机械基础第八章液压传动精.ppt

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1、机械基础第八章液压传动第1页，本讲稿共101页 液压传动是以液体作为工作介质，并利用液体的压力实现机械设备的运动或能量传递和控制功能，随着现代科技的发展，液压传动在机床、工程机械、交通运输机械、农业机械、化工机械、船舶及航空航天等领域都得到了广泛的应用。第2页，本讲稿共101页8.18.1液压传动的基本知识液压传动的基本知识一、一、液压传动工作介质液压传动工作介质统计表明，液压系统发生的故障有90%是由于使用管理不善所致。液压油过滤与处理是液压系统使用管理中的重点项目之一，不仅是减少系统故障的重要途径，也是提高使用管理水平的一个标志。在液压系统中，液压油液是传递动力和信号的工作介质。液压油液是

2、传递动力和信号的工作介质。同时，它还起着润滑、冷却和防锈的作用。同时，它还起着润滑、冷却和防锈的作用。液压系统能否可靠、有效地工作，在很大程度上取决于系统中所用的液压油液。第3页，本讲稿共101页1、液压油的性质、液压油的性质（1）液体的密度）液体的密度密度密度单位体积液体的质量。单位体积液体的质量。=m/v kg/m3 密度随着温度或压力的变化而变化，但变化不大，密度随着温度或压力的变化而变化，但变化不大，通常忽略。通常忽略。(2)可压缩性和膨胀性可压缩性和膨胀性 随压力的增高液压油体积缩小的性质称为可压缩性。随压力的增高液压油体积缩小的性质称为可压缩性。随温度的升高液压油体积增大的性质称为

3、膨胀性。在一随温度的升高液压油体积增大的性质称为膨胀性。在一般液压传动中，液压油的可压缩性和膨胀性值很小，可般液压传动中，液压油的可压缩性和膨胀性值很小，可以忽略不计。以忽略不计。第4页，本讲稿共101页(3)液体的粘性液体的粘性 液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的内液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的内聚力和液体分子与壁面间的附着力，导致液体分子间聚力和液体分子与壁面间的附着力，导致液体分子间相对运动而产生的内摩擦力，这种特性称为粘性。相对运动而产生的内摩擦力，这种特性称为粘性。粘性的大小用粘度来表示。粘度大，液层间内粘性的大小用粘度来表示。粘度大，液层间内摩擦力就大，油液就稠，流

4、动时阻力就大，功率摩擦力就大，油液就稠，流动时阻力就大，功率损失也大；反之油液就稀，易泄漏。粘度随温度损失也大；反之油液就稀，易泄漏。粘度随温度升高而下降。升高而下降。静止液体不呈现粘性静止液体不呈现粘性。第5页，本讲稿共101页2、液压油的选用、液压油的选用对液压油的要求：对液压油的要求：(1)良好的化学稳定性。良好的化学稳定性。(2)良好的润滑性能，以减小元件之间良好的润滑性能，以减小元件之间 的磨损。的磨损。(3)质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水份质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水份和水溶性酸碱等。和水溶性酸碱等。(4)适当的粘度和良好的粘温特性。适当的粘度和良好的粘温特性。目前最

5、广泛使用的传递介质是石油型液压油。要目前最广泛使用的传递介质是石油型液压油。要根据系统中采用的元件结构形式（主要是液压泵）根据系统中采用的元件结构形式（主要是液压泵）运动速度、使用温度和压力等因素来选用油液的运动速度、使用温度和压力等因素来选用油液的品种和品牌。品种和品牌。第6页，本讲稿共101页5、凝固点和流动温度较低，以保证油液能在较、凝固点和流动温度较低，以保证油液能在较低温度下使用。低温度下使用。6、自燃点和闪点要高。、自燃点和闪点要高。7、有较快地排除油中游离空气和较好地与油中水、有较快地排除油中游离空气和较好地与油中水份分离的能力。份分离的能力。8、没有腐蚀性，防锈性能好，有良好的

6、相容性。、没有腐蚀性，防锈性能好，有良好的相容性。第7页，本讲稿共101页(1)油箱中的油面应保持一定高度，正常工作时油箱油箱中的油面应保持一定高度，正常工作时油箱的温升不应超过液压油所允许的范围，一般不得超过的温升不应超过液压油所允许的范围，一般不得超过65。(2)为防止系统中进入空气，要做到：所有回油管为防止系统中进入空气，要做到：所有回油管都在油箱液面以下，管口切成斜断面；油泵吸油管都在油箱液面以下，管口切成斜断面；油泵吸油管应严格密封；油泵吸油高度应尽可能小些，以减少应严格密封；油泵吸油高度应尽可能小些，以减少油泵吸油阻力；可能情况下，应在系统最高点设置油泵吸油阻力；可能情况下，应在系

