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1、项目项目15 液压传动液压传动1 1、理解液压传动系统的工作原理、理解液压传动系统的工作原理2 2、掌握液压传动系统的组成和图形符号、掌握液压传动系统的组成和图形符号3 3、掌握各类液压元件的结构和原理、掌握各类液压元件的结构和原理4 4、了解液压辅助元件的特性、结构、了解液压辅助元件的特性、结构5 5、能识读液压传动的基本回路和系统、能识读液压传动的基本回路和系统6 6、了解液压传动系统在汽车上的应用、了解液压传动系统在汽车上的应用1、液压千斤顶、液压千斤顶 液液压压千千斤斤顶顶原原理理见见下下图图。当当向向下下压压杠杠杆杆1时时，小小活活塞塞3使使缸缸2内内的的液液体体经经管管道道6、阀阀
2、7进进入入大大缸缸9，并并使使活活塞塞8上上升升，顶顶起起重重物物G。适适当当地地选选择择大大、小小活活塞塞面面积积，就就可可以以人人力力升升起起很很重重的的负负载载G。15.1 液压传动的基本知识液压传动的基本知识2、液压图形符号、液压图形符号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3 3、液压系统的组成、液压系统的组成1 1）动力装置）动力装置 它可将电动机或发动机输出的机械能转化它可将电动机或发动机输出的机械能转化成液压能的装置，常为液压泵。成液压能的装置，常为液压泵。2）执行元件）执行元件 是将液压能重新转化成机械能的装置。实是将液压能重新转化成机械能的
3、装置。实现直线运动的执行元件叫液压缸；实现旋转运动的执行元现直线运动的执行元件叫液压缸；实现旋转运动的执行元件叫做液压马达。件叫做液压马达。3）控制调节装置）控制调节装置 用以控制调节液压系统中油液的流动用以控制调节液压系统中油液的流动方向、压力和流量的装置。其中有方向控制阀和压力控制方向、压力和流量的装置。其中有方向控制阀和压力控制阀、流量控制阀等。阀、流量控制阀等。4）辅助装置：）辅助装置：如油箱、油管、滤油器等。如油箱、油管、滤油器等。5）工作介质：传动液体，即液压油液。）工作介质：传动液体，即液压油液。4、液压传动的优点1）可以在运行过程中实现大范围的无级调速。2）在同等输出功率下，液
4、压传动装置的体积小、重量轻、运动惯量小、动态性能好。3）采用液压传动可实现无间隙传动，运动平稳。4）易于实现自动化，特别是电、液联合应用时，易于实现复杂的自动工作循环。5）由于一般采用油作为传动介质，因此，液压元件有自我润滑作用，有较长的使用寿命。6）液压元件都是标准化、系列化的产品，便于设计、制造和推广应用。液压传动的缺点：1）由于泄漏及流体的可压缩性，无法保证严格的传动比；2）当油温或载荷变化时，往往不易保持运动速度的稳定。3）当采用油作为传动介质时还需要注意防火问题。4）液压元件加工精度要求高，造价高。5）液压系统的故障比较难查找，对操作人员的技术水平要求高。1 1、液压泵的作用液压泵的
5、作用l液压泵是液压系统的动力元件，其作用是把原动机输入的机械能转换为液压能，向系统提供一定压力和流量的液流15.2 液压基本元件液压基本元件2、液压泵工作原理液压泵工作原理:l容积式泵:泵是靠密封容积的变化来实现吸油和压油的，其排油量的大小取决于密封腔的容积变化值l基本特点:具有一个或若干个周期性变化的密封容积 具有配流装置；油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力 3、主要性能参数主要性能参数l压力:工作压力p:实际工作时的输出压力。额定压力pn：泵在使用中按标准条件连续运转所允许达到的最大工作压力。工作压力p额定压力pnl排量和流量:排量排量 V V:液压泵轴转一周，由其密封容腔几何尺
