液壓與氣壓傳動技術(shù)

目錄項目一液壓傳動概述課題一液壓傳動系統(tǒng)的工作原理和組成課題二液壓傳動的特點下一頁目錄項目二液壓傳動流體力學(xué)基礎(chǔ)課題一液壓系統(tǒng)工作液體課題二液壓流體靜力學(xué)課題三液壓流體動力學(xué)課題四管道中液流能量的損失課題五液體流經(jīng)孔口的壓力流量特征下一頁上一頁返回目錄項目三液壓泵和液壓馬達課題一液壓泵概述課題二齒輪泵課題三葉片泵課題四柱塞泵課題五液壓泵的選用課題六液壓馬達下一頁上一頁返回目錄項目四液壓缸課題一液壓缸的類型及其特點和應(yīng)用課題二液壓缸的設(shè)計計算課題三液壓缸的常見故障及其排除方法下一頁上一頁返回目錄項目五液壓控制閥課題一控制閥的作用及分類課題二方向控制閥課題三壓力控制閥課題四流量控制閥課題五電液比例控制閥下一頁上一頁返回目錄項目六液壓輔助元件課題一濾油器課題二蓄能器課題三壓力表及壓力表開關(guān)課題四油管及管接頭課題五液壓油箱課題六密封裝置下一頁上一頁返回目錄項目七液壓基本回路課題一壓力控制回路課題二速度控制回路課題三方向控制回路課題四多缸工作控制回路下一頁上一頁返回目錄項目八典型的液壓系統(tǒng)課題一組合機床動力滑臺系統(tǒng)課題二壓力機液壓系統(tǒng)課題三汽車起重機液壓系統(tǒng)課題四M1432B型萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)下一頁上一頁返回目錄項目九液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算課題一液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟和設(shè)計計算課題二工況分析和確定執(zhí)行元件主要參數(shù)課題三擬定液壓系統(tǒng)原理圖課題四選擇液壓元件并確定安裝連接形式課題五液壓系統(tǒng)主要性能的驗算課題六繪制工作圖和編制技術(shù)文件課題七液壓系統(tǒng)設(shè)計計算舉例下一頁上一頁返回目錄項目十液壓系統(tǒng)的安裝和使用及常見故障課題一液壓系統(tǒng)的安裝和調(diào)試課題二液壓系統(tǒng)的使用和維護課題三液壓系統(tǒng)的常見故障和排除下一頁上一頁返回目錄項目十一氣壓傳動課題一氣壓傳動概述課題二氣源裝置和輔助元件課題三氣動執(zhí)行元件課題四氣動控制元件課題五氣動控制回路上一頁返回液壓與氣壓傳動

技術(shù)前言

本書為高等學(xué)校機械工程類及近機械類專業(yè)液壓與氣壓傳動技術(shù)課程編寫的教材。在全面介紹元件的基礎(chǔ)上，將其與基本回路有機地結(jié)合起來，對液壓典型系統(tǒng)進行了綜合分析，并對液壓、氣動元件在實際工作中出現(xiàn)故障的原因、排除方法做了詳細介紹，同時對系統(tǒng)的一般設(shè)計方法做簡單闡述。全書注重著重培養(yǎng)學(xué)生分析液壓與氣動基本回路的能力，安裝、調(diào)試、使用、維護液壓與氣動系統(tǒng)的能力以及診斷和排除液壓與氣動系統(tǒng)故障的能力。為了拓寬學(xué)生知識面，本書在每項目后增加了拓展知識部分。本書把液壓傳動技術(shù)和氣壓傳動技術(shù)的內(nèi)容有機結(jié)合起來，從傳動原理、元器件特性到系統(tǒng)設(shè)計與控制、典型系統(tǒng)分析均由淺入深地加以敘述。本書內(nèi)容實用，取材新穎，圖文并茂，不僅便于教學(xué)，而且還便于學(xué)生自己研修，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，尤其適合當(dāng)前課堂學(xué)時少的學(xué)習(xí)要求。下一頁返回前言

本教材由具有豐富教學(xué)經(jīng)驗的一線教師和行業(yè)專家參與討論編寫，所選項目做到理論與實踐相結(jié)合的原則，緊密結(jié)合液壓與氣動技術(shù)的最新成果，在講清基本概念與原理的同時，突出應(yīng)用，有利于實現(xiàn)工學(xué)結(jié)合的人才培養(yǎng)模式。教材中還附有相當(dāng)數(shù)量的習(xí)題，以便于學(xué)生復(fù)習(xí)與思考，且所附習(xí)題題型有填空、選擇、問答、計算等，避免了單一的問答或計算現(xiàn)象，加深學(xué)生對課堂所學(xué)概念、原理的全面理解。上一頁下一頁返回前言本教材在編寫過程中主要突出以下特色：

1.采用項目化教學(xué)思路。本教材每個項目都有明確的學(xué)習(xí)性工作任務(wù)，通過工作任務(wù)制定學(xué)習(xí)目標(biāo)和內(nèi)容，根據(jù)所學(xué)知識制定項目實施計劃。

2.理論與實踐技能相結(jié)合。在教學(xué)內(nèi)容上更貼近當(dāng)前高職教育教學(xué)改革的實際，更貼近高職教育的培養(yǎng)目標(biāo)，更注重技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，突出實用技術(shù)應(yīng)用的訓(xùn)練，同時力求反映我國液壓與氣動技術(shù)發(fā)展的最新動態(tài)?？紤]高職教育人才的崗位(群)特點，增加了一些貼近工程實際的案例。

3.本教材中的液壓氣動圖形符號嚴(yán)格執(zhí)行最新國家標(biāo)準(zhǔn)。上一頁下一頁返回前言

全書共十一章，分液壓傳動和氣壓傳動兩部分。分別是：液壓傳動概述；液壓傳動流體力學(xué)基礎(chǔ)；液壓泵和液壓馬達；液壓執(zhí)行元件；液壓控制元件；液壓輔助元件；液壓基本回路；典型液壓傳動系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算；液壓系統(tǒng)的安裝與維護；氣壓傳動。另外，本教材后配有附錄，可供查找相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。本書由符林芳、李穩(wěn)賢擔(dān)任主編并負責(zé)全書的統(tǒng)稿工作，趙東輝、高凱為副主編。

上一頁返回下一頁前言

在參編的老師中，西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院符林芳老師編寫第5、6章，李穩(wěn)賢、王穎嫻老師編寫前言、第1章、附錄，高凱老師編寫第2、3、7章，鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院趙東輝老師編寫第10、11章，寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院冶君妮老師編寫第8、9章，安陽工學(xué)院徐銘老師編寫第4章。為了盡量將其編寫得完善，本書不僅吸收了最新科研成果，而且在編寫前編者還曾廣泛參考有關(guān)院校其他同類教材，注意吸收同類教材的優(yōu)點；關(guān)注企業(yè)工程實際的案例。同時，西安機床廠高級工程師龐應(yīng)周、西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院趙斌、代美泉、張峰等老師為本教材的編寫提供了大量資料及修改意見。在此，對所有給予本書以直接或簡接幫助的人表示衷心感謝。盡管我們在探索教材建設(shè)的特色方面做出了許多努力，但由于編者水平有限，教材中仍可能存在一些疏漏和不妥之處，懇請各教學(xué)單位和讀者在使用本教材時多提一些寶貴意見和建議。上一頁返回項目一液壓傳動概述課題一液壓傳動系統(tǒng)的工作原理和組成課題二液壓傳動的特點課題一液壓傳動系統(tǒng)的工作原理和組成一、液壓傳動系統(tǒng)的工作原理液壓傳動是以液體為工作介質(zhì)，并以壓力能進行動力（或能量）傳遞、轉(zhuǎn)換與控制的液體傳動?，F(xiàn)以以圖1—1液壓千斤頂為例，說明液壓傳動系統(tǒng)的工作原理。提起杠桿1，活塞3上升，小油缸2下腔的工作容積增大，形成局部真空，于是油箱8中的油液在大氣壓力的作用下，推開單向閥4進入油缸2的下腔（此時單向閥7關(guān)閉）；當(dāng)壓下杠桿1時，活塞3下降，油缸2下腔的容積縮小，油液的壓力升高，打開單向閥7（此時單向閥4關(guān)閉），油缸2下腔的油液進入工作缸12的下腔（此時截止閥9關(guān)閉），使活塞11向上運動，將重物頂起一段距離。如此反復(fù)提壓杠桿1，就可以使重物不斷上升，達到頂起重物的目的。工作完畢，打開截止閥9，使大油缸12下腔的油液通過管路直接流回油箱，活塞11在外力和自重的作用下實現(xiàn)回程。這就是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?。下一頁返回課題一液壓傳動系統(tǒng)的工作原理和組成液壓傳動的基本工作原理如下：（1）液壓傳動的液體為傳遞能量的工作介質(zhì)；（2）液壓傳動必須在密閉的系統(tǒng)中進行，且密封的容積必須發(fā)生變化；（3）液壓傳動系統(tǒng)使一種能量轉(zhuǎn)換裝置，而且有兩次能量轉(zhuǎn)換過程；（4）工作液體只能承受壓力，不能承受其它應(yīng)力，所以這種傳動是通過靜壓力進行能量傳遞的。下一頁上一頁返回課題一液壓傳動系統(tǒng)的工作原理和組成二、液壓傳動裝置的組成1.機床工作臺液壓系統(tǒng)的工作過程