7、统最高点设置放气阀；定期检查油液质量和油面高度，以便及时放气阀；定期检查油液质量和油面高度，以便及时更换和添加。更换和添加。3、使用注意事项、使用注意事项第8页，本讲稿共101页研究内容：研究液体处于静止状态的力研究液体处于静止状态的力学规律和这些规律的实际应用。学规律和这些规律的实际应用。静止液体：指液体内部质点之间没有相对指液体内部质点之间没有相对运动，至于液体整体完全可以象刚体一样运动，至于液体整体完全可以象刚体一样做各种运动。做各种运动。二、液体静力学二、液体静力学第9页，本讲稿共101页（2）液体静压力特性：）液体静压力特性：垂直并指向于承压表面垂直并指向于承压表面 液体在静止状态下

8、不呈现粘性液体在静止状态下不呈现粘性 内部不存在切向剪应力而只有法向应力内部不存在切向剪应力而只有法向应力各向压力相等各向压力相等 有一向压力不等，液体就会流动有一向压力不等，液体就会流动 各向压力必须相等各向压力必须相等1、液体的静压力及特性、液体的静压力及特性（1）液体的静压力定义：）液体的静压力定义：液体单位面积上所受的液体单位面积上所受的法向力，物理学中称压强，液压传动中习惯称压力。法向力，物理学中称压强，液压传动中习惯称压力。第10页，本讲稿共101页（1）计算静止液体内任意点）计算静止液体内任意点A处的压力处的压力 p=p0+gh （2）重力作用下静止液体压力分布特征）重力作用下静

9、止液体压力分布特征静止液体中任一点处的压力由两部分静止液体中任一点处的压力由两部分 液面压力液面压力p0 组成组成 液体自重所形成的压力液体自重所形成的压力gh 静止液体内压力沿液深呈线性规律分布静止液体内压力沿液深呈线性规律分布 离液面深度相同处各点的压力均相等，离液面深度相同处各点的压力均相等，压力相等的点组成的面叫等压面压力相等的点组成的面叫等压面.2、液体静力学基本方程、液体静力学基本方程第11页，本讲稿共101页（1）测压两基准）测压两基准绝对压力绝对压力以绝对零压为基准所测。以绝对零压为基准所测。相对压力相对压力*以大气压力为基以大气压力为基 准所测。准所测。（2）关系）关系绝对压

10、力绝对压力=大气压力大气压力+相对压力相对压力 或或 相对压力（表压）相对压力（表压）=绝对压力绝对压力 大气压力大气压力 注注：液液压压传传动动系系统统中中所所测测压压力力均均为为相相对对压压力力即即表表压压力力 3、压力的表示方法及单位、压力的表示方法及单位第12页，本讲稿共101页4、帕斯卡原理、帕斯卡原理帕斯卡原理（静压传递原理）：帕斯卡原理（静压传递原理）：在密闭的容器内，施加在密闭的容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点。于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点。根据帕斯卡原理：根据帕斯卡原理：p=F/A结论：结论：液压系统的工作压力取决于负载，并且液压系统的工作

11、压力取决于负载，并且 随着负载随着负载的变化而变化。的变化而变化。第13页，本讲稿共101页5、液体对固体壁面的作用力、液体对固体壁面的作用力作用在平面上的总作用力：作用在平面上的总作用力：P=pA 如：液压缸，若设活塞直径为如：液压缸，若设活塞直径为D,则则 P=pA=pD2/4 第14页，本讲稿共101页1、基本概念、基本概念（1）理想液体、定常流）理想液体、定常流理想液体：既无粘性又不可压缩的液体。理想液体：既无粘性又不可压缩的液体。定常流动：流动液体中任一点的定常流动：流动液体中任一点的p、u和和都不随时间而变都不随时间而变化流动。化流动。（2）流量和平均流速）流量和平均流速流量流量单

12、位时间内流过某通流截面液体体积单位时间内流过某通流截面液体体积q。平均流速平均流速通流截面上各点均匀分布假想流速。通流截面上各点均匀分布假想流速。三、液体动力学三、液体动力学第15页，本讲稿共101页2、连续性方程、连续性方程质量守恒定律质量守恒定律连续性原理：连续性原理：理想液体在管道中恒定流动时，理想液体在管道中恒定流动时，根据质量守恒定律，液体在管道内既不能增根据质量守恒定律，液体在管道内既不能增多，也不能减少，因此单位时间内流入液体多，也不能减少，因此单位时间内流入液体的质量应恒等于流出液体的质量。的质量应恒等于流出液体的质量。连续性方连续性方程程：v1A1=v 2A2 或或 q=vA

13、=常数常数结论：结论：液体在管道中流动时，流过各个断面的液体在管道中流动时，流过各个断面的流量是相等的，因而流速和过流断面成反比。流量是相等的，因而流速和过流断面成反比。第16页，本讲稿共101页第17页，本讲稿共101页3、伯努利方程、伯努利方程能量守恒定律能量守恒定律（1）能量守恒定律）能量守恒定律：理想液体在管道中稳定流动时，根：理想液体在管道中稳定流动时，根据能量守恒定律，同一管道内任一截面上的总能量应该据能量守恒定律，同一管道内任一截面上的总能量应该相等。相等。（2）伯努利方程）伯努利方程（理想液体）：（理想液体）：p1+g Z1+v12 /2=p2+g Z2+v22/2 或或 p/