6、寸变化计算而得的排出液体的体积,单位(m3/r)或(mL/r)理论流量理论流量q qt t:单位时间内理论上可排出的液体体积.等于排量和转速的乘积 V:液压泵的排量（m3/r）；n:主轴转速（r/s）；qt:液压泵理论排量（m3/s）实际流量q：理论流量乘以容积效率。额定流量qn：额定转速和额定压力下泵输出的流量。齿轮泵齿轮泵齿轮泵是液压系统中常用的液压泵，其结构最简单，分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。a外啮合齿轮泵二、常用液压泵 工作原理工作原理（1）相互啮合的轮齿逐渐脱开，密封容积，形成局部真空，在大气压力作用下吸油（2）随着齿轮旋转，油液带到左侧的压油腔，轮齿逐渐啮合，使密封容积，齿槽间
7、的油液被挤压排出泵外 压油b内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵渐开线齿形内啮合渐开线齿形内啮合摆线齿形内啮合摆线齿形内啮合齿轮泵的结构特点l困油困油:齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合的重叠系数必须大于1，于是总会出现两对轮齿同时啮合，并有一部分油液被围困在两对轮齿所形成的封闭空腔之间。l泄漏：泄漏：1.通过齿轮啮合处的间隙；2.通过泵体内孔和齿顶圆间的径向间隙；3.通过齿轮两端面和端盖间的端面间隙；因此，容积效率较低，输出压力也不容易提高l径向作用力不平衡：径向作用力不平衡：能使轴弯曲，加速轴承磨损，降低轴承寿命。优点：结构简单、尺寸小、重量轻、制造方便、价格低廉、工作可靠、自吸能力强、对油液污染不敏感、维护
8、容易缺点：磨损严重、泄漏量大，工作压力的提高受到限制。压力脉动和噪声都较大。2、叶片泵双作用式(定量泵)单作用式(变量泵)中低压 l工作原理l双作用叶片泵的结构和特点l限压式变量叶片泵（1）双作用叶片泵工作原理特点l优点：泵的吸油区是径向对称的，因而作用在转子上的径向液压力平衡；运转平稳、输油量均匀、噪声小。l缺点：结构复杂，吸油特性差，对油液的污染较敏感，一般用于中压。（2）变量叶泵l变量叶片泵的流量可以根据液压系统工作要求而改变。l根据调节后泵的压力流量特性的不同，又可分为限压式、恒流量式和恒压式三类。限压式变量叶片泵 限压式变量叶片泵可以根据液压系统的要求调定限定工作压力，通过自动调节定
9、子与转子的偏心量从而调节输出流量，即流量改变是利用压力的反馈作用实现的 分为：外反馈和内反馈两种外反馈限压式变量叶片泵的工作原理内反馈限压式变量叶片泵的工作原理3、柱塞泵优点:1.柱塞与缸体内孔均为圆柱表面，因此加工方便，配合精度高，密封性能好，容积效率高。2.只需改变柱塞的工作行程就能改变泵的排量、易于实现变量。3.压力高、结构紧凑、效率高、流量能调节等优点。应用:高压大流量（龙门刨床、液压机、工程机械）l轴向柱塞泵l径向柱塞泵（径向尺寸大，结构复杂，自吸能力差，目前应用不多）轴向柱塞泵(斜盘式轴向柱塞泵工作原理）液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往
10、复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可构简单、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，运动平稳，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到广泛应用。因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。15.2.3 15.2.3 液压缸液压缸 单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。如单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。如图所示是一种单活塞液压缸。其两端进出油图所示是一种单活塞液压缸。其两端进出油口口A A和和B B都可通压力油或回油，以实现双向运都可通压力油或回油，以实现双向运
