液壓傳動教案

1、液壓傳動教案余 鋒武漢工程職業(yè)技術學院機電工程系二一年春教研室：機電工程教研室 授課教師：余鋒課程名稱液壓傳動課次主要教學內容學時分配第一講 液壓傳動概述液壓傳動的工作原理液壓與氣動系統(tǒng)的組成液壓傳動的特點、應用4學時教學目的掌握液壓傳動等基本概念,了解液壓技術發(fā)展的歷史和發(fā)展動向。教學重點液壓傳動的工作原理、組成和特點。教學難點無教學方法多媒體教學擬留作業(yè)見本講教案授課總結§1-1 液壓傳動的工作原理為什么液壓千斤頂能頂起汽車？ 力的傳遞分析 p2=F2/A2 F1=p1A1=p2A1=pA1 液壓傳動中液體的工作壓力決定于負載。 運動的傳遞遵照容積變化相等的原則s1A1=s2A2

2、q1=v1A1=v2A2=q2執(zhí)行元件的運動速度取決于流量。 壓力和流量是液壓與氣壓傳動中的兩個最基本的參數(shù)。§1-2 液壓與氣動系統(tǒng)的組成 動力元件 將機械能轉換為液壓能。如液壓泵。 執(zhí)行元件 將液壓能轉換為機械能。如液壓缸或、液壓馬達。 控制元件 控制系統(tǒng)壓力、流量和方向。如壓力閥、流量閥、方向閥等。 輔助元件 保證系統(tǒng)正常工作輔助元件。如油箱、過濾器、管件等。§1-3 液壓傳動的特點及應用1.3.1 主要優(yōu)點 傳遞功率大。 無級調速。 傳動平穩(wěn)，易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁換向。 操作控制方便，易于實現(xiàn)自動控制、中遠距離控制和過載保護。 標準化、系列化、通用化程度高。

3、1.3.2 主要缺點 效率較低、可能泄漏污染。 工作性能易受溫度變化的限制。 造價較高。 液壓故障診斷技術要求高，液體介質污染控制較復雜。 不能得到嚴格的傳動比。 1.3.3 應用舉例 工程機械 富浪牌4RZ-1型聯(lián)合收割機-液壓式割臺升降塑料機械注塑機HT2101A 微機電液伺服萬能材料試驗機”思考題： 1-1 液壓傳動由哪五部分組成？各部分作用是什么？ 1-2 液壓傳動的優(yōu)點是什么?教研室：機電工程教研室 授課教師：余鋒課程名稱液壓傳動課次主要教學內容學時分配第二講 液壓流體力學概述 液 壓 油液體靜力學液體動力學液體流動時的壓力損失小孔流量氣穴現(xiàn)象和液壓沖擊 4學時教學目的了解壓力損失、

4、流量損失、液壓沖擊、空穴現(xiàn)象產生的原因及防止措施。掌握液壓傳動的工作介質液體的種類、性質。教學重點液體的靜力學基礎知識。流動液體的三個基本方程并進行計算。教學難點無教學方法多媒體教學擬留作業(yè)見本講教案授課總結§2-1 液壓油液壓油的功能：傳遞能量和信號；潤滑；散熱；防銹；密封摩擦副中的間隙；傳輸、分離和沉淀非可溶性污染物等。2.1.1 液壓油物理性質 密度 單位體積液體的質量。 =m/V （kg/m3） 可壓縮性 液壓油體積彈性模量（1.22）109Pa。一般情況下認為液體是不可壓縮的。 粘性 液體在外力作用下流動時，分子間的內聚力要阻止分子間的相對運動而產生一種內摩擦力，這種特性稱

5、為液體的粘性。 牛頓的液體內摩擦定律：F =A du/dy =du/dy 其中：為比例常數(shù)，即動力粘度液體的粘性用動力粘度、運動粘度、相對粘度來度量。動力粘度 表征液體粘性的內摩擦系數(shù)。 =( F/A )/( du/dy ) 運動粘度 =/，沒有明確的物理意義,但是工程實際中常用的物理量。單位：1m2/s=106cSt (厘斯)ISO規(guī)定統(tǒng)一采用運動粘度來表示油液的粘度級。我國的液壓油以40時運動粘度中心值（以mm2/s計）為粘度等級標號，即牌號。例如，牌號為LHL22的普通液壓油在40時運動粘度的中心值為22mm2/s 相對粘度 又稱條件粘度，我國采用恩氏粘（°E）。粘度隨著溫度升

6、高而顯著下降（粘溫特性）。粘度隨壓力升高而變大（粘壓特性）。2.1.2 液壓油的選用和分類 對液壓油液的選用和要求合適的粘度和良好的粘溫特性。良好的化學穩(wěn)定性。良好的潤滑性能。質地純凈。對金屬和密封件有良好的相容性?？古菽院?，抗乳化性好，腐蝕性小，抗銹性好。流動點和凝固點低，閃點和燃點高，經濟性好。 液壓油液的分類我國液壓油種類多，主要分礦油型、含水型、合成型。§2-2 液體靜力學液體靜力學研究液體靜止時的平衡規(guī)律。2.2.1 阿基米德定律浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開的液體受到的重力。 浮力FgV。2.2.2 液體壓力 液體靜壓力及其特性液體的靜壓力：靜止液

7、體內某點單位面積上所受到的法向力稱為靜壓力。 p=limF/A （A0）若在液體的面積A上所受的作用力F為均勻分布時，靜壓力可表示為: p = F / A液體靜壓力的特性：（1）、液體靜壓力垂直于承壓面，方向為該面內法線方向。（2）、液體內任一點所受的靜壓力在各個方向上都相等。 壓力的表示方法及單位 絕對壓力 以絕對真空為基準進行度量。相對壓力或表壓力 以大氣壓為基準進行度量。真空度 絕對壓力不足于大氣壓力的那部分壓力值。壓力單位 帕Pa( N/m2) 1MPa106 Pa 2.2.3 液體靜力學基本方程 靜壓力基本方程式：p=p0+gh） 壓力由兩部分組成：液面壓力p0，自重形成的壓力gh。

