《液压传动讲义》PPT课件.ppt

,液压传动,液压传动,引言,第一章概论,1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,本课程的学科地位与发展沿革,液压传动系统的组成部分,液压传动图形符号,液压传动的优缺点,液压传动的发展历史,液压传动的应用,下一章,第一章概论,1.1.引言,传动技术,第一章概论,1.1.引言,第一章概论,机械传动,机械传动mechanical drive利用机械作用力传递动力和运动的传动。,主要形式：靠机件间的摩擦力传递动力和运动的摩擦传动如：带传动、绳传动和摩擦轮传动等。易实现无级变速、适应轴间距较大的传动场合。过载打滑有缓冲和保护作用，但一般不能用于大功率的场合，也不能保证准确的传动比。靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的啮合传动如：齿轮传动、链传动、螺旋传动和谐波传动等。能用于大功率的场合，传动比准确，但一般要求较高的制造精度和安装精度。典型产品：减速机、制动器、离合器、连轴器、无级变速机、丝杠、滑轨,牛头刨床,1.1.引言,第一章概论,电气传动,电气传动electric drive利用电或磁作用力传递运动与动力的传动。,电或磁作用力：电场作用力、磁场作用力、电磁场作用力 典型产品：电动机、电磁铁、磁悬浮列车,1.1.引言,第一章概论,流体传动,台风,山洪,风力发电,水车,利用流体动能液力传动,1.1.引言,第一章概论,流体传动,帕斯卡定律：盛放在密闭容器内的静止液体上的任一点的压力变化，将以等值传递到液体中的各点。,利用流体压力液压传动气压传动,1.1.引言,液压千斤顶杠杆增力比为200，小活塞直径为10mm，行程20mm，大活塞直径为40mm，重物为50000N。问：1)杠杆端施加多大的作用力才能举起重物？2)此时密封容积中的液体压力等于多少？3)杠杆上下动作一次，重物的上升量为多少？,通过此题演算，体会得之于力，失之于速的道理，正所谓省力不省功。,第一章概论,液压传动,1.1.引言,液压滑台,更多视频,返回,第一章概论,1.2.本课程的学科地位与发展沿革,第一章概论,1.2.本课程的学科地位与发展沿革,返回,第一章概论,1.3.液压传动系统的组成部分,1)能源装置把机械能转换成液压能的装置。如液压滑台中的齿轮泵，负责向液压系统提供压力油。2)执行装置把液压能转换成机械能的装置。如液压滑台中的液压缸，负责驱动外部负载。3)控制调节装置系统中实现对油流压力、方向及速度等进行控制与调节的装置。如液压滑台中的换向阀、节流阀、溢流阀等。4)辅助装置液压系统所必需的，但不属于上述三部分的其它装置。如油池、管路、油液、滤油器等。,返回,第一章概论,1.4.液压传动图形符号,1)国家标准或国际标准2)每一个细节都是必备的和不可更改的3)具有一定的象形性4)均应按原始位置或零位置来绘制,液压滑台,返回,第一章概论,1.5.液压传动的优缺点,1)功率体积比大,2)液压传动能在大范围内实现无级变速,3)液压传动系统容易实现自动化,其它优点,主要优点,4)液压装置的工作比较平稳,5)液压传动系统易于实现过载保护,6)液压执行元件的布置比较灵活，易于实现直线运动,7)液压元件已实现标准化、系列化和通用化,其它优点,主要优点,第一章概论,1.5.液压传动的优缺点,1)液压传动介质多采用石油基液压油,2)液压传动不能保证严格的传动比,3)液压元件制造精度要求比较高,4)液压传动在工作过程中常有较多的能量损失,5)液压传动容易造成环境污染,6)每台设备一般均需设立独立的液压站,返回,主要缺点,第一章概论,1.6.液压传动的发展历史,曹冲称象,阿基米德,1795年英国第一台水压机,一战 及 战后压力平衡式叶片泵,二战 及 战后美、日、德领先,中国 仿苏 仿日 引进日本（榆次）、德国（上海）,返回,第一章概论,1.7.液压传动的应用,1)一般工业塑料加工机械、压力机械、机床等；2)行走机械 工程机械、建筑机械、农业机械、运梁车等；3)钢铁矿山 冶金机械、液压支架、掘进机、轧辊调整装置等；4)土木水利工程 防洪闸门及堤坝装置、桥梁操纵机构等；5)发电厂 涡轮机调速装置、核发电厂等等；6)船舶 甲板起重机械、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；7)特殊技术 巨型天线控制装置、大型游戏机、升降旋转舞台等；8)军事工业 火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞机起落架、方向舵 控制装置、飞行仿真器等。,返回,液压传动介质的作用,2.1,2.2,2.3,2.4,2.5,液压传动介质的性质,液压传动介质的品牌,液压传动介质的选用,液压传动介质的污染与控制,下一章,上一章,第二章液压传动介质,第二章液压传动介质,2.1.