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1、液压动力元件与执行元件（一）液压动力元件与执行元件（一）复习提问：复习提问：1，静力学基本方程？，静力学基本方程？2，液压系统的工作压力取决，液压系统的工作压力取决于什么？于什么？3，连续性方程？伯努力方程，连续性方程？伯努力方程？一，能量转化关系一，能量转化关系液压泵作为动力元件，将电动机输入的机械能转变为液液压泵作为动力元件，将电动机输入的机械能转变为液压能，向系统提供压力油；液压马达和液压缸作为执行压能，向系统提供压力油；液压马达和液压缸作为执行元件，将液压能转变为机械能，驱动工作部件做功。元件，将液压能转变为机械能，驱动工作部件做功。也就是说，液压系统是以液压泵作为向系统提供一定的也就
2、是说，液压系统是以液压泵作为向系统提供一定的流量和压力的动力元件，液压泵由电动机带动，将液压流量和压力的动力元件，液压泵由电动机带动，将液压油从油箱吸上来并以一定的压力输送出去，使执行元件油从油箱吸上来并以一定的压力输送出去，使执行元件推动负载作功。推动负载作功。二，液压泵的工作原理二，液压泵的工作原理工作原理：工作原理：柱塞柱塞2在弹簧在弹簧3的作用下紧压在凸轮的作用下紧压在凸轮1上原动上原动机带动凸轮旋转，使柱塞在泵体中作往复运动。机带动凸轮旋转，使柱塞在泵体中作往复运动。液压泵工作原理图当柱塞向右运动时，当柱塞向右运动时，密封油腔密封油腔4的容积由小变大，形成的容积由小变大，形成真空，油
3、箱中的油液在大气压力作用下，顶开单向阀真空，油箱中的油液在大气压力作用下，顶开单向阀5进入油腔进入油腔4，实现吸油。，实现吸油。当柱塞向左运动时，当柱塞向左运动时，密封油腔密封油腔4的容积由大变小，容腔的容积由大变小，容腔内的油液受到挤压，压力升高，将单向阀内的油液受到挤压，压力升高，将单向阀6顶开进入系顶开进入系统，实现压油。统，实现压油。吸油：密封容积增大，产生真空吸油：密封容积增大，产生真空 容积式容积式 压油：密封容积减小，油液被迫压出压油：密封容积减小，油液被迫压出 注意：注意：液压泵是密封容积的变化来进行液压泵是密封容积的变化来进行工作的，所以称为容积式泵。工作的，所以称为容积式泵
4、。容积式液压泵分类：容积式液压泵分类：按结构形式的不同分为按结构形式的不同分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等按输出流量是否可调分为按输出流量是否可调分为:定量泵和变量泵定量泵和变量泵工作过程演示：动画演示动画演示三，液压泵的主要性能参数三，液压泵的主要性能参数1，液压泵的工作压力和额定压力，液压泵的工作压力和额定压力【1】液压泵的工作压力：指泵实际工作时输出的压力，】液压泵的工作压力：指泵实际工作时输出的压力，其大小由工作负载决定。其大小由工作负载决定。【2】液压泵的额定压力：指泵在正常工作条件下，按】液压泵的额定压力：指泵在正常工作条件下，按实验标准规定能连续运转的最高压力
5、，超过此值使泵过实验标准规定能连续运转的最高压力，超过此值使泵过载。载。2，液压泵的排量和流量，液压泵的排量和流量【1】排量：泵轴转一转，由其密封容积几何尺寸变】排量：泵轴转一转，由其密封容积几何尺寸变化计算得到的排出的液体体积，称为排量，用化计算得到的排出的液体体积，称为排量，用V表示，表示，常用单位为常用单位为cm3/r(mL/r)【2】流量：泵在单位时间内排出液体的体积，称为泵】流量：泵在单位时间内排出液体的体积，称为泵的流量。的流量。其中由泵密封容积几何尺寸变化计算而得到的流量，称其中由泵密封容积几何尺寸变化计算而得到的流量，称为理论流量，用为理论流量，用qt表示，它等于排量表示，它等