14、g+Z+v2/2g=C（c为常数）为常数）（3）方程的物理意义：）方程的物理意义：在密闭管道内作恒定流动在密闭管道内作恒定流动的理想液体具有三种形式的能量，的理想液体具有三种形式的能量，即压力能、即压力能、位能和动能。位能和动能。在流动过程中，三种能量之间在流动过程中，三种能量之间可以互相转化，但各个过流断面上三种能量可以互相转化，但各个过流断面上三种能量之和恒为定值。之和恒为定值。第18页，本讲稿共101页四、液体传动的工作原理四、液体传动的工作原理1.液液压压千千斤斤顶顶第19页，本讲稿共101页液压千斤顶液压千斤顶由手动柱塞泵和液压缸以及管路、管接头等构成一个密封的连通器，其间充满着油液

15、。关闭放油阀8，向上提起杠杆手柄1，活塞3随之上升，油腔4密封容积增大，产生局部真空，油箱6中的油液在大气压作用下，推开单向阀5中的钢球并通过吸油管道进入油腔4，实现吸油（图b）；当杠杆手柄1下压时，活塞3随之下移，油腔4密封容积减小，油液受到外力挤压产生压力，单向阀5关闭，单向阀7的钢球被顶开，油液压入油腔10，实现压油（图c）。然后推动活塞11和重物上移。反复提压杠杆手柄1，能不断地实现吸油和压油，压力油将不断被压入油腔10，使活塞和重物不断上移，达到起重的目的。第20页，本讲稿共101页 若将放油阀8旋转90，油腔中的油液在重物G的作用下，流回油箱，活塞11就下降并恢复到原位。通过对液压

16、千斤顶工作过程的分析可知，液压传动的工作原理是以油液作为工作介质，依靠液压传动的工作原理是以油液作为工作介质，依靠密封容积的变化来传递运动，依靠油液内部的压力密封容积的变化来传递运动，依靠油液内部的压力来传递动力。液压传动装置实质上是一种能量转换来传递动力。液压传动装置实质上是一种能量转换装置，装置，即实现机械能即实现机械能液压能液压能机械能的能量转机械能的能量转换。换。第21页，本讲稿共101页2、液压图形符号、液压图形符号第22页，本讲稿共101页下图为机床工作台液压系统的图形符号图下图为机床工作台液压系统的图形符号图下图为机床工作台液压系统的图形符号图下图为机床工作台液压系统的图形符号图

17、第23页，本讲稿共101页(4)(4)辅助元件辅助元件 如油箱、油管、滤油器等。其如油箱、油管、滤油器等。其作用是输送液体、储存液体、过滤液体、密封等，作用是输送液体、储存液体、过滤液体、密封等，以保证液压系统正常工作所必需的部分。以保证液压系统正常工作所必需的部分。(5)(5)传动介质传动介质 即液体。即液体。第24页，本讲稿共101页(2)(2)执行元件：执行元件：即液压缸或液压马达。即液压缸或液压马达。其其作用是将作用是将液压能重新转化成机械能，克服负载，带动机器液压能重新转化成机械能，克服负载，带动机器完成所需的运动。完成所需的运动。3、液压系统的组成、液压系统的组成(1)(1)动力元

18、件：动力元件：即液压泵。它可将机械能转化成液压即液压泵。它可将机械能转化成液压能，是一个能量转化装置。能，是一个能量转化装置。(3)(3)控制元件：控制元件：即各种控制阀。其作用是控制液体压即各种控制阀。其作用是控制液体压力、流量和方向。如各种压力阀、流量阀和换向阀。力、流量和方向。如各种压力阀、流量阀和换向阀。第25页，本讲稿共101页液压泵和液压马达的工作原理齿轮泵和齿轮马达叶片泵和叶片式马达柱塞泵和柱塞式液压马达8.2 8.2 液压泵和液压马达液压泵和液压马达http:/202.121.241.117/Fluid_Steam_Web/DH/DH.htm第26页，本讲稿共101页 液压泵和

19、液压马达都是液压传动系统中的能量转换元件。液压泵由原动机驱动，把输入的机械能转换成为油液的压力能，再以压力、流量的形式输入到系统中去，它是液压系统的动力源；液压马达则将输入的压力能转换成机械能，以扭矩和转速的形式输送到执行机构做功，是液压传动系统的执行元件。第27页，本讲稿共101页在液压传动系统中，液压泵和液压马达都是容积式的，依靠容积变化进行工作。从能量转换的观点来看，液压泵与液压马达是可逆工作的液压元件，向任何一种液压泵输入工作液体，都可使其变成液压马达工况;反之，当液压马达的主轴由外力矩驱动旋转时，也可变为液压泵工况。但在实际中由于性能及结构对称性等要求不同，一般情况下，液压泵和液压马