8、 液體內的壓力與液體深度成正比。 離液面深度相同處各點的壓力相等，組成等壓面，為水平面。2.2.4 帕斯卡原理在密閉容器內，施加于靜止液體上的壓力將以等值同時傳到各點。液體內的壓力是由負載決定的。§2-3 液體動力學2.3.1 液體運動的基本概念液體動力學研究流動液體的運動規(guī)律、能量轉化和作用力。 理想液體 既無粘性又不可壓縮的液體稱為理想液體。 恒定流動 液體流動時，若液體中任何一點的壓力、速度和密度都不隨時間而變化的流動。 過流截面 液體在管道流動時，垂直于流動方向的截面稱為過斷流面。也稱通流截面。 流量 單位時間內通過某通流截面的液體的稱為體積流量或流量。q = v A (m3

9、 / s 或 L/min）。 平均流速 單位通流截面通過的流量。設管道液體在時間t內流過的距離為l，過流斷面面積A，則 qV/tA l /t =Av 層流 液體質點互不干擾，液體的流動呈線性或層狀的流動狀態(tài)。 紊流 液體質點的運動雜亂無章，除了平行于管道軸線的運動以外，還存在著劇烈的橫向運動。 雷諾數(shù)雷諾實驗表明，真正決定液流流動狀態(tài)的是用管內的平均流速v、液體的運動粘度、管徑d三個數(shù)所組成的一個稱為雷諾數(shù)Re的無量綱數(shù)，即 Re vd/ （2.12） 液流紊流轉變?yōu)閷恿鲿r的雷諾數(shù)稱臨界雷諾數(shù)，記為Rec。2.3.2 連續(xù)性方程連續(xù)性方程是質量守恒定律在流動液體中的表現(xiàn)形式。根據質量守恒定律，

10、在dt時間內流入截面A1的質量應等于流出截面A2的質量。v1A1dtv2dA2dt v1A1v2A2q （2.15）v1A1v2A2q 2.3.3 伯努利方程液體在管內作恒定流動，任取截面1、2，有：p1+g Z1+1/2v12= p2+g Z2+1/2v22 （2.16）實際流體的伯努利方程p1 +g Z1 +1/2v12=p2 +g Z2+2/2v22+g hw （2.17）2.3.4 動量方程 動量方程是動量定理在流體力學中的具體應用，用來計算流動液體作用在限制其流動的固體壁面上的總作用力。F = d（m u）/dt = q（v2 - v1）作用在液體控制體積上的外力總和等于單位時間內流

11、出控制表面與流入控制表面的液體的動量之差。應用動量方程注意：F、u是矢量；流動液體作用在固體壁面上的力與作用在液體上的力大小相等、方向相反。例：求液流通過滑閥時，對閥芯的軸 向作用力的大小。F = q（v2 cos2 v1cos1） 液流有一個力圖使閥口關閉的力，這個力稱為液動力。F =-F =qv1cos§2-4 液體流動時的壓力損失2.4.1 沿程壓力損失液體沿等直徑直管流動時因摩擦所產生的能量損失稱沿程壓力損失。這是由液體流動時的內、外摩擦力所引起的。 圓管中的流速分布 up（R2-r2）/4l 圓管中的流量 沿程壓力損失 2.4.2 局部壓力損失 液體流經彎管、接頭、截面突變

12、、閥口及濾網等局部障礙時，引起油液質點間、以及質點與固體壁面間相互碰撞和劇烈摩擦而產生的壓力損稱局部壓力損失。§2-5 小孔流量液壓系統(tǒng)常利用小孔和縫隙來控制液體的壓力、流量和方向。通過小孔的流量 q CqA（2.30）可統(tǒng)一為通用公式 qCApm則通用液阻公式為 （Rdp/dq）§2-6 氣穴現(xiàn)象和液壓沖擊 2.6.1 氣穴現(xiàn)象在液壓系統(tǒng)中，如果某處的壓力低于空氣分離壓，原溶解在液體中的空氣就會分離出來，導致液體中出現(xiàn)大量氣泡的現(xiàn)象，稱為氣穴現(xiàn)象。 2.6.2 液壓沖擊在液壓系統(tǒng)中，由于某種原因，液體壓力在一瞬間會突然升高，產生很高的壓力峰值，這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊。思考題

13、： 2-1 油液的粘性指什么？常用的粘度表示方法有哪幾種?說明粘度的單位。 2-2 某種液壓油在溫度為50時的運動粘度為32mm2/s，密度為900kgm3 。試求其動力粘度。 2-3 某油液的動力粘度為4.9×109Ns/m2，密度為850kG/m3，求該油液的運動粘度為多少? 2-4 圖250中，立式數(shù)控加工中心主軸箱自重及配重W為8×l04N，兩個液壓缸活塞直徑D=30mm，問液壓缸輸入壓力p應為多少MPa才能平衡？教研室：機電工程教研室 授課教師：余鋒課程名稱液壓傳動課次主要教學內容學時分配第三講 液壓泵液壓泵概述齒輪泵葉片泵柱塞泵6學時教學目的掌握液壓泵的主要參數(shù)