6、于排量V和转速和转速n 乘积，乘积，即即 qt=Vn泵在工作时实际输出的流量，称为实际流量，用泵在工作时实际输出的流量，称为实际流量，用q 表示，表示，由于泵存在泄漏，故由于泵存在泄漏，故qqt 理论的英文单词为理论的英文单词为theory 所以标识用所以标识用qt3，液压泵的功率和效率，液压泵的功率和效率【1】功率：单位时间内所作的功，用】功率：单位时间内所作的功，用P 表示表示 如图如图所示忽略液压缸和管路的功率损失，则液压泵输出所示忽略液压缸和管路的功率损失，则液压泵输出的功率的功率P就等于液压缸输出的功率。就等于液压缸输出的功率。公式推导：公式推导：P=Fv F=pA所以：所以：P=F
7、v=pAv=pq即推出液压泵的输出功率等于即推出液压泵的输出功率等于液压泵的工作压力与实际输出液压泵的工作压力与实际输出流量流量q的乘积。的乘积。【2】效率：液压泵在进行能量转换时，必然存在能量】效率：液压泵在进行能量转换时，必然存在能量损失，其能量损失可分为容积损失和机械损失。容积损损失，其能量损失可分为容积损失和机械损失。容积损失主要由泄漏引起的，使泵实际输出流量失主要由泄漏引起的，使泵实际输出流量q 总是小于理总是小于理论流量论流量qt。将泵的实际输出流量与理论流量之比值称为将泵的实际输出流量与理论流量之比值称为容积效率用容积效率用V 表示即表示即 V=q/qt=q/Vn 机械损失主要由
8、液体的粘性和机械摩擦而引起的能量损机械损失主要由液体的粘性和机械摩擦而引起的能量损失，即实际输入转矩失，即实际输入转矩Ti总是大于理论输入转矩总是大于理论输入转矩Tt 其机械效率其机械效率m=Tt/Ti 由公式由公式P=2nT m=Pt/(2nTi)=pqt/(2nTi)=pVn/(2nTi)=pV/2Ti泵的总效率为输出功率泵的总效率为输出功率P与输入功率与输入功率Pi之比值，用之比值，用表表示。即示。即=P/Pi=qp/2nTi=vm顺口溜：顺口溜：理论转矩记住它理论转矩记住它,等于排量乘压差等于排量乘压差.理论流理论流量记得住量记得住,等于排量乘转速等于排量乘转速.功率等于功率等于p 乘
9、乘 q,也等转也等转矩乘转速矩乘转速.四，齿轮泵四，齿轮泵1，分类，分类外啮合外啮合内啮合内啮合2，外啮合齿轮泵的工作原理，外啮合齿轮泵的工作原理【1】组成：前、后泵盖，泵体，一对齿数、】组成：前、后泵盖，泵体，一对齿数、模数、模数、齿形完全相同的渐开线外啮合齿轮。齿形完全相同的渐开线外啮合齿轮。结构图动画结构图动画 如图所示，外啮合齿如图所示，外啮合齿轮泵在泵体内有一对轮泵在泵体内有一对模数、齿数相等的齿模数、齿数相等的齿轮，齿轮两端靠端盖轮，齿轮两端靠端盖密封，齿顶靠泵体的密封，齿顶靠泵体的圆弧表面密封，使齿圆弧表面密封，使齿轮的各个齿间形成密轮的各个齿间形成密封的工作容积，而齿封的工作容
10、积，而齿轮啮合线又把它们分轮啮合线又把它们分隔成左、右两个密封隔成左、右两个密封油腔，即吸油腔和压油腔，即吸油腔和压油腔。油腔。【2】工作原理】工作原理当电动机驱动主动齿轮按图示方向旋转时，吸油腔的轮当电动机驱动主动齿轮按图示方向旋转时，吸油腔的轮齿逐渐退出啮合，使吸油腔的密封容积逐渐增大，形成齿逐渐退出啮合，使吸油腔的密封容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压的作用下，经吸油管局部真空，油箱中的油液在大气压的作用下，经吸油管、吸油腔吸入到齿间，并随旋转的轮齿带到压油腔。压、吸油腔吸入到齿间，并随旋转的轮齿带到压油腔。压油腔的轮齿进入啮合，使压油腔的密封容积逐渐减小，油腔的轮齿进入啮
