礦山機(jī)械教案課程

1、課程名稱礦山機(jī)械班級(jí)教學(xué)時(shí)間早1教材頁(yè)數(shù)課型講授教學(xué)目的與要求教學(xué)內(nèi)容提要使用教具布置作業(yè)教學(xué)講義首頁(yè)安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)重點(diǎn)：流體靜力學(xué)基本方程式；連續(xù)性方程式；伯努利方程式難點(diǎn)：流體靜力學(xué)基本方程式；絕對(duì)壓力定義；連續(xù)性方程式；伯努利方程式方法：講授液體和氣體，常稱為流體。流體力學(xué)是研究流體平衡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律及這些規(guī)律在實(shí)際工程應(yīng)用的一門學(xué)科。第一節(jié)流體的主要物理性質(zhì)一、密度與重度(1-1)(1-2)(1-3)（一）密度V（二）重度二GV=:g二、壓縮性和膨脹性流體的壓縮性是指流體的體積隨壓力的增加而縮小的性質(zhì)。流體的膨脹性是指流體的體積隨溫度的升高而增大的性質(zhì)。三、粘性圖

2、1-1水在圓管中的流速分布1 .粘性的概念粘性是指流體流動(dòng)時(shí)，流層（或內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)）問因相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力而阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。粘性是流體本身的物理性質(zhì)，但靜止流體不顯示粘性，只有流體運(yùn)動(dòng)時(shí)才有內(nèi)摩擦力，才顯示其粘性。安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋2 .牛頓內(nèi)摩擦力定律牛頓內(nèi)摩擦力定律數(shù)學(xué)表達(dá)式為：duF=NA(1-4)dyF.dut=N(1-5)Ady3 .流體粘性的度量不同的流體，其粘性一般也不同。粘性的大小用粘度表示，粘度通常有動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和相對(duì)粘度三種度量方法。(1)動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度是表征流體動(dòng)力特性的粘度，表征流體抵抗變形的能力，用函示。由公式(1-5)可得N=(1-6)du/dy小勺法

3、定單位是Pas或Ns/m2。(2)運(yùn)動(dòng)粘度(1-7)運(yùn)動(dòng)粘度v的法定單位是m2/s、mm2/s。我國(guó)用40c時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度y(mm2/s)值表示潤(rùn)滑油的牌號(hào)。例如，32號(hào)L-HH液壓油，就是指這種油在40c時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度為32mm2/s。(3)相對(duì)粘度恩氏粘度是把加熱并保持恒定溫度(一般為50C)的200cm3被測(cè)液體，靠自重從恩氏粘度計(jì)中流出需要的時(shí)間t',與同體積20c蒸儲(chǔ)水從該恩氏粘度計(jì)中流出的時(shí)間t(約為51s)的比值，用°E表示。0Et=；(1-8)恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度的換算關(guān)系：vt=7.31oEt431(1-9)Et上式中的0和。Et,分別為試驗(yàn)溫度為t時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度和恩氏

4、粘度。L的單位為mm2/s。4 .壓力、溫度對(duì)流體粘性的影響溫度升高時(shí)，液體分子之間的內(nèi)聚力減弱，而液體的粘性主要是由液體分子之間的內(nèi)聚力引起的。氣體則相反，溫度升高時(shí)，氣體的粘性增大。因?yàn)椋瑲怏w分子之間的距離較大，其粘性主要是由氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)使分子之間產(chǎn)生碰撞引起的，溫度越高，氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子之間的碰撞加劇，粘性增大。課程名稱礦山機(jī)械班級(jí)教學(xué)時(shí)間早1教材頁(yè)數(shù)課型講授教學(xué)目的與要求教學(xué)內(nèi)容提要使用教具教學(xué)講義首頁(yè)安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋第二節(jié)流體靜力學(xué)、流體靜壓力及其特征一）流體靜壓力P= Pa + Pb(1-13)(1-10)(1-11)p=lim'FA0.A（二）流體靜壓

5、力的特性流體靜壓力有兩個(gè)重要特性。（1）流體靜壓力的作用方向總是沿作用面的內(nèi)法線方向，即垂直指向作用面（2）靜止流體內(nèi)任一點(diǎn)各方向的靜壓力均相等。說明在靜止流體中，任一點(diǎn)的流體靜二、流體靜力學(xué)基本方程(1-12)公式（1-12）為流體靜力學(xué)基本方程式。在靜止液體中，由壓力相等各點(diǎn)組成的面稱為等壓面。在靜止、同種、連續(xù)的流體中，水平面就是等壓面，如果不能同時(shí)滿足這三個(gè)條件，水平面就不是等壓面。三、流體靜壓力的度量（一）靜壓力的計(jì)算基準(zhǔn)壓力的計(jì)算基準(zhǔn)有兩種：一是以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)，二是以大氣壓力為基準(zhǔn)。絕對(duì)壓力：以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)（零點(diǎn)）算起的壓力稱為絕對(duì)壓力，用p表示。相對(duì)壓力：以大氣壓力Pa為基準(zhǔn)

6、（零點(diǎn)）算起的壓力稱為相對(duì)壓力，用Pb表絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力和大氣壓力三者之間的關(guān)系為:(1-14)Pz=I-PbI=Pa-p（二）靜壓力的度量單位1 .應(yīng)力單位2 .液柱高度3 .大氣壓?jiǎn)挝挥脴?biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）或工程大氣壓（at）表示。1atm=101325Pa=10.33mHO=760mmHg。1at=98100Pa=10mH2O=735mmHg。（三）液柱式測(cè)壓計(jì)常用的測(cè)壓計(jì)有液柱式、彈簧金屬式、電測(cè)式三種。（四）金屬測(cè)壓計(jì)金屬測(cè)壓計(jì)共有兩種：彈簧式和薄膜式。在使用壓力計(jì)時(shí)，為了保證讀數(shù)和儀表的安全可靠，使用壓力通常不宜到達(dá)壓力表測(cè)量上限的2/3以上；但是，為了減少讀數(shù)誤差，使用壓力也不