20、达不能互换。第28页，本讲稿共101页泵的分类：泵的分类：第29页，本讲稿共101页马达的分类：马达的分类：第30页，本讲稿共101页一、液压泵的基本工作原理一、液压泵的基本工作原理 图中为单柱塞泵的工作原理。图中为单柱塞泵的工作原理。凸轮由电动机带动旋转。当凸凸轮由电动机带动旋转。当凸轮推动柱塞向上运动时，柱塞轮推动柱塞向上运动时，柱塞和缸体形成的密封体积减小，和缸体形成的密封体积减小，油液从密封体积中挤出，经单油液从密封体积中挤出，经单向阀排到需要的地方去。向阀排到需要的地方去。当凸轮旋转至曲线的下降当凸轮旋转至曲线的下降 部位时，弹簧迫使柱塞向部位时，弹簧迫使柱塞向 下，形成一定真空度，

21、油下，形成一定真空度，油 箱中的油液在大气压力的箱中的油液在大气压力的 作用下进入密封容积。凸作用下进入密封容积。凸 轮使柱塞不断地升降，密轮使柱塞不断地升降，密 封容积周期性地减小和增封容积周期性地减小和增 大，泵就不断吸油和排油。大，泵就不断吸油和排油。容积式液压泵容积式液压泵第31页，本讲稿共101页液压泵是靠密封容积的变化来实现吸油和压油液压泵是靠密封容积的变化来实现吸油和压油的，故可称为容积泵。其工作过程就是吸油和的，故可称为容积泵。其工作过程就是吸油和压油过程。压油过程。要保证液压泵正常工作，必须满足以下条要保证液压泵正常工作，必须满足以下条件：件：1 1应具备密封工作容积，并且密

22、封容积应具备密封工作容积，并且密封容积应能不断重复地由小变大，再由大变小。应能不断重复地由小变大，再由大变小。2 2要有配油装置，在吸油过程中必须使要有配油装置，在吸油过程中必须使油箱与大气相通，容积减小时向系统压油。油箱与大气相通，容积减小时向系统压油。容积式液压泵的共同工作原理如下：容积式液压泵的共同工作原理如下：第32页，本讲稿共101页（1 1）容积式泵必定有一个或若干个周期变化的密封）容积式泵必定有一个或若干个周期变化的密封容积。密封容积变小使油液被挤出，密封容积变大容积。密封容积变小使油液被挤出，密封容积变大时形成一定真空度，油液通过吸油管被吸入。密封时形成一定真空度，油液通过吸油

23、管被吸入。密封容积的变换量以及变化频率决定泵的流量。容积的变换量以及变化频率决定泵的流量。（2 2）合适的）合适的配流装置配流装置。不同形式泵的配流装置虽然结。不同形式泵的配流装置虽然结构形式不同，但所起作用相同，并且在容积式泵中是构形式不同，但所起作用相同，并且在容积式泵中是必不可少的。必不可少的。容积式泵排油的压力决定于排油管道中油液所受到的容积式泵排油的压力决定于排油管道中油液所受到的负载。负载。容积式液压泵的共同工作原理如下：容积式液压泵的共同工作原理如下：第33页，本讲稿共101页定量泵定量泵 变量泵变量泵 双向定量泵双向定量泵 双向变量泵双向变量泵定量马达定量马达 变量马达变量马达

24、 双向定量马达双向定量马达 双向变量马达双向变量马达第34页，本讲稿共101页 齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种泵，它的齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种泵，它的抗污染能力强，价格最便宜。但一般齿轮泵容积效抗污染能力强，价格最便宜。但一般齿轮泵容积效率较低，轴承上不平衡力大，工作压力不高。齿轮率较低，轴承上不平衡力大，工作压力不高。齿轮泵的另一个重要缺点是流量脉动大，运行时噪声水泵的另一个重要缺点是流量脉动大，运行时噪声水平较高，在高压下运行时尤为突出。齿轮泵主要用平较高，在高压下运行时尤为突出。齿轮泵主要用于低压或噪声水平限制不严的场合。一般机械的润于低压或噪声水平限制不严的场合。一般机械的润

25、滑泵以及非自吸式泵的辅助泵都采用齿轮泵。滑泵以及非自吸式泵的辅助泵都采用齿轮泵。从结构上看齿轮泵可分为外啮合和内啮合两类，从结构上看齿轮泵可分为外啮合和内啮合两类，其中以外啮合齿轮泵应用更广泛其中以外啮合齿轮泵应用更广泛。1 1、齿轮泵、齿轮泵第35页，本讲稿共101页外啮合齿轮外啮合齿轮泵工作原理泵工作原理第36页，本讲稿共101页 由泵体2、一对啮合齿轮1和5、前后两端盖和传动轴6和7等组成。泵体、端盖和齿轮的各齿间形成两个互不相通的密封容积3和4。当齿轮按图示方向旋转时，K点右侧两轮齿脱开啮合，使密封容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中油液在大气压作用下经油管被吸入油腔3，充满齿间。随着齿