液压传动介质的作用,1）传递运动与动力 2）润滑 3）密封4）冷却,返回,2.2.液压传动介质的性质密度描述,单位体积液体的质量。即(kg/m3)一般来讲，液压油的密度略轻于水，也会受到温度的影响。,第二章液压传动介质,2.2.液压传动介质的性质 可压缩性衡量,一般地，液体的可压缩性可忽略不计。例外：液压伺服系统、液体弹簧等不同的液压介质的值相差不大。如石油基的液压油的K值为（1.42.0）109N/m2，水二元醇基液压油的K值为3.15109N/m2。温度升高时，K值会有所下降（约为525%）。当液压油中混入气泡时，K值将下降一个甚至几个数量级，严重时甚至会破坏系统正常工作。,体积压缩系数或体积弹性模量,K1/k,第二章液压传动介质,2.2.液压传动介质的性质 粘性定义液体在单位速度梯度下流动时，接触液层间单位面积上的内摩擦力。,图2-1 速度梯度与粘性,或,第二章液压传动介质,2.2.液压传动介质的性质粘性衡量,老牌号20号液压油指这种油在50C 时的平均运动粘度为20 cst。新牌号LHL32号液压油指这种油在40C时的平均运动粘度为32cst。,第二章液压传动介质,绝对粘度的测定是很困难的。可以在一定的条件下测出液体的相对粘度，再按一定的关系式换算为动力粘度或运动粘度。相对粘度又称为条件粘度。,2.2.液压传动介质的性质粘性衡量,国际上有几种典型的条件粘度：中国、俄国、德国：采用恩氏粘度0E 美国：采用赛氏粘度SSU英国：采用雷氏粘度R,换算关系：,第二章液压传动介质,2.2.液压传动介质的性质粘性粘温特性,粘度对液体中的温度变化十分敏感。随着温度的升高，粘度将急剧下降。粘温特性常用于描述这种粘度下降的剧烈程度。粘温特性好，表示粘度随温度升高而下降的量相对少一些。,压力作用下，粘度也有增大的趋势，但在一般液压系统中影响较小，可忽略不计。,第二章液压传动介质,2.2.液压传动介质的性质其它特性,饱和蒸气压空气分离压（热、水解、剪切）稳定性抗泡沫性抗乳化性防锈性润滑性相容性 等,返回,第二章液压传动介质,2.3.液压传动介质的品牌,第二章液压传动介质,2.3.液压传动介质的品牌,第二章液压传动介质,返回,基本要求（1）合适的粘度和良好的粘温特性。（2）润滑性能好，腐蚀性小，抗锈性好。（3）质地纯净，杂质少。（4）对金属和密封件有良好的相容性。（5）氧化稳定性好，长期工作不易变质。（6）抗泡沫性和抗乳化性好。（7）体积膨胀系数小，比热容大。（8）燃点高，凝点低。（9）对人体无害，成本低。,2.4.液压传动介质的选用,第二章液压传动介质,2.4.液压传动介质的选用,基本原则：1)严格遵守产品说明书中关于选用液压油的规定。2)连续运转或经常使用及消耗油量较大的液压装置，还应 考虑市场供应情况，以能长久供应和质量优良为原则。,第二章液压传动介质,2.4.液压传动介质的选用,基本原则：3)液压介质与系统压力、流量、温度等基本参数要配合好压力较高、运动速度较慢时，可适当选择粘度较大的油，以减小泄漏；高速、大流量系统宜选择粘度较小的油，以减小阻力；系统工作温度在60以上的系统，宜选择氧化稳定性和热稳定性较好的 专用液压油；低温起动或低温作业的系统，以低凝液压油最为适宜；,第二章液压传动介质,2.4.液压传动介质的选用,基本原则：4)注意经济效益经验表明，机床液压系统采用机械油为工作介质时，36个月应考虑换油一次，若用液压油则换油期可延长至12年。同时，还应将能否充分保证元件与系统性能及延长元件寿命的间接成本计算在内。,第二章液压传动介质,返回,2.5.液压传动介质的污染与控制,液压油污染指液压油中含有水、微小金属或非金属固态颗粒、粘稠糊状物及混入空气等。,液压油污染的评价 1)称重法 2)颗粒计数法,第二章液压传动介质,2.5.液压传动介质的污染与控制,液压油污染后的不良影响1)堵塞液压元件的微小孔隙，使元件动作迟滞或失灵；2)破坏配合副，引起液压卡紧、加速磨损、增大泄漏；3)擦伤密封件；4)堵塞滤油器，增大吸油阻力，引起吸空，降低流量，产生气穴噪声和气蚀，缩短液压元件与管路的寿命，使执行元件出现振动与爬行，破坏低速稳定性。5)空气与水分混入液压油，会降低润滑性和防锈性能，加速介质氧化变质，使液压油变稀或变稠，酸性增大，腐蚀液压元件。,第二章液压传动介质,2.5.液压传动介质的污染与控制,造成污染的原因介质的污染源是多种多样的。一般来说，环境条件恶劣等客观原因会得到更多的强调，但事实上，设计、制造，尤其是使用不当等，在液压油污染事故中往往占有更大的比例。设计制造的原因如油箱密封、管路油箱除锈、遗留物使用维护的原因如密封件破损、气蚀、高温变质,第二章液压传动介质,2.5.