7、宜小于測(cè)量上限上的1/3o這點(diǎn)，是選擇壓力表量程的依據(jù)。四、流體靜壓力的傳遞（帕斯卡定律）由流體靜力學(xué)基本方程式p=Po+yK知，Po與丫沅關(guān)，屬于表面力。Po會(huì)等值傳遞到液體內(nèi)的各點(diǎn)上，使任意一點(diǎn)的壓力發(fā)生相應(yīng)的改變。由此可知，靜止液體表面上的壓力變化將等值傳遞到液體中的任意點(diǎn)。這就是靜壓力的等值傳遞規(guī)律，也稱帕斯卡定律。第三節(jié)流體動(dòng)力學(xué)流體動(dòng)力學(xué)是研究流體運(yùn)動(dòng)時(shí)的力學(xué)規(guī)律及這些規(guī)律在工程上的應(yīng)用。一i、基本概念（一）穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流流體質(zhì)點(diǎn)在流經(jīng)某一空間坐標(biāo)點(diǎn)時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間改變稱這種運(yùn)動(dòng)為穩(wěn)定流。否則稱之為非穩(wěn)定流。（二）過流斷面過流斷面是指與流體流動(dòng)方向垂直的橫斷面，用符號(hào)A表

8、示，單位m2。圖1-11連續(xù)方程式的推證（三）流量與斷面平均流速二、流體流動(dòng)的連續(xù)性方程流體的連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律流體力學(xué)中的一種應(yīng)用型式。如圖1-11所示，在單位時(shí)間內(nèi)流入斷面1-1的流體質(zhì)應(yīng)等于流出斷面2-2的流體質(zhì)量。即兩邊同除P得A1vl=A2v2Q常數(shù)（1-20）vi_Aiv2A2式（1-20）稱為連續(xù)性方程式。三、流體的能量方程（伯努利方程）（一）能量方程的推導(dǎo)根據(jù)動(dòng)能定理，外力在dt時(shí)間內(nèi)所做的功等于該時(shí)間段的動(dòng)能的增量。壓力所做的功：重力所做的功：動(dòng)能的增量：所以22（p1-p2）Qdt+Q（z1一z2）dt=v2v1PQdt2整理并移項(xiàng)得22Zi+9+v=Z2+半+

9、63;（1-21）上式為理想流2g2g體的能量方程，即理想流體的伯努利方程式。對(duì)于實(shí)際流體，由于粘性的存在,流動(dòng)中必然產(chǎn)生摩擦阻力，消耗一部分能量。另外以斷面平均流速代替實(shí)際流速計(jì)算動(dòng)能時(shí)，需乘以修正因素為如果用hw表示單位重力流體從一斷面流到另一斷面的能量損失，則實(shí)際流體總流的能量方程為22Zi+與十/=Z2+與+濘+hw（1-22）式中動(dòng)能修正因素2g2ga近似等于1。（二）能量方程式的意義從物理學(xué)的觀點(diǎn)來看，能量方程式中的各項(xiàng)表示流體的某種能量，其單位是焦耳/牛頓（J/N）,或米（m）。如果用E1和E2分別表示兩個(gè)斷面的總能量，則公式可寫成E產(chǎn)E2+hw可見，E1>E20這說明流體

10、總是從高能量的斷面流向低能量斷面安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋(三)能量方程的應(yīng)用條件(1)流體的流動(dòng)必須是穩(wěn)定流。實(shí)際上穩(wěn)定流很少，但只要各運(yùn)動(dòng)要素變化較小，或者在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)平均值是穩(wěn)定不變的，便可視為穩(wěn)定流；(2)流體不可壓縮。適用于壓縮性很小的液體，也適用于無壓縮性或壓縮性很小的氣體；(3)所選的兩過流斷面為緩變流；(4)兩斷面間沒有能量輸入或輸出。如果有能量輸入或輸出，能量方程應(yīng)寫為：式中士H單位重力流體獲得或失去的能量，單位m0(5)所選兩斷面之間應(yīng)沒有分流或合流情況，即符合連續(xù)性方程，Q=常數(shù);(6)兩斷面的壓力可取為絕對(duì)壓力，亦可取為相對(duì)壓力，但二者的基準(zhǔn)應(yīng)統(tǒng)一。安 順 職 業(yè) 技 術(shù)

11、學(xué) 院 備 課 箋(四)能量方程應(yīng)用舉例第四節(jié)流動(dòng)狀態(tài)與能量損失一、流體的流動(dòng)狀態(tài)雷諾通過大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：流體流動(dòng)時(shí)存在層流和紊流兩種不同的狀態(tài)，并產(chǎn)生不同的能量損失。圖1-16為雷諾實(shí)驗(yàn)裝置，主要由水箱B、液杯K及其上閥門L、玻璃管C及其上的兩根細(xì)玻璃管1與2和閥門D、量杯E等組成。a-層流:b-過渡狀態(tài)#o素流圖1-16雷諾實(shí)驗(yàn)裝置由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鲿r(shí)的流速稱為下臨界流速，用Vk表示。實(shí)踐證明，vk>Vk。通常把下臨界流速Vk作為判別流態(tài)的界限。Re=W(1-23)VReF2320層流Re/2320紊流二、能量損失能量損失有兩種形式，一是沿程阻力損失，二是局部阻力損失。1 .沿程阻力損失

