液壓理論教程

液壓理論教程第一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三培訓目錄液壓傳動的基礎(chǔ)知識液壓傳動的優(yōu)缺點液壓傳動的基本原理工作介質(zhì)—液壓油的特性及各種污染物的危害液壓元件的結(jié)構(gòu)與工作原理液壓泵的結(jié)構(gòu)與工作原理液壓油缸的結(jié)構(gòu)與工作原理液壓閥的結(jié)構(gòu)與工作原理液壓系統(tǒng)構(gòu)成與功能基本液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及要素壓力控制系統(tǒng)的特點及案例流量控制系統(tǒng)的特點及案例裝載機的液壓系統(tǒng)特點2第二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三液壓傳動的基礎(chǔ)知識一、液壓傳動的優(yōu)缺點

液壓傳動與機械傳動及電氣傳動相比具有許多優(yōu)點：1）液壓傳動易獲得很大的力或力矩，并易于控制；2）在輸出同等功率下采用液壓傳達動，體積小和重量輕，因此慣性小，動作靈敏，便于實現(xiàn)頻繁的換向；3）液壓傳動可實現(xiàn)較寬的調(diào)速范圍，而且較方便地實現(xiàn)無級調(diào)速；4）液壓傳動易于實現(xiàn)過載保護；5）液壓傳動因采用油液作為工作介質(zhì)，它具有防銹性和自潤滑能力，故使用壽命長；6）液壓傳動便于布局，操縱力較??；7）液壓傳動易于實現(xiàn)系列化、標準化、通用化及自動化。但液壓傳動由于本身的特性，也存在一些缺點：1）液壓傳動因油液作為工作介質(zhì)，存在滲漏和管件的彈性變形等原因，不宜用于傳動比要求較嚴格的場合；2）液壓傳動易產(chǎn)生滲漏，影響系統(tǒng)效率，而且污染環(huán)境；3）液壓系統(tǒng)混入空氣后，產(chǎn)生爬行和噪聲等；4）油液污染后，機械雜質(zhì)常會堵塞小孔、縫隙，影響運作的可靠性；5）液壓傳動的能量損失大，系統(tǒng)效率較低，而且均轉(zhuǎn)化為熱量，引起熱變形；6）液壓傳動發(fā)生故障后不易尋找，分析故障的原因需要較豐富的經(jīng)驗；第三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三液壓傳動的基礎(chǔ)知識二、液壓傳動的基本原理1、液體的壓力p=F/A(MPa)1MPa=106Pa=10bar用普通壓力表測量的液壓系統(tǒng)壓力為相對壓力（大于大氣壓力）；液體的壓力（絕對壓力）低于大氣壓力為真空度；2、靜壓力的傳遞---帕斯卡定律

處于密閉容器內(nèi)的液體對施加于它表面的壓力向各個方向等值傳遞(見右圖的水壓機工作原理)。3、液體的壓力由外載荷建立。重物充滿油面積小面積大

力＝壓力×面積第四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三液壓傳動的基礎(chǔ)知識4、液流的連續(xù)性

液體的可壓縮性很小，一般可忽略不計，因此液體在管內(nèi)作穩(wěn)定流動(流體中任一點的壓力、速度和密度都不隨時間而變地流動），則在單位時間內(nèi)管中每個橫截面的液體質(zhì)量一定是相等的。Q=vA(L/min)5、伯努利定律液壓傳動是借助于有壓力的流動液體來傳遞能量的，液體能量的表現(xiàn)形式有三種：壓力能、勢能和動能，它們之間可以互相轉(zhuǎn)化，而且液體在管道內(nèi)任一處的三種能量之和為常數(shù)。

速度＝流量÷面積功率＝速度×力第五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三工作介質(zhì)—液壓油的特性1、粘度：液體在外力作用下流動時，液體內(nèi)部各流層之間產(chǎn)生內(nèi)剪切摩擦阻力。所有液體的粘度都隨溫度變化而變化，當溫度升高時，油的粘度降低；粘度指數(shù)越高，表示粘度隨溫度的變化越小。油的粘度隨著壓力的增加而加大。當油中混有空氣時，可壓縮性將顯著增加，常使液壓系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲，降低系統(tǒng)的傳動剛性和工作可靠性。2、液壓油的選用工作壓力高，宜選用粘度較高的油液，降低液壓系統(tǒng)泄漏；液壓系統(tǒng)油溫度或環(huán)境溫度高，宜選用粘度較低??的油液；當液壓系統(tǒng)中工作機構(gòu)的速度（轉(zhuǎn)速）高時，油流速度高，壓力損失大，系統(tǒng)效率低，還可能導(dǎo)致進油不暢，甚至卡住零件，因此宜用粘度較低的油液。第六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三液壓油污染的主要危害1、系統(tǒng)油液污染所產(chǎn)生的主要危害產(chǎn)生的危害1、孔口堵塞2、元件磨損3、氧化4、形成化合物5、損耗添加劑6、產(chǎn)生微生物危害的結(jié)果生產(chǎn)停機更換元件頻繁的流體更換增加流體處理成本增加維護成本加速污染.2、污染的類型和來源固體顆粒、水、空氣3、固體顆粒的磨損形式切削磨損(3個物體) 一種主要的磨損形式侵蝕磨損(2個物體) 沖擊損害粘著磨損 負載和粘度引起疲勞磨損(應(yīng)力) 由表面俘獲的顆粒引起氣蝕磨損 產(chǎn)生爆破危害第七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三污染的類型和來源流向碎塊負載間隙尺寸顆粒產(chǎn)生切削磨損一種主要的磨損形式