液压传动介质的污染与控制,返回,第二章液压传动介质,习题2-4、5、6,第三章液压流体力学基础,液体静力学,3.1,3.2,3.3,3.4,3.5,3.6,3.7,液体运动学,液体动力学,管道中的流动,孔口与缝隙流动,气穴现象,液压冲击,下一章,上一章,3.1.液体静力学,压力液体或气体在单位面积上所承受的内法线方向的法向应力。压力的方向性 静止流体中任意点处的压力在各个方向上都相等。压力的单位 国际单位制：N/m2，或写作 Pa 帕1106 Pa=1 MPa 兆帕 1105 Pa=1 bar 巴 工程单位:kgf/mm2，又称为工程大气压 有时候，也可以用：mmH2O 毫米水柱 mmHg 毫米汞柱,第三章液压流体力学基础,3.1.液体静力学,压力的性质静止的液体在重力场中的压力分布与深度相关：,等压面,液压系统中经常不需顾虑深度或高度的影响。但也有例外，而且很经典：油泵吸油过程。,第三章液压流体力学基础,3.1.液体静力学,压力的表示方法绝对压力相对压力真空度,第三章液压流体力学基础,3.1.液体静力学,液体和固体壁面接触时，固体壁面将受到液体静压力的作用。平面：F=p A，方向垂直于该平面 曲面：F=p Ax，Ax 为曲面在该方向的投影面积,浮力的产生,第三章液压流体力学基础,返回,3.2.液体运动学,流场一维流动二维流动三维流动,液压系统中液体的流动以一维流动为主通常更关注体积流量,流线流束通流截面,流量体积流量 m3/s 或 L/min 质量流量,恒定流动与非恒定流动,理想流体 不考虑流体粘度和可压缩性的假想流体,第三章液压流体力学基础,流量连续性方程 流体力学中的质量守恒定律,对右图所示流束而言，从通流截面 A 流入的质量流量与从通流截面 B 流出的质量流量之差，等于对应控制体中流体质量的变化量。,3.2.液体运动学,第三章液压流体力学基础,流量连续性方程 流体力学中的质量守恒定律,理想流体,对右图所示流束而言，从通流截面 A 流入的体积流量与从通流截面 B 流出的体积流量之差，等于对应控制体体积的变化量。,3.2.液体运动学,第三章液压流体力学基础,流量连续性方程 流体力学中的质量守恒定律,理想流体 恒定流动,对右图所示流束而言，从通流截面 A 流入的体积流量 等于 从通流截面 B 流出的体积流量。,3.2.液体运动学,第三章液压流体力学基础,流量连续性方程 流体力学中的质量守恒定律,工程应用,刚性控制体(容器),类比：节点定律,3.2.液体运动学,第三章液压流体力学基础,流量连续性方程 流体力学中的质量守恒定律,工程应用,差动油缸,返回,3.2.液体运动学,第三章液压流体力学基础,能量守恒定律,3.3.液体动力学,第三章液压流体力学基础,单摆,动能势能,常数,压力能,喷泉,伯努利方程 流体力学中的能量守恒定律,3.3.液体动力学,第三章液压流体力学基础,动能势能压力能常数,伯努利方程 流体力学中的能量守恒定律,3.3.液体动力学,第三章液压流体力学基础,理解：等式两边同乘 后，每一项均为 能量 单位,伯努利方程 流体力学中的能量守恒定律,3.3.液体动力学,第三章液压流体力学基础,典型应用,喷雾器,伯努利方程 流体力学中的能量守恒定律,3.3.液体动力学,第三章液压流体力学基础,典型应用,油泵的吸油过程,动量方程 之稳态液动力,3.3.液体动力学,第三章液压流体力学基础,动量方程 之瞬态液动力（略）,返回,自循环雷诺实验装置图 1 自循环供水器 2 实验台 3 可控硅无级调速器 4 恒压水箱 5 有色水水管 6 稳水隔板 7 溢流板 8 实验管道 9 实验流量调节阀,雷诺实验,层流与紊流时的速度分布a)层流 b)紊流,雷诺数圆形管道,3.4.管道中液流的特性,第三章液压流体力学基础,雷诺数非圆形管道,雷诺数圆形管道,雷诺实验,第三章液压流体力学基础,3.4.管道中液流的特性,雷诺实验 临界雷诺数,第三章液压流体力学基础,3.4.管道中液流的特性,压力损失,第三章液压流体力学基础,压力差 压力损失,沿程压力损失 局部压力损失,局部压力损失的叠加问题,3.4.管道中液流的特性,沿程压力损失,第三章液压流体力学基础,因实际流体粘性而产生,直圆管 其中，层流时：紊流时：查表,粗糙度的影响,3.4.管道中液流的特性,局部压力损失,第三章液压流体力学基础,因流体运动方向、速度剧烈变化而产生,处所：阀口、弯道、通流截面剧烈变化处现象：扰动、旋涡、尾流、气穴等,返回,3.4.管道中液流的特性,第三章液压流体力学基础,3.5.孔口与缝隙流动,动画,薄壁小孔,第三章液压流体力学基础,3.5.孔口与缝隙流动,流量与压力之间的非线性关系雷诺数100后，流量系统,温度特性好！,薄壁小孔,第三章液压流体力学基础,3.5.孔口与缝隙流动,细长孔,l/d0.5为短孔或细长孔细长孔在d比较小（毛细孔）时，一般为层流 适用直管的沿程损失公式,特点：流量与压力损失成正比，与管长成正比 与粘度关系密切，特别适用于润滑等,工程上，有时采用统一形式：,C 为节流系数,为节流指数，取值范围为0.51。