12、Iv2hf=K,m(1-24)d2g2.局部阻力損失2hj=v2g3.流體流動(dòng)的總能量損失管路系統(tǒng)中的總能量損失等于沿程阻力損失與局部阻力損失之和，即(1-28)(1-29)hw二：hfmhjm安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋第五節(jié)水擊與氣蝕現(xiàn)象一、水擊現(xiàn)象液體壓力在瞬間突然升高現(xiàn)象稱為水擊。水擊所產(chǎn)生的增壓波和減壓波交替進(jìn)行，對(duì)管壁或閥門的作用有如錘擊一樣，故又稱為水錘。二、氣蝕現(xiàn)象壓力降低到有氣泡形成的現(xiàn)象統(tǒng)稱為氣穴現(xiàn)象。因氣穴現(xiàn)象而產(chǎn)生的機(jī)械剝蝕和化學(xué)腐蝕現(xiàn)象稱為氣蝕現(xiàn)象。第二章液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)重點(diǎn)：液壓傳動(dòng)的工作原理；液壓元件的結(jié)構(gòu)原理；液壓元件的職能符號(hào)難點(diǎn)：液壓元件的職能符號(hào)方法：掛圖講解液壓元

13、件的結(jié)構(gòu)原理；作圖講解液壓元件的職能符號(hào)第一節(jié)概述一、液壓傳動(dòng)的工作原理液壓傳動(dòng)的定義：液壓傳動(dòng)是利用液體的壓力能傳遞能量的一種傳動(dòng)方式。其工作原理是：液壓泵將輸入的機(jī)械能變?yōu)橐簤耗?，?jīng)密封的管道傳遞給液壓缸（或液壓馬達(dá)），再轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸出，帶動(dòng)工作機(jī)構(gòu)做功。通過對(duì)液體的方向、壓力和流量的控制，可使工作機(jī)構(gòu)獲得所需的運(yùn)動(dòng)形式。由于能量的轉(zhuǎn)換是通過密封工作容積的變化實(shí)現(xiàn)的，故又稱容積式液壓傳動(dòng)。二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成1 .能源裝置。它是供給液壓系統(tǒng)壓力油，把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能的裝置。最常見的形式是液壓泵。2 .執(zhí)行裝置。它是把液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。具形式有作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸，有作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的

14、液壓馬達(dá)，它們又稱為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件。3 .控制調(diào)節(jié)裝置。它是對(duì)系統(tǒng)中的壓力、流量或流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置。如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開停閥等。4 .輔助裝置上述三部分之外的其他裝置，例如油箱，濾油器，油管等。它們對(duì)保證系統(tǒng)正常工作是必不可少的。5 .工作液體它是傳遞能量的載體，也是液壓元件的潤(rùn)滑劑。三、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖的圖形符號(hào)?”液壓系統(tǒng)圖圖形符號(hào)(GB786-76)”。我國(guó)制訂的液壓系統(tǒng)圖圖形符號(hào)(GB786-76)中，對(duì)于這些圖形符號(hào)有以下幾條基本規(guī)定。6 1)符號(hào)只表示元件的職能，連接系統(tǒng)的通路，不表示元件的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)，也不表示元件在機(jī)器中的實(shí)際安裝位置。7 2)元件符號(hào)內(nèi)

15、的油液流動(dòng)方向用箭頭表示，線段兩端都有箭頭的，表示流動(dòng)方向可逆。8 3)符號(hào)均以元件的靜止位置或中間零位置表示，當(dāng)系統(tǒng)的動(dòng)作另有說明時(shí)，可作例外。安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋四、液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)和基本參數(shù)（一）力比例關(guān)系在液壓傳動(dòng)中工作壓力取決于負(fù)載，而與流入的液體多少無關(guān)。注意：負(fù)載包括有效負(fù)載、無效負(fù)載（如摩擦力）以及液體的流動(dòng)阻力等。（二）運(yùn)動(dòng)關(guān)系基本特征之二：運(yùn)動(dòng)速度（或轉(zhuǎn)速）的傳遞是按照“容積變化相等”的原則進(jìn)行的。（三）功率關(guān)系P=Fv=Wv=pQ總結(jié)上述：在液壓傳動(dòng)中壓力p和流量Q是最基本最重要的兩個(gè)參數(shù)。五、液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)第二節(jié)液壓泵一、液壓泵的工作原理及特點(diǎn)（一）液壓泵的工作原理圖

16、2-4液壓泵工作原理圖（二）液壓泵的特點(diǎn)（1）具有若干個(gè)密封且又可以周期性變化空間。（2）具有相應(yīng)的配流機(jī)構(gòu)，將吸油腔和排液腔隔開（3）油箱內(nèi)液體的絕對(duì)壓力必須恒等于或大于大氣壓力。液壓泵按其在單位時(shí)間內(nèi)所能輸出的油液的體積是否可調(diào)節(jié)而分為定量泵和變量泵兩類；按結(jié)構(gòu)形式可分為齒輪式、葉片式和柱塞式三大類。（二）液壓泵的主要性能參數(shù)二、齒輪泵按結(jié)構(gòu)不同，齒輪泵分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵（一）齒輪泵的工作原理和結(jié)構(gòu)圖2-5外嚙合型齒輪泵順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋（二）齒輪泵存在的問題齒輪泵存在三個(gè)共性問題，即困油現(xiàn)象、徑向不平衡力和間隙泄漏。1. 齒輪泵的困油現(xiàn)象困油現(xiàn)象是指液壓泵中的閉死容積，在某

