘性力的无因次比值。 2、液体在直管中流动时的压力损失 液体在直管中流动时的压力损失称为沿程压力损失。它除与管道的长度、内径和液体的流速、粘度等有关外，还与液体的流动状态有关。液
14、体在圆管中的层流流动是液压传动中最常见的现象，在设计和使用液压系统时就希望管道中的液流保持这种状态。3、怎样减少液压系统中的压力损失u 压力损失的优缺点： 压力效率低； 热量温升，影响工作性能； 利用液阻来控制压力或流量，或实现缓冲。u 措施： 管道长度； 管道内壁光滑； 液压油的粘度； 通流面积，流速。五 空穴现象和液压冲击1、空穴现象在流动的液体中，因某点处的压力低于空气分离压而产生气泡的现象，称为空穴现象。 1）有关概念 某温度下的空气分离压。 某温度下的饱和蒸气压。 一般来说，液压油的饱和蒸气压相当小，比空气分离压小得多，因此，要使液压油不产生大量气泡，它的压力最低不得低于液压油所在温
15、度下的空气分离压（1）节流口处的空穴现象（2）液压泵的空穴现象 液压泵吸油管直径太小时、或吸油阻力太大、或液压泵转速过高。 由于吸油腔压力低于空气分离压而产生空穴现象。（3）、减小空穴现象的措施 危害： 局部的液压冲击，发出噪声，引起振动，当附着在金属表面上的气泡破灭时，它所产生的局部高温和高压会使金属剥落，使表面粗糙，或出现海绵状的小洞穴。发生气蚀现象。 具体措施要防止液压系统中的压力过度降低：（1）减小流经节流小孔前后的压力差，一般希望小孔前后压力比小于3.5。（2）正确设计液压泵的结构参数，适当加大吸油管内径。（3）提高零件的抗气蚀能力，增加零件的机械强度，采用抗腐蚀能力强的金属材料，减
16、小零件表面粗糙度等。2、液压冲击 在液压系统中，由于某种原因，液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。产生的原因:I. 当阀门K瞬间关闭时。II. 液压系统中运动着的工作部件突然制动或换向时。III. 液压系统中某些元件的动作不够灵敏，也会产生液压冲击，如系统压力突然升高，但溢流阀反应迟钝，不能迅速打开时，便产生压力超调。也即液压冲击。液压冲击的危害和减小液压冲击的措施n 危害：瞬时压力高；振动和噪声；损坏液压元件；误动作。n 措施： 使直接冲击变为间接冲击，这可用减慢阀的关闭速度和减小冲击波传递距离来达到。 限制管道中油液的流速v。 设置蓄能器或者缓冲装置。 在
17、容易出现液压冲击的地方，安装限制压力升高的安全阀。第四章 动力元件动力元件起着向系统提供动力源的作用，是一种将机械能转换成液体压力能的能量转换装置。 一、液压泵概述1、 液压泵的工作原理及特点1）液压泵的工作原理液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵。以图示简单的单柱塞液压泵工作过程为例。 2）液压泵正常工作的基本条件 在结构上具有一个或多个密封且可以周期性变化的工作容积；当工作容积增大时，完成吸油过程；当工作容积减小时，完成排油过程。液压泵的输出流量与此空间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比，与其它因素无关。 具有相应的配油机构，将吸油过程与排油过程分开；
18、 油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。2、 液压泵的主要性能参数1）压力（MPa） 工作压力：液压泵实际工作时输出的压力。工作压力取决于外负载大小和管道上的压力损失，而与液压泵的流量无关。 额定压力： 液压泵长期连续运转能正常工作所允许使用的最高工作压力，其值受液压泵的容积效率和使用寿命的限制。 极限压力：液压泵在短时间内超载所允许使用的最高压力，其值受液压泵效率、零件强度和使用寿命等所限制。 液压泵在正常工作时，其工作压力应小于或等于泵的额定压力。 2） 排量和流量排量V（m3/r）（mL/r） 在不考虑泄漏的情况下，液压泵每转一转所排出的液体体积。它只与液压泵的工作容积的几何尺寸