圖1—2為機床工作臺液壓系統(tǒng)示意圖。當(dāng)液壓泵3由電動機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，從油箱1經(jīng)過過濾器2吸油。經(jīng)換向閥7和管路11進入液壓缸9的左腔，推動活塞桿及工作臺10向右運動。液壓缸9右腔的油液經(jīng)管路8、閥7和管路6、4排回油箱，通過扳動換向手柄切換閥7的閥芯，使之處于左端工作位置，則液壓缸活塞反向運動；切換閥7的閥芯工作位置，使其處于中間位置，則液壓缸9在任意位置停止運動。下一頁上一頁返回課題一液壓傳動系統(tǒng)的工作原理和組成2.液壓傳動裝置的組成從機床工作臺液壓系統(tǒng)的工作過程可以看出，一個完整的、能夠正常工作的液壓系統(tǒng)，應(yīng)該由以下幾個主要部分組成：（1）動力元件供給液壓系統(tǒng)壓力油，把原動機的機械能轉(zhuǎn)化成液壓能。常見的是液壓泵。（2）執(zhí)行元件把液壓能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置。其形式有做直線運動的液壓缸，有做旋轉(zhuǎn)運動的液壓馬達。（3）控制調(diào)節(jié)元件完成對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流動方向的控制和調(diào)節(jié)。這類元件主要包括各種液壓閥，如溢流閥、節(jié)流閥以及換向閥等。（4）輔助元件輔助元件是指油箱、蓄能器、油管、管接頭、濾油器、壓力表以及流量計等。這些元件分別起散熱、儲油、蓄能、輸油、連接、過濾、測量壓力和測量流量等作用，以保證系統(tǒng)正常工作，是液壓傳動系統(tǒng)不可缺少的組成部分。（5）工作介質(zhì)它在液壓傳動及控制中起傳遞運動、動力及信號的作用，包括液壓油或其它合成液體，它直接影響液壓系統(tǒng)的工作性能。液壓系統(tǒng)中各元件之間的關(guān)系如圖1-3所示：下一頁上一頁返回課題一液壓傳動系統(tǒng)的工作原理和組成三、液壓傳動系統(tǒng)的圖形符號為了便于閱讀、分析、設(shè)計和繪制液壓系統(tǒng)，工程實際中，國內(nèi)外都采用液壓元件的圖形符號來表示。按照規(guī)定，這些圖形符號只表示元件的功能，不表示元件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，并以元件的靜止?fàn)顟B(tài)或零位狀態(tài)來表示。若液壓元件無法用圖形符號表述時，仍允許采用半結(jié)構(gòu)原理圖表示。我國制訂有液壓與氣動元件圖形符號標(biāo)準(zhǔn)GB/T786.1—1993《液壓氣動圖形符號》，在液壓系統(tǒng)設(shè)計中，要嚴(yán)格執(zhí)行這一標(biāo)準(zhǔn)。上一頁返回課題二液壓傳動的特點一、液壓傳動的優(yōu)點1.液壓傳動的各種元件，可根據(jù)需要方便、靈活地布置；2.單位功率的重量輕，體積小，傳動慣性小，反應(yīng)速度快；3.液壓傳動裝置的控制調(diào)節(jié)比較簡單，操縱方便、省力，可實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速（調(diào)速比可達2000），當(dāng)機、電、液配合使用時，易于實現(xiàn)自動化工作循環(huán)；4.能比較方便地實現(xiàn)系統(tǒng)的自動過載保護；5.一般采用礦物油為工作介質(zhì)，完成相對運動部件潤滑，能延長零部件使用壽命；下一頁返回課題二液壓傳動的特點6.很容易實現(xiàn)工作機構(gòu)的直線運動或旋轉(zhuǎn)運動；7.當(dāng)采用電液聯(lián)合控制后，容易實現(xiàn)機器的自動化控制，可實現(xiàn)更高程度的自動控制和遙控。8.由于液壓元件已實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，所以液壓系統(tǒng)的設(shè)計、制造和使用都比較方便。下一頁上一頁返回課題二液壓傳動的特點二、液壓傳動的主要缺點1.由于液體流動的阻力損失和泄漏較大，所以效率較低。如果處理不當(dāng)，泄漏不僅污染場地，而且還可能引起火災(zāi)和爆炸事故；2.工作性能易受溫度變化的影響，因此不宜在很高的溫度或者很低的溫度條件下工作；3.液壓元件的制造精度要求很高，因而價格較貴；4.由于液體介質(zhì)的泄露及可壓縮性，不能得到嚴(yán)格的定比傳動；液壓傳動出故障時不易找出原因，要求具有較高的使用和維護技術(shù)水平。5.在高壓、高速、大流量的環(huán)境下，液壓元件和液壓系統(tǒng)的噪音較大。上一頁返回圖1-1液壓千斤頂工作原理圖返回圖1—2機床工作臺液壓系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)

示意圖返回圖1-3液壓系統(tǒng)元件圖返回項目二液壓傳動流體力學(xué)基礎(chǔ)課題一液壓系統(tǒng)工作液體課題二液壓流體靜力學(xué)課題三液壓流體動力學(xué)課題四管道中液流能量的損失課題五液體流經(jīng)孔口的壓力流量特征課題一液壓系統(tǒng)工作液體一、液壓油的特性（一）液壓油液的物理特性

1．密度和重度單位體積液體的質(zhì)量稱為密度，通常用符號“ρ”表示，即

ρ=m/V（2-1）單位體積液體的重量稱為重度，通常用符號“γ”表示，即

γ=G/V（2-2）下一頁返回課題一液壓系統(tǒng)工作液體2．黏性和黏度（1）黏性液體在外力作用下流動時，液體分子間互相吸引的內(nèi)聚力阻礙其分子之間相對運動，而在液體內(nèi)部產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力的現(xiàn)象，稱為液體的黏性。但是，靜止液體不呈現(xiàn)黏性。黏性是液體的重要物理性質(zhì)，也是選擇液壓油的主要依據(jù)之一。下一頁上一頁返回課題一液壓系統(tǒng)工作液體