14、、性能；掌握液壓泵的組成和基本工作原理。教學重點液壓泵選用和圖形符號教學難點無教學方法多媒體教學擬留作業(yè)見本講講義授課總結§3-1 液壓泵概述液壓泵是一種能量轉換裝置，它將機械能轉換為液壓能。3.1.1 液壓泵基本工作原理 工作原理以單柱塞泵為例組成：偏心輪、柱塞、彈簧、缸體、兩個單向閥。柱塞與缸體孔之間形成密閉容積。柱塞直徑為d，偏心輪偏心距為e。偏心輪旋轉一轉，柱塞上下往復運動一次，向下運動吸油，向上運動排油。 液壓泵正常工作的三個必備條件有可以周期性變化的密閉容積。容積由小變大吸油，由大變小壓油；具有相應的配流機構；油箱內壓力必須恒等于或大于大氣壓力。3.1.2 液壓泵的主要性

15、能參數(shù) 液壓泵的壓力工作壓力 p ：泵工作時的出口壓力，大小取決于負載。額定壓力 ps ：正常工作條件下按實驗標準連續(xù)運轉的最高壓力。吸入壓力：泵的進口處的壓力。 液壓泵的排量、流量排量V：液壓泵每轉一轉理論上應排除的油液體積，又稱為理論排量或幾何排量。 V=Sd 2/4=ed 2/2 常用單位為cm3/r。排量的大小僅與泵的幾何尺寸有關。平均理論流量 qt：泵在單位時間內理論上排出的油液體積，qt = n v ，單位為 m3/s 或 L/min 。實際流量 q ：泵在單位時間內實際排出的油液體積。在泵的出口壓力 0 時，因存在泄漏流量q，因此q = qt - q 。額定流量 q s ：泵在額

16、定壓力，額定轉速下允許連續(xù)運轉的流量。 泵的功率輸入功率 P r：驅動泵軸的機械功率為泵的輸入功率，P r = T輸出功率 P：泵輸出液壓功率， P = p q 泵的效率容積效率v= q /qt =（qt - q）/qt機械效率m = T/ Tr總效率 = P / Pr= p q / T=vm 泵的轉速：額定轉速 ns：額定壓力下能連續(xù)長時間正常運轉的最高轉速。最低轉速nmin：正常運轉允許的最低轉速。轉速范圍：最低轉速和最高轉速之間的轉速。3.1.3 液壓泵的分類和選用 按運動部件的形狀和運動方式分為齒輪泵，葉片泵，柱塞泵，螺桿泵。齒輪泵又分外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵葉片泵又分雙作用葉片泵，

17、單作用葉片泵和凸輪轉子泵柱塞泵又分徑向柱塞泵和軸向柱塞泵按排量能否變量分定量泵和變量泵。 工作壓力 柱塞泵的額定壓力最高31.5MPa；葉片泵壓力6.3MPa，高壓化以后可達16MPa；齒輪泵壓力2.5MPa，高壓化以后可達21MPa。 工作環(huán)境 齒輪泵的抗污能力最好。 噪聲指標 低噪聲泵有內嚙合齒輪泵、雙作用葉片泵和螺桿泵，雙作用葉片泵和螺桿泵的瞬時流量均勻。 效率 軸向柱塞泵的總效率最高；同一結構的泵，排量大的泵總效率高；同一排量的泵在額定工況下總效率最高。液壓泵的圖形符號§3-2 齒輪泵3.2.1 齒輪泵結構和工作原理 結構組成 齒輪泵工作原理兩嚙合的輪齒將泵體、前后蓋板和齒輪

18、包圍的密閉容積分成兩部分，輪齒進入嚙合的一側密閉容積減小，經壓油口排油，退出嚙合的一側密閉容積增大，經吸油口吸油。V = 2z m 2 B z 齒數(shù)，m 齒輪模數(shù)，B 齒寬齒輪節(jié)圓直徑一定時，為增大泵的排量，應增大模數(shù)，減小齒數(shù)。3.2.3 外嚙合齒輪泵的結構特點 困油現(xiàn)象與卸荷措施困油現(xiàn)象產生的原因 齒輪重迭系數(shù)1，在兩對輪齒同時嚙合時，它們之間將形成一個與吸、壓油腔均不相通的閉死容積，此閉死容積隨齒輪轉動其大小發(fā)生變化，先由大變小，后由小變大。困油現(xiàn)象的危害 閉死容積由大變小時油液受擠壓， 導致壓力沖擊和油液發(fā)熱，閉死容積由小變大時，會引起汽蝕和噪聲。卸荷措施 在前后蓋板或浮動軸套上開卸荷

19、槽。開設卸荷槽的原則 兩槽間距a為最小閉死容積，而使閉死容積由大變小時與壓油腔相通，閉死容積由小變大時與吸油腔相通。 泄漏與間隙補償措施齒輪泵存在端面泄漏、徑向泄漏和輪齒嚙合處泄漏。端面泄漏占8085。端面間隙補償采用靜壓平衡措施：在齒輪和蓋板之間增加一個補償零件，如浮動軸套或浮動側板，在浮動零件的背面引入壓力油，讓作用在背面的液壓力稍大于正面的液壓力，其差值由一層很薄的油膜承受。 徑向力不平衡齒谷內的油液由吸油區(qū)的低壓逐步增壓到壓油區(qū)的高壓。作用在齒輪軸上液壓徑向力和輪齒嚙合力的合力 F = K p B De K為系數(shù)，對主動齒輪K=0.75；對從動齒輪K=0.85。液壓徑向力的平衡措施之一

20、：通過在蓋板上開設平衡槽，使它們分別與低、高壓腔相通，產生一個與液壓徑向力平衡的作用。平衡徑向力的措施都是以增加徑向泄漏為代價。3.2.4 內嚙合齒輪泵 工作原理 一對相互嚙合的小齒輪和內齒輪與側板所圍成的密閉容積被齒嚙合線分割成兩部分，當傳動軸帶動小齒輪旋轉時，輪齒脫開嚙合的一側密閉容積增大，為吸油腔；輪齒進入嚙合的一側密閉容積減小，為壓油腔。 特點無困油現(xiàn)象，流量脈動小，噪聲低。3.2.5 螺桿泵 工作原理 相互嚙合的螺桿與殼體之間形成多個密閉容積，每個密閉容積為一級。當傳動軸帶動主螺桿順時針旋轉時，左端密閉容積逐漸形成，容積增大為吸油腔；右端密閉容積逐漸消失，容積減小為壓油腔。 特點 流