17、一段時(shí)間內(nèi)，既不和吸油腔相通，也不和排油腔相通，而其大小卻在起變化，造成其內(nèi)液體壓力急劇上升或降低的現(xiàn)象。2. ?齒輪泵的徑向不平衡力3. ?齒輪泵的間隙泄漏在齒輪泵工作時(shí)，存在三處可能產(chǎn)生內(nèi)泄漏的部位，即軸向間隙、徑向間隙、嚙合處的齒面間隙。這使得壓力液體從排液腔向吸液腔泄漏。三、葉片泵根據(jù)各密封工作容積在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周吸、排油液次數(shù)的不同，葉片泵分為兩類，即完成一次吸、排油液的單作用葉片泵和完成兩次吸、排油液的雙作用葉片泵（一）單作用葉片泵1 .單作用葉片泵的工作原理單作用葉片泵的工作原理如圖2-10所示，單作用葉片泵由轉(zhuǎn)子1、定子2、葉片3、配油盤和端蓋等組成。定子具有圓柱形內(nèi)表面，定子和

18、轉(zhuǎn)子間有偏心距。葉片裝在轉(zhuǎn)子槽中，并可在槽內(nèi)滑動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時(shí)，由于離心力的作用，使葉片緊靠在定子內(nèi)壁，這樣在定子、轉(zhuǎn)子、葉片和兩側(cè)配油盤間就形成若干個(gè)密封的工作空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示的方向回轉(zhuǎn)時(shí)，在圖的右部，葉片逐漸伸出，葉片間的工作空間逐漸增大，從吸油口吸油，這是吸油腔。在圖的左部，葉片被定子內(nèi)壁逐漸壓進(jìn)槽內(nèi)，工作空間逐漸縮小，將油液從壓油口壓出，這是壓油腔，在吸油腔和壓油腔之間，有一段封油區(qū)，把吸油腔和壓油腔隔開，這種葉片泵在轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)工作空間完成一次吸油和壓油，因此稱為單作用葉片泵。轉(zhuǎn)子不停地旋轉(zhuǎn)，泵就不斷地吸油和排油。圖中所示e為轉(zhuǎn)子與定子之間的偏心矩，若改變偏心距的大小，則可以

19、調(diào)節(jié)泵的排量，所以單作用式葉片泵通常作為變量泵使用，變量方式有手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)兩種。2 .單作用葉片泵的特點(diǎn)(1)改變定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心便可改變流量。偏心反向時(shí)，吸油壓油方向也相反；(2)處在壓油腔的葉片頂部受到壓力油的作用，該作用要把葉片推入轉(zhuǎn)子槽內(nèi)。為了使葉片頂部可靠地和定子內(nèi)表面相接觸，壓油腔一側(cè)的葉片底部要通過特殊的溝槽和壓油腔相通。吸油腔一側(cè)的葉片底部要和吸油腔相通，這里的葉片僅靠離心力的作用頂在定子內(nèi)表面上；(3)由于轉(zhuǎn)子受到不平衡的徑向液壓作用力，所以這種泵一般不宜用于高壓。安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋（4）為了更有利于葉片在慣性力作用下向外伸出，而使葉片有一個(gè)與旋轉(zhuǎn)方向相反的傾斜角，

20、稱后傾角，一般為24。吸油圖2-10單作用葉片泵的工作原理（二）雙作用葉片泵1.雙作用葉片泵的工作原理雙作用葉片泵的工作原理如圖2-11所示，泵也是由定子1、轉(zhuǎn)子2、葉片3和配油盤（圖中未畫出）等組成。轉(zhuǎn)子和定子中心重合，定子內(nèi)表面近似為橢圓柱形，該橢圓形由兩段長(zhǎng)半徑R、兩段短半徑r和四段過渡曲線所組成。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片在離心力和根部壓力油（建壓后）的作用下，在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)作徑向移動(dòng)而壓向定子內(nèi)表面，由葉片、定子的內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子的外表面和兩側(cè)配油盤間形成若干個(gè)密封空問，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，處在小圓弧上的密封空間經(jīng)過渡曲線而運(yùn)動(dòng)到大圓弧的過程中，葉片外伸，密封空間的容積增大，要吸入油液；再?gòu)拇髨A

21、弧經(jīng)過渡曲線運(yùn)動(dòng)到小圓弧的過程中，葉片被定子內(nèi)壁逐漸壓進(jìn)槽內(nèi)，密封空間容積變小，將油液從壓油口壓出，因而，當(dāng)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)工作空間要完成兩次吸油和壓油，所以稱之為雙作用葉片泵，這種葉片泵由于有兩個(gè)吸油腔和兩個(gè)壓油腔，并且各自的中心夾角是對(duì)稱的，所以作用在轉(zhuǎn)子上的油液壓力相互平衡，因此雙作用葉片泵又稱為卸荷式葉片泵，為了要使徑向力完全平衡，密封空間數(shù)（即葉片數(shù)）是雙數(shù)。安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋23吸油圖2-11 雙作用葉片泵的工作原理2 .雙作用葉1-定子2-轉(zhuǎn)子3-葉片片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)四、柱塞泵柱塞泵按柱塞的排列和運(yùn)動(dòng)方向不同，可分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩大類。（一）徑向柱塞泵徑向柱塞泵由定