液體流動時，由于液體的黏性以及液體和固體壁面間的附著力，會使液體內(nèi)部各液層間的流動速度大小不同。如圖2-1所示，兩平行平板間充滿液體，下平板固定，上平板以速度u0向右平移。由于黏性和附著力的作用，緊貼上平板表面的這層流體將與上平板以相同的速度u0向右運動，緊貼下平板表面的這層流體則保持不動，而中間各層流體的運動速度則根據(jù)它與下平板間的距離大小呈線性規(guī)律分布。這種流動可以看成是許多無限薄的流體層在運動，當(dāng)運動較快的流體層在運動較慢的流體層上滑過時，兩流體層間由于黏性就產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的作用。根據(jù)實際測定的數(shù)據(jù)所知，相鄰兩流體層間的內(nèi)摩擦力Ff與流體層的接觸面積A及流體層的相對流速du成正比，而與此二流體層間的距離dy成反比，即下一頁上一頁返回課題一液壓系統(tǒng)工作液體（2）黏度液體黏性的大小用黏度來衡量。工程中黏度的表示方法有以下幾種：①.動力黏度液體的動力黏度又稱絕對黏度，它直接表示流體的黏性即內(nèi)摩擦力的大小，用動符號“μ”表示。動力黏度μ的物理意義上是：液體在單位速度梯度下流動時，單位面積上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。即下一頁上一頁返回課題一液壓系統(tǒng)工作液體②.運動黏度液體的運動黏度是其絕對黏度μ與密度ρ的比值，用符號“v”表示。即③.相對黏度相對黏度又稱條件黏度。它是以相對于蒸餾水的黏性的大小來表示某種液體的黏度，并采用特定的黏度計在規(guī)定的條件下測得。由于測量條件不同，各國采用的相對黏度也有所不同。美國采用賽氏黏度，英國采用雷氏黏度，我國、德國和俄羅斯均采用恩氏黏度。下一頁上一頁返回課題一液壓系統(tǒng)工作液體恩氏黏度采用圖2-2所示的恩氏黏度計測定3．可壓縮性液體因所受壓力增大而發(fā)生體積縮小的性質(zhì)稱為液體的可壓縮性，用體積壓縮系數(shù)k表示。其物理意義是單位壓力變化下的液體體積相對變化量，液體體積壓縮系數(shù)k的倒數(shù)稱為體積彈性模量K，即下一頁上一頁返回課題一液壓系統(tǒng)工作液體（二）黏度與壓力的關(guān)系液體所受的壓力增加時，其分子間的距離將減小，其內(nèi)聚力增加，黏度也隨之增大。液體的黏度與壓力的關(guān)系可表示為由上式可知，對于液壓油，在中低壓液壓系統(tǒng)內(nèi)，壓力變化很小，因而對黏度影響較小，可以忽略不計；當(dāng)壓力較高（大于10MPa）或壓力變化較大時，則需要考慮壓力對黏度的影響。下一頁上一頁返回課題一液壓系統(tǒng)工作液體（三）黏度與溫度的關(guān)系黏度對溫度的變化是十分敏感的，當(dāng)溫度升高時，液體分子間的內(nèi)聚力減小，黏度就隨之降低，這一特性稱為黏溫特性。不同種類的液壓油有不同的黏溫特性，圖2-3所示為幾種典型液壓油的黏溫特性曲線圖。對于一般常用的液壓油，當(dāng)運動粘度不超過76mm2/s，溫度在30～150℃范圍內(nèi)時，可用下述近似公式計算其溫度為t℃的運動粘度，即下一頁上一頁返回課題一液壓系統(tǒng)工作液體二、液壓油的類型、選擇與使用1.對液壓傳動工作介質(zhì)的要求在液壓傳動系統(tǒng)中，液壓油既是用來傳遞能量的工作介質(zhì)，還起著潤滑運動部件和保護金屬不被銹蝕的作用，因此對其有較高的要求。具體要求大致可概括如下：（1）適宜的黏度和良好的黏溫性能（2）良好的潤滑性能。（3）良好的化學(xué)穩(wěn)定性。（4）質(zhì)地純凈、不含腐蝕性物質(zhì)等雜質(zhì)。（5）抗泡沫性和抗乳化性好，對金屬和密封件材料具有良好的相容性。下一頁上一頁返回課題一液壓系統(tǒng)工作液體（6）比熱容和熱傳導(dǎo)率大，熱膨脹系數(shù)小。（7）流動點和凝固點低，閃點和燃點高。（8）對人畜無害，價格低廉。（9）可濾性好，即液壓油液中的顆粒污染物容易通過濾網(wǎng)過濾，以保證較高的清潔度。下一頁上一頁返回課題一液壓系統(tǒng)工作液體2.液壓油的類型液壓油的品種很多，主要可分為三大類：礦油型、合成型和乳化型液壓油。礦油型液壓油是以機械油為原料，經(jīng)精煉后按需要加入適當(dāng)添加劑而成的液壓油。這類液壓油在液壓系統(tǒng)中最常用，各項性能都優(yōu)于其他品種，潤滑性能好，但抗燃性較差。下一頁上一頁返回課題一液壓系統(tǒng)工作液體3．液壓油的選擇和使用面進行選用液壓油品種和黏度。（1）根據(jù)工作機械的不同要求選用精密機械與一般機械對黏度要求不同。為了避免溫度升高而引起機件變形，影響工作精度，精密機械宜采用較低黏度的液壓油。例如機床的液壓伺服系統(tǒng)，為保證伺服機構(gòu)動作靈敏性，宜采用黏度較低的液壓油。（2）根據(jù)液壓泵的類型選用液壓泵的類型較多，如齒輪泵、葉片泵、柱塞泵等，它是液壓系統(tǒng)的重要元件，在系統(tǒng)中它的運動速度、壓力和溫度都較高，工作時間又長，因而對黏度要求較嚴(yán)格，所以選擇黏度時應(yīng)先考慮到液壓泵的類型。在一般情況下，可將液壓泵要求液壓油的黏度作為選擇液壓油的基準(zhǔn)，如表2-3所示。下一頁上一頁返回課題一液壓系統(tǒng)工作液體（3）根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力選用通常，當(dāng)工作壓力較高時，宜采用黏度較高的液壓油，以免系統(tǒng)泄漏過多，效率過低；當(dāng)工作壓力較低時，宜采用黏度較低的液壓油，這樣可以減少壓力損失，如表2-4所示。（4）根據(jù)液壓系統(tǒng)的環(huán)境溫度選用礦物油的黏度由于溫度的影響變化很大，為保證在工作溫度時有較適宜的黏度，還必須考慮周圍環(huán)境溫度的影響。當(dāng)周圍溫度高時，宜采用黏度較高的液壓油；當(dāng)周圍溫度低時，宜采用黏度較低的液壓油，如表2-4所示。下一頁上一頁返回課題一液壓系統(tǒng)工作液體（5）根據(jù)工作部件的運動速度選用當(dāng)液壓系統(tǒng)中工作部件的運動速度很高時，液壓油液的流速也高，液壓損失隨著增大，而泄漏相對減少，因此宜用黏度較低的液壓油液；反之，當(dāng)液壓系統(tǒng)中工作部件的運動速度較低時，每分鐘所需的液壓油量很小，泄漏相對較大，對系統(tǒng)的運動速度影響也較大，所以宜選用黏度較高的液壓油液。下一頁上一頁返回課題一液壓系統(tǒng)工作液體三、液壓油的污染與防護液壓油是否清潔，不僅影響液壓系統(tǒng)的工作性能和液壓元件的使用壽命，而且直接關(guān)系到液壓系統(tǒng)是否能正常工作。液壓系統(tǒng)多數(shù)故障與液壓油受到污染有關(guān)，因此控制液壓油的污染是十分重要的。1.液壓油被污染的原因(1)液壓系統(tǒng)的管道及液壓元件內(nèi)的型砂、切屑、磨料、焊渣、銹片、灰塵等污垢在系統(tǒng)使用前、沖洗時未被洗干凈，在液壓系統(tǒng)工作時，這些污垢就進入到液壓油里。(2)外界的灰塵、砂粒等，在液壓系統(tǒng)工作過程中，通過往復(fù)伸縮的活塞桿、流回油箱的漏油等進入液壓油里。另外在檢修時，稍不注意也會使灰塵、棉絨等進入液壓油里。(3)液壓系統(tǒng)本身也不斷地產(chǎn)生污垢，而直接進入液壓油里，如金屬和密封材料的磨損顆粒，過濾材料脫落的顆?；蚶w維及油液因油溫升高氧化變質(zhì)而生成的膠狀物等。下一頁上一頁返回課題一液壓系統(tǒng)工作液體2.液壓油污染的危害液壓油污染嚴(yán)重時，直接影響液壓系統(tǒng)的工作性能，使液壓系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生故障，使液壓元件壽命縮短。造成這些危害的原因主要是污垢中的顆粒。對于液壓元件來說，由于這些固體顆粒進入到元件里，會使元件的滑動部分磨損加劇，并可能堵塞液壓元件里的節(jié)流孔、阻尼孔，或使閥芯卡死，從而造成液壓系統(tǒng)的故障。水分和空氣的混入使液壓油的潤滑能力降低并使它加速氧化變質(zhì)，產(chǎn)生氣蝕，使液壓元件加速腐蝕，使液壓系統(tǒng)出現(xiàn)振動、爬行等。下一頁上一頁返回課題一液壓系統(tǒng)工作液體3.防止液壓油污染的措施(1)使液壓油在使用前保持清潔。(2)使液壓系統(tǒng)在裝配后、運轉(zhuǎn)前保持清潔。(3)使液壓油在工作中保持清潔。(4)采用合適的濾油器。(5)定期更換液壓油。更換新油前，油箱必須先清洗一次，系統(tǒng)較臟時，可用煤油清洗，排盡后注入新油。(6)控制液壓油的工作溫度。上一頁返回課題二液壓流體靜力學(xué)一、液體靜力學(xué)及其特性1.液體靜壓力作用在液體上的力有兩種類型：一種是質(zhì)量力，另一種是表面力。質(zhì)量力作用在液體所有質(zhì)點上，它的大小與質(zhì)量成正比，屬于這種力的有重力、慣性力等。單位質(zhì)量液體受到的質(zhì)量力稱為單位質(zhì)量力，在數(shù)值上等于重力加速度。靜止液體單位面積上所受的法向力稱為液體靜壓力，簡稱壓力，用符號“p”表示。在物理學(xué)中液體靜壓力稱為壓強。即下一頁返回課題二液壓流體靜力學(xué)2.液體靜壓力的特性(1)液體靜壓力沿著內(nèi)法線方向作用于其承壓面，即靜止液體承受的只時是法向壓力，而不承受剪切力和拉力。(2)靜止液體內(nèi)任一點所受到的靜壓力在各個方向都相等。下一頁上一頁返回課題二液壓流體靜力學(xué)二、液體靜壓力基本方程如圖2-5所示，密度為ρ的液體在容器內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài)，作用在液體液面上的壓力為p0。為了求得液體中距離液面深度為h的任意一點A的壓力p，可以假想從液面往下切取高度為h、底面積為dA的一個小液柱為研究對象。這個液柱在重力及周圍液體的作用下處于平衡狀態(tài)，作用于液柱上的各作用力在各方向都呈平衡。小液柱頂面上所受的作用力為p0dA(方向向下)，小液柱本身的重力Ｇ＝ρghdA(方向向下)，小液柱底面所受的作用力為pdA(方向向上)，則小液柱在Z方向的平衡方程為