21、量均勻，噪聲低；自吸性能好。§3-3 葉片泵優(yōu)點是結構緊湊，工作壓力較高，流量脈動小，工作平穩(wěn)。 缺點是對油液的污染也比較敏感，結構復雜，制造工藝要求比較高。葉片泵又分為雙作用葉片泵和單作用葉片泵。 分類雙作用葉片泵只能作定量泵用，單作用葉片泵可作變量泵用。雙作用葉片泵因轉子旋轉一周，葉片在轉子葉片槽內滑動兩次，完成兩次吸油和壓油而得名。單作用葉片泵轉子每轉一周，吸、壓油各一次，故稱為單作用。3.3.1 雙作用葉片泵 工作原理定子 其內環(huán)由兩段大半徑R 圓弧、兩段小半徑 r 圓弧和四段過渡曲線組轉子 銑有Z個葉片槽，且與定子同心，寬度為B葉片 在葉片槽內能自由滑動左、右配流盤 開有對

22、稱布置的吸、壓油窗口傳動軸由定子內環(huán)、轉子外圓和左右配流盤組成的密閉工作容積被葉片分割為四部分，傳動軸帶動轉子旋轉，葉片在離心力作用下緊貼定子內表面，因定子內環(huán)由兩段大半徑圓弧、兩段小半徑圓弧和四段過渡曲線組成,故有兩部分密閉容積將減小，受擠壓的油液經配流窗口排出，兩部分密閉容積將增大形成真空，經配流窗口從油箱吸油。 流量、排量公式 V=2B（R 2r 2）- 2Bz(R r)/cos為葉片厚度,為葉片傾角。 雙作用葉片泵的結構特點配流盤 為減少兩葉片間的密閉容積在吸壓油腔轉換時因壓力突變而引起的壓力沖擊，在配流盤的配流窗口前端開有減振槽。徑向力平衡。合理設計過渡曲線形狀和葉片數(shù)（z8），可使

23、理論流量均勻，噪聲低。為保證葉片自由滑動且始終緊貼定子內表面，葉片槽根部全部通壓力油。定子曲線圓弧段圓心角配流窗口的間距角 葉片間夾角（= 2/ z ）。 高壓葉片泵的結構特點葉片槽根部全部通壓力油會帶來以下副作用： 定子的吸油腔部被葉片刮研，造成磨損；減少了泵的理論排量；可能引起瞬時理論流量脈動。 這樣，影響了泵的壽命和額定壓力的提高。提高雙作用葉片泵額定壓力的措施：采用浮動配流盤實現(xiàn)端面間隙補償減小通往吸油區(qū)葉片根部的油液壓力（p）減小吸油區(qū)葉片根部的有效作用面積階梯式葉片（s ） 子母葉片（b ） 柱銷式葉片 （b ）3.3.2 單作用葉片泵 工作原理定子 內環(huán)為圓轉子 與定子存在偏心e

24、，銑有z 個葉片槽葉片 在轉子葉片槽內自由滑動，寬度為B左、右配流盤 銑有吸、壓油窗口傳動軸排量公式 V= 2DBe 單作用葉片泵的特點可以通過改變定子的偏心距 e 來調節(jié)泵的排量和流量。葉片槽根部分別通油，葉片厚度對排量無影響。因葉片矢徑是轉角的函數(shù)，瞬時理論流量是脈動的。葉片數(shù)取為奇數(shù)，以減小流量的脈動。3.3.3 限壓式變量葉片泵 結構、原理 定子右邊控制活塞作用著泵的出口壓力油，左邊作用著調壓彈簧力，當F<Ft時，定子處于右極限位置，e=emax，泵輸出最大流量；若泵的壓力隨負載增大，導致F>Ft，定子將向偏心減小的方向移動，泵的輸出流量減小。調節(jié)壓力調節(jié)螺釘?shù)念A壓縮量，即

25、改變特性曲線中拐點B 的壓力大小 pB，曲線 BC 沿水平方向平移。3.3.4 限壓式變量葉片泵特性曲線調節(jié)定子右邊的最大流量調節(jié)螺釘，可以改變定子的最大偏心距emax，即改變泵的最大流量，曲線 AB上下移動。更換不同剛度的彈簧，即改變了BC 的斜率，泵的最高壓力pc也就不同。§3-4 柱塞泵柱塞泵是依靠柱塞在缸體內往復運動，使密封工作腔容積產生變化來實現(xiàn)吸油、壓油的。由于柱塞與缸體內孔均為圓柱表面，因此加工方便，密封性能好。所以，柱塞泵具有壓力高、驅動功率大、變量方便、轉速高、效率高、結構緊湊、壽命長等優(yōu)點?？傂蕿?0左右。其缺點是結構較為復雜、重量大、自吸性差、有些零件對材料加

26、工工藝的要求較高、成本較高、要求較高的過濾精度、對使用和維護要求較高。柱塞沿徑向放置的泵稱為徑向柱塞泵，柱塞軸向布置的泵稱為軸向柱塞泵。 分 類為了連續(xù)吸油和壓油，柱塞數(shù)必須大于等于3。 徑向柱塞泵配流軸式徑向柱塞泵閥配流徑向柱塞泵 軸向柱塞泵斜盤式軸向柱塞泵斜軸式無鉸軸向柱塞泵3.4.1 配流軸式徑向柱塞泵 配流軸式徑向柱塞泵 工作原理缸體 均布有七個柱塞孔，柱塞底部空間為密閉工作腔。柱塞 其頭部滑履與定子內圓接觸。定子 與缸體存在偏心。配流軸傳動軸 徑向柱塞泵 排量排量公式 V =（d 2 / 2 ）e ze 定子與缸體之間的偏心距Z 柱塞數(shù)徑向柱塞泵結構特點配流軸配流，因配流軸上與吸、壓