22、子、轉(zhuǎn)子（缸體）、柱塞和配油軸組成。其工作原理如圖2-14所示，柱塞1徑向排列裝在缸體2中，缸體由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)連同柱塞1一起旋轉(zhuǎn)，所以缶!體2一般稱為轉(zhuǎn)子，柱塞1在離心力的（或在低壓油）作用下抵緊定子4的內(nèi)壁，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向回轉(zhuǎn)時(shí)，由于定子和轉(zhuǎn)子之間有偏心距e,柱塞繞經(jīng)上半周時(shí)向外伸出，柱塞底部的容積逐漸增大，形成部分真空，因此便經(jīng)過襯套3（襯套3是壓緊在轉(zhuǎn)子內(nèi)，并和轉(zhuǎn)子一起回轉(zhuǎn)）上的油孔從配油軸5和吸油口b吸油；當(dāng)柱塞轉(zhuǎn)到下半周時(shí)，定子內(nèi)壁將柱塞向里推，柱塞底部的容積逐漸減小，向配油軸的壓油口c壓油，當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)一周時(shí)，每個(gè)柱塞底部的密封容積完成一次吸壓油，轉(zhuǎn)子連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，即完成壓吸油工作。配油

23、軸固定不動(dòng)，油液從配油軸上半部的兩個(gè)孔a流入，從下半部?jī)蓚€(gè)油孔d壓出，為了進(jìn)行配油，配油軸在和襯套3接觸的一段加工出上下兩個(gè)缺口，形成吸油口b和壓油口c,留下的部分形成封油區(qū)。封油區(qū)的寬度應(yīng)能封住襯套上的吸壓油孔，以防吸油口和壓油口相連通，但尺寸也不能大得太多，以免產(chǎn)生困油現(xiàn)象。安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋圖2-14 徑向柱塞泵的工作原理1柱塞；2-缸體；3襯套；4-定子；5-配油軸安 順 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 備 課 箋、軸向柱塞泵軸向柱塞泵按缸體中心線與傳動(dòng)軸軸線是重合還是斜交，可分為直軸式（斜盤式）和斜軸式（擺缶!式）兩種形式。（一）直軸式軸向柱塞泵1 .工作原理如圖2-15所示為直軸式軸向

24、柱塞泵的工作原理，這種泵主體由缸體1、配油盤2、柱塞3和斜盤4組成。柱塞沿圓周均勻分布在缸體內(nèi)。斜盤軸線與缸體軸線傾斜一角度，柱塞靠機(jī)械裝置或在低壓油作用下壓緊在斜盤上（圖中為彈簧）,配油盤2和斜盤4周定不轉(zhuǎn)，當(dāng)原動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)軸使缸體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于斜盤的作用，迫使柱塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并通過配油盤的配油窗口進(jìn)行吸油和壓油4LBB-R圖2-15軸向柱塞泵的工作原1-缸體；2-配油盤；3-柱塞；4-斜盤；5-傳動(dòng)軸；6-彈簧如圖3-19中所示回轉(zhuǎn)方向，當(dāng)缸體轉(zhuǎn)角在l2冗范圍內(nèi)，柱塞向外伸出，柱塞底部缸孔的密封工作容積增大，通過配油盤的吸油窗口吸油；在0冗范圍內(nèi)，柱塞被斜盤推入缸體，使缸孔容積減小，

25、通過配油盤的壓油窗口壓油。缸體每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞各完成吸、壓油一次，如改變斜盤傾角T,就能改變柱塞行程的長(zhǎng)度，即改變液壓泵的排量，改變斜盤傾角方向，就能改變吸油和壓油的方向，即成為雙向變量泵。配油盤上吸油窗口和壓油窗口之間的密封區(qū)寬度l應(yīng)稍大于柱塞缸體底部通油孔寬度11。但不能相差太大，否則會(huì)發(fā)生困油現(xiàn)象。一般在兩配油窗口的兩端部開有小三角槽，以減小沖擊和噪聲。2 .典型結(jié)構(gòu)五、液壓泵的噪聲和選用第三節(jié)液壓馬達(dá)與液壓缸一、液壓馬達(dá)(一)高速小扭矩液壓馬達(dá)1.齒輪式液壓馬達(dá)齒輪馬達(dá)的結(jié)構(gòu)和齒輪泵相同。如圖2-16所示，兩齒輪的嚙合點(diǎn)為k,齒輪Oi為液壓馬達(dá)的輸出軸。不參加嚙合的齒谷，其兩側(cè)齒廓所

26、受的液壓作用力大小相等，方向相反，互相平衡。參加嚙合的齒谷中，齒面ka所受的液壓作用力將對(duì)齒輪Oi產(chǎn)生逆時(shí)針扭矩；齒面cd和kb大小不等，液壓作用力的大小不等，其產(chǎn)生的扭矩差將使齒輪。2順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過嚙合點(diǎn)傳遞到齒輪Oi上。所以馬達(dá)的輸出扭矩是兩個(gè)齒輪產(chǎn)生扭矩的和。與此同時(shí)，位于齒谷中的工作液體被帶到低壓腔達(dá)工作原理葉片式馬達(dá)和葉片式泵一樣分為單作用和雙作用兩種類型。如圖2-17(a)所示，位于進(jìn)液腔中間葉片的兩側(cè)，所受的液壓力相同，其對(duì)轉(zhuǎn)子的扭矩互相平衡。位于過渡密封區(qū)的葉片1,一側(cè)為低壓，一側(cè)承受進(jìn)液腔高壓液體的作用，產(chǎn)生使轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩。同理，葉片2也將產(chǎn)生一個(gè)使轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)