pdA=p0dA+ρghdA

化簡后得p=p0＋ρgh下一頁上一頁返回課題二液壓流體靜力學(xué)三、壓力的表示方法液壓系統(tǒng)中的壓力就是指壓強，液體壓力通常有絕對壓力、相對壓力(表壓力)、真空度三種表示方法。絕對壓力、相對壓力(表壓力)和真空度的關(guān)系如圖2-6所示。由圖2-6可知，絕對壓力總是正值，相對壓力（表壓力）則可正可負，負的相對壓力（表壓力）就是真空度，如真空度為0.4大氣壓，其相對壓力（表壓力）為-0.4大氣壓。根據(jù)上述歸納如下：(1)絕對壓力＝大氣壓力+相對壓力（表壓力）(2)相對壓力（表壓力）＝絕對壓力-大氣壓力(3)真空度＝大氣壓力-絕對壓力下一頁上一頁返回課題二液壓流體靜力學(xué)四、帕斯卡原理密封容器內(nèi)的靜止液體，當(dāng)邊界上的壓力p0發(fā)生變化時，例如增加Δp，則容器內(nèi)任意一點的壓力將增加同一數(shù)值Δp0也就是說，在密封容器內(nèi)施加于靜止液體任一點的壓力將以等值傳遞到液體各點。這就是帕斯卡原理或靜壓傳遞原理。五、液體靜壓力對固體壁面的總作用力1.液體靜壓力作用在平面上的總作用力當(dāng)承受壓力作用的表面為平面時，液體作用于該平面上各點壓力的方向是互相平行、大小相等。所以液體對該平面的總作用力F等于液體的壓力p與受壓平面面積A的乘積，即下一頁上一頁返回課題二液壓流體靜力學(xué)2.液體靜壓力作用在曲面上的總作用力當(dāng)承受壓力作用的表面為曲面時，由于液體作用于該曲面上各點壓力總是垂直于曲面，所以作用在曲面上各點的作用力不平行但大小相等。要計算液體靜壓力作用在曲面上的總作用力，必須明確要計算哪個方向上的力。上一頁返回課題三液壓流體動力學(xué)一、基本概念1．理想液體和恒定流動由于液體實際流動時，不僅具有黏性，而且在壓力變化時體積會發(fā)生變化，因此研究液體流動時的運動規(guī)律必須考慮其黏性和可壓縮性，從而使我們對流動液體的研究變得非常困難。因此，我們引入理想液體的概念。理想液體就是指既無黏性又不可壓縮的液體。首先對理想液體進行研究，然后再通過實驗驗證的方法對所得的結(jié)論進行補充和修正。這樣，不僅使問題簡單化，而且得到的結(jié)論在實際應(yīng)用中具有足夠的精確性。我們把既具有粘性又可壓縮的液體稱為實際液體。液體流動時，若液體中任一點的壓力、速度及密度都不隨時間而變化，則稱液體的這種運動稱為恒定流動或定常流動。但只要壓力、速度及密度中有一個隨時間而變化，則液體流動就是非恒定流動或非定常流動。如圖2-11所示，圖a為恒定流動，圖b為非恒定流動。下一頁返回課題三液壓流體動力學(xué)2．通流截面、平均流速和流量①通流截面液體流動時，垂直于液體流動方向的截面稱為通流截面或過流斷面。通流截面可能是平面，也可能是曲面。如圖2-12所示，截面A－A和截面B－B均為通流截面。②流量單位時間內(nèi)通過某一通流截面液體的體積稱為體積流量，簡稱流量③平均流速在實際液體流動中，由于黏性內(nèi)摩擦力的作用，通流截面上各點的流速并不相等，因此引入平均流速的概念。即可認(rèn)為通流截面上各點的流速均為平均流速，用v來表示下一頁上一頁返回課題三液壓流體動力學(xué)二、連續(xù)性方程質(zhì)量守恒是自然界的客觀規(guī)律，不可壓縮的液體在作恒定流動的過程中同樣遵守質(zhì)量守恒定律。連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律在液壓流體動力學(xué)中的一種數(shù)學(xué)表達形式。如圖2-15所示，任取一流管，兩端通流截面為A1、A2，在流管中取一微小流束，流速兩端的截面面積分別為dA1和dA2，在同一微小截面上各點的流速可認(rèn)為是相等的且分別為u1，u2。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在dt時間內(nèi)流入液體的質(zhì)量應(yīng)恒等于流出液體的質(zhì)量，即

ρu1dA1dt=ρu2dA2dt

化簡得u1dA1=u2dA2下一頁上一頁返回課題三液壓流體動力學(xué)對于整個流管，則有即q1＝q2如用流管兩通流截面A1和A2上的平均流速v1和v2表示，則有

v1A1=v2A2由于兩通流截面是任意取的，則有

q=vA=常數(shù)（2-20）下一頁上一頁返回課題三液壓流體動力學(xué)

式（2-20）稱液體流動的連續(xù)性方程，它表明在恒定流動的條件下，流過各個通流截面上的液體流量是相等的（即流量是連續(xù)的），它是質(zhì)量守恒定律的具體體現(xiàn)。三、伯努利方程1.理想液體的伯努利方程假定理想液體在如圖2-16所示的管道中恒定流動，密度為ρ、質(zhì)量為m、體積為V的液體流過該管任意兩個通流截面1－1和2－2。假設(shè)兩通流截面處的中心高度分別為Z1、Z2，壓力分別為p1、p2，平均流速分別為v1、v2。若在很短的時間內(nèi)，液體通過兩通流截面的距離分別為dS1和dS2，則液體在兩通流截面處具有的能量為下一頁上一頁返回課題三液壓流體動力學(xué)

通流截面1－1通流截面2－2壓力能位能mgZ1mgZ2動能流動液體的能量因為也遵守能量守恒定律，因而有下一頁上一頁返回課題三液壓流體動力學(xué)化簡后得或下一頁上一頁返回課題三液壓流體動力學(xué)

式（2-22）或（2-23）稱為理想液體的伯努利方程，也稱為理想液體的能量方程。式中為單位質(zhì)量液體所具有的壓力能，稱為比壓能，也叫作壓力水頭；Z為單位質(zhì)量液體所具有的勢能，稱為比位能，也叫作位置水頭；為單位質(zhì)量液體所具有的動能，稱為比動能，也叫作速度水頭，它們的單位都為長度量綱。伯努利方程的物理意義為：在密封管道內(nèi)作恒定流動的理想液體具有三種形成的能量（即壓力能、勢能和動能），在沿管道流動的過程中，三種能量之間可以相互轉(zhuǎn)換，但是在管道任意一個通流截面處三種能量的總和是一個恒定的常量。下一頁上一頁返回課題三液壓流體動力學(xué)2.實際液體的伯努利方程實際液體在管道內(nèi)流動時，由于液體存在著黏性，會使液體與固壁間及液體質(zhì)點間產(chǎn)生摩擦力，從而消耗能量；同時，管道局部形狀和尺寸的變化，會使液體產(chǎn)生擾動從而也消耗能量。因此，實際液體流動時存在能量損失，假設(shè)圖2-16中液體從通流截面1－1流到通流截面2-2的能量損失用hw表示，其單位也為長度量綱。根據(jù)能量守恒定律，在考慮能量損失hw，并引進動能修正系數(shù)α后，實際液體的伯努利方程為下一頁上一頁返回課題三液壓流體動力學(xué)四、動量方程動量方程可用來計算流動液體作用于限制其流動的固體壁面上的總作用力。根據(jù)理論力學(xué)中的動量定理：作用在物體上全部外力的矢量和應(yīng)等于物體動量的變化率，即下一頁上一頁返回課題三液壓流體動力學(xué)流動液體的動量方程流動液體的動量方程式（2-26）表明，作用在液體控制體積上的外力總和，等于單位時間內(nèi)流出控制表面與流入控制表面的液體動量之差。該式為矢量表達式，在應(yīng)用時應(yīng)根據(jù)具體要求，向指定方向投影，求得該方向的分量。顯然，根據(jù)牛頓第三定律，液體也以同樣大小的力作用在使其流速發(fā)生變化的物體上。因而可應(yīng)用動量方程計算液流作用在固體壁面上的總作用力。上一頁返回課題四管道中液流能量的損失一、液體流動的兩種流態(tài)（一）液體的流態(tài)液體在管道中流動時存在兩種不同狀態(tài)，分別為層流和紊流。層流是指液體流動時，液體質(zhì)點都是平行于管道軸線方向運動，沒有垂直于管道軸線方向的橫向運動，液體質(zhì)點互不混雜，液體呈線狀或?qū)訝畹牧鲃?。層流時黏性力起主導(dǎo)作用，液體質(zhì)點受黏性的約束，不能隨意運動，只能沿著流層作層次分明的軸向運動。下一頁返回課題四管道中液流能量的損失