26、轮旋转，油液被带到油腔4。由于油腔4的轮齿逐渐进入啮合，故密封容积不断减小，从而使齿槽间的油液被逐渐挤出，通过压油腔4被送入系统中。故3为吸油腔，4为压油腔。第37页，本讲稿共101页 在啮合过程中啮合点沿啮合线移动，把这两区分开，起配流作用。当齿轮不断旋转时，齿轮泵连续不断地重复吸油和压油的过程，不断向系统供油。第38页，本讲稿共101页图为外啮合齿轮泵实物结构图为外啮合齿轮泵实物结构第39页，本讲稿共101页3 3、困油、困油外啮合齿轮泵的几个问题外啮合齿轮泵的几个问题1 1、泄漏、泄漏2 2、径向力径向力第40页，本讲稿共101页1 1、齿轮泵的泄漏、齿轮泵的泄漏1)齿顶圆与壳体内孔之间

27、的径向间隙；齿顶圆与壳体内孔之间的径向间隙；2)齿轮端面与侧盖之间的轴向间隙；齿轮端面与侧盖之间的轴向间隙；3)齿宽方向上的不完全啮合造成的齿面间隙。齿宽方向上的不完全啮合造成的齿面间隙。泄漏途径：泄漏途径：其中，途径其中，途径 2）是最主要的泄漏途径，约占总泄）是最主要的泄漏途径，约占总泄漏的漏的7580。第41页，本讲稿共101页2 2、径向力不平衡、径向力不平衡解决措施：解决措施：1、开平衡；、开平衡；2、缩小压油口。、缩小压油口。第42页，本讲稿共101页3 3、困油现象、困油现象解决措施：解决措施：开卸荷槽开卸荷槽第43页，本讲稿共101页2 2、齿轮马达、齿轮马达 齿轮马达的工作原

28、理齿轮马达的工作原理 图为外啮合齿轮马达的图为外啮合齿轮马达的工作原理图。图中工作原理图。图中P点为两齿点为两齿轮的啮合点，当压力油进入轮的啮合点，当压力油进入齿轮马达时齿轮马达时,压力油分别作用压力油分别作用在两个齿面上。由图可知，在两个齿面上。由图可知，在两个齿轮上各有一个使其在两个齿轮上各有一个使其产生转矩的作用力，两齿轮产生转矩的作用力，两齿轮便按图示方向旋转，齿轮马便按图示方向旋转，齿轮马达输出轴上也就输出旋转力达输出轴上也就输出旋转力矩。矩。第44页，本讲稿共101页 齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别如下：（齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别如下：（1 1）齿轮泵一般只需一个方向

29、旋转，为了减小径向不平衡齿轮泵一般只需一个方向旋转，为了减小径向不平衡液压力，因此吸油口大，排油口小。而齿轮马达则需液压力，因此吸油口大，排油口小。而齿轮马达则需正、反两个方向旋转，因此进油口大小相等。正、反两个方向旋转，因此进油口大小相等。（2 2）齿轮马达的内泄漏不能像齿轮泵那样直接引到低）齿轮马达的内泄漏不能像齿轮泵那样直接引到低压腔去，而必须单独的泄漏通道引到壳体外去。因为压腔去，而必须单独的泄漏通道引到壳体外去。因为马达低压腔有一定背压，如果泄漏油直接引到低压腔，马达低压腔有一定背压，如果泄漏油直接引到低压腔，所有与泄漏通道相连接的部分都按回油压力承受油压所有与泄漏通道相连接的部分都

30、按回油压力承受油压力，这可能使轴端密封失效。力，这可能使轴端密封失效。齿轮马达和齿轮泵的主要区别齿轮马达和齿轮泵的主要区别第45页，本讲稿共101页（3 3）为了减少马达的启动摩擦扭矩，并降低最低稳）为了减少马达的启动摩擦扭矩，并降低最低稳定转速，一般采用滚针轴承和其他改善轴承润滑冷定转速，一般采用滚针轴承和其他改善轴承润滑冷却条件等措施。却条件等措施。齿轮马达具有体积小，重量轻，结构简单，齿轮马达具有体积小，重量轻，结构简单，工艺性好，对污染不敏感，耐冲击，惯性小等优工艺性好，对污染不敏感，耐冲击，惯性小等优点。因此，在矿山、工程机械及农业机械上广泛点。因此，在矿山、工程机械及农业机械上广泛

31、使用。但由于压力油作用在液压马达齿轮上的作使用。但由于压力油作用在液压马达齿轮上的作用面积小，所以输出转矩较小，一般都用于高转用面积小，所以输出转矩较小，一般都用于高转速低转矩的情况下。速低转矩的情况下。第46页，本讲稿共101页二、叶片泵和叶片式马达二、叶片泵和叶片式马达 叶片泵有两类：双作用和单作用叶片泵，叶片泵有两类：双作用和单作用叶片泵，双作用叶片泵是定量泵，单作用泵往往做成双作用叶片泵是定量泵，单作用泵往往做成变量泵。而马达只有双作用式。变量泵。而马达只有双作用式。第47页，本讲稿共101页双双作作用用叶叶片片泵泵工工作作原原理理第48页，本讲稿共101页当转子当转子3和叶片和叶片5

