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1、液压传动,一 液压传动的基本原理及特征 液压传动的概念 液压传动是利用密闭系统中的受压液体来传递运动和动力的一种传动方式.它先将机械能转换为液体的压力能,再将液体的压力能转换为机械能. 液压传动的两个特征 、液压系统中的工作压力是由负载决定的 、执行元件的运动速度只取决于输入流量的大小，而与负载无关。 常用压力单位换算 1巴(bar)=1.02公斤力/厘米(kgf/c)=0.1兆帕(mpa)牛顿平方米（m）,二 液压传动的组成 动力元件 把原动机输入的机械能转换为液压能的装置最常见的形式是液压泵+电机，它给系统提供压力油 执行元件 把油液的液压能转换为机械能的装置最常见的形式是液压缸和液压马达
2、 控制元件 对系统中油液压力、流量、方向进行控制或调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀等。 辅助元件 保证系统正常工作所需的上述三种以外的装置。如油箱、滤器、油管等。,三 液压泵概述 液压泵（容积泵）正常工作的三个必备条件: 1、必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积； 2、密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大吸油，由大变小压油； 3、密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油； 密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。,5,液压泵和马达的基本性能参数,液压泵的基本性能参数主要是指液压泵的压力、排量、流量、功率和效率等。,工作压力 ：泵（
3、马达）实际工作时的压力。泵指输出压力；马达指输入压力。实际工作压力取决于相应的外负载。,额定压力 ：泵（马达）在额定工况条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力，超过此值就是过载。,每弧度排量 Vd ：泵（马达）每转一弧度所排出（吸入）液体的体积，也称角排量。,每转排量 V ：无内外泄漏时，泵（马达）每转一周所排出（吸入）液体的体积。,液压泵分类,按运动部件的形状和运动方式分为齿轮泵，叶片泵，柱塞泵，螺杆泵等。齿轮泵又分外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。叶片泵又分双作用叶片泵，单作用叶片泵。柱塞泵又分径向柱塞泵和轴向柱塞泵。按排量能否变量分定量泵和变量泵。 液压泵的图形符号所示。,7,齿 轮 泵,8
4、,齿轮泵是一种常用的液压泵。 主要优点: 结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性好，对油液污染不敏感，工作可靠； 主要缺点: 流量和压力脉动大，噪声大，排量不可调。,齿轮泵按照其啮合形式的不同，有外啮合和内啮合两种，外啮合齿轮泵应用较广，内啮合齿轮泵则多为辅助泵。,齿轮泵,9,图2.4 齿轮泵的结构 1-壳体; 2.主动齿轮; 3-从动齿轮; 4-前端盖; 5-后端盖; 6-浮动轴套; 7-压力盖,齿轮泵的结构特点,10,泵主要由主、从动齿轮，驱动轴，泵体及侧板等主要零件构成。,泵体内相互啮合的主、从动齿轮与两端盖及泵体一起构成密封工作容积，齿轮的啮合点将左、右两腔隔开，形成了吸
5、、压油腔。,外啮合齿轮泵的结构及工作原理,结构及工作原理,11,左侧压油腔内的轮齿不断进入啮合，使密封腔容积减小，油液受到挤压被排往系统，这就是齿轮泵的吸油和压油过程。,当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔内的轮齿脱离啮合，密封腔容积不断增大，构成吸油并被旋转的轮齿带入左侧的压油腔。,外啮合齿轮泵的结构及工作原理,结构及工作原理,12,齿轮泵的结构特点,外啮合齿轮泵的问题 外啮合齿轮泵存在的问题有四个：,外啮合齿轮泵的泄漏比较大,外啮合齿轮泵的流量脉动大,外啮合齿轮泵有径向不平衡力,外啮合齿轮泵有困油问题,13,径向不平衡力,在齿轮泵中，油液作用在轮外缘的压力是不均匀的，从低压腔到高压腔，压力沿