11、动，故称为双作用缸。动，故称为双作用缸。1 1、单活塞杆液压缸、单活塞杆液压缸单杆活塞缸的单杆活塞缸的基本结构基本结构 其特点是只在活塞的一端有活塞杆，缸的两腔有效工作面积不相等。它的安装也有缸筒固定和活塞杆固定两种，进、出油口根据安装方式而定。但工作台移动范围都为活塞有效行程的两倍。单活塞杆液压缸的推力和速度计算式差动缸差动缸 工程中，经常遇到单活塞杆液压缸左右两腔同时接通压力油的情况，这种连接方式称为差动连接，此缸称为差动缸。差动连接的显著特点是在不增加输入流量的情况下提高活塞的运动速度。尽管此时液压缸两腔压力相等（不计管路压力损失），但两腔活塞的工作面积不相等，因此，活塞将向有杆腔方向运
12、动（缸体固定时）。有杆腔排出的油液和油源输入的油液一起进入无杆腔，增加了进入无杆腔的流量，从而提高了活塞的运动速度。差动缸输出的推力和速度计算参照下图，当供给液压缸的流量参照下图，当供给液压缸的流量Q Q一定时，活塞两一定时，活塞两个方向的运动速度为：个方向的运动速度为：V V1 1=Q/A=Q/A1 1=4Q/D=4Q/D2 2(向左）向左）V V2 2=Q/A=Q/A2 2=4Q/(D=4Q/(D2 2-d-d2 2)()(向右）向右）当供油当供油压力压力p p一定，回油压力为零时一定，回油压力为零时 作用力：作用力：F F1 1=p=p.A A1 1=p=p.DD2 2/4(/4(向右）
13、向右）F F2 2=p=p.A A2 2=p=p.(D(D2 2-d-d2 2)/4()/4(向左）向左）当其当其差动连接差动连接时，作用力为：时，作用力为：F F3 3=p(A=p(A1 1-A A2 2)=p)=p.(d(d2 2/4)/4)速度速度:v:v3 3=(Q+Q=(Q+Q2 2)/A)/A1 1=(Q+v=(Q+v3 3.A A2 2)/A)/A1 1 所以所以 v v3 3=Q/(A=Q/(A1 1-A A2 2)=4Q/d)=4Q/d2 2符号意义参阅下图符号意义参阅下图单杆缸三种比较 双活塞杆液压缸的两活塞杆直径通常相等，活塞两端有效面积相同。如果供油压力不变，那么活塞反
14、复运动时两个方向的作用力和速度相等。v=Q/A=4Q/(D2-d2),F=p.A=p.(D2-d2)/4 v活塞（或缸筒）运动速度；Q供油流量；F活塞（或缸筒）上的作用力；p供油压力；A活塞有效面积；D活塞直径；d活塞杆直径。这种液压缸在传动时活塞杆只承受拉力，多数用于机床。2、双活塞杆液压缸三、伸缩式液压缸 伸缩式液压缸具有二级或多级活塞，如图所示。伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大。伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。2 2、液压缸的排气、液压缸的排气为了排除聚集在液压缸内的空气，可在缸为了排除
15、聚集在液压缸内的空气，可在缸的两端最高部位各装一只排气塞。的两端最高部位各装一只排气塞。排气塞结构排气塞结构15.2.4 液压控制阀液压控制阀一、一、方向控制阀方向控制阀1.1.单向阀单向阀 2.换向阀换向阀 单向阀只允许油液某一方向流动，而反向截止。这种阀也单向阀只允许油液某一方向流动，而反向截止。这种阀也称为止回阀。对单向阀的主要性能要求是：油液通过时压力称为止回阀。对单向阀的主要性能要求是：油液通过时压力损失要小；反向截止密封性要好。其结构如图。压力油从损失要小；反向截止密封性要好。其结构如图。压力油从P P1 1进入，克服弹簧力推动阀芯，使油路接通，压力油从进入，克服弹簧力推动阀芯，使