19、有关。 理论流量qt（m3/s）（L/min）qt=Vn实际流量q q=qt-ql 泄漏量ql随着压力p的增大而增大， 实际流量q随着压力p的增大而减小。 3）功率和效率 液压泵的功率损失 液压泵的功率损失包括容积损失和机械损失。 容积损失和容积效率容积损失主要是液体泄漏造成的功率损失。v随着压力的增大而降低。 机械损失和机械效率 机械损失是因摩擦而造成的功率损失。 Tl 基本不随压力变化，而Tt随着压力的增大而增大。m随着压力的增大而增大。 液压泵的功率 输入功率Pi 国际单位特定单位Nmr/min输出功率P （国际单位） 压力单位：MPa ; 流量：l/min(3) 总效率 液压泵的输出功
20、率与输入功率的比值 3、液压泵分类液压泵按其流量是否可调节分为定量泵和变量泵两类；按结构形式分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。齿轮泵分为：内啮合式和外啮合式；叶片泵分为：单作用式、双作用式和凸轮式；柱塞泵分为：轴向式和径向式。液压泵的图形符号：单向定量泵 单向变量泵 双向定量泵 双向变量泵二 齿轮泵齿轮泵按结构分外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。1、 外啮合 齿轮泵工作原理 立体动画2、外啮合齿轮泵的流量 排量：实际齿间槽容积比轮齿的体积稍大些，有 V=6.66zm2B流量特点：1).齿轮泵的平均流量与齿数成正比，而与模数的平方成比例。619 2). 齿轮泵的流量与齿宽成正比，但齿宽的增大受齿轮所受
21、液压径向力增加的限制，一般取齿宽B（610）m，高压时取小值。3).提高转速可以提高泵的流量，但受泵吸入性能的限制。齿轮泵的转速一般在10001500r/min。4). 在容积式液压泵中，齿轮泵的流量脉动最大。3、齿轮泵的结构特点1） 困油现象齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合的重叠系数必须大于1，这将会出现两对轮齿同时啮合的情况，形成一个闭死的容积。当它由大变到小时，由于液体的不可压缩性，闭死容积中的压力急剧升高，封闭的液体从一切可以泄漏的缝隙强行挤出，使轴承受到很大的附加载荷，同时产生功率损失及液体发热等不良现象；当它由小变大时，由于不能及时补油，闭死容积形成局部真空，溶解于液体中的空气便析出产生
22、气泡，产生气蚀现象，引起振动和噪声。这就是齿轮泵的困油现象。 消除困油现象的措施：在齿轮泵的侧板上或浮动轴套上开卸荷槽。2）径向不平衡力 从动齿轮承受的径向力大于主动齿轮承受的径向力危害：径向不平衡力很大时能使轴弯曲，齿顶与壳体接触，同时加速轴承的磨损，降低轴承的寿命。措施： 通常采取减小压油口直径的办法 。 1到2个齿的密封。 适当增大径向间隙。 3）齿轮泵的泄漏泄漏途径： 齿轮端面和端盖间 7580齿顶和壳体内孔间齿轮的啮合处4 、提高外啮合齿轮泵压力的措施提高工作压力的方法必须减小端面的泄漏，一般采用齿轮端面间隙自动补偿的办法。提高轴承的承载能力。端面间隙自动补偿原理利用特制的通道把齿轮