產(chǎn)生的危害: 尺寸改變 效率降低 產(chǎn)生更多顆粒

除去間隙尺寸顆粒是最重要的.污染的類型和來源切削磨損第八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三污染的類型和來源在高速液流中的污染物沖蝕元件邊緣侵蝕磨損影響: 尺寸改變 產(chǎn)生泄漏產(chǎn)生更多顆粒 導(dǎo)致: 磨損加劇 系統(tǒng)可靠性降低.污染的類型和來源侵蝕磨損;沖擊危害第九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三污染的類型和來源減少保護油膜小于到所允許的厚度:金屬和金屬表面接觸“冷焊”在一起表面材料形成顆粒脫落.磨損產(chǎn)生碎塊污染的類型和來源粘著磨損;負載和粘度引起第十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三污染的類型和來源顆粒被滯留表面產(chǎn)生凹痕并形成裂紋在應(yīng)力作用下,裂紋擴大材料脫落污染的類型和來源疲勞磨損;有俘獲的顆粒產(chǎn)生第十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三污染的類型和來源氣蝕磨損主要影響:由于進口的絕對壓力小于油液中的氣體飽和壓力,油液中的氣體逸出,形成氣泡，當氣泡進入高壓區(qū)時，就會發(fā)生爆裂，在金屬表面產(chǎn)生震動沖擊、損害表面。在軸向柱塞泵中，真空可能會引起柱塞從滑靴中分離，產(chǎn)生災(zāi)難性故障。污染的類型和來源氣蝕和腐蝕磨損第十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三污染的類型和來源左邊的油液-1000ppm(0.10%)含有游離水.這個油不能使用.右邊的油液-300ppm(0.03%)含有溶解水,肉眼不可見…但確實存在.這個油也不能??使用!新油通常含有大約300ppm(0.03%)的水.污染的類型和來源含水油液的危害含水油液的危害1、腐蝕金屬表面2、加速切削磨損3、引起軸承疲勞4、損壞液體添加劑5、引起粘度變化6、增加電傳導(dǎo)性第十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三液壓泵的結(jié)構(gòu)與工作原理一、液壓泵的結(jié)構(gòu)與工作原理—容積變化吸油：封閉的容積總是處于不斷增大的狀態(tài)排油：封閉的容積總是處于不斷減小的狀態(tài)液壓泵與液壓馬達原理上是可逆的，但結(jié)構(gòu)略有不同。第十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理Q=n×qP=Q×p齒輪泵的結(jié)構(gòu)齒輪泵的困油現(xiàn)象1、隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)，封閉容積的體積由大變小，然后又由小變大；2、液體不可壓縮或膨脹；3、封閉容積的體積由大變小，油液受擠壓，壓力急劇增高，作用于齒輪、軸承等零件上的附加載荷增大，引起振動；4、封閉容積的體積由小變大，出現(xiàn)局部真空，使溶入油液中的空氣分解出來，產(chǎn)生噪聲，影響了泵的平穩(wěn)性和壽命；解決的方法：采用卸荷槽第十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理第十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三柱塞泵的結(jié)構(gòu)與工作原理