紊流是指液體流動時，液體質(zhì)點既有平行于管道軸線方向運動，又有垂直于管道軸線方向的橫向運動，液體質(zhì)點做混雜紊亂狀態(tài)的運動，液體呈紊亂流動。紊流時慣性力起主導(dǎo)作用，液體高速流動時液體質(zhì)點間的黏性不能再約束質(zhì)點，液體質(zhì)點具有速度脈動，能沖出流層。（二）雷諾判據(jù)

1883年，英國物理學(xué)家雷諾通過實驗，證實了液體存在著層流和紊流這兩種不同的流動狀態(tài)，這就是雷諾實驗。實驗裝置如圖2-18所示。下一頁上一頁返回課題四管道中液流能量的損失

液體流動時究竟是層流還是紊流，可利用雷諾數(shù)來判別。實驗證明，液體在管中的流動狀態(tài)不僅與管內(nèi)液體的平均流速有關(guān)，還與管道內(nèi)徑d、液體的運動粘度有關(guān)。實際上，真正決定液流狀態(tài)的是上述三個參數(shù)所組成的一個稱為雷諾數(shù)Re的無量綱數(shù)，即二、液體在流動中的壓力損失按液體流動時阻力的不同，液壓系統(tǒng)中壓力損失分別為沿程壓力損失和局部壓力損失兩種形式。下一頁上一頁返回課題四管道中液流能量的損失1.沿程壓力損失液體在等徑直管中流動時，因黏性摩擦（液體分子間的摩擦以及液體與限制其流動的管道內(nèi)壁間的摩擦）而產(chǎn)生的壓力損失，稱為沿程壓力損失。它主要取決于液體的流速、黏性、管路的長度以及管道內(nèi)徑。沿程壓力損失的計算公式為下一頁上一頁返回課題四管道中液流能量的損失2.局部壓力損失液體在管道中流經(jīng)管道的彎頭、接頭、突變截面、小孔以及閥口等一些局部裝置時，流速的大小和方向發(fā)生劇烈變化，形成旋渦，使液體質(zhì)點相互撞擊和劇烈摩擦，造成能量損失，這種能量損失稱為局部壓力損失。局部壓力損失的計算公式為液體流過各種閥類的局部壓力損失常利用下列經(jīng)驗公式計算下一頁上一頁返回課題四管道中液流能量的損失3.管路系統(tǒng)中的總壓力損失管路系統(tǒng)中的總壓力損失等于所有沿程壓力損失、所有局部壓力損失以及流經(jīng)各種閥類的局部壓力損失之和，即上一頁返回課題五液體流經(jīng)孔口的壓力流量特征一、薄壁小孔的壓力流量特性如圖2-19所示為液體流過薄壁小孔的情況。當(dāng)液體流過薄壁小孔時，因為D>>d，通過斷面1-1的流速較低，流過小孔時，液體質(zhì)點突然加速，在慣性力作用下，流過小孔后的液流形成一個收縮斷面2-2。對圓形小孔，此收縮斷面離孔口的距離約d/2，然后再擴散。這一收縮和擴散過程，會造成很大的能量損失。利用實際液體的伯努利方程對液體流經(jīng)薄壁小孔時的能量變化進行分析，可以得到薄壁小孔的壓力流量特性：流經(jīng)薄壁小孔的流量qV與小孔的通流截面面積AT、小孔兩端的壓力差的平方根成正比，即得薄壁小孔流量公式下一頁返回課題五液體流經(jīng)孔口的壓力流量特征二、細長小孔的壓力流量特性液體流經(jīng)細長小孔時，由于黏性而流動不暢，一般都處于層流狀態(tài)，可以用沿程阻力損失公式（2-27）來計算其能量損失液體流經(jīng)細長小孔的流量公式下一頁上一頁返回課題五液體流經(jīng)孔口的壓力流量特征三、各種孔口的壓力流量特性比較式(2-31)和式(2-32)不難發(fā)現(xiàn)，通過孔口的流量與孔口的面積、孔口前后的壓力差以及孔口形式?jīng)Q定的特性系數(shù)有關(guān)，由式(2-31)可知，通過薄壁小孔的流量與油液的黏度無關(guān)，因此流量受油溫變化的影響較小，但流量與孔口前后的壓力差呈非線性關(guān)系；由式(2-32)可知，油液流經(jīng)細長小孔的流量與小孔前后的壓差Δp的一次方呈正比，同時由于公式中也包含油液的黏度μ，因此流量受油溫變化的影響較大。為了分析問題方便起見，各種孔口的壓力流量特性，可用如下表達式綜合表示，即上一頁返回表2-3按液壓泵類型推薦選用的液壓油

的黏度返回表2-4根據(jù)工作環(huán)境和使用工況選擇液壓油的品種返回圖2-2恩氏黏度計返回圖2-3幾種典型液壓油的黏溫特性

曲線圖返回圖2-5靜壓力的分布規(guī)律返回圖2-6絕對壓力、相對壓力和真空度返回圖2-11恒定流動與非恒定流動(a)恒定流動(b)非恒定流動返回

圖2-12流動液體的通流截面返回圖2-15連續(xù)性方程示意圖返回

圖2-16理想液體伯努利方程的

推導(dǎo)示意圖返回

圖2-16理想液體伯努利方程的

推導(dǎo)示意圖返回圖2-18雷諾實驗返回圖2-19液體流過薄壁小孔孔口返回項目三液壓泵和液壓馬達課題一液壓泵概述課題二齒輪泵課題三葉片泵課題四柱塞泵課題五液壓泵的選用課題六液壓馬達課題一液壓泵概述一、液壓泵的工作原理和特點1.液壓泵的工作原理如圖3-1所示為單柱塞液壓泵的工作原理圖，柱塞2裝在泵體3中形成一個密封腔a，柱塞2在彈簧4的作用下始終壓緊在偏心輪1上，偏心輪1由原動機（電動機）驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，使柱塞2在泵體3內(nèi)作往復(fù)運動，使密封腔a的容積大小發(fā)生周期性的交替變化。當(dāng)密封腔a的容積由小變大形成局部真空時，油箱中的液壓油在大氣壓力的作用下，通過吸油管頂開吸油單向閥6流入泵體3中密封腔a，實現(xiàn)液壓泵的吸油。當(dāng)密封腔a的容積由大變小時，密封腔a中的液壓油受到柱塞2擠壓壓力升高，使吸油單向閥6關(guān)閉，液壓油頂開排油單向閥5輸入下一頁返回課題一液壓泵概述

泵體3外部的系統(tǒng)，實現(xiàn)液壓泵的壓油。偏心輪每轉(zhuǎn)一周，液壓泵吸、壓油各一次。原動機驅(qū)動偏心輪不斷旋轉(zhuǎn)，液壓泵就不斷地吸油和壓油，將原動機輸入的機械能不斷地轉(zhuǎn)換成液壓油的壓力能輸入系統(tǒng)。由此可見單柱塞液壓泵是依靠密封容積變化來實現(xiàn)吸油和壓油的，故又稱為容積式液壓泵。盡管液壓泵的類型很多，但都是容積式液壓泵。下一頁上一頁返回課題一液壓泵概述2.液壓泵的特點單柱塞式液壓泵具有所有容積式液壓泵的基本特點：(1)具有一個或若干個周期性變化的密封容積。液壓泵的輸出流量與此密封容積在單位時間內(nèi)的變化量成正比，這是容積式液壓泵的一個重要特性。(2)油箱必須與大氣相通或采用密閉的充壓油箱。這是容積式液壓泵能夠吸入油液的外部條件。為保證液壓泵正常吸油，油箱內(nèi)液壓油的絕對壓力必須恒等于或大于大氣壓力。(3)具有相應(yīng)的配油機構(gòu)，將吸油腔和壓油腔隔開，保證液壓泵有規(guī)律的連續(xù)吸油和壓油。液壓泵的結(jié)構(gòu)不同，配油機構(gòu)也不相同。圖3-1中的單向閥5、6就是配油機構(gòu)。下一頁上一頁返回課題一液壓泵概述二、液壓泵的主要性能參數(shù)1.液壓泵的壓力(1)工作壓力p