27、油窗口對應的方向開有平衡油槽，使液壓徑向力得到平衡，容積效率較高。柱塞頭部裝有滑履，滑履與定子內圓為面接觸，接觸面比壓很小?？梢詫崿F(xiàn)多泵同軸串聯(lián)，液壓裝置結構緊湊。改變定子相對缸體的偏心距可以改變排量，且變量方式多樣。3.4.2 斜盤式軸向柱塞泵斜盤式柱塞泵主要由斜盤1、柱塞2、缸體3、配流盤4及變量機構組成。 斜盤式軸向柱塞泵的工作原理工作原理缸體 均布Z 個柱塞孔，分布圓直徑為D柱塞滑履組 柱塞直徑為d斜盤 相對傳動軸傾角為配流盤傳動軸 斜盤式柱塞泵的排量計算 排量公式 V = z （d 2 / 4 ）D tg 改變斜盤傾角可以改變泵的排量三對磨擦副：柱塞與缸體孔，缸體與配流盤，滑履與斜盤

28、。容積效率較高，額定壓力可達31.5MPa。柱塞泵 主要零件缸體配流盤柱塞滑履組組件 軸向柱塞泵的結構、特點泵體上有泄漏油口。傳動軸是懸臂梁，缸體外有大軸承支承。為減小瞬時理論流量的脈動性，取柱塞數(shù)為奇數(shù)：5，7，9。為防止密閉容積在吸、壓油轉換時因壓力突變引起的壓力沖擊，在配流盤的配流窗口前端開有減振槽或減振孔。思考題：3-1 液壓泵有何作用？容積式液壓泵共同的工作原理是什么?3-2 什么叫液壓泵的容積效率、機械效率和總效率？相互關系如何？3-3 某變量葉片泵的轉子外徑d=83mm，定子內徑D89mm，葉片寬度B=30mm。求：(1) 當泵的排量V=16mLr時，定于與轉子間的偏心量有多大?

29、(2) 泵的最大排量是多少?教研室：機電工程教研室 授課教師：余鋒課程名稱液壓傳動課次主要教學內容學時分配第四講 液壓缸與液壓馬達液壓缸液壓馬達4學時教學目的教學重點教學難點無教學方法多媒體教學擬留作業(yè)見本講講義授課總結§4-1 液壓缸液壓缸與馬達一樣，也是將液壓能轉變?yōu)闄C械能的裝置，它將液壓能轉變?yōu)橹本€運動或擺動的機械能。4.1.1 液壓缸的分類按結構形式分： 活塞缸 又分單桿活塞缸、雙桿活塞缸 柱塞缸 擺動缸 又分單葉片擺動缸、雙葉片擺動缸按作用方式分： 單作用液壓缸 一個方向的運動依靠液壓作用力實現(xiàn)，另一個方向依靠彈簧力、重力等實現(xiàn)； 雙作用液壓缸 兩個方向的運動都依靠液壓作用

30、力來實現(xiàn)； 復合式缸 活塞缸與活塞缸的組合、活塞缸與柱塞缸的組合、活塞缸與機械結構的組合等。雙桿活塞缸雙桿活塞缸活塞兩側都有活塞桿伸出，根據安裝方式不同又分為活塞桿固定式和缸筒固定式兩種。當缸筒固定時，運動部件移動范圍是活塞有效行程的三倍；當活塞桿固定時，運動部件移動范圍是活塞有效行程的兩倍 。雙桿活塞缸的速度推力特性v q / A 4 qv /（D 2 d 2） 缸在左右兩個方向上輸出的速度相等，v為缸的容積效率。F A（p1 p2）m（D 2d 2）（p1 p2）m /4缸在左右兩個方向上輸出的推力相等，m為缸的機械效率。單桿活塞缸單桿活塞缸只有一端帶活塞桿，它也有缸筒固定和活塞桿固定兩種

31、安裝方式，兩種方式的運動部件移動范圍均為活塞有效行程的兩倍。單桿活塞缸速度推力特性向右運動速度 v1 qv /A1 4 qv /D2 向右運動推力 F1 （A1p1 A2p2）m 向左運動速度 v2 qv /A2 4 qv /（D 2 d 2） 向左運動推力 F2 （A2 p1 A1p2）m 往返速比 v v2 / v11/1（d /D）2 式中v為缸的容積效率，m為缸的機械效率單桿活塞缸差動連接的速度推力特性單活塞桿缸兩腔同時通壓力油，稱為差動接。運動速度 v3（q q）/ A1（q A2v3）/ A1整理得：v3 q /（A1A2）4 q /d 2 如果要求差動缸向右運動速度v3非差動連接

32、向左運動速度 v2 則 D =2 1/2 d 活塞推力F3 p1（A1A2 ) m柱塞缸的特點柱塞與缸筒無配合關系，缸筒內孔不需精加工，只是柱塞與缸蓋上的導向套有配合關系。為減輕重量，減少彎曲變形，柱塞常做成空心。柱塞缸只能作單作用缸，要求往復運動時，需成對使用。柱塞缸能承受一定的徑向力。柱塞缸的速度推力特性，柱塞運動速度 v qv /A 4 qv /d 2柱塞推力 F pAmp（d 2 / 4 ）m伸縮液壓缸它由兩個或多個活塞式缸套裝而成，前一級活塞缸的活塞桿是后一級活塞缸的缸筒。各級活塞依次伸出可獲得很長的行程，當依次縮回時缸的軸向尺寸很小。除雙作用伸縮液壓缸外，還有單作用伸縮液壓缸，它與