16、油路接通，压力油从P P2 2流出；流出；当压力油从反向进入时，油液压力和弹簧力将阀芯压紧在阀当压力油从反向进入时，油液压力和弹簧力将阀芯压紧在阀座上，油液不能通座上，油液不能通 过。过。单向阀都采用图单向阀都采用图 示的座阀式结构，这示的座阀式结构，这 有利于保证良好的反有利于保证良好的反 向密封性能。向密封性能。(1)(1)普通单向阀普通单向阀单向阀工作原理单向阀工作原理（2 2）液控单向阀）液控单向阀 （2 2）液控单向阀）液控单向阀 如图所示，液控单向阀如图所示，液控单向阀下部有一控制油口下部有一控制油口K，当控当控制口不通压力油时，此阀的制口不通压力油时，此阀的作用与单向阀相同；但当
17、控作用与单向阀相同；但当控制口通以压力油时，阀就保制口通以压力油时，阀就保持开启状态，液流双向都能持开启状态，液流双向都能自由通过。图上半部与一般自由通过。图上半部与一般单向阀相同，下半部有一控单向阀相同，下半部有一控活塞活塞1，控制油口，控制油口K通以一通以一定压力的压力油时，推动活定压力的压力油时，推动活塞塞1并通过推杆并通过推杆2使锥阀芯使锥阀芯3抬起，阀就保持开启状态。抬起，阀就保持开启状态。换向阀的基本作用可归结为：利用阀芯和阀体的相换向阀的基本作用可归结为：利用阀芯和阀体的相对运动使阀所控制的一些油口接通或断开。对运动使阀所控制的一些油口接通或断开。对换向阀的主要能要求是：油路导通
18、时，压力损失对换向阀的主要能要求是：油路导通时，压力损失要小；油路断开时，泄漏量要小；要小；油路断开时，泄漏量要小；阀芯换位，操纵力要阀芯换位，操纵力要小以及换向平稳等。小以及换向平稳等。换向阀的用途什么广泛，种类也很多，可根据换向换向阀的用途什么广泛，种类也很多，可根据换向阀的结构、操纵、位置和通路数等分类。阀的结构、操纵、位置和通路数等分类。2 2 换向阀换向阀三位四通换向阀工作原理三位四通换向阀工作原理一、滑阀式换向阀的换向原理和图形符号一、滑阀式换向阀的换向原理和图形符号一、滑阀式换向阀的换向原理和图形符号一、滑阀式换向阀的换向原理和图形符号 滑滑阀阀式式换换向向阀阀是是靠靠阀阀芯芯在
19、在阀阀体体内内作作轴轴向向运运动动，而而使使相相应应的的油油路路接接通通或或断断开开的的换换向向阀阀。其其换换向向原原理理如如下下图图所所示示。当当阀阀芯芯处处于于左左图图位位置置时时，P P与与B,AB,A与与T T相相连连，活活塞塞向向左左运运动动；当当阀阀芯芯向向右右移移动动处处于于右右图图位位置置时时，P P与与A,A,B B与与T T相相连连，活活塞塞向向右右运运动动。所所以以图图示示换换向向阀阀可可用用于于使液压执行元件换向。使液压执行元件换向。换向阀图形符号含义如下：（1）用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示几“位”。（2）方框内的箭头表示在这一位置上油路处于接通状态，但并不
20、一定表示油流的实际流向；（3）方框内符号或表示此油路被阀芯封闭;（4）一个方框的上边和下边与外部连接的接口数表示几“通”；（5）一般，阀与系统供油路连接的进油口用字母P表示；阀与系统回油路连接的回油口用字母T(或O）表示；而阀与执行元件连接的工作油口则用字母A、B等表示。有时在图形符号上还标出泄漏油口，用字母L表示。二、滑阀式换向阀的结构二、滑阀式换向阀的结构 下下图图是是三三槽槽二二台台肩肩换换向向阀阀的的换换向向原原理理。当当换换向向阀阀芯芯处处于于左左位位时时图图a a，P P与与A A通通,B,B与与T T通通；当当阀阀芯芯处处于于右右位位时时图图b b，P P与与B B通通，A A与