液壓泵實際工作時輸出油液的壓力稱為液壓泵的工作壓力，其大小取決于外負載的大小和排油管路上的壓力損失,與液壓泵的流量無關(guān)。(2)額定壓力pn

液壓泵在正常工作條件下,按試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能連續(xù)長期運轉(zhuǎn)的最高工作壓力稱為液壓泵的額定壓力。在液壓泵產(chǎn)品樣本或銘牌上標(biāo)出的壓力即為液壓泵的額定壓力，它受泵本身的結(jié)構(gòu)強度、泄漏等因素的影響。下一頁上一頁返回課題一液壓泵概述(3)最高允許壓力pmax

在超過額定壓力的條件下,根據(jù)試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，允許液壓泵短暫運行的最高壓力值,稱為液壓泵的最高允許壓力。2.液壓泵的排量和流量(1)排量V

在不考慮泄漏損失的情況下，泵軸每轉(zhuǎn)一周時所排出油液的體積稱為液壓泵的排量，單位為m3/r（米3/轉(zhuǎn)）或mL/r（毫升/轉(zhuǎn)）。液壓泵的排量一般可根據(jù)泵軸每轉(zhuǎn)一周時密封腔容積的變化量來計算。(2)理論流量qt

在不考慮泄漏損失的情況下,液壓泵單位時間內(nèi)排出的油液體積稱為液壓泵的理論流量。顯然,如果液壓泵的排量為V,主軸轉(zhuǎn)速為n,則該液壓泵的理論流量qt為下一頁上一頁返回課題一液壓泵概述(3)實際流量q

在考慮泄漏損失的情況下，液壓泵單位時間內(nèi)實際排出的油液體積稱為液壓泵的實際流量。顯然，液壓泵的實際流量等于理論流量qt減去泄漏流量Δq,即（4）額定流量qn

液壓泵在額定壓力和額定轉(zhuǎn)速下工作時，單位時間內(nèi)實際排出的油液體積稱為液壓泵的額定流量。在液壓泵產(chǎn)品樣本或銘牌上標(biāo)出的流量即為液壓泵的額定流量。下一頁上一頁返回課題一液壓泵概述3.液壓泵的功率和效率（1）液壓泵的功率液壓泵由原動機驅(qū)動，輸入的是機械能，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)速n（或角速度ω）；輸出的是油液的壓力能，表現(xiàn)為油液的壓力p和流量q。如果不考慮液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過程中的損失，液壓泵的輸出功率等于輸入功率。①實際輸入功率Pi

液壓泵的輸入功率是指液壓泵在實際工作時，作用在液壓泵主軸上的機械功率,當(dāng)實際輸入轉(zhuǎn)矩為Ti，轉(zhuǎn)速為n，角速度為ω時,有下一頁上一頁返回課題一液壓泵概述②實際輸出功率P

液壓泵的輸出功率是指液壓泵在實際工作過程中的工作壓力p和實際輸出流量q的乘積,即③理論功率Pt

不考慮泵在能量轉(zhuǎn)換過程中的損失時，液壓泵的輸出功率或輸入功率，都稱為液壓泵的理論功率，即下一頁上一頁返回課題一液壓泵概述（2）液壓泵的功率損失液壓泵的功率損失包括容積損失和機械損失兩部分。①容積損失容積損失是指液壓泵在流量上的損失。由于液壓泵內(nèi)部高壓腔的泄漏，吸油過程中吸油阻力太大、油液黏度太大、泵軸轉(zhuǎn)速太高等原因而導(dǎo)致油液不能全部充滿液壓泵的密封工作腔，所以液壓泵的實際流量總是小于理論流量。液壓泵的容積損失大小用ηV表示,容積效率等于液壓泵的實際流量q和理論流量qt的比值，即下一頁上一頁返回課題一液壓泵概述因此，液壓泵的實際流量q為②機械損失機械損失是指液壓泵在轉(zhuǎn)矩上的損失。由于液壓泵泵體內(nèi)相對運動的部件之間因機械摩擦而引起轉(zhuǎn)矩損失，所以液壓泵的實際輸入轉(zhuǎn)矩T總是大于理論輸入轉(zhuǎn)矩Tt。液壓泵的機械損失大小用機械效率表示,機械效率等于液壓泵的理論輸入轉(zhuǎn)矩Tt與實際輸入轉(zhuǎn)矩Ti的比值,即下一頁上一頁返回課題一液壓泵概述(3)液壓泵的總效率η

由于液壓泵存在泄漏和機械摩擦，泵在能量轉(zhuǎn)換過程中有能量損失，所以液壓泵輸出功率小于輸入功率，兩者的差值即為功率損失。液壓泵的總效率η是指液壓泵的實際輸出功率P與實際輸入功率Pi的比值,即由式(3-9)可知，液壓泵的總效率也等于其容積效率與機械效率的乘積。液壓泵的各個參數(shù)和工作壓力之間的關(guān)系如圖3-2所示。下一頁上一頁返回課題一液壓泵概述三、液壓泵的分類液壓泵的種類很多，按其結(jié)構(gòu)形式可分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵等；按其輸出流量是否可調(diào)分為定量泵和變量泵；按其輸油方向能否改變分為單向泵和雙向泵；按其工作壓力的不同分為低壓泵、中壓泵、中高壓泵和高壓泵。常用液壓泵的圖形符號如圖3－3所示。上一頁返回課題二齒輪泵一、外嚙合齒輪泵1.外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)如圖3-4所示為CB—B齒輪泵的結(jié)構(gòu)。2.外嚙合齒輪泵的工作原理外嚙合齒輪泵的工作原理如圖3－5所示。當(dāng)齒輪按圖示箭頭方向旋轉(zhuǎn)時，右側(cè)吸油腔內(nèi)的輪齒逐漸脫開嚙合，使該腔容積逐漸增大，形成局部真空，油箱中的液壓油在大氣壓力的作用下，經(jīng)吸油管進入右腔吸油腔內(nèi)，補充增大的容積，將齒間槽充滿。隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)，吸入輪齒齒間的油液被帶到左側(cè)壓油腔。輪齒在左側(cè)逐漸進入嚙合，使密封工作腔容積逐漸減小，齒間油液被擠出，使左腔壓油腔油壓升高，油液從壓油腔輸出，經(jīng)管道進入系統(tǒng)，形成了齒輪泵的壓油過程。泵軸每轉(zhuǎn)一周，每個密封工作腔吸、壓油各一次。傳動軸帶動兩齒輪連續(xù)轉(zhuǎn)動，齒輪泵的吸、壓油口便連續(xù)不斷的吸油和壓油。下一頁返回課題二齒輪泵3.外嚙合齒輪泵的排量和流量齒輪泵的排量V相當(dāng)于一對齒輪所有齒槽容積之和。假如齒槽容積大致等于輪齒的體積,那么齒輪泵的排量就等于一個齒輪的齒槽容積和輪齒體積的總和,即相當(dāng)于以有效齒高(h=2m)和齒寬構(gòu)成的平面所掃過的環(huán)形體積,即4.外嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)上存在的問題（1）齒輪泵的困油問題下一頁上一頁返回課題二齒輪泵