33、雙作用不同點是回程靠外力，而雙作用靠液壓作用力。當通入壓力油時，活塞由大到小依次伸出；縮回時，活塞則由小到大依次收回。各級壓力和速度可按活塞缸的有關公式計算。特別適用于工程機械及自動線步進式輸送裝置。齒條活塞缸齒條活塞缸是活塞缸與齒輪齒條機構組成的復合式缸。它將活塞的直線往復運動轉變?yōu)辇X輪的旋轉運動，用在機床的進刀機構、回轉工作臺轉位、液壓機械手等。齒條活塞缸的速度推力特性輸出轉矩 TMp（/ 8）D 2 D im輸出角速度 8 qv / D 2 D I式中 p 為缸左右兩腔壓力差，D 為活塞直徑，D i為齒輪分度圓直徑。液壓缸的典型結構缸體組件 包括缸筒、缸蓋、缸底等零件。活塞組件 包括活塞

34、與活塞桿等零件。密封裝置 有活塞與缸筒、活塞桿與缸蓋的密封。緩沖裝置排氣裝置液壓缸安裝連接形式：腳架式，耳環(huán)式，鉸軸式§4-2 液壓馬達4.2.1 液壓馬達概述液壓馬達是將液體壓力能轉換為機械能的裝置,輸出轉矩和轉速，是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件。馬達與泵在原理上有可逆性，但因用途不同結構上有些差別：馬達要求正反轉，其結構具有對稱性；而泵為了保證其自吸性能，結構上采取了某些措施。馬達的分類：ns500r/min 為高速液壓馬達：齒輪馬達，葉片馬達，軸向柱塞馬達ns 500r/min 為低速液壓馬達：徑向柱塞馬達（單作用連桿型徑向柱塞馬達，多作用內曲線徑向柱塞馬達） 液壓馬達圖形符號 液壓馬達

35、的特性參數(shù)工作壓力與額定壓力工作壓力 p 大小取決于馬達負載，馬達進出口壓力的差值稱為馬達的壓差p。額定壓力 ps 能使馬達連續(xù)正常運轉的最高壓力。流量與容積效率 輸入馬達的實際流量 qMqMtq 其中qMt為理論流量，馬達在沒有泄漏時， 達到要求轉速所需進口流量。容積效率Mv qMt / qM 1 q / qM排量與轉速 排量V為MV等于1 時輸出軸旋轉一周所需油液體積。轉速 n qMt/ V qMMV / V轉矩與機械效率 實際輸出轉矩 TTt-T 理論輸出轉矩 Ttp VMm/ 2機械效率MmTM/TMt功率與總效率M PMo/ PmiT 2n/ p qM MvM式中PMo為馬達輸出功率

36、，Pmi為馬達輸入功率。 4.2.2 齒輪馬達 工作原理 結構特點進出油口相等，有單獨的泄油口；為減少摩擦力矩，采用滾動軸承；為減少轉矩脈動，齒數(shù)較泵的齒數(shù)多。 應用 由于密封性能差，容積效率較低，不能產生較大的轉矩，且瞬時轉速和轉矩隨嚙合點而變化，因此僅用于高速小轉矩的場合，如工程機械、農業(yè)機械及對轉矩均勻性要求不高的設備。4.2.3 葉片馬達 工作原理 結構特點進出油口相等，有單獨的泄油口；葉片徑向放置，葉片底部設置有燕式彈簧；在高低壓油腔通入葉片底部的通路上裝有梭閥。 應用轉動慣量小，反應靈敏，能適應較高頻率的換向。但泄漏大，低速時不夠穩(wěn)定。適用于轉矩小、轉速高、機械性能要求不嚴格的場合

37、。4.2.4 軸向柱塞馬達 工作原理 結構特點軸向柱塞泵和軸向柱塞馬達是互逆的。配流盤為對稱結構。 應用作變量馬達。改變斜盤傾角，不僅影響馬達的轉矩，而且影響它的轉速和轉向。斜盤傾角越大，產生的轉矩越大，轉速越低。思考題：4-1 差動液壓缸無桿腔面積A150cm2，有桿腔面積A225cm2，負載F276×103N，活塞以1.5×10-2m/s的速度運動。試求：(1)供油壓力大??；(2)所需的供油量；(3)液壓缸的輸入功率。4-2 串聯(lián)雙桿液壓缸，有效工作面積均為A1和A2，外負載各為F1和F2，求p1、p2、v1和v2。4-3 什么是差動連接和往返速比？如差動缸v3是v2

38、三倍，A1/ A2 是多少？ 教研室：機電工程教研室 授課教師：余鋒課程名稱液壓傳動課次主要教學內容學時分配第五講 液壓閥液壓閥概述方向控制壓力控制閥流量控制閥8學時教學目的教學重點教學難點無教學方法多媒體教學擬留作業(yè)見本講講義授課總結§5-1 液壓閥概述用來控制液流的壓力、流量和方向。5.1.1 液壓閥的分類根據結構形式分類:滑閥; 錐閥; 球閥根據用途不同分類 壓力控制閥 用來控制和調節(jié)液壓系統(tǒng)液流壓力的閥類，如溢流閥、減壓閥、順序閥等。 流量控制閥 用來控制和調節(jié)液壓系統(tǒng)液流流量的閥類，如節(jié)流閥、調速閥、分流集流閥、比例流量閥等。 方向控制閥 用來控制和改變液壓系統(tǒng)液流方向的閥