由活塞3和缸體以及單向閥組成一個可以示為單活塞泵原理簡圖。當活塞向缸體外側(cè)（圖中左側(cè)）移動時，工作腔室的容積逐漸增大，中的液體（形成真空，油箱液壓油）在大氣壓的作用下，經(jīng)單向閥進入工作腔，使工作腔增大部分充滿液壓油，這就是泵的吸油過程。當活塞向內(nèi)（圖中向右）移動時，工作腔容積變小，油液因受到壓縮而使其壓力升高，這時單向閥因腔內(nèi)的壓力升高而處于關(guān)閉狀態(tài)，當工作腔內(nèi)的壓力升高到系統(tǒng)的壓力時，單向閥被打開，泵向液壓系統(tǒng)供給壓力油，這就是壓油過程。第十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三液壓油缸的結(jié)構(gòu)與特性第十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三液壓油缸的結(jié)構(gòu)與特性油缸分類：單作用式油缸:液壓油只供入液壓缸的一側(cè),驅(qū)動活塞或柱塞作單方向運動。它的反向運動則依靠活塞或柱塞的自重、外部載荷、彈簧力等外力來實現(xiàn)。雙作用式油缸：液壓油交替供入液壓缸活塞兩側(cè)，驅(qū)動活塞在正反兩個方向作往復(fù)運動。油缸的主要參數(shù)計算：推力：F=pA=4/pπD^2速度：v=Q/A=4Q/(πD^2)第十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三油缸管路的不同接法第二十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三液壓油缸的結(jié)構(gòu)與特性第二十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三液壓控制閥液壓控制閥包括：壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥。壓力控制閥有安全閥、溢流閥、減壓閥、順序閥。流量控制閥有節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流閥。方向控制閥有單向閥、換向閥、截止閥。第二十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三節(jié)流閥主要控制流過管路的流量，通過對流量的控制還可以對回路的壓力產(chǎn)生一定影響。注意節(jié)流會產(chǎn)生損失。節(jié)流閥（阻尼孔）使液壓油通過小孔、縫隙、窄槽等結(jié)構(gòu)元素后流量減小并產(chǎn)生壓力降△P（阻尼）。注意流動的液壓油才具有上述性質(zhì)。如果液壓油是靜止狀態(tài)，則根據(jù)連通器原理，前后的壓力是相等的。流量控制閥第二十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三壓力控制閥安全閥——限制系統(tǒng)最高壓力，保護系統(tǒng)元件不被高壓損壞。直動式：中低壓系統(tǒng)先導(dǎo)式：高壓系統(tǒng)過載閥：限制封閉管路最高壓力。減壓閥——一個泵同時供給兩個以上壓力不同的回路。直動式：中低壓系統(tǒng)先導(dǎo)式：高壓系統(tǒng)先導(dǎo)式安全閥直動式減壓閥第二十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三方向控制閥主要控制方向，還可以利用閥的開度適度控制回路的流量和壓力。單向閥：只允許液壓油單方向通過。選擇閥：根據(jù)回路中壓力的高低自動選擇液壓油通過的方向。截止閥：一個位置封閉，另一個位置通過。液壓控制換向（液壓先導(dǎo)控制）電磁閥控制換向二通插裝閥第二十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三方向控制閥——單向閥第二十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三液控換向閥先導(dǎo)泵來油先導(dǎo)泵回油回位彈簧第二十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三電磁換向閥電磁閥第二十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三液壓蓄能器膜片充滿氮氣原理：氣體被壓縮后儲存能量。作用：吸收液壓振動和沖擊并且可以作為應(yīng)急能源使用。第二十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三基本液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及要素液壓泵：將機械能轉(zhuǎn)換為液體壓力能。執(zhí)行元件：將液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能。例如油缸、油馬達等。控制調(diào)節(jié)裝置：各種閥。大致有壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥等。輔助裝置：油箱、過濾器、管路、接頭、密封、冷卻器、蓄能器等等。第三十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三壓力控制系統(tǒng)的特點及案例

壓力控制回路：利用控制回路壓力使之完成特定功能的回路。通常有調(diào)壓回路、增壓回路、減壓回路、卸荷回路。

調(diào)壓回路是利用控制液壓系統(tǒng)中油液的工作壓力，使之不超過壓力閥調(diào)定值，從而保證系統(tǒng)在此調(diào)定值范圍內(nèi)正常工作。

減壓回路：當泵源供給高壓，而某局部工作系統(tǒng)或執(zhí)行機構(gòu)需要低壓時。

增壓回路：當泵源供給低壓，而某局部工作系統(tǒng)或執(zhí)行機構(gòu)需要高壓時。卸荷回路：當工作機構(gòu)停止工作時，自動將泵源的油液排回油箱，從而使泵卸荷。第三十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三調(diào)壓回路第三十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三減壓回路第三十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三增加回路第三十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三卸荷回路第三十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三速度控制回路第三十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三速度回路第三十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期三柳工裝載機的液壓系統(tǒng)特點轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用于控制整機行車時轉(zhuǎn)向的。主要分為兩部分：轉(zhuǎn)向控制油路和主工作油路。主工作油路的動作是由轉(zhuǎn)向控制油路進行控制，以實現(xiàn)小流量、低壓力控制大流量、高壓力。整個轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的元件組成主要有：液壓油箱（帶回油過濾器）、轉(zhuǎn)向+先導(dǎo)泵、轉(zhuǎn)向器、流量放大閥、