21、与T T通通。这这种种阀阀的的长长度度较较短短，但但回回油油压压力力直直接接作作用于阀芯两端，对密封装置有较高的要求。用于阀芯两端，对密封装置有较高的要求。三、三位换向阀的中位机能三、三位换向阀的中位机能 多多位位阀阀处处于于不不同同位位置置时时，其其各各油油口口连连通通情情况况不不同同，这这种种不不同同的的连连通通方方式式体体现现了了换换向向阀阀的的各各种种控控制制机机能能，称称为为滑滑阀阀机机能能。下下图图是是三三位位四四通通阀阀中中位机能。位机能。15.3 液压辅助元件液压辅助元件l液压辅助元件是液压系统不可缺少的部分，主要包括蓄能器、过滤器、液压油箱、热交换器、油管、管接头和密封件等。
22、辅助元件对系统的工作稳定性、可靠性、寿命、噪声、温升甚至动态性能都有直接影响。除油箱一般根据系统的要求自行设计外，其他辅助元件都有标准化产品供应。15.3.1 油管与管接头油管与管接头l（1）油管l液压系统中使用的油管种类很多，有钢管、铜管、尼龙管、钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡胶管塑料管、橡胶管等，须按照安装位置、工作环境和工作压力来正确选用。油管的特点及其适用范围如表15-3所示。l（2）管接头l管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆式连接件，它必须具有装拆方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、压降小、工艺性好等各项条件。l管接头的种类很多，其规格品种可查阅有关手册。按接头
23、的通路数量和方向可分为直通、弯头、三通和四通直通、弯头、三通和四通等；按油管与管接头的连接方式可分为焊接式、管端扩口式、卡套式等；按接头与机体的连接方式可分为螺纹式、法兰式等。15.3.2 油箱油箱l（1）功用l油箱的功用主要是储存油液，此外还起着散发油液中热量(在周围环境温度较低的情况下则是保持油液中热量)、释放出混在油液中的气体、沉淀油液中污物等作用。l（2）结构1吸油管；吸油管；2滤油网；滤油网；3盖；盖；4回油管；回油管；5上盖；上盖；l6油位计；油位计；7，9隔板；隔板；8放油阀放油阀l图图15-37 油箱的典型结构油箱的典型结构l液压系统中的油箱有整体式和分离式两种。15.3.3
24、滤油器滤油器l滤油器的功用是过滤混在液压油液中的杂质，保证系统正常地工作。因此滤油装置的配置非常必要。l滤油器有表面型滤油器、深度型滤油器和吸附型滤油器3种。15.3.4 蓄能器蓄能器l蓄能器的功用主要是用来储存油液多余的压力能，并在需要时释放出来。在液压系统中蓄能器的功用表现在以下3个方面：(1)在短时间内供应大量压力油液。(2)维持系统压力。(3)减小液压冲击或压力脉动。l2.结构类型及特点l蓄能器主要有弹簧式和充气式两大类，其中充气式又包括气瓶式、活塞式和皮囊式3种，它们的结构简图和特点如表15-5 所示。15.4 液压基本回路液压基本回路l15.4.1 压力控制回路压力控制回路l压力控
25、制回路是利用压力控制阀来控制或调节整个液压系统或局部油路上的工作压力，以满足液压系统不同执行元件对工作压力的不同要求。压力控制回路主要有调压回路、减压回路、卸荷回路、平衡回路、保压回路等。15.5 汽车典型液压回路结构汽车典型液压回路结构与原理分析与原理分析l15.5.1汽车液压转向系统汽车液压转向系统l转向系统的功能是保持汽车稳定的直线行驶和根据需要改变行驶方向。为保证行车安全，重型汽车、大型客车、越野车普遍采用动力转向装置。高速轿车为使驾驶更加舒适、安全，也采用助力转向。动力转向可分为液压式和气动式，其中前者结构紧凑、工作灵敏度较高而应用广泛。15.5.2 15.5.2 汽车液压制动系统汽车液压制动系统汽车液压制动系统汽车液压制动系统l汽车制动系统的作用就是按驾驶员意图减速或停车。驾驶员踩制动踏板，通过传动装置将力放大后传至制动器，推动制动蹄片产生摩擦力矩，从而产生制动作用使车轮停转。