39、類，如單向閥、液控單向閥、換向閥等。§5-2 方向控制方向控制閥用在液壓系統(tǒng)中控制液流的方向。它包括單向閥和換向閥。單向閥有普通單向閥和液控單向閥。換向閥按操作閥芯運動的方式可分為手動、機動、電磁動、液動、電液動等。5.2.1 普通單向閥 圖形符 普通單向閥是只允許液流一個方向流動，反向則被截止的方向閥。 工作原理 左端進油·，壓力油作用在閥芯左端，克服右端彈簧力使閥芯右移，閥口開啟，油液從右端流出；若右端進油，壓力油與彈簧同向作用，將閥芯緊壓在閥座孔上，閥口關閉，油液被截止不能通過。5.2.2 液控單向 工作原理當控制油口不通壓力油時，油液只能從p1p2；當控制油口通壓力

40、油時，正、反向的油液均可自由通過。根據控制活塞上腔的泄油方式不同分為內泄式和外泄式。 液控單向閥的應用用于保壓回路用于鎖緊回路5.2.3 換向換向閥是利用閥芯在閥體孔內作相對運動，使油路接通或切斷而改變油流方向的閥。換向閥的分類按結構形式可分：滑閥式、轉閥式、球閥式。按閥體連通的主油路數(shù)可分：兩通、三通、四通等。按閥芯在閥體內的工作位置可分：兩位、三位、四位等。按操作閥芯運動的方式可分：手動、機動、電磁動、液動、電液動等。按閥芯定位方式分：鋼球定位式、彈簧復位式。下面以滑閥式換向閥為例講解期工作原理。 滑閥式換向閥的結構閥芯與閥體孔配合處為臺肩，閥體孔內溝通油液的環(huán)形槽為沉割槽。閥體在沉割槽處

41、有對外連接油口。閥芯臺肩和閥體沉割槽可以是兩臺肩三沉割槽，也可以是三臺肩五沉割槽。當閥芯運動時，通過閥芯臺肩開啟或封閉閥體沉割槽，接通或關閉與沉割槽相通的油口。位通及圖形符號閥芯運動是藉助于機械外力實現(xiàn)的。其中，手動換向閥又分為手動和腳踏兩種；機動換向閥則通過安裝在運動部件上的撞塊或凸輪推動閥芯。特點是工作可靠。根據閥芯的定位方式分為彈簧鋼球定位式彈簧自動復位式 手動（機動）換向閥電磁換向閥芯運動是藉助于電磁力和彈簧力的共同作用。電磁鐵不得電，閥芯在右端彈簧的作用下，處于左極端位置（右位），油口p與A通，B不通；電磁鐵得電產生一個電磁吸力，通過推桿推動閥芯右移，則閥左位工作，油口p與B通，A不

42、通。電磁鐵可以是直流、交流或交本整流的。兩位電磁閥有彈簧復位式（一個電磁鐵）和鋼球定位式（兩個電磁鐵）。如果將兩端電磁鐵與彈簧對中機構組合，又可組成三位的電磁換向閥，電磁鐵得電分別為左右位，不得電為中位（常位）。電磁吸力有限，電磁換向閥最大通流量小于100 L/min。對液動力較大的大流量閥則應選用液動換向閥或電液換向閥。電液換向電液換向閥是由電磁換向閥與液動換向閥組合而成，液動換向閥實現(xiàn)主油路的換向，稱為主閥；電磁換向閥改變液動閥控制油路的方向，稱為先導閥。為保證液動閥回復中位，電磁閥的中位必須是A、B、T油口互通?？刂朴涂梢匀∽灾饔吐返膒口（內控），也可以另設獨立油源（外控）。采用內控時，

43、主油路必須保證最低控制壓力（0.30.5MPa)；采用外控時，獨立油源的流量不得小于主閥最大通流量的15 ，以保證換向時間要求。電磁閥的回油可以單獨引出（外排），也可以在閥體內與主閥回油口溝通，一起排回油箱（內排）。液動閥兩端控制油路上的節(jié)流閥可以調節(jié)主閥的換向速度。電液換向閥工作原理要點 滑閥的中位機能三位的滑閥在中位時各油口的連通方式體現(xiàn)了換向閥的控制機能，稱之為滑閥的中位機能。滑閥機能的應用：使泵卸載的有H、K、M型；使執(zhí)行元件停止的有O、M型；使執(zhí)行元件浮動的有H、Y型；使液壓缸實現(xiàn)差動的有P型。§5-3 壓力控制閥壓力控制閥是用來控制液壓系統(tǒng)中油液壓力或通過壓力信號實現(xiàn)控制

44、的閥類。它包括溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器。壓力控制閥的基本工作原理 通過液壓作用力與彈簧力進行比較來實現(xiàn)對油液壓力的控制。調節(jié)彈簧的預壓縮量即調節(jié)了閥芯的動作壓力，該彈簧是壓力控制閥的重要調節(jié)零件，稱為調壓彈簧。5.3.1 直動型溢流閥 結構原理 直動型溢流閥由閥芯、閥體、彈簧、上蓋、調節(jié)桿、調節(jié)螺母等零件組成。閥體上進油口旁接在泵的出口，出口接油箱。原始狀態(tài)，閥芯在彈簧力的作用下處于最下端位置，進出油口隔斷。進口油液經閥芯徑向孔、軸向孔作用在閥芯底端面，當液壓力等于或大于彈簧力時，閥芯上移，閥口開啟，進口壓力油經閥口溢回油箱。此時閥芯受力平衡，閥口溢流滿足壓力流量方程。閥口剛開啟時閥

45、芯受力平衡方程 pkD 2/4 = K（xo+ L）閥口開啟后閥芯受力平衡方程 pD 2/4 = K（xo+ L+ x）+Fs閥口開啟后溢流的壓力流量方程 q =CD x（2p/）1/2 直動型溢流閥工作原理要點對應調壓彈簧一定的預壓縮量 xo，閥的進口壓力 p 基本為一定值。由于閥開口大小 x 和 穩(wěn)態(tài)液動力Fs的影響，閥的進口壓力隨流經閥口流量的增大而增大。當流量為額定流量時的閥的進口壓力 ps 最大，ps稱為閥的調定壓力。彈簧腔的泄漏油經閥內泄油通道至閥的出口引回油箱，若閥的出口壓力不為零，則背壓將作用在閥芯上端，使閥的進口壓力增大。對于高壓大流量的壓力閥，要求調壓彈簧具有很大的彈簧力，