6、齿轮旋转的方向逐齿递增，因此，齿轮和轴受到径向不平衡力的作用。,压力越高，径向不平衡力越大，它能使泵轴弯曲，使定子偏磨，加速轴承的磨损，降低轴承使用寿命。,常采取缩小压油口的办法减小径向不平衡力，增加模数，扫膛工艺。,齿轮泵的结构特点,14,困油现象,图2.5 齿轮泵困油现象及消除措施,AB间的死容积 逐步减小,AB间的死容积 逐步增大,AB间的死容积 达到最小,齿轮啮合时的重叠系数必大于1，故有一部分油液困在两对轮齿啮合时所形成的封闭油腔之内，这个密封容积的大小随齿轮转动而变化，形成困油。,齿轮泵的结构特点,15,困油现象 齿轮间密封容积周期性的增大减小。 受困油液受到挤压而产生瞬间高压，密
7、封容腔的受困油液若无油道与排油口相通，油液将从缝隙中被挤出，导致油液发热，轴承等零件也受到附加冲击载荷的作用； 若密封容积增大时，无油液的补充，又会造成局部真空，使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴。,齿轮泵的结构特点,16,卸荷措施：在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽。 开设卸荷槽的原则：两槽间距a为最小闭死容积，而使闭死容积由大变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。,齿轮泵的结构特点,图2.5 齿轮泵的困油现象及消除措施,17,图2.5 齿轮泵的困油现象及消除措施,容积减小时 与压油侧相通,容积增大时 与吸油侧相通,困油的现象,齿轮泵的结构特点,18,齿轮泵的泄漏通道及端面间隙的
8、自动补偿,齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途经泄漏到吸油腔：,在这三类间隙中，端面间隙的泄漏量最大，压力越高，由间隙泄漏的液压油就愈多。,二是通过泵体定子环内孔和齿顶间的径向间隙齿顶间隙,齿轮泵的结构特点,19,为了提高齿轮泵的压力和容积效率，实现齿轮泵的高压化，需要从结构上来取措施，对端面间隙进行自动补偿。,采用自动补偿端面间隙装置：浮动轴套式或弹性侧板式。,齿轮泵的泄漏通道及端面间隙的自动补偿,齿轮泵的结构特点,20,内啮合齿轮泵 Internal Gear Pumps,内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种，其结构示意图见图2.6。,图2.6 内啮合齿轮泵 1外齿轮，2内齿轮，3隔板,齿轮
9、泵修理要点,泵前、后端盖和端面的磨损及配合间隙 齿顶与泵壳之间的磨损及配合间隙 这些磨损部位与泵内泄漏及温升有关，也与压力、流量下降有关。 检查泵轴是否弯曲，骨架油封处是否拉毛，密封件的损坏，它与外泄漏有关 轴承的磨损，它与压力波动及噪声增大有关；,低压齿轮泵的间隙,齿轮端面与泵盖配合间隙 （0.0250.04mm) 齿顶圆与泵体内孔配合间隙 （0.02 0.06mm),叶片泵 Vane Pumps,24,叶片泵,单作用叶片泵,双作用叶片泵,叶片泵包括两大类：双作用叶片泵和单作用叶片泵。 双作用叶片泵只能做成定量泵， 单作用叶片泵一般是变量泵。,其主要区别是定子内曲线的形状不同。曲线形状不同泵
10、轴转一转时吸压油的次数也不同，每转吸压油一次的称单作用叶片泵，吸压油两次的称双作用叶片泵。,25,双作用叶片泵,双作用叶片泵,结构组成 定子 其内环由两段大半径R 圆弧、两段小半径 r 圆弧和四段过渡曲线组成 转子 铣有N个叶片槽，且与定子同心 叶片 在叶片槽内能自由滑动 左、右配流盘 开有对称布置的吸、压油窗口 传动轴,26,图中，当转子顺时针方向旋转时，密封工作腔的容积在左上角和右下角处逐渐增大，为吸油区，在左下角和右上角处逐渐减小，为压油区；吸油区和压油区之间有一段封油区将吸、压油区隔开。叶片贴紧力,工作原理,双作用叶片泵,27,这种泵的转子每转一转，每个密封工作腔完成吸油和压油动作各两