23、泵内压油腔的压力油引到浮动轴套的外侧，作用在一定形状和大小的面积上，产生液压作用力，使轴套压向齿轮端面，这个力必须大于齿轮端面作用在轴套内侧的作用力，才能保证在各种压力下，轴套始终自动贴紧齿轮端面，减小齿轮泵内通过端面的泄漏，达到提高压力的目的。5、内啮合齿轮泵 内啮合齿轮泵： 渐开线齿轮泵（立体动画） 摆线齿轮泵又称为转子泵6、齿轮泵的优缺点齿轮泵的特点体积小，重量轻，结构简单，制造方便，价格低，工作可靠，自吸性能较好，对油液污染不敏感，维护方便等。齿轮泵的缺点流量和压力脉动大，噪声大，排量不可变。内啮合齿轮泵与外啮合齿轮泵比较体积小，流量脉动小，噪声小，但加工困难，使用受到限制。三 叶片泵
24、叶片泵根据作用次数的不同，可分为单作用和双作用两种。 单作用叶片泵：转子每转一周完成吸、排油各一次。双作用叶片泵：转子每转一周完成吸、排油各二次。双作用叶片泵一般为定量泵;单作用叶片泵一般为变量泵.双作用叶片泵的工作原理叶片泵由于有两个吸油腔和压油腔，并且各自的中心夹角是对称的，所以作用在转子上的油液压力相互平衡，因此双作用叶片泵又称为卸荷式叶片泵。与双作用叶片泵不同：v 单作用叶片泵的叶片数为奇数，流量脉动小，一般为13或15片。v 叶片倾角为后倾，有利于叶片在离心力作用下向外伸出。v 改变偏心便可改变流量。v 径向不平衡力。叶片泵优缺点n 优点：结构紧凑，工作压力较高，流量脉动小，工作平稳
25、，噪声小，寿命较长。n 缺点：吸油特性不太好，对油液的污染也比较敏感，结构复杂，制造工艺要求比较高。n 双作用叶片泵与单作用叶片泵相比，其流量均匀性好，转子体所受径向液压力基本平衡。四、柱塞泵柱塞泵被广泛用于高压、大流量、大功率的系统中和流量需要调节的场合，如龙门刨床、拉床、液压机、工程机械等得到广泛的应用。 柱塞泵按柱塞的排列和运动方向不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵。柱塞泵按配流方式的不同，可分为斜盘式（直轴式）和斜轴式。 1、径向柱塞泵 1）径向柱塞泵的工作原理 由于径向柱塞泵径向尺寸大，结构复杂，自吸能力差，且配油轴受到径向不平衡液压力的作用，易于磨损，从而限制了它的转速和压力的提高
26、。 2）径向柱塞泵的流量计算径向柱塞泵的排量为：柱塞数为奇数是因为此时流量脉动小。2、轴向柱塞泵 1）轴向柱塞的工作原理(1) 斜盘式工作原理(2)斜轴式工作原理 2）轴向柱塞泵的排量计算 柱塞数为奇数原因是流量脉动小3）轴向柱塞泵的结构特点 典型主体结构主体结构主要由斜盘、柱塞、缸体、配油盘和传动轴等组成。 a)回程装置：由回程盘、钢球和弹簧组成。 弹簧作用：将滑履紧紧压在斜盘表面上滑动 同时减小缸体与配流盘之间的间隙。 b)配流盘c)滑履和斜盘：在滑履与斜盘接触的表面形成一层油膜，起着静压支承的作用，减小磨损。变量机构 手动变量机构转动手轮，使丝杠转动，带动变量活塞作用轴向移动，通过轴销使
27、斜盘倾角改变，达到变量的目的。这种变量机构结构简单，但操纵不轻便，且不能在工作过程中变量。手动伺服变量机构1).变量活塞对于壳体来说是活塞，对伺服阀来说是阀体。2).拉杆向什么方向移动则变量活塞也向什么方向跟踪移动，而且移动距离相同。3).液压放大器u 当拉杆不动，伺服阀阀芯不动，变量活塞上腔处于封闭状态，变量活塞不动，斜盘在某一相应的位置上。u 当拉杆向下移动时，推动伺服阀阀芯向下移动，下腔的压力油经通道及阀口进入上腔。由于变量活塞上端的有效面积大于下端的有效面积，向下的液压力大于向上的液压力，故变量活塞也随之向下移动，直到将阀口关闭为止。变量活塞的移动量等于拉杆的移动量。变量活塞向下移动时
28、，通过轴销带动斜盘摆动，斜盘倾角增加，柱塞泵输出的流量增加。u 当拉杆向上移动时，推动伺服阀阀芯向上移动，上腔的油液经通道及阀口接通油箱而卸压，变量活塞向上移动，直到将阀口关闭为止。这时斜盘倾角减小，柱塞泵输出的流量也减小。 恒功率变量机构3、柱塞泵的优缺点1.效率高：构成密封容积的零件为圆柱形的柱塞和缸孔，加工方便，可得到较高的配合精度，密封性能好，容积效率为95左右，总效率为90左右。2. 易于变量：改变柱塞的行程就能改变流量。3.压力高：柱塞泵主要零件均受压应力，材料强度性能可得以充分利用。柱塞泵的缺点：1. 结构较复杂，成本较贵，自吸能力差。2. 油液对的污染较敏感。4、液压泵的选用选