27、的扭矩。由于葉片1伸出的長(zhǎng)，承壓面積大，扭矩也大，所以轉(zhuǎn)子輸出逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩。雙作用葉片式馬達(dá)的工作原理與單作用相同。單作用葉片式馬達(dá)可以制成變量馬達(dá),而雙作用的只能為定量馬達(dá)。雙作用葉片式馬達(dá)應(yīng)用較廣。為適應(yīng)馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)要求，葉片均徑向安裝。為防止馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)（離心力尚未建立）高低壓腔串通，必須考慮徑向間隙的初始密封問題，一般采用葉片底部放彈簧或通壓力液解決這一問題。(三)軸向柱塞式液壓馬達(dá)軸向柱塞式液壓馬達(dá)是一類相當(dāng)重要的高速馬達(dá)，適用在高壓系統(tǒng)中使用，也分斜盤式和斜軸式兩種類型，其基本結(jié)構(gòu)與同類型的柱塞泵一樣。(二)行星轉(zhuǎn)子式擺線馬達(dá)二、液壓缸(一)液壓缸的基本類型(二)液壓缸的工作原理

28、1 .活塞式液壓缸(1) .單活塞桿液壓缸單桿單作用液壓缸如圖2-21(a)所示。在工作行程，活塞由液壓力推動(dòng)向外伸出，返回行程時(shí)，無桿腔卸壓，靠自重或外力使活塞桿縮回。單桿雙作用液壓缸如圖2-21(b)所示，這種液壓缸應(yīng)用比較普遍，其往復(fù)運(yùn)動(dòng)都是靠作用于活塞上的液壓力實(shí)現(xiàn)的。浮動(dòng)活塞式雙作用液壓缸如圖2-21(c)所示，這是一種特殊結(jié)構(gòu)的液壓缸，它的活塞套裝在活塞桿上，可在活塞桿上滑動(dòng)。當(dāng)無桿腔進(jìn)液時(shí)，液壓力先推動(dòng)活塞滑移至缸口，再推動(dòng)活塞桿外伸，液壓力有效作用面積僅為活塞桿的橫斷面，使液壓缸推力減小。當(dāng)有桿腔進(jìn)液時(shí)，則液壓力先使活塞滑移返回，再產(chǎn)生作用力，使活塞桿縮回安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋

29、圖2-22差動(dòng)連接的雙作用液壓缸(2)差動(dòng)連接的雙作用液壓缸如圖2-22所示。在活塞桿外伸運(yùn)動(dòng)時(shí)，利用方向閥將液壓缸兩腔連通，同時(shí)向兩腔供液，由于無桿腔有效作用面積大，所以液壓作用力使活塞向外伸出?；钊麠U返回時(shí)，應(yīng)使方向閥移動(dòng)，恢復(fù)成普通液壓缸的連接方式，即有桿腔進(jìn)液，無桿腔回液。差動(dòng)連接可用二位三通換向閥(圖2-22(a)或梭閥(圖2-22(b)控制。如果設(shè)計(jì)時(shí)使D=4,d,則差動(dòng)連接液壓缸可實(shí)現(xiàn)雙向等速運(yùn)動(dòng)。(3)雙活塞桿液壓缸這種液壓缸為雙作用兩端出11 二I桿結(jié)構(gòu)(圖2-23)。通常兩側(cè)活'1r塞桿直徑相等，活塞兩側(cè)有效作圖2-23雙活塞桿液壓缸用面積相等，因而雙向運(yùn)動(dòng)的推力和

30、速度也相同。很適合于有此種要求的設(shè)備，如平面磨床。2 .柱塞式液壓缸它的結(jié)構(gòu)比活塞式簡(jiǎn)單，其配合處僅限于缸口(圖2-24)。由于柱塞與缸筒內(nèi)壁不接觸，故缸筒加工要求較低，簡(jiǎn)化了內(nèi)孔加工的難度，只需精加工缸口即可。其缺點(diǎn)是只能單作用，并且柱塞在缸內(nèi)呈懸臂狀態(tài)，支撐狀況不好，容易使缸口導(dǎo)向部分發(fā)牛偏磨,增加泄露。安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋3 .組合式液壓缸(1)伸縮式液壓缸它由幾個(gè)直徑不同的液壓缸套裝在一起組成(圖2-25)。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊,伸出行程遠(yuǎn)大于缸筒長(zhǎng)度，伸出順序可根據(jù)活塞作用面積或閥類控制，可雙作用也可單作用。其推力和速度可按照前述原則計(jì)算。薄煤層液壓支架的立柱常采用雙伸縮結(jié)構(gòu)，起重運(yùn)輸

31、機(jī)械也常用伸縮式液壓缸。圖2-24 柱塞式液壓缸圖2-25伸縮式液壓缸(2)增壓液壓缸圖2-26增壓缸工作原理(a)單作用增壓缸；(b)雙作用增壓缸安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋第四節(jié)液壓控制閥1 .按閥的基本功能分類液壓控制閥分為方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥三大類。2 .按閥與管路的連接方式分類液壓控制閥分為管式連接、板式連接、法蘭連接和集成連接。3 .按工作壓力分類液壓控制閥分為高壓閥（32MPa）、中高壓閥（21MPa）和中低壓閥（6.3MPa三大系列。一、方向控制閥方向閥的基本工作原理，是利用閥芯和閥體的相對(duì)位置的改變來控制液流的，對(duì)于方向閥的每個(gè)通流口而言，只有打開和關(guān)閉兩種狀態(tài)。方向