11、次，所以称为双作用叶片泵。径向力平衡,工作原理,双作用叶片泵,28,双叶片泵的特点,存在困油现象,配流盘的吸、排油窗口间的密封角略大于两相邻叶片间的夹角，而单因此，当上述被封闭的容腔发生变化时，会产生与齿轮泵相类似的困油现象。通常，通过配流盘排油窗口边缘开三角卸荷槽的方法来消除困油现象。,29,单作用叶片泵,结构特点,泵由 转子2 定子3 叶片4 配流盘 等组成,图2.7 单作用叶片泵工作原理 1压油口;2 转子;3 定子;4 叶片;5 吸油口,30,定子内表面是圆柱面，转子和定子中心之间存在着偏心，叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及叶片根部油压力作用下，叶片顶部贴紧在定子内
12、表面上，于是两相邻叶片、配油盘、定子和转子便形成了一个密封的工作腔。,单作用叶片泵,工作原理,变量可变排量,泵在转子转一转的过程中，吸油、压油各一次，故称单作用叶片泵。 转子单方向受力，轴承负载大。 改变偏心距，可改变泵排量，形成变量叶片泵。,叶片泵修理要点,定子内曲线的磨损情况，这些磨损与输出流量、压力下降，内泄漏增大，元件发热等有关，也与压力波动增大有关。定子内曲线的磨损主要发生在吸油过渡区 转子端面磨损情况，转子叶片槽磨损情况，配流盘的磨损情况，定子与转子轴向配合间隙 转子是否断裂 叶片是否卡滞在叶片槽内，叶片的磨损情况 轴承的磨损情况，它与噪声增大有关。 密封件的磨损情况，它与外泄漏有
13、关。 泵内是否沉积磨屑或其他污物。,柱塞泵,34,轴向柱塞泵按变量方式可分为两大类： 斜盘式 斜轴式,柱塞泵,柱塞泵是通过柱塞在柱塞孔内往复运动时密封工作容积的变化来实现吸油和排油的。 柱塞泵的特点是泄漏小、容积效率高，可以在高压下工作。,柱塞泵按柱塞排列形式分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵,35,斜盘(Swash Plate)1和配油盘(Valve Plate)4不动，传动轴(Drive Shaft)5带动缸体(Cylinder Block)3、柱塞(Piston)2一起转动。缸体每转一转，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸油动作。改变斜盘的倾角，就可以改变密封工作容积的有效变化量，实现泵的变量。,
14、斜盘式轴向柱塞泵,柱塞泵零件图,斜 盘,回程盘,缸 体,配流盘,壳 体,(1)结构,输入轴,手动变量机构,柱塞,半轴结构,回程弹簧,缸体,柱塞,2.4.1.2 斜盘式轴向柱塞的结构特点,通轴结构,斜盘,配流盘,(1)结构,中心回程弹簧,39,斜盘式轴向柱塞的结构特点,端面间隙的自动补偿,使缸体紧压配流盘端面的作用力，除机械装置或弹簧作为预密封的推力外，还有柱塞孔底部台阶面上所受的液压力，此液压力比弹簧力大得多，而且随泵的工作压力增大而增大。,斜盘式轴向柱塞泵,40,滑靴的静压支撑结构,图2.19 滑靴的静压支承原理,为防止磨损，一般轴向柱塞泵都在柱塞头部装一滑靴。 滑靴是按静压轴承原理设计的，
15、缸体中的压力油经过柱塞球头中间小孔流入滑靴油室，使滑靴和斜盘间形成液体润滑，改善了柱塞头部和斜盘的接触情况。 有利于提高轴向柱塞泵的压力。,斜轴式柱塞泵结构图,工作原理与斜盘式轴向柱塞泵类似，只是缸体轴线与传动轴不在一条直线上，它们之间存在一个摆角，柱塞与传动轴之间通过连杆连接。传动轴旋转通过连杆拨动缸体旋转，强制带动柱塞在缸体孔内作往复运动。 特点：柱塞受力状态较斜盘式好，不仅可增大摆角来增大流量，且耐冲击、寿命长,42,与斜盘式泵相比较，斜轴式泵由于缸体所受的不平衡径向力较小，故结构强度较高可以有较高的设计参数，其缸体轴线与驱动轴的夹角 较大，变量范围较大；但外形尺寸较大，结构也较复杂。目
16、前，斜轴式轴向柱塞泵的使用相当广泛。,斜轴式轴向柱塞泵,困油现象,产生原因：配流盘间隔角大于缸体中心角 解决措施：三角槽,轴向柱塞泵修理要点,配流盘是否磨损、拉槽。柱塞与缸孔之间的间隙是否过大。这些磨损与压力、流量下降，泄漏油管内泄漏增大等症状有关。 中心弹簧是否疲软或折断，它与压力、流量下降有关。 柱塞阻尼孔是否阻塞，它与滑靴干摩擦时泵在运行中发出尖叫声有关。 滑靴与柱塞头是否松动，它与噪声增大有关。 滑靴与斜盘之间的磨损情况，它与泵效率下降、发热、噪声增大有关。 内部元件是否因气蚀出现表面损坏；泵内是否沉积磨屑与污物。,46,液 压 马 达,47,机械输出,液压输出,液压输入,液压马达是实现连续旋转运动的执行元件，从原理上讲，向容积式泵中输入压力油，迫使其转轴转动，就成为液压马达，即容积式泵都可作液压马达使用。 但在实际中