29、择液压泵的原则 根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的要求，首先确定液压泵的类型，然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格和型号。1. 液压泵的类型选择2. 液压泵的工作压力3. 液压泵的流量 常用液压泵性能比较第五章 液压执行元件液压执行元件是将液压泵提供的液压能转变成机械能并拖动外界负载作功的能量转换装置。它包括液压缸和液压马达。51 液压马达 一 液压马达分类和特点 按结构类型可分为齿轮式，叶片式，柱塞式。 液压马达按转速分为高速小扭矩和低速大扭矩两大类。 高速小转矩马达基本类型：齿轮式、叶片式、柱塞式等。主要特点：转速较高，转动惯量小，便于启动和制动，调节灵敏度高，输出转矩不大（仅
30、几十Nm到几百Nm。 主要缺点：起动扭矩较低，低速稳定性差，最低转速偏高。低速大转矩马达基本型式：径向柱塞式、多作用叶片马达等。如: 静平衡马达、曲轴连杆式马达、多作用曲线马达等。 主要特点：排量大，体积大，转速低，因此可直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构大为简化，通常低速液压马达输出转矩较大（可达几千Nm到几万Nm。 缺点：转动惯量大，制动较为困难。液压马达与液压泵比较，液压马达具有以下特点液压马达应该能够正、反转，因而要求其内部结构对称，进油口和出油口一样大，叶片马达的叶片径向布置；液压马达的转速范围需要足够大，特别对它的最低稳定转速有一定的要求。因此，它通常采用滚动轴承或滑动
31、轴承；液压马达由于在输入压力油条件下工作，因此不必具备自吸能力，但液压马达应有较大的起动扭矩。 二 高速液压马达的工作原理u 与液压泵具有同样的基本结构要素。常用的高速液压马达的结构与同类型的液压泵很相似。u 齿轮式、叶片式、柱塞式液压马达的工作原理。 定量泵 变量泵1齿轮式液压马达的工作原理 2叶片式液压马达的工作原理 3轴向柱塞式液压马达的工作原理 三 液压马达的基本参数和基本性能 1.压力（MPa）工作压力：液压马达实际工作时输入口的压力。额定压力： 液压马达长期连续运转能正常工作所允许使用的最高工作压力。 极限压力：液压马达在短时间内超载所允许使用的最高压力。 2. 排量和流量排量V（
32、m3/r）（mL/r） 在不考虑泄漏的情况下，液压马达每转一转所输入的液体体积。它只与液压马达的工作容积的几何尺寸有关。 理论流量qt（m3/r）（L/min） qt=V n实际流量q q=qt+ql泄漏量ql随着压力p的增大而增大， 实际流量q随着压力p的增大而减小。 3.功率和效率 液压马达的功率损失 包括容积损失和机械损失。 容积损失和容积效率容积损失是液体泄漏造成的功率损失。 v随着压力的增大而降低。 机械损失和机械效率机械损失是因摩擦而造成的功率损失。Tl 基本不随压力变化，而Tt随着压力的增大而增大。m随着压力的增大而增大。 液压马达的功率 输入功率Pi （国际单位） 压力（P）单