取值越小，节流口越接近于薄壁小孔，越大，则节流口越接近于细长孔。,第三章液压流体力学基础,3.5.孔口与缝隙流动,第三章液压流体力学基础,3.5.孔口与缝隙流动,常见阀口,第三章液压流体力学基础,3.5.孔口与缝隙流动,缝隙流动,1）压差流动 或,偏心率,第三章液压流体力学基础,3.5.孔口与缝隙流动,缝隙流动,总泄漏流量为：,a)活塞缸中活塞与缸体 b)柱塞泵中的变长缝隙 c)齿轮泵径向缝隙及活塞杆与缸头处的定长缝隙,缝隙截面 的确定,产生：环形缝隙处的锥度、杂物危害：电磁铁推力不足、阀芯卡死,第三章液压流体力学基础,3.5.孔口与缝隙流动,液压卡紧,液压元件制造精度要求高，如阀芯的圆度和锥度允差为0.0030.005mm，表面粗糙度Ra的数值不大于0.20m。通常专业化生产。,第三章液压流体力学基础,3.5.孔口与缝隙流动,液动力稳态液动力,滑阀的稳态液动力a)液流流出阀口 b)液流流入阀口,使阀口关闭,第三章液压流体力学基础,3.5.孔口与缝隙流动,液动力瞬态液动力,瞬态液动力a)开口加大，液流流出阀口 b)开口加大，液流流入阀口,负阻尼长度问题,返回,第三章液压流体力学基础,3.6.气穴现象,产生：）空气分离压）饱和蒸汽压,危害：）噪声）气蚀,举例：吸油区密封不严、吸油高度太高、吸油阻力太大 负负载严重节流,第三章液压流体力学基础,3.6.气穴现象,严重节流,返回,第三章液压流体力学基础,3.7.液压冲击,类型1、液流通道迅速关闭或换向，因液流的惯力作用引起的液压冲击。2、运动着的工作部件突然制动或换向时，因工作部件的惯性引起的液压冲击。3、某些液压元件动作失灵或不灵敏，使系统压力升高而引起的液压冲击。,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。,第三章液压流体力学基础,3.7.液压冲击,返回,习题：3-7、10、17、20,概述,第四章液压泵与液压马达,4.1,4.2,4.3,4.4,4.5,4.6,齿轮泵,叶片泵,柱塞泵,液压马达,液压泵的选用,下一章,上一章,第四章液压泵与液压马达,4.1.概述,液压泵的工作原理,1偏心轮 2柱塞 3缸体4弹簧5、6单向阀,第四章液压泵与液压马达,4.1.概述,容积泵的基本条件,1.密封的工作腔；2.工作腔容积能周而复始地增大和减小；3.设置专门的配流机构,1液压泵在每一工作循环吸入或排出的液体容积只取决于工作构件的几何尺寸，每转(包含一个或若干个工作周期)排出的液体容积-排量 由结构决定。2.液压泵的理论流量与泵的转速成正比。因为不考虑泄漏及液体的压缩性的理论流量是转速 n 与排量 的乘积。,第四章液压泵与液压马达,4.1.概述,容积泵的基本性能,液压泵和液压马达的分类,按排量能否调节分：。定量泵（定量马达）。变量泵（变量马达）,第四章液压泵与液压马达,4.1.概述,按结构形式分：。齿轮式。叶片式。柱塞式。螺杆式,容积式,压力分级,a.单向定量液压泵 b.单向变量液压泵c.单向定量马达 d.单向变量马达e.双向变量液压泵 f.双向变量马达,第四章液压泵与液压马达,4.1.概述,图形符号,1）理论流量2）实际流量3）额定流量 额定压力、额定转速下 泵输出的流量,1.压力,2.流量,1）工作压力 取决于负载2）额定压力3）最高压力,第四章液压泵与液压马达,4.1.概述,性能参数,5.效率：,第四章液压泵与液压马达,4.1.概述,性能参数,3.输出功率：,4.输入功率：,返回,第四章液压泵与液压马达,4.2.齿轮泵,外啮合内啮合,分类,按齿面,按齿形曲线,按啮合形式,直齿斜齿 人字齿,渐开线摆线,第四章液压泵与液压马达,4.2.齿轮泵,齿轮、壳体、端盖等,第四章液压泵与液压马达,4.2.齿轮泵,外啮合齿轮泵的结构,密封工作腔：齿间槽、壳体、端盖组成 啮合线、吸油腔、排油腔,吸油过程：轮齿脱开啮合V p 吸油；排油过程：轮齿进入啮合V p 排油。,第四章液压泵与液压马达,4.2.齿轮泵,外啮合齿轮泵的工作原理,CB齿轮泵 p=2.5 MPa卸荷槽缩小压油口减小端面间隙 0.030.04mm增大吸油口小槽 a(泄油）小孔,第四章液压泵与液压马达,4.2.齿轮泵,外啮合齿轮泵典型产品,1)产生原因：1，形成密闭腔Vb Vb由大小，p，油液发热，轴承磨损。Vb由小大，p，汽蚀、噪声、振动 金属表面剥蚀。,1.困油现象,吸,压,第四章液压泵与液压马达,4.2.齿轮泵,外啮合齿轮泵共性问题,1.困油现象,3)措施：开卸荷槽 原则：Vb由大小，与压油腔相通 Vb由小大，与吸油腔相通 保证吸、压油腔始终不通,第四章液压泵与液压马达,4.2.齿轮泵,外啮合齿轮泵共性问题,2)危害：影响工作、缩短寿命,1)泄漏途径：轴向间隙 80%ql 径向间隙 15%ql 啮合处 5%ql2)危害：v3)防泄措施：a)减小轴向间隙 b)轴向间隙补偿装置 浮动侧板 浮动轴套,2.