11、合，使压油腔的密封容积逐渐减小，齿间的油液被挤出，经压油口输入系统。齿轮不断旋转齿间的油液被挤出，经压油口输入系统。齿轮不断旋转，吸油、压油过程便连续进行。，吸油、压油过程便连续进行。齿轮退出啮合齿轮退出啮合,容积容积吸油吸油密封容积变化密封容积变化 齿轮进入啮合齿轮进入啮合,容积容积压油压油动画演示动画演示工作原理演示：工作原理演示：五，叶片泵五，叶片泵1，叶片泵的分类，叶片泵的分类单作用（变量泵）单作用（变量泵）按工作原理分按工作原理分 双作用（定量泵）双作用（定量泵）2，双作用叶片泵组成，双作用叶片泵组成主要由转子、定子、叶片、配油盘以及泵体等组成。主要由转子、定子、叶片、配油盘以及泵体
12、等组成。其中定子和转子的中心重合，其内表面由其中定子和转子的中心重合，其内表面由两段大半径两段大半径为为R的圆弧，两段小半径为的圆弧，两段小半径为r 的圆弧和四段过渡曲线组的圆弧和四段过渡曲线组成。成。叶片可以在转叶片可以在转子槽中灵活滑子槽中灵活滑动，转子转动动，转子转动时叶片在离心时叶片在离心力和叶片底部力和叶片底部引入的压力油引入的压力油作用下，紧贴作用下，紧贴于定子内表面。于定子内表面。转子外圆表面、转子外圆表面、定子内表面、定子内表面、两叶片之间以两叶片之间以及前后配油盘及前后配油盘一起组成若干一起组成若干个密封油腔。个密封油腔。结构图演示结构图演示结构图动画演示结构图动画演示3，双
13、作用叶片泵工作原理，双作用叶片泵工作原理当叶片由小半径当叶片由小半径r r处向大半径处向大半径R R处移动时，两叶片间的密处移动时，两叶片间的密封容积逐渐增大，形成局部真空而吸油。当叶片由大半封容积逐渐增大，形成局部真空而吸油。当叶片由大半径径R R处向小半径处向小半径r r 处移动时，两叶片间的密封容积逐渐处移动时，两叶片间的密封容积逐渐减小，油液受压，通过压油窗口从压油口排出。减小，油液受压，通过压油窗口从压油口排出。动画演示动画演示4，单作用叶片泵组成及工作原理，单作用叶片泵组成及工作原理由定子、转子、叶片、配油盘等组成，定子内表面是一由定子、转子、叶片、配油盘等组成，定子内表面是一个圆
14、形；转子与定子间有偏心距个圆形；转子与定子间有偏心距e；在配油盘上只开有；在配油盘上只开有一个吸油窗口和一个压油窗口。一个吸油窗口和一个压油窗口。工作过程：当转子在电动机驱动下按图示箭头方向旋转工作过程：当转子在电动机驱动下按图示箭头方向旋转时，在离心力的作用下，从叶片槽中逐渐伸出，两叶时，在离心力的作用下，从叶片槽中逐渐伸出，两叶片间的密封容积增大，实现吸油；叶片经定子上半部分片间的密封容积增大，实现吸油；叶片经定子上半部分时，被定子内表面逐渐压入叶片槽内，密封容积减小，时，被定子内表面逐渐压入叶片槽内，密封容积减小，实现压油。实现压油。注意：泵轴转一周，双作用叶片泵吸压油两次，单注意：泵轴
15、转一周，双作用叶片泵吸压油两次，单作用叶片泵吸压油一次。作用叶片泵吸压油一次。单作用叶片泵工作原理演示单作用叶片泵工作原理演示动画演示动画演示5，外反馈限压式变量叶片泵工作分析，外反馈限压式变量叶片泵工作分析当当pAkx0时 定子相定子相对于于转子的偏向量减小，子的偏向量减小，输出流量减小；出流量减小；式中式中pB调定定压力，力，k弹簧簧刚度，度，x0弹簧的簧的预压缩量。量。各参数的调节方法：各参数的调节方法：a)调节流量调节螺钉可调节最大偏向量的大小。从调节流量调节螺钉可调节最大偏向量的大小。从而改变叶片泵的最大输出流量，特性曲线而改变叶片泵的最大输出流量，特性曲线AB段上段上下平移下平移 b)调节调压弹簧螺钉可改变调定压力调节调压弹簧螺钉可改变调定压力pB的大小，特的大小，特性曲线性曲线BC左右平移左右平移 c)改变弹簧的刚度改变弹簧的刚度k时，可以改变时，可以改变BC段的斜率段的斜率