為了保證齒輪泵能連續(xù)平穩(wěn)地供油,要求齒輪嚙合的重疊系數(shù)ε必須大于1,也就是當(dāng)前一對齒輪尚未脫開嚙合時,后一對齒輪已進入嚙合,這樣在同時處于嚙合狀態(tài)的兩對輪齒之間形成了一個封閉的容腔，稱為困油腔。因此，就有一部分油液被圍困在這一封閉的困油腔中〔見圖3-6(a)〕。困油腔又稱困油區(qū)，它與泵的高、低壓腔均不相通，并且隨齒輪的轉(zhuǎn)動容積大小發(fā)生變化，如圖3－6所示。當(dāng)困油腔的容積減小〔由圖3-6(a)過渡到圖3-6(b)〕時,困油腔中的油液受到擠壓,壓力急劇上升,從一切可能泄漏的縫隙中擠出,產(chǎn)生振動和噪聲，同時使軸承突然受到很大的沖擊載荷,降低其壽命,并且造成功率損失,使油液發(fā)熱等。當(dāng)困油腔的容積增大〔由圖3-6(b)過渡到圖3-6(c)〕時,由于沒有油液補充,壓力降低，形成局部真空,使原來溶解于油液中的空氣分離出來,形成了氣泡，油液中產(chǎn)生氣泡后,會引起噪聲、氣蝕等一系列惡果。以上情況就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。這種困油現(xiàn)象極為嚴(yán)重地影響著齒輪泵的工作平穩(wěn)性和使用壽命。下一頁上一頁返回課題二齒輪泵（2）齒輪泵的徑向不平衡力問題齒輪泵工作時,在齒頂圓和泵體內(nèi)表面之間的徑向間隙中，油液作用在齒輪外緣上的液壓力是不均勻的，從吸油腔到壓油腔，液壓力沿齒輪旋轉(zhuǎn)方向逐齒遞增，因此使齒輪、傳動軸和軸承受到徑向不平衡力的作用。如圖3-8所示,泵的右側(cè)為吸油腔,左側(cè)為壓油腔。液壓力越高,徑向不平衡力就越大。嚴(yán)重時，能使齒輪軸變形，泵體吸油口一側(cè)被輪齒刮傷，同時加速了軸承的磨損,降低了軸承的壽命。為了減小或消除徑向不平衡力，常用方法是縮小壓油口尺寸,使壓力油僅作用一個齒到兩個齒的范圍內(nèi)。有些高壓齒輪泵,還采用在泵蓋上開設(shè)壓力平衡槽的辦法來消除徑向不平衡力。下一頁上一頁返回課題二齒輪泵（3）齒輪泵的泄漏齒輪泵壓油腔的壓力油向吸油腔泄漏有三條途徑：一是通過齒輪嚙合處的間隙；二是通過泵體內(nèi)孔和齒頂間的徑向間隙；三是通過齒輪兩端面和兩泵蓋間的軸向間隙。其中軸向間隙的泄漏量最大，占總泄漏量的75%～80%，而且齒輪泵的工作壓力越高，泄漏就越大，容積效率較低。一般齒輪泵只適用于低壓場合。5.高壓齒輪泵的特點一般齒輪泵由于泄漏大,且存在徑向不平衡力,故壓力不易提高。高壓齒輪泵主要是針對上述問題采取了一些措施,如盡量減小徑向不平衡力，提高軸與軸承的剛度，在泵的前、后泵蓋和增設(shè)補償裝置，實現(xiàn)軸向間隙的自動補償，減小軸向間隙的泄漏。下一頁上一頁返回課題二齒輪泵二、內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵主要有漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵和擺線內(nèi)嚙合齒輪泵兩種，其工作原理如圖3-10所示，也是利用齒間密封容積變化實現(xiàn)吸、壓油。1.漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵由小齒輪、內(nèi)齒環(huán)、月牙形隔板等組成。當(dāng)主動輪小齒輪帶動內(nèi)齒環(huán)繞各自的中心同方向旋轉(zhuǎn)時，左半部輪齒退出嚙合，容積增大，形成真空，進行吸油。進入齒槽的油液被帶到壓油腔，右半部輪齒進入嚙合，容積減小，從壓油口壓油。在小齒輪和內(nèi)齒環(huán)之間要裝一塊月牙形隔板，以便將吸、壓油腔隔開。下一頁上一頁返回課題二齒輪泵2.擺線內(nèi)嚙合齒輪泵擺線內(nèi)嚙合齒輪泵又稱擺線，它由配油盤(前、后泵蓋)、外轉(zhuǎn)子(從動輪)和偏心安置在泵體內(nèi)的內(nèi)轉(zhuǎn)子(主動輪)等組成。內(nèi)、外轉(zhuǎn)子相差一齒,圖3-10（b）中內(nèi)轉(zhuǎn)子為六齒,外轉(zhuǎn)子為七齒。泵工作時,內(nèi)轉(zhuǎn)子帶動外轉(zhuǎn)子同向旋轉(zhuǎn)，所有內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒都進入嚙合，形成若干個密封腔。隨著內(nèi)外轉(zhuǎn)子的嚙合旋轉(zhuǎn)，各密封腔容積發(fā)生變化，實現(xiàn)吸油和壓油。內(nèi)嚙合齒輪泵的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，重量輕,使用壽命長,壓力脈動和噪聲都較?。凰鼈兊娜秉c是齒形復(fù)雜，加工精度要求高，造價較貴?，F(xiàn)在采用粉末冶金工藝壓制成型，成本降低，應(yīng)用得到發(fā)展。上一頁返回課題三葉片泵一、雙作用葉片泵1.工作原理如圖3-11所示為雙作用葉片泵的工作原理2.排量和流量（1）排量由雙作用葉片泵的工作原理可知，泵每轉(zhuǎn)一周，相領(lǐng)兩葉片間密封腔油液的排出量等于大半徑R圓弧段的容積和小半徑r圓弧段的容積之差。若葉片數(shù)為z，則泵軸每轉(zhuǎn)的排油量應(yīng)等于上述容積差的2z倍，雙作用葉片泵的排量為下一頁返回課題三葉片泵（2）實際流量雙作用葉片泵的實際輸出流量公式為3.定子曲線雙作用葉片泵的定子曲線直接影響泵的性能，如流量均勻性、噪聲、磨損等。過渡曲線應(yīng)保證葉片貼緊在定子內(nèi)表面上，保證葉片在轉(zhuǎn)子徑向槽中徑向運動時速度和加速度的變化均勻，使葉片對定子內(nèi)表面的沖擊盡可能小。目前雙作用葉片泵一般都采用綜合性能較好的等加速等減速曲線作為過渡曲線。下一頁上一頁返回課題三葉片泵4.YB1型雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點

YB1型雙作用葉片泵是在YB型葉片泵基礎(chǔ)上改進設(shè)計而成的。YB1型葉片泵的結(jié)構(gòu)如圖3–12所示YB1型雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點如下：（1）定子過渡曲線目前，YB1型雙作用葉片泵一般都采用綜合性能較好的等加速等減速曲線作為定子內(nèi)表面曲線中的過渡曲線。下一頁上一頁返回課題三葉片泵（2）葉片傾角θ