33、位：MPa 流量（q）单位：L/min输出功率Po (国际单位) 扭矩（T）单位：Nm 转速（n）单位：r/min 总效率4、液压马达的启动机械效率 启动性能对液压马达很重要：启动机械效率越大越好 。 式中启动扭矩T0是指马达由静止状态起动时所能输出的扭矩。Tt是马达轴输出的理论扭矩5、输出转速，低速稳定性，调速范围 在考虑泄漏损失时，马达的转速： 低速稳定性：当液压马达工作转速过低时往往保持不了均匀的速度，出现时动时停的不稳定状态，这就是所谓爬行现象。它与马达低速摩擦阻力“负特性” 有关。调速范围：最高转速与最低转速之比。四、低速大转矩液压马达 1、曲轴连杆液压马达 JMD型液压马达：额定压
34、力为16MPa，最高压力为22MPa，转速范围为0400r/min，排量为0.2016.140L/r。 如图所示，壳体1内沿圆周均匀布置了五个液压缸，形成星形壳体。连杆2与柱塞3以球头铰接，并用卡环10锁紧。连杆2大端做成鞍形圆柱面，紧贴在曲轴5的偏心圆上，并用两个挡圈夹持住。曲轴5支承在两个滚柱轴承6上，其一端外伸，即为输出轴，另一端通过十字联轴节9与配油轴7连接，使配油轴7和偏心轴5一起转动。曲轴连杆液压马达曲轴连杆液压马达的工作原理特点：结构比较简单，柱塞所受侧向力小，工作可靠，是应用较多的一种低速液压马达。缺点：连杆底部与偏心轮之间磨损严重；配油轴与壳体间隙较大，因而泄漏较大。滚针轴承
35、承受较大的径向力，成为容易磨损破坏的薄弱环节。这种低速液压马达最低稳定转速比较高，一般不宜在10r/min以下工作。由于润滑条件差，摩擦力大，所以启动转距也小。只有理论转距的8085。但在具有静压支承的液压马达中，这些现象有所减轻，其最低稳定转速可达到35r/min。2、静力平衡式低速大扭矩液压马达 静力平衡液压马达与曲轴连杆液压马达比较，主要特点是取消了连杆，在主要摩擦副之间实现了油压静力平衡，所以改善了工作性能。工作原理如图所示，静力平衡马达有五个油缸组成，中间是偏心轴又是配油轴5。以主轴心与偏心轴中心的连线O-O为界，上部为进入压力油区，下部为排出低压油区。该型式马达是由液压力直接作用于
36、曲轴偏心轮上，产生如图所示旋转方向的扭矩。 液压力作用在偏心轮的弧面上，其合力中心通过偏心轮中心O。由于活塞2与压力环4；压力环4与五星轮3；五星轮3与曲轴偏心轮5之间接合面均都做到静压平衡，所以这些运动副之间没有机械接触的作用力。而这些运动副实际只起密封作用。随着曲轴的旋转，活塞 一、二、三依次向中心移动；活塞是空心的，向中心移动是活塞内的弹簧的预紧力所驱动（图中未画出来）。五星轮、活塞、压力环的静压平衡原理：五星轮的内表面的液压撑开力D与二至三个压力环的液压作用力相平衡。在活塞上的液压作用力可以做成上下相等，但由于作用线不重合，故产生一力偶，此力偶是由活塞与缸体之间机械接触产生一平衡力偶所
37、平衡。 由于运动副之间均采用了静压平衡，所以油液的清洁度要求高一些。只有完全静压平衡，五星轮等等零件才处于“悬浮”状态。3、多作用内曲线液压马达它具有尺寸小、重量轻、起动效率高、最低稳定转速低（1r/min以下）等等特点。 高压油输入液压马达后进入配油轴的进油通道，经配油窗口通入处于工作段的各柱塞孔中，柱塞组件底部受到高压油作用，使其顶部滚轮压向定子曲面，同时定子曲面对柱塞组件产生反作用力FN，该力作用在定子曲线与滚轮接触处的法向方向上。力N可分解为径向力P和圆周力T，P与柱塞底部的液压力相平衡，T力则克服负载力矩驱动转子2旋转。柱塞组件3随转子旋转的同时沿转子柱塞孔向外伸出，使高压油不断流入
38、柱塞孔。由于定子和配油轴固定不动。当柱塞组件运动到定子曲面的回油段时，便向里退回，将油液通过配油轴排出。柱塞组件处于定子曲面工作段和回油段之间的圆弧过渡面时，柱塞孔与进油、排油通道切断，使高低压腔互不相通。若将马达进排油方向对调，马达将方向旋转。如果把转子固定，使定子和配油轴旋转，就能构成壳转马达。 多作用内曲线液压马达52 液压缸液压缸是输出直线运动（包括输出摆动运动）的液压执行元件。 液压缸是一种能量转换装置。一.液压缸的分类液压缸按其结构形式，可以分为活塞缸、柱塞缸和摆动缸三类。 活塞缸和柱塞缸实现往复运动，输出推力和速度； 摆动缸则能实现小于 360的往复摆动，输出转矩和角速度。（一）