泄漏,第四章液压泵与液压马达,4.2.齿轮泵,外啮合齿轮泵共性问题,浮动轴套,第四章液压泵与液压马达,4.2.齿轮泵,外啮合齿轮泵共性问题,2.泄漏,3.径向力不平衡,1）原因：径向液压力分布不均 啮合力2）危害：轴承磨损、扫膛。3）措施：缩小压油口，增加径 向间隙。压油口缩小后，安装时注意不能反转。,第四章液压泵与液压马达,4.2.齿轮泵,外啮合齿轮泵共性问题,优点：体积小，重量轻，结构紧凑，工作可靠，自吸性能好，对油液污染不敏感，便于 制造、维修。缺点：效率低，流量脉动大，噪声高，不能变量。用途：工程机械、机床低压系统。,第四章液压泵与液压马达,4.2.齿轮泵,外啮合齿轮泵特点与应用,1.渐开线齿轮泵,特点:结构紧凑，尺寸小，重量轻流量脉动小，噪声小制造困难,第四章液压泵与液压马达,4.2.齿轮泵,内啮合齿轮泵,特点:结构简单，体积小重叠系数大，传动平稳吸油条件好脉动小，噪声小齿形复杂，加工精度要 求高，造价高。应用：机床低压系统 补油泵,2.摆线齿轮泵（转子泵）,第四章液压泵与液压马达,4.2.齿轮泵,内啮合齿轮泵,第四章液压泵与液压马达,4.2.齿轮泵,齿轮泵常见故障及排除方法,返回,第四章液压泵与液压马达,4.3.叶片泵,优点：输出流量 均匀、脉动小、噪声低、体积小。缺点：自吸性能差、对油液污染敏感、结 构较复杂。,分类,单作用,双作用,每转排油一次,每转排油两次,第四章液压泵与液压马达,4.3.叶片泵,叶片泵的分类,1.结构：,转子、定子、叶片、配油盘、壳体、端盖等。,第四章液压泵与液压马达,4.3.叶片泵,单作用叶片泵,特点：定子和转子偏心；定子内曲线是圆；配油盘有二个月牙形窗口。叶片靠离心力伸出。,密封工作腔（转子、定子、叶片、配油盘组成）吸油过程：叶片伸出V p 吸油；排油过程：叶片缩回V p 排油。旋转一周，完成一次吸油，一次排油单作用泵径向力不平衡非平衡式叶片泵（一个吸油区，一个排油区）,2.工作原理：,第四章液压泵与液压马达,4.3.叶片泵,单作用叶片泵,第四章液压泵与液压马达,4.3.叶片泵,单作用叶片泵,排量：,流量：,3.流量计算和流量脉动,流量脉动：,奇数叶片,偶数叶片,结论：z,.奇数比偶数时小。一般取z=13、15片,第四章液压泵与液压马达,4.3.叶片泵,单作用叶片泵,3.流量计算和流量脉动,1.结构特点：定子和转子同心；定子内曲线由四段圆弧 和四段过渡曲线组成；配油盘上有四个月牙形 窗口。,第四章液压泵与液压马达,4.3.叶片泵,双作用叶片泵,旋转一周，完成二次吸油，二次排油双作用泵径向力平衡平衡式叶片泵（两个吸油区，两个排油区）,第四章液压泵与液压马达,4.3.叶片泵,双作用叶片泵,其中：b-叶片宽度 R-定子长轴半径 r-定子短轴半径 叶片倾角 s 叶片厚度,2)流量脉动：,1）流量：,一般取 z=12、16片(取4的倍数）,理论上每一瞬间密封容积的变化一样，制造时长、短径圆弧很难保证同心。,第四章液压泵与液压马达,4.3.叶片泵,双作用叶片泵,3.流量计算和流量脉动,第四章液压泵与液压马达,4.3.叶片泵,双作用叶片泵,4.典型结构,一对矛盾：叶片的缩回与伸出 结构：双作用叶片泵前倾，单作用叶片后倾。叶片倾斜放置的泵不能反转,第四章液压泵与液压马达,4.3.叶片泵,叶片泵的结构问题,1.叶片倾角,原因：pV 油液倒流。影响：流量脉动，噪声。措施：开三角槽作用：缓冲，避免压力突变，减小流量脉动和噪声。,第四章液压泵与液压马达,4.3.叶片泵,叶片泵的结构问题,2.缓冲沟槽,第四章液压泵与液压马达,4.3.叶片泵,叶片泵的结构问题,其它：高压化问题双联泵,1.结构特点:弹簧、反馈柱塞、限位螺钉。,2.工作原理：靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距的大小来改变流量。,转子中心固定，定子可以水平移动外反馈、限压,第四章液压泵与液压马达,4.3.叶片泵,限压式变量叶片泵,3.p-q 特性曲线,调节限位螺钉，qmax 变;改变弹簧刚度，pmax变，BC斜率变。,第四章液压泵与液压马达,4.3.叶片泵,限压式变量叶片泵,4.优缺点及应用,优点：功率利用合理，简化液压系统缺点：结构复杂，泄漏增加，m，v应用：要求执行元件有快速、慢速和保压的场合,第四章液压泵与液压马达,4.3.叶片泵,常见故障及排除方法,轴向式,径向式,第四章液压泵与液压马达,4.4.柱塞泵,典型结构,*缸体转动*斜盘、配油盘不动,*柱塞伸出,低压油机械装置,第四章液压泵与液压马达,4.4.柱塞泵,典型结构,密封工作腔（缸体孔、柱塞底部）由于斜盘倾斜放置，使得柱塞随缸体转动时沿轴线作往复运动，底部密封容积变化，实现吸油、排油。吸油过程：柱塞伸出Vp吸油；排油过程：柱塞缩回vp排油。,第四章液压泵与液压马达,4.4.