葉片在工作過程中，受離心力和葉片根部壓力油的作用，使葉片和定子緊密接觸。為使葉片能在槽中滑動靈活而不致于因摩擦力過大等被卡住甚至折斷，葉片不能徑向安裝，而是將葉片相對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向向前傾斜一角度θ安放，常取θ＝150。（3）配油盤的三角槽在YB1型葉片泵配流盤的壓油窗口靠葉片從封油區(qū)（吸油窗口和壓油窗口之間的區(qū)域）進入壓油區(qū)的一邊開有一個截面形狀為三角形的三角槽，使兩葉片之間的封閉油液在未進入壓油區(qū)之前就通過該三角槽與壓力油相通，使其油壓逐漸上式，減小了密封腔中油壓的突變和噪聲，所以該三角槽又稱為卸荷槽。下一頁上一頁返回課題三葉片泵5.高壓葉片泵的結(jié)構(gòu)特點由于一般雙作用葉片泵的葉片底部通壓油腔，就使得處于吸油區(qū)的葉片頂部和根部的液壓力不平衡，這時葉片的頂部是低壓油，而底部是高壓油。葉片頂部以很大的力壓向定子的內(nèi)表面，加速了定子內(nèi)表面的磨損，影響泵的壽命和額定壓力的提高。當(dāng)提高泵的工作壓力時，必須在結(jié)構(gòu)上采取措施，使吸油區(qū)葉片壓向定子的作用力減小。二、單作用葉片泵1.工作原理單作用葉片泵的工作原理如圖3-16所示下一頁上一頁返回課題三葉片泵2.排量和流量如圖3-17所示，當(dāng)單作用葉片泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周時，每相鄰葉片間的密封容積變化為?V=V1–V2，泵的排量為?Vz(z為葉片數(shù))。由此可知單作用葉片泵的排量近似為單作用葉片泵的實際流量為下一頁上一頁返回課題三葉片泵3.限壓式變量葉片泵單作用葉片泵的變量方式有手動調(diào)節(jié)和自動調(diào)節(jié)兩種。自動調(diào)節(jié)變量葉片泵根據(jù)工作特性的不同分為限壓式、恒壓式和恒流式三類，目前最常用的是限壓式。（1）工作原理圖3-18為外反饋式限壓式變量葉片泵的工作原理圖。（2）限壓式變量葉片泵的流量—壓力特性曲線限壓式變量葉片泵的流量與壓力特性曲線如圖3-19所示，它反映了泵工作時流量隨工作壓力變化的關(guān)系。（3）YBX型限壓式變量葉片泵的結(jié)構(gòu)如圖3-20所示為YBX型限壓式變量葉片泵的結(jié)構(gòu)。下一頁上一頁返回課題三葉片泵（4）限壓式變量葉片泵的優(yōu)缺點和應(yīng)用限壓式變量葉片泵與雙作用定量葉片泵相比，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大，相對運動的機件多，軸上受單向徑向液壓力大，故泄漏大，容積效率和機械效率較低。由于流量有脈動和困油現(xiàn)象的存在，因而壓力脈動和噪聲大，工作壓力的提高受到限制。但是這種泵的流量可隨負載的大小自動調(diào)節(jié)，故功率損失小，可節(jié)省能源減少發(fā)熱。由于它在低壓時流量大，高壓時流量小，特別適合驅(qū)動快速推力小，慢速推力大的工作機構(gòu)，例如在組合機床上驅(qū)動動力滑臺實現(xiàn)快近→工進→快退。下一頁上一頁返回課題三葉片泵三.葉片泵的性能、優(yōu)缺點及使用1.葉片泵的主要性能（1）壓力雙作用定量葉片泵的最高工作壓力現(xiàn)己達到28～30MPa。單作用變量葉片泵的工作壓力一般不超過17.5MPa。（2）排量范圍己知葉片泵產(chǎn)品的排量范圍為0.5～4200mL/r，常用者約為2.5～300mL/r。常見變量葉片泵產(chǎn)品排量范圍約為6～120mL/r。（3）轉(zhuǎn)速小排量雙作用定量葉片泵最高轉(zhuǎn)速達8000～10000r/min，一般產(chǎn)品只有1500～2000r/min。常用單作用變量葉片泵的最高轉(zhuǎn)速約為3000r/min，但其同時還有最低轉(zhuǎn)速的限制（一般為600～900r/min），以保證有足夠的離心力可靠地甩出葉片。（4）效率雙作用定量葉片泵在額定工況下的容積效率可超過93%～95%。下一頁上一頁返回課題三葉片泵2.葉片泵的優(yōu)缺點優(yōu)點：（1）可制成變量泵，特別是結(jié)構(gòu)簡單的壓力補償型變量泵；（2）單位體積的排量較大；（3）定量葉片泵可制成雙作用或多作用的，軸承受力平衡，壽命長；（4）多作用葉片泵的流量脈動較小，噪聲較低。缺點：（1）吸油能力較差；（2）受葉片與滑道間接觸應(yīng)力和許用滑摩功的限制，變量葉片泵的壓力和轉(zhuǎn)速均難以提高，而根據(jù)葉片外伸所需離心力的要求，其轉(zhuǎn)速又不能低，故實用工況范圍較窄；（3）對污染物比較敏感。下一頁上一頁返回課題三葉片泵3.葉片泵的使用要點(1)為了使葉片泵可靠地吸油，其轉(zhuǎn)速必須按照產(chǎn)品規(guī)定。轉(zhuǎn)速太低時，葉片不能緊壓定子的內(nèi)表面和吸油；轉(zhuǎn)速過高則造成泵的“吸空”現(xiàn)象，泵的工作不正常。液壓油的黏度要要適當(dāng)，黏度太大，吸油阻力增大；油液過稀，泄漏增大，容積效率降低，都會對吸油造成不良影響。(2)葉片泵對油液中的污物很敏感，油液不清潔會使葉片卡死，因此必須注意油液良好過濾和環(huán)境清潔。(3)因泵的葉片有安裝傾角，故轉(zhuǎn)子只允許單向旋轉(zhuǎn)，不應(yīng)反向使用，否則會使葉片折斷。（4）葉片泵廣泛應(yīng)用于完成各種中等負荷的工作。由于它流量脈動小，故在金屬切削機床液壓傳動中，尤其是在各種需要調(diào)速的系統(tǒng)中使用，更有其優(yōu)越性。上一頁返回課題四柱塞泵一、徑向柱塞泵1.工作原理如圖3-21所示為配流軸式徑向柱塞泵的工作原理。2.排量和流量當(dāng)轉(zhuǎn)子和定子間的偏心距為e時，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一整轉(zhuǎn)時，柱塞在缸體孔內(nèi)的行程為2e，若柱塞數(shù)為z，柱塞直徑為d，則徑向柱塞泵的排量為設(shè)泵的轉(zhuǎn)速為n，容積效率為ηv，則徑向柱塞泵的實際流量為下一頁返回課題四柱塞泵3.優(yōu)缺點徑向柱塞泵的優(yōu)點是流量大、工作壓力較高、軸向尺寸小、工作可靠。其缺點是由于柱塞缸按徑向排列，造成徑向尺寸大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。柱塞和定子間不用機械聯(lián)接裝置時，自吸能力差。配流軸受到很大的徑向載荷，易變形，磨損快，且配流軸上封油區(qū)尺寸小，易漏油。因此限制了泵的工作壓力和轉(zhuǎn)速的提高。下一頁上一頁返回課題四柱塞泵二、軸向柱塞泵軸向柱塞泵是將多個柱塞配置在一個共同缸體的圓周上,并使柱塞中心線和缸體中心線平行的一種泵。軸向柱塞泵有兩種形式,直軸式(斜盤式)和斜軸式(擺缸式)。1.工作原理斜盤式軸向柱塞泵的柱塞中心線平行于缸體的軸線，如圖3-22所示為斜盤式軸向柱塞泵的工作原理。2.排量和流量如圖3－22所示，柱塞的直徑為d,柱塞分布圓直徑為D,斜盤傾角為γ時,柱塞的行程為s=Dtanγ,所以當(dāng)柱塞數(shù)為z時,軸向柱塞泵的排量為下一頁上一頁返回課題四柱塞泵3.軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)特點(1)典型結(jié)構(gòu)。如圖3-23所示為一種直軸式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)。(2)變量機構(gòu)。由式(3-20)可知,若要改變軸向柱塞泵的輸出流量,只要改變斜盤的傾角,即可改變軸向柱塞泵的排量和輸出流量,下面介紹常用的軸向柱塞泵的手動變量和伺服變量機構(gòu)的工作原理。下一頁上一頁返回課題四柱塞泵①手動變量機構(gòu)。如圖3-23所示,轉(zhuǎn)動手輪1,使絲杠12轉(zhuǎn)動,帶動變量活塞11作軸向移動(因?qū)蜴I的作用,變量活塞只能作軸向移動,不能轉(zhuǎn)動)。通過軸銷10使斜盤2繞變量機構(gòu)殼體上的圓弧導(dǎo)軌面的中心(即鋼球中心)旋轉(zhuǎn)。從而使斜盤傾角改變,達到變量的目的。當(dāng)流量達到要求時,可用鎖緊螺母13鎖緊。這種變量機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單,但操縱不輕便,且不能在工作過程中變量。下一頁上一頁返回課題四柱塞泵②伺服變量機構(gòu)。

圖3-24所示為軸向柱塞泵的伺服變量機構(gòu),以此機構(gòu)代替圖3-23所示軸向柱塞泵中的手動變量機構(gòu)，就成為手動伺服變量泵。其工作原理為：泵輸出的壓力油由通道經(jīng)單向閥α進入變量機構(gòu)殼體的下腔d,液壓力作用在變量活塞4的下端。當(dāng)與伺服閥閥芯1相連結(jié)的拉桿不動時(圖示狀態(tài)),變量活塞4的上腔g處于封閉狀態(tài),變量活塞不動,斜盤3在某一相應(yīng)的位置上。當(dāng)使拉桿向下移動時,推動閥芯1一起向下移動,d腔的壓力油經(jīng)通道e進入上腔g。由于變量活塞上端的有效面積大于下端的有效面積,向下的液壓力大于向上的液壓,故變量活塞4也隨之向下移動,直到將通道e的油口封閉為止。變量活塞的移動量等于拉桿的位移量、當(dāng)變量活塞向下移動時,通過軸銷帶動斜盤3擺動,斜盤傾斜角增加,泵的輸出流入隨之增加;當(dāng)拉桿帶動伺服閥閥芯向上運動時,閥芯將通道f打開,上腔g通過卸壓通道接通油箱而壓,變量活塞向上移動,直到閥芯將卸壓通道關(guān)閉為止。它的移動量也等于拉桿的移動量。這時斜盤也被帶動作相應(yīng)的擺動,使傾斜角減小,泵的流量也隨之相應(yīng)地減小。下一頁上一頁返回課題四柱塞泵三、柱塞泵的優(yōu)缺點及使用1.優(yōu)點（1）工作壓力、容積效率及總效率均最高。（2）可傳輸?shù)墓β首畲?。?）較寬的轉(zhuǎn)速范圍。（4）較長的使用壽命及功率密度高。（5）良好的雙向變量能力。2.缺點（1）對介質(zhì)潔凈度要求較苛刻（座閥配流型較好）；（2）流量脈動較大，噪聲較高；（3）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價高，維修困難。下一頁上一頁返回課題四柱塞泵3.柱塞泵的使用柱塞泵在高壓、大流量、大功率的液壓系統(tǒng)中和流量需要調(diào)節(jié)的場合，得到廣泛應(yīng)用。但柱塞泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材料及加工精度要求較高，加工量大，價格昂貴。在現(xiàn)代液壓工程技術(shù)中，各種柱塞泵主要在中高壓（輕系列和中系列泵，最高壓力20～35MPa）、高壓（重系列泵，最高壓力40～56MPa）和超高壓（特種泵，最高壓力>56MPa