46、這樣不僅使閥的調節(jié)性能變差，結構上也難以實現(xiàn)。5.3.2 先導型溢流閥 結構組成 它由先導閥和主閥組成。先導閥實際上是一個小流量直動型溢流閥，其閥芯為錐閥。主閥芯上有一阻尼孔，且上腔作用面積略大于下腔作用面積，其彈簧只在閥口關閉時起復位作用。 圖形符號 先導型溢流閥工作原理要點先導閥和主閥閥芯分別處于受力平衡，其閥口都滿足壓力流量方程。閥的進口壓力由兩次比較得到，壓力值主要由先導閥調壓彈簧的預壓縮量確定，主閥彈簧起復位作用。通過先導閥的流量很小，是主閥額定流量的1，因此其尺寸很小，即使是高壓閥，其彈簧剛度也不大。這樣一來閥的調節(jié)性能有很大改善。主閥芯開啟是利用液流流經阻力孔形成的壓力差。阻力孔

47、一般為細長孔，孔徑很小=0.81.2mm，孔長l = 812mm，因此工作時易堵塞，一旦堵塞則導致主閥口常開無法調壓。先導閥前腔有一控制口，用于卸荷和遙控。 先導型溢流閥遙控口接法先導閥前腔有一遙控口，在該控制口接遠程調壓閥可實現(xiàn)遠控，接電磁閥通回油箱可實現(xiàn)卸載。遠程調壓閥實際上是一個獨立的壓力先導閥，旁接在先導型溢流閥遙控口起遠程調壓作用，其調定壓力必須低于先導閥的調定壓力。無論哪個起作用，泵的溢流量始終經主閥閥口回油箱。 溢流閥的功用溢流閥旁接在泵的出口，用來保證系統(tǒng)壓力恒定，稱為定壓閥。溢流閥旁接在泵的出口，用來限制系統(tǒng)壓力的最大值，對系統(tǒng)起保護作用，稱為安全閥。電磁溢流閥還可以在執(zhí)行機

48、構不工作時使泵卸載。5.3.3 減壓閥減壓閥是利用液流流過縫隙產生壓力損失，使其出口壓力低于進口壓力的壓力控制閥。按調節(jié)要求不同，有定值減壓閥，定差壓閥，定比減壓閥。其中定值減壓閥應用最廣，又簡稱減壓閥。 定值減壓閥的結構原理減壓閥由壓力先導閥和主閥組成。出口壓力油引至主閥芯上腔和先導閥前腔，當出口壓力大于減壓閥的調定壓力時，先導閥開啟，主閥芯上移，減壓縫隙關小，減壓閥才起減壓作用且保證出口壓力為定值。 圖形符號 減壓閥的特點與功用與先導型溢流閥比較：減壓閥是出口壓力控制，保證出口壓力為定值；溢流閥是進口壓力控制，保證進口壓力為定值。減壓閥閥口常開；溢流閥閥口常閉。減壓閥有單獨的泄油口；溢流閥

49、彈簧腔的泄漏油經閥體內流道內泄至出口。減壓閥與溢流閥一樣有遙控口。減壓閥用在液壓系統(tǒng)中獲得壓力低于系統(tǒng)壓力的二次油路上，如夾緊回路、潤滑回路和控制回路。必須說明，減壓閥出口壓力還與出口負載有關，若負載壓力低于調定壓力時，出口壓力由負載決定，此時減壓閥不起減壓作用。5.3.4 順序閥順序閥是一種利用壓力控制閥口通斷的壓力閥。按控制油來源不同分內控和外控，按彈簧腔泄漏油引出方式不同分內泄和外泄。 順序閥的四種結構形式及其圖形符號通過改變上蓋或底蓋的裝配位置可得到內控外泄、內控內泄、外控外泄、外控內泄四種結構類型。 順序閥的功用內控外泄順序閥與溢流閥非常相象：閥口常閉，進口壓力控制，但是該閥出口油液

50、要去工作，所以有單獨的泄油口。 內控外泄順序閥用于多個執(zhí)行元件順序動作。其進口壓力先要達到閥的調定壓力，而出口壓力取決于負載。當負載壓力高于閥的調定壓力時，進口壓力等于出口壓力，閥口全開；當負載壓力低于調定壓力時，進口壓力等于調定壓力，閥的開口一定。內控內泄順序閥的圖形符號和工作原理與溢流閥相同。多串聯(lián)在執(zhí)行元件的回油路上，使回油具有一定壓力，保證執(zhí)行元件運動平穩(wěn)。如圖示閥3作背壓閥。外控內泄順序閥等同于二位二通閥，可作卸載閥，如雙泵供油回路中閥3是泵1的卸載閥。外控外泄順序閥可作液動開關和限速鎖。如遠控平衡閥可限制重物下降的速度。§5-4 流量控制閥流量控制閥是通過改變閥口大小來改變液阻實現(xiàn)流量調節(jié)的閥。普通流量控制閥包括節(jié)流閥、調速閥、溢流節(jié)流閥和分流集流閥。 流量控制原理流經薄壁小孔的流量 q = cdA(2p/)1/2 流經細長孔的流量 q =(d 4/128l )p綜合兩式得通用節(jié)流方程 q = KLAp m節(jié)流元件的節(jié)流口結構有錐形、三角槽形、矩形、三角形等。當壓力差一定時，改變開口面積即改變