32、一起按图示方向旋转时，由于一起按图示方向旋转时，由于离心力的作用，叶片紧贴在定子离心力的作用，叶片紧贴在定子4的内表面，的内表面，把定子内表面、转子外表面和两个配流盘形成把定子内表面、转子外表面和两个配流盘形成的空间分割成八块密封容积。随着转子的旋转，的空间分割成八块密封容积。随着转子的旋转，每一块密封容积会周期性地变大和缩小。一转每一块密封容积会周期性地变大和缩小。一转内密封容积变化两个循环。内密封容积变化两个循环。所以密封容积每转所以密封容积每转内吸油、压油两次，称为双作用泵。内吸油、压油两次，称为双作用泵。双作用使流量增加一倍，流量也相应增加。双作用使流量增加一倍，流量也相应增加。第49

33、页，本讲稿共101页单作用叶片泵的工作原理单作用叶片泵的工作原理 单作用叶片泵工作原理见下图。由图可看出，与双单作用叶片泵工作原理见下图。由图可看出，与双作用泵的主要差别在于它的定子是一个与转子偏心放置的作用泵的主要差别在于它的定子是一个与转子偏心放置的圆环。圆环。转子每一转，转转子每一转，转子、子、定子叶片和配流定子叶片和配流盘盘 形成的密封容积形成的密封容积只只 变换一次，所以配变换一次，所以配 流盘上只需要一个流盘上只需要一个 配流窗口。配流窗口。第50页，本讲稿共101页双作用叶片式液压马达双作用叶片式液压马达工作原理工作原理 双作用叶片式液压马达的工作原理可用下图说明。双作用叶片式液

34、压马达的工作原理可用下图说明。图中当压力油进入后，叶片图中当压力油进入后，叶片1、3、5、7一侧受到压力油一侧受到压力油的作用，另的作用，另 一侧通回油。而叶片一侧通回油。而叶片2、4、6、8的两侧压力相同。当压的两侧压力相同。当压 力作用在叶片上时，产生的力作用在叶片上时，产生的 扭矩为扭矩为 dM=r.pdA=pBrdr根据右图，作用在轴上的总根据右图，作用在轴上的总 理论扭矩理论扭矩Mt为：为：MT=2 r2r1pBrdr=pB(r12-r22)第51页，本讲稿共101页三、柱塞泵和柱塞马达三、柱塞泵和柱塞马达 在前面所述单柱塞泵中，凸轮使在前面所述单柱塞泵中，凸轮使泵在半周内吸油，半周

35、内排油。因此泵在半周内吸油，半周内排油。因此泵排出的流量是脉动的，它所驱动的泵排出的流量是脉动的，它所驱动的液压缸或液压马达的运动速度是不均液压缸或液压马达的运动速度是不均匀的。所以无论是泵或马达总是做成匀的。所以无论是泵或马达总是做成多柱塞的。常用的多柱塞泵有轴向式多柱塞的。常用的多柱塞泵有轴向式和径向式两大类。和径向式两大类。第52页，本讲稿共101页1.1.径向柱塞泵径向柱塞泵的工作原理的工作原理第53页，本讲稿共101页 当电动机带动转子旋转时，每个柱塞分别在缸体内径向往复滑动。柱塞在上半周时，从配油轴的吸油口吸油；当柱塞在下半周时，向配油轴的压油口压油。转子每转一周，各转子每转一周，

36、各柱塞各吸、压油一次。柱塞各吸、压油一次。改变转子与定子的偏心距e时，可改变泵的输油量，因此径向柱塞泵是一种变量泵。若改变偏心方向，就可改变吸、排油方向成为双向变量泵。第54页，本讲稿共101页下面是径向柱塞泵的工作情况下面是径向柱塞泵的工作情况第55页，本讲稿共101页第56页，本讲稿共101页2.2.径向柱塞式液压马达径向柱塞式液压马达 与泵的情况相反，低速大扭矩马达多数采用与泵的情况相反，低速大扭矩马达多数采用径向柱塞式结构。图为低速大扭矩液压马达的典径向柱塞式结构。图为低速大扭矩液压马达的典型结构。马达有五个活塞，壳体上有五个缸，外型结构。马达有五个活塞，壳体上有五个缸，外形像星，又称

37、为星形马达。连杆一端通过球铰与形像星，又称为星形马达。连杆一端通过球铰与活塞连接在一起；另一端为圆弧表面，圆弧半径活塞连接在一起；另一端为圆弧表面，圆弧半径与偏心偏心轮半径一致。两个圆环套在连杆圆弧与偏心偏心轮半径一致。两个圆环套在连杆圆弧外面，使连杆即能沿着偏心轮的圆弧表面滑动而外面，使连杆即能沿着偏心轮的圆弧表面滑动而又不能脱开。输出轴左端通过联轴器使配流轴同又不能脱开。输出轴左端通过联轴器使配流轴同步旋转。步旋转。第57页，本讲稿共101页第58页，本讲稿共101页 图为图为直轴式轴向柱塞泵直轴式轴向柱塞泵的工作原理。图中斜的工作原理。图中斜盘盘1和配流盘和配流盘4固定不转，电机带动轴固