柱塞泵,工作原理,排量:,一个密封空间:,流量:,式中：d-柱塞直径 D-柱塞分布圆直径-斜盘倾角 z-柱塞数,第四章液压泵与液压马达,4.4.柱塞泵,流量计算,其中：,改变 的大小变量泵；改变 的方向双向泵。,流量脉动率：,z为奇数,z为偶数,结论：柱塞数为奇数时流量脉动小，柱塞数越多，脉动越小。一般取 z=7、9、11,第四章液压泵与液压马达,4.4.柱塞泵,变量泵、流量脉动,特点：容积效率高，压力高。（v=0.98,p=32 Mpa）（柱塞和缸体均为圆柱表面,易加工,精度高，内泄小）结构紧凑、径向尺寸小，转动惯量小;易于实现变量；构造复杂,成本高；对油液污染敏感。应用：用于高压、高转速的场合。,第四章液压泵与液压马达,4.4.柱塞泵,特点及应用,第四章液压泵与液压马达,4.4.柱塞泵,典型产品,SCY14-1型轴向柱塞泵（p=32 MPa）,第四章液压泵与液压马达,4.4.柱塞泵,典型产品,滑靴：降低接触应力，减小磨损。柱塞的伸出：由弹簧压紧压盘，有自吸能力。变量机构：手动变量机构。,第四章液压泵与液压马达,4.4.柱塞泵,结构特点,第四章液压泵与液压马达,4.4.柱塞泵,常见故障及排除方法,返回,第四章液压泵与液压马达,4.5.液压马达,基本原则,典型问题,结构问题,扭矩问题,第四章液压泵与液压马达,4.5.液压马达,典型结构,低速大扭矩液压马达,结构,动作,第四章液压泵与液压马达,4.5.液压马达,典型结构,摆动式液压缸,第四章液压泵与液压马达,4.5.液压马达,典型结构,返回,第四章液压泵与液压马达,4.6.液压泵的选用,压 力变量能力自吸能力抗污能力噪 声压力稳定性价 格,关注：,返回,习题：4-3、6、7、8,液压缸的分类,第五章液压缸,5.1,5.2,液压缸的结构,下一章,上一章,活塞缸 又分单杆活塞缸、双杆活塞缸柱塞缸其它液压缸 增压缸、增速缸、伸缩缸等,第五章液压缸,5.1.液压缸的分类,结构分类,单作用液压缸 一个方向的运动依靠液压作用力实现，另一个方向依靠弹簧力、重力等实现；双作用液压缸 两个方向的运动都依靠液压作用力来实现,第五章液压缸,5.1.液压缸的分类,作用方式分类,返回,第五章液压缸,5.2.液压缸的结构,双杆活塞缸,当缸筒固定时，运动部件移动范围是活塞有效行程的三倍；当活塞杆固定时，运动部件移动范围是活塞有效行程的两倍。,第五章液压缸,5.2.液压缸的结构,双杆活塞缸,速度推力特性v qv/A 4 qv/（D 2 d 2）左右两个方向上输出的速度相等F A（p1 p2）m（D 2d 2）（p1 p2）m/4 左右两个方向上输出的推力相等,第五章液压缸,5.2.液压缸的结构,双杆活塞缸,也有缸筒固定和活塞杆固定两种安装方式两种方式的运动部件移动范围均为活塞有效行程的两倍。,第五章液压缸,5.2.液压缸的结构,单杆活塞缸,速度推力特性 向右运动速度 v1 qv/A1 4 qv/D 2 向右运动推力 F1（A1p1 A2p2）m 向左运动速度 v2 qv/A2 4 qv/（D 2 d 2）向左运动推力 F2（A2 p1 A1p2）m 往返速比 v v2/v11/1（d/D）2,第五章液压缸,5.2.液压缸的结构,单杆活塞缸,v3 q V/（A1A2）4 q V/d 2,第五章液压缸,5.2.液压缸的结构,单杆活塞缸的差动连接,当 时：,速度推力特性 柱塞运动速度 v qv/A 4 qv/d 2 柱塞推力 F pAmp（d 2/4）m,特点 加工简单，适合较长行程 常成对使用，或利用重力等外力返回,第五章液压缸,5.2.液压缸的结构,柱塞缸,增压比 KD 2/d 2 增压缸作为中间环节，用在低压 系统要求有局部高压油路的场合。,第五章液压缸,5.2.液压缸的结构,其它液压缸增压缸,适用于空间受限，又需要获得大行程的工程机械及自动线步进式输送装置等场合。,第五章液压缸,5.2.液压缸的结构,其它液压缸伸缩缸,第五章液压缸,5.2.液压缸的结构,其它液压缸齿条缸,特点：摆动式，但可以大于360度 易加工,用于快速运动回路，在不增加泵的流量的前提下，使执行元件获得尽可能大的工作速度。,第五章液压缸,5.2.液压缸的结构,其它液压缸增速缸,第五章液压缸,5.2.液压缸的结构,典型结构,(二)活塞和活塞杆活塞和活塞杆连接形式锥销式螺纹式整体式材料活塞 耐磨铸铁活塞杆 钢料（无论空 心实心）,(一)缸筒和缸盖缸筒和缸盖结构形式和其使用的材料有关P20MPa 铸钢或锻钢连接形式 法兰式半环连接式螺纹连接式拉杆连接式焊接连接式,(三)密封装置密封装置形式间隙密封摩擦环密封O型圈密封V型圈密封(四)缓冲装置原理 利用行程末端密封一部分油液，强迫从小孔或细缝流出原理形式 节流口可调式 节流口变化式,结构形式 单孔口式 环形缝隙式 多孔口式 锥形凸台式 梯形凸台式 可变节流口式,(五)排气装置 通常两种形式最高部位开排气孔 最高部位安排气塞,第五章液压缸,5.2.