32、閥可分為單向閥和換向閥兩大類。（一）單向閥和液控單向閥1 .單向閥單向閥由閥芯、彈簧、閥體等組成（圖2-27）。單向閥的閥芯常用結(jié)構(gòu)形式有球形和錐形兩種。7圖2-27單向閥(a)直通式；(b)直角式；(c)符號(hào)1-閥芯；2-彈簧；3-閥體2 .液控單向閥液控單向閥是經(jīng)過液控可反向通液的單向閥。其結(jié)構(gòu)和工作原理如圖5-2所示。它是由一個(gè)直角式單向閥和液控活塞組成圖2-28(a)。當(dāng)液體沿正向流動(dòng)時(shí)，其工作原理與單向閥相同；當(dāng)需要反向流動(dòng)時(shí)，可從控制口K通入壓力液體，推動(dòng)控制活塞上移頂開閥芯，解除單向閥的反向截止作用。安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋圖2-30雙向液壓鎖結(jié)構(gòu)原圖2-28液控單向閥（a）工作原

33、理圖；（b）帶卸荷閥芯的液控單向閥；（c）符號(hào)1-錐閥；2-卸荷閥芯；3-控制活塞推桿3 .雙向液壓鎖雙向液壓鎖工作原理如圖2-30所示。當(dāng)Pi口通入壓力液體時(shí)，直接推開左單向閥芯從P2口流至執(zhí)行機(jī)構(gòu)；同時(shí)壓力液體向右推動(dòng)控制活塞頂開右單向閥芯，解除其截止作用，使通液口P4和P3連通，執(zhí)行機(jī)構(gòu)回液。當(dāng)Pi停止供液時(shí)，左、右單向閥芯均在彈簧作用下關(guān)閉，通液口P2、P4被封閉，執(zhí)行機(jī)構(gòu)停留在所需位置。當(dāng)P3口通入壓力液體時(shí)的工作過程請(qǐng)自行分析。（二）換向閥換向閥種類很多，按閥芯的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式分滑閥式、轉(zhuǎn)閥式、球閥組式（或錐閥組式）。1.滑閥式換向閥(1)基本結(jié)構(gòu)與工作原理(2)三位四通換向閥的滑

34、閥機(jī)能滑閥機(jī)能通常是指三位四通換向閥處于中位時(shí)各接口的連通方式。常用的有O、H、Y、P、M、U等幾種。（二）轉(zhuǎn)動(dòng)式換向閥轉(zhuǎn)動(dòng)式換向閥簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)閥。它是靠閥芯在閥體內(nèi)做定軸轉(zhuǎn)動(dòng)而使相應(yīng)的通道接通或斷開來實(shí)現(xiàn)換向的，一般為手動(dòng)操作，轉(zhuǎn)閥也按照其工作位置和接口數(shù)分類,表示方法與滑閥式換向閥相同。圖2-35電液換向閥（a）結(jié)構(gòu)圖；（b）圖形符號(hào)；（c）簡(jiǎn)化圖形符號(hào)1-液動(dòng)閥閥芯；2、8-單向閥；3、7-節(jié)流閥；4、6-電磁閥；5-電磁閥閥芯圖2-36采煤機(jī)調(diào)高系統(tǒng)圖2-37定向供液回路圖2-38二位二通閥卸荷回路（三）方向閥的應(yīng)用舉例1 .換向回路如圖2-36所示，利用三位四通換向閥控制液壓缸的動(dòng)作方向。

35、換向閥處于中位時(shí)，泵輸出的壓力液經(jīng)中位（M形機(jī)能）回油箱，液壓缸不動(dòng)作。操縱換向閥使其處于左位，則P與A、B與T相通，壓力液一方面經(jīng)控制油路（虛線）推開液控單向閥2,使之反向?qū)?；另一方面直接推開液控單向閥1進(jìn)入液壓缸無桿腔，使活塞伸出，有桿腔回液，當(dāng)換向閥處于右位時(shí)，活塞縮回運(yùn)動(dòng)。安全閥3起過載保護(hù)作用。2 .鎖緊回路如圖2-37所示，利用兩個(gè)液控單向閥可實(shí)現(xiàn)液壓缸的雙向鎖緊，當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，A、B口截止，液控單向閥關(guān)閉，保證液壓缸在雙向負(fù)載下都能停留在所需位置上不動(dòng)。3 .定向供液回路如圖2-38所示是由四個(gè)單向閥組成的定向供液回路，不論液壓泵正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)（泵的吸、排液口互換），吸液管

36、路和排液管路的液流方向始終保持不變。4 .卸荷回路若液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要短時(shí)間停止工作，可利用換向閥使液壓泵卸荷，空載運(yùn)轉(zhuǎn)，降低功率消耗。(1)利用換向閥的中位卸荷具有M、K和H機(jī)能的三位換向閥，當(dāng)其位于中位時(shí)，液壓泵輸出的流量可直接回油箱。圖2-36采用M形機(jī)能卸荷。(2)利用二位二通換向閥卸荷如圖2-38所示，在系統(tǒng)正常工作時(shí)，二位二通閥處于斷開位置。當(dāng)系統(tǒng)短時(shí)間停止工作時(shí)，二位二通電磁閥通電，移至連通位置，液壓泵輸出的流量經(jīng)二位二通閥流回油箱。二、壓力控制閥壓力控制閥簡(jiǎn)稱壓力閥。其功能是控制液壓系統(tǒng)壓力或利用壓力信號(hào)去控制其他元件的動(dòng)作。按功能可分為溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等。其共