38、定不转，电机带动轴5、缸体、缸体2以及以及缸体内柱塞缸体内柱塞3一起旋转。柱塞尾有弹簧，使其球头一起旋转。柱塞尾有弹簧，使其球头与斜盘保持接触。与斜盘保持接触。3.3.轴向柱塞泵轴向柱塞泵第59页，本讲稿共101页 斜盘、配油盘均与泵体相固定，柱塞装在缸体沿圆周均布的轴向孔内，缸体由电动机通过传动轴带动旋转，柱塞在弹簧或液压力的作用下头部紧贴在斜盘上，柱塞孔的另一端与配油盘贴紧。当缸体旋转时，斜盘迫使柱塞在缸体轴向孔中作往复运动，形成密封容积的变化。改变斜盘的倾角，可改变柱塞的行程，即可改变泵的输油量，因此轴向柱塞泵为变量泵。若改变倾斜方向，能使吸、压油方向改变，使其成为双向变量泵。第60页，

39、本讲稿共101页配流盘配流盘 由于存在困油问题，为减少困油，因此在配油盘由于存在困油问题，为减少困油，因此在配油盘的槽的槽I、II的起始点开上条小三角槽，且在二配流槽的的起始点开上条小三角槽，且在二配流槽的两端都开有小三角槽。见下图：两端都开有小三角槽。见下图：第61页，本讲稿共101页轴向柱塞泵的几何排量轴向柱塞泵的几何排量q=(dq=(d2 2/4)DZtg/4)DZtg平均理论流量为平均理论流量为Q QT T=(d=(d2 2/4)DZntg/4)DZntg式中式中 d d柱塞直径；柱塞直径；D D柱塞在缸体上的分柱塞在缸体上的分布直径；布直径；Z Z柱塞数；柱塞数；n n轴的转速；轴的

40、转速；斜盘倾斜角度。斜盘倾斜角度。从上式看出：从上式看出：泵的流量及每转排量可通过泵的流量及每转排量可通过改变斜盘倾角改变斜盘倾角而改变，所以轴向柱塞泵而改变，所以轴向柱塞泵可很方便地做成变量泵。可很方便地做成变量泵。第62页，本讲稿共101页液压泵的参数 第63页，本讲稿共101页二、液压泵的主要性能参数二、液压泵的主要性能参数 泵的泵的流量流量是指泵在单位时间内排出液流的体积。其是指泵在单位时间内排出液流的体积。其有理论流量和实际流量之分。有理论流量和实际流量之分。泵泵的理论流量的理论流量 Q QT T=qn=qn，对于前图所示单柱塞泵，对于前图所示单柱塞泵，有有 q=q=d d2 2H/

41、4H/4,则则Q QT T=d d2 2Hn/4Hn/4。泵的实际流量泵的实际流量 Q=Q Q=QT T-Q -Q QQ是泵的泄露流量是泵的泄露流量。泵的实际流量和理论流量之泵的实际流量和理论流量之比称为比称为 容积效率，容积效率，即：即：PVPV=Q/Q=Q/QT T=(Q=(QT T-Q)/Q-Q)/QT T=1-=1-Q/QQ/QT T 且且 Q=Q Q=QT T PVPV1、流量和容积效率、流量和容积效率第64页，本讲稿共101页 工作压力工作压力是指泵的输出压力，其数值决定于外负载。是指泵的输出压力，其数值决定于外负载。如果负载是串联的，泵的工作压力是这些负载压力之如果负载是串联的，

42、泵的工作压力是这些负载压力之和；如果负载是并联的，则泵的工作压力决定于并联和；如果负载是并联的，则泵的工作压力决定于并联负载中最小的负载压力。负载中最小的负载压力。额定压力额定压力是指根据实验结果而推荐的可连续使用的是指根据实验结果而推荐的可连续使用的最高压力，他反映了泵的能力（一般为泵铭牌上所标最高压力，他反映了泵的能力（一般为泵铭牌上所标的压力）。在额定压力下运行时，泵有足够的流量输的压力）。在额定压力下运行时，泵有足够的流量输出，并且能保证较高的效率和寿命。出，并且能保证较高的效率和寿命。最高压力最高压力比额定压力稍高，可看作是泵的能力极比额定压力稍高，可看作是泵的能力极限。一般不希望泵

43、长期在最高压力下运行。限。一般不希望泵长期在最高压力下运行。2、压力、压力第65页，本讲稿共101页 泵的理论功率为泵的理论功率为pQpQT T。输入功率输入功率2M2MT Tn n。不考虑损失，。不考虑损失，根据能量守恒，有根据能量守恒，有 pQpQT T=2M=2MT Tn n。p p泵的泵的出口压力；出口压力；M MT T驱动泵所需理论扭矩。驱动泵所需理论扭矩。将将Q QT T=nq=nq代入上式，消去代入上式，消去n n得得 M MT T=pq/2.=pq/2.总效率总效率 p p为泵的实际输出功率为泵的实际输出功率pQpQ与实际驱动泵所需与实际驱动泵所需的功率的功率2M2MP Pn