液压缸的结构,返回,概述,第六章液压控制阀,6.1,6.2,6.3,6.4,方向控制阀,压力控制阀,流量控制阀,下一章,上一章,第六章液压阀,6.1.概述,第六章液压阀,6.1.概述,基本结构,结构：包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内作相对运动的装置。驱动装置：可以是手动操纵机构，也可以是弹簧或电磁铁，或液压力。,第六章液压阀,6.1.概述,基本原理,改变阀芯在阀体内的相对位置，控制阀口的通断或阀口的大小，实现压力、流量和方向的控制。,结构分类,滑阀 锥阀 球阀,压力控制阀 用来控制和调节液压系统液流压力的阀类，如溢流阀、减压阀、顺序阀等。流量控制阀 用来控制和调节液压系统液流流量的阀类，如节流阀、调速阀、分流集流阀、比例流量阀等。方向控制阀 用来控制和改变液压系统液流方向 的阀类，如单向阀、液控单向阀、换向阀等。,第六章液压阀,6.1.概述,功能分类,定值或开关控制阀 被控制量为定值的阀类，包括普通控制阀、插装阀、叠加阀。比例控制阀 被控制量与输入信号成比例连续变化的阀类，包括普通比例阀和带内反馈的电液比例阀。伺服控制阀 被控制量与（输出与输入之间的）偏差信号成比例连续变化的阀类，包括机液伺服阀和电液伺服阀。数字控制阀 用数字信息直接控制阀口的启闭，来控制液流的压力、流量、方向的阀类，可直接与计算机接口，不需要D/A转换器。,第六章液压阀,6.1.概述,控制方式分类,管式连接 阀体进出口由螺纹或法兰与油管连接。安装方便。板式连接 阀体进出口通过连接板与油管连接。便于集成。,叠加式 是板式连接阀的一种发展形式。,插装式 将阀芯、阀套组成的组件插入专门设计的阀块内实现不同功能。结构紧凑。,第六章液压阀,6.1.概述,联接方式分类,公称通径 代表阀的通流能力的大小，对应于阀的额定流量。与阀的进出油口连接的油管应与阀的通径相一致。阀工作时的实际流量应小于或等于它的额定流量，最大不得大于额定流量的1.1倍。额定压力 阀长期工作所允许的最高压力。对压力控制阀，实际最高压力有时还与阀的调压范围有关；对换向阀，实际最高压力还可能受它的功率极限的限制。,第六章液压阀,6.1.概述,基本参数,稳态液动力（1）加大了操纵滑阀所需要的力（2）使滑阀的工作趋于稳定瞬态液动力（1）正阻尼力（2）负阻尼力,第六章液压阀,6.1.概述,共性问题,卡紧力液压卡紧现象,动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动要小。阀口全开时，液流压力损失要小；阀口关闭时，密封性能要好。所控制的参数（压力或流量）要稳定，受外干扰时变化量要小。结构紧凑，安装、调试、维护方便，通用性要好。,第六章液压阀,6.1.概述,基本要求,返回,单向阀,换向阀,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,种类,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,单向阀,正向导通要求：阻力小0.030.05 MPa反向截止要求：泄漏小,应用：避免向油泵倒灌。,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,单向阀,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,反向液控导通要求：阻力小,正向导通要求：阻力小反向截止要求：泄漏小,液控单向阀,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,1、反向液控压力低,普通液控单向阀 先导液控单向阀,2、泄压平稳,先导式液控单向阀,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,双向液控单向阀,双名：双向液压锁,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,应用锁紧油缸，避免倒灌。控制重物下放速度。,返回,双向液控单向阀,作用：利用阀芯和阀体的相对运动，改变油口间的沟通关系。要求：油路导通时，压力损失要小；油路断开时，泄漏量要小；阀芯换位，操纵力要小以及换向平稳等。,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,换向阀,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,滑阀式换向阀,职能符号：,作用：控制油路的通与断,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,两位两通换向阀,职能符号：,作用：控制液流方向,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,二位三通换向阀,作用：控制执行元件换向,职能符号：,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,二位四通换向阀,职能符号：,作用：换向、停止。