39、 活塞式液压缸活塞式液压缸根据其使用要求不同可分为双杆式、单杆式两种。 活塞两端都有一根直径相等的活塞杆伸出的活塞液压缸称为双杆式活塞缸。 活塞只有一端带活塞杆的活塞液压缸称为单杆式活塞缸。（二） 柱塞缸1.柱塞缸的结构柱塞缸是一种单作用液压缸。（三） 摆动缸1.摆动缸(也称为摆动液压马达 )的结构（四） 其它液压缸 1增压缸 增压液压缸又称为增压器。在某些短时或局部需要高压液体的液压系统中，常用增压缸与低压大流量液压泵配合作用。它有单作用和双作用两种。2伸缩缸伸缩式液压缸由两个或多个活塞式液压缸套装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒。伸出时可获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的结
40、构尺寸，收缩缸被广泛用于起重运输车辆上。 a-单作用式伸缩缸伸缩缸 b-双作用式 外力回程 液压回程3齿轮缸齿轮式液压缸又称为无杆式活塞缸，它是由两个柱塞缸和一套齿轮齿条传动装置组成。当压力油推动活塞左右往复运动时，齿条就推动齿轮往复旋转，从而齿轮驱动工作部件作周期性的往复旋转运动。 第六章 液压控制元件61 概述一液压控制阀的作用及共性作用：对液流的流动方向、压力及流量的大小进行的控制，以满足负载的工作要求。控制阀的共性： 在结构上，所有的阀都有阀体、阀芯和驱动阀芯动作的元部件（如弹簧、电磁铁等）等组成； 在工作原理上，所有阀的阀口大小，阀进、出油口的压差以及通过阀的流量之间的关系都符合小孔
41、流量公式（q=KApm），只是各种阀控制的参数各不相同而已。二 分 类 按作用可分为三大类： 压力控制阀：控制液压系统中液体压力的阀类。如溢流阀、减压阀、顺序阀等。 流量控制阀：控制液压系统中液体流量的阀类。如节流阀、调速阀等。 方向控制阀：控制液压系统中液体流动方向的阀类。如单向阀、换向阀等。按控制方式不同分为： 开关或定值控制阀：这类阀借助手调机构或通断电磁铁，控制液流通道的开闭，或定值控制液流的压力和流量。这是最常用的一类液压控制阀，又称为普通液压控制阀。 比例控制阀：这类阀的输出量与输入量成比例，即输出量可按输入量的变化规律连续、成比例地进行调节。如比例压力阀、比例流量阀、比例方向阀等
42、。 伺服控制阀：这类阀也是通过输入信号对输出信号（流量、压力）进行连续、比例地控制。 三对液压控制阀的基本要求液压控制阀应该满足如下要求： 动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小。 油液流过时压力损失小。 密封性能好，内泄漏要小，无外泄漏。 结构紧凑，安装、维护、调整方便，通用性好。62 方向控制阀方向控制阀主要用来通断油路或改变油液流动方向，从而控制液压执行元件的起动或停止，改变其运动方向。它主要有单向阀和换向阀两大类。一单向阀1.普通单向阀 普通单向阀只允许液流沿一个方向通过，反向流动则被截止。单向阀的弹簧作用：主要是用来克服阀芯的摩擦阻力和惯性力，使阀芯复位快，工作灵敏可靠，同时要求弹簧在液流通过时不产生过大的压力损失，因此弹簧刚度一般都选得较小。u 一般单向阀的开启压力在0.030.05MPa左右，当通过额定流量时的压力损失不超过0.10.3MPa。若将单向阀中的弹簧换成较大刚度的弹簧时，可作为背压阀使用，此时阀的开启压力为0.20.6MPa。2.液控单向阀当控制油口K处没有压力油时，液控单向阀就象普通单向阀一样工作；