44、n之比，即之比，即 P P=pQ/2M=pQ/2MP Pn n M MP P驱动泵所需实际扭矩。驱动泵所需实际扭矩。将将Q=QTQ=QT PvPv及及Q QT T=nq=nq代入上式得：代入上式得：P P=pq=pq.PvPv/2M/2Mp p 又因为泵的又因为泵的机械效率机械效率PmPm=pq/2M=pq/2MP P 故总功率可表示故总功率可表示为：为：P P=PmPm.PVPV3、功率、机械效率和总效率、功率、机械效率和总效率第66页，本讲稿共101页四、液压泵、马达的基本性能参数四、液压泵、马达的基本性能参数 液压泵、液压马达的基本性能参数主要是指液压泵的压力、排量、流量、功率和效率等。

45、工作压力：工作压力：指泵、马达实际工作时的压力，对泵来说，工作压力是指它的输出压力；对马达来讲，则是指它的输入压力。实际实际工作压力取决于相应的外负载。工作压力取决于相应的外负载。第67页，本讲稿共101页额定压力：额定压力：泵、马达在额定工况条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力，超过此值就是过载。排量：排量：泵、马达的轴每转一周，由其密封容腔几何体积变化所排出、吸入液体的体积，亦即在无泄漏的情况下，其轴转动一周时油液体积的有效变化量。第68页，本讲稿共101页理论流量：理论流量：在单位时间内由其密封容腔几何体积变化而排出、吸入的液体体积。泵、马达的流量为其转速与排量的乘积。额定流量：额定

46、流量：指在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的流量，亦即在额定转速和额定压力下泵输出的流量。因为泵和马达存在内泄漏，油液具有压缩性，所以额定流量和理论流量是不同的。第69页，本讲稿共101页功率和效率：功率和效率：液压泵由原动机驱动，输入量是转矩和转速，输出量是液体的压力和流量；如果不考虑液压泵、马达在能量转换过程中的损失，则输出功率等于输入功率。实际上，液压泵和液压马达在能量转换过程中是有损失的，因此输出功率小于输入功率。两者之间的差值即为功率损失，功率损失可以分为容积损失和机械损失两部分。第70页，本讲稿共101页容积损失是因泄漏、气穴和油液在高压下压缩等造成的流量损失。机械损失是指因

47、摩擦而造成的转矩上的损失。第71页，本讲稿共101页8.3 8.3 液压缸液压缸 液压缸液压缸是将液压能转变为机械能的、做直是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。到广泛应用。第72页，本讲稿共101页1 1、液压缸的基本类型和特点、液压缸的基本类型和特点液压缸的类型：液压缸的类型：（

48、1 1）按运动方式分：）按运动方式分：直线运动（活塞式、柱塞式）直线运动（活塞式、柱塞式）摆动摆动 （摆动液压缸）（摆动液压缸）第73页，本讲稿共101页（2 2）按作用方式分：）按作用方式分：单作用液压缸：单作用液压缸：活塞单向作用，由弹簧使活塞复位；活塞单向作用，由弹簧使活塞复位；柱塞单向作用，由外力使柱塞返回。柱塞单向作用，由外力使柱塞返回。双作用液压缸：双作用液压缸：活塞双作用，左右移动速度不等；活塞双作用，左右移动速度不等；双柱塞双作用。双柱塞双作用。第74页，本讲稿共101页 单作用式液压缸只有一个外接油口输入压力油单作用式液压缸只有一个外接油口输入压力油(图图10.13a)10.

49、13a)，液压作用力仅作单向驱动，而反行程只能，液压作用力仅作单向驱动，而反行程只能在其他外力在其他外力(自重、负载或弹簧力自重、负载或弹簧力)的作用下完成，可的作用下完成，可节省动力。而双作用式液压缸是分别由液压缸两端外节省动力。而双作用式液压缸是分别由液压缸两端外接油口输入压力油接油口输入压力油(图图10.13b10.13b、c)c)。第75页，本讲稿共101页（3 3）按结构形式分：）按结构形式分：活塞式活塞式柱塞式柱塞式摆动式摆动式 活塞缸和柱塞缸实现往复直线运动，输出活塞缸和柱塞缸实现往复直线运动，输出推力或拉力和直线运动速度；摆动缸则能推力或拉力和直线运动速度；摆动缸则能实现小于实

50、现小于360360的往复摆动，输出角速度的往复摆动，输出角速度（转速）和转矩。（转速）和转矩。第76页，本讲稿共101页2 2、双出杆活塞式液压缸、双出杆活塞式液压缸第77页，本讲稿共101页 上图所示为一驱动磨床工作台的实心双出杆活塞式液压缸结构图，它主要由压盖2、端盖3、缸体4、活塞5、密封圈6、活塞杆1、7等组成。当压力油从油缸右腔进入，左腔回油时推动活塞向左移动，反之活塞右移。第78页，本讲稿共101页 双出杆活塞式液压缸的特点是：液压缸两腔中都有活塞杆伸出，且两活塞杆直径d相等，即活塞两侧有效面积相等，因此当供油量相等时，活塞往复运动速度相等当供油量相等时，活塞往复运动速度相等，即第