37、同之處是：利用作用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡實(shí)現(xiàn)控制。(一)溢流閥溢流閥是利用溢出系統(tǒng)中部分或全部流量來控制系統(tǒng)壓力的元件。它的主要用途有兩個(gè)：一是用來保持系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定，其閥口常開溢流；二是起過載保護(hù)作用，即安全閥的作用，其閥口常閉，只有當(dāng)系統(tǒng)過載時(shí)才打開溢流，以限定系統(tǒng)最高壓力。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，溢流閥又分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩類。1 .溢流閥的結(jié)構(gòu)和工作原理(1)直動(dòng)式溢流閥直動(dòng)式溢流閥由閥體、閥芯、彈簧和調(diào)壓螺栓組成。(2)先導(dǎo)式溢流閥它由先導(dǎo)閥和主閥兩部分組成。先導(dǎo)閥實(shí)際上是一個(gè)小流量的直動(dòng)式溢流閥，它由調(diào)壓螺栓、調(diào)壓彈簧、錐形閥芯、閥座和閥蓋等組成。溢流閥的動(dòng)作壓力由先導(dǎo)閥調(diào)定。主閥由

38、閥體、主閥芯和主彈簧等組成。2 .溢流閥的應(yīng)用舉例(1)安全保護(hù)回路溢流閥起安全保護(hù)作用，它是常閉的，只有當(dāng)液壓缸工作過載時(shí)，溢流閥才打開溢流，以限制系統(tǒng)最高壓力。(2)穩(wěn)壓溢流回路在工作中，溢流閥是常開的，泵的出口壓力由溢流閥調(diào)定，并保持基本穩(wěn)定另外，溢流閥還可用于遠(yuǎn)程調(diào)壓回路、多級(jí)調(diào)壓回路、卸荷回路、遠(yuǎn)程無級(jí)調(diào)壓回路以及背壓回路（溢流閥安裝于液動(dòng)機(jī)回液管路上）等。（二）減壓閥減壓閥按作用不同，分為定值減壓閥、定差減壓閥和定比減壓閥。通常所說的減壓閥是指定值減壓閥。1 .減壓閥的結(jié)構(gòu)和工作原理減壓閥按結(jié)構(gòu)也分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種，作為國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品都為先導(dǎo)式，直動(dòng)式一般與其他閥組合使用。先

39、導(dǎo)式減壓閥的結(jié)構(gòu)由先導(dǎo)閥和主閥組成。先導(dǎo)閥多為錐閥，起調(diào)壓作用；主閥為滑閥式，起減壓作用。2 .減壓閥的應(yīng)用舉例MLS3-170型采煤機(jī)緊鏈裝置的液壓系統(tǒng)，該裝置固定于工作面刮板輸送機(jī)兩端的機(jī)頭和機(jī)尾上，利用液壓支架的乳化液泵站提供的高壓液體，經(jīng)減壓后輸入緊鏈液壓缸，使?fàn)恳湹乃蛇叡３忠欢ǖ膹埦o力。(三)順序閥根據(jù)控制方式，順序閥可分為兩類:是直接利用閥的進(jìn)口壓力來控制閥芯動(dòng)作的內(nèi)控順序閥，又稱直控順序閥；二是利用另外的控制壓力使閥芯動(dòng)作的外控順序閥。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，順序閥分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種，目前應(yīng)用較多的是直動(dòng)式。1 .順序閥的結(jié)構(gòu)和工作原理直動(dòng)式高壓順序閥，它由閥體、主閥芯、控制閥芯和

40、彈簧等組成。2 .順序閥的應(yīng)用舉例(1)順序動(dòng)作回路(2)卸荷回路(四)壓力繼電器壓力繼電器是一種將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的轉(zhuǎn)換開關(guān)。它的作用是根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力的變化，通過內(nèi)部的微動(dòng)開關(guān)自動(dòng)接通或斷開有關(guān)電路，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制或安全保護(hù)。1壓力繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理圖2-50 DP -320型壓力繼電器1柱塞；2-頂桿；3-調(diào)節(jié)螺栓；4搬動(dòng)開關(guān)圖2-51卸荷控制回路壓力繼電器的結(jié)構(gòu)形式較多，圖2-50為DP-320型柱塞式壓力繼電器。壓力液體從控制口P進(jìn)入，作用于柱塞底部，當(dāng)液壓作用力大于調(diào)壓彈簧力時(shí)，柱塞便向上移動(dòng)頂起彈簧座，頂桿上移使微動(dòng)開關(guān)的觸點(diǎn)閉合發(fā)出電信號(hào)，使有關(guān)控制電路接通或斷開。通過

41、調(diào)節(jié)螺栓改變彈簧的預(yù)壓縮量，可調(diào)整動(dòng)作壓力。2.壓力繼電器的應(yīng)用舉例圖2-51是采用壓力繼電器控制液壓泵卸荷的回路。當(dāng)系統(tǒng)壓力升高到壓力繼電器調(diào)定值時(shí)，它隨即動(dòng)作接通二位二通閥電磁鐵線圈控制電路，使閥移至通路位置，液壓泵經(jīng)過二位二通閥卸荷，此時(shí)單向閥關(guān)閉，蓄能器作為壓力源使系統(tǒng)保壓。三、流量控制閥常用的流量閥有節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、調(diào)速閥等多種，其中節(jié)流閥是各種流量閥的基礎(chǔ)，應(yīng)用較廣泛。（一）節(jié)流閥節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)和工作原理。節(jié)流閥是最基本的流量控制閥，其形式很多，均是靠改變節(jié)流口的開度來控制流量的。對(duì)節(jié)流閥的基本要求是：流量調(diào)節(jié)范圍寬且均勻，其調(diào)速比（通過閥的最大與最小穩(wěn)定流量之比）一般在50以上，工作