,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,三位四通换向阀,职能符号：,作用：换向、两种回油方式。,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,二位五通换向阀,职能符号：,作用：换向、停止、回油不同。,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,三位五通换向阀,应用工进：有背压运动平稳退回：快速畅通,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,三位五通换向阀,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,滑阀式换向阀,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,滑阀式换向阀,1、手动换向阀,4、液动换向阀,5、电液动换向阀,3、电磁换向阀,2、机动换向阀,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,滑阀式换向阀,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,滑阀式换向阀,手动换向阀,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,滑阀式换向阀,机动换向阀,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,滑阀式换向阀,机动换向阀,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,滑阀式换向阀,电磁换向阀,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,滑阀式换向阀,电磁换向阀,交流电磁铁 优点是电源简单方便，启动力大，电磁铁动作快。缺点是启动电流大，阀芯被卡时易烧毁，换向冲击大，换向频率较低。,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,滑阀式换向阀,电磁换向阀,直流电磁铁 不论吸合与否，其电流基本不变，因此不会因阀被卡住而烧毁电磁铁线圈，工作可靠性好，换向冲击力也小。换向频率较高。但需要有直流电源。,干式湿式,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,滑阀式换向阀,液动换向阀,可调式液动换向阀,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,滑阀式换向阀,电液动换向阀,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,滑阀式换向阀,电液动换向阀,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,转阀式换向阀,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,球阀式换向阀,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,多路换向阀,职能符号:,位:,阀芯的工作位置;,通:,阀体上油路的通道数;,机能:,中位时油路的连通方式。,控制方式:,第六章液压阀,6.2.方向控制阀,换向阀 小结,返回,第六章液压阀,6.3.压力控制阀,实物,按用途：溢流阀 减压阀 顺序阀 平衡阀 卸荷阀 按阀芯结构：滑阀 球阀 锥阀 按工作原理：直动式 先导式,第六章液压阀,6.3.压力控制阀,分类,职能符号：,工作原理：p ps,溢流。ps 弹簧力,第六章液压阀,6.3.压力控制阀,直动式溢流阀,第六章液压阀,6.3.压力控制阀,溢流时阀芯受力方程：,k 弹簧刚度,弹簧的预压缩量,阀口开度（阀芯位移，即增加的压缩量）,式中：,第六章液压阀,6.3.压力控制阀,直动式溢流阀 静态特性,开启压力：,调定压力(全流压力):,通过额定流量时阀芯的位移,调压偏差:,阀口将开未开,第六章液压阀,6.3.压力控制阀,直动式溢流阀 静态特性,流量-压力特性方程：,第六章液压阀,6.3.压力控