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1、液压元件知识,第一章 液压动力元件,动力元件起着向系统提供动力源的作用，是系统不可缺少的核心元件。液压系统是以液压作为向系统提供一定的流量和压力的动力元件，液压泵将原动机输出的机械能转换为工作液体的压力能，是一种能量转换装置。,第一节 液压泵概述,一、 泵的工作原理和分类 1液压泵的工作原理 泵是一种能量转换装置，把电动机的旋转机械能转换为液压能输出。液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵。,2液压泵的特点 （1） 具有若干个密封且又可以周期性变化的空间。泵的输出流量与此空间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比，与其他因素无关。 （2） 油箱内液体的绝对压力必
2、须恒等于或大于大气压力。这是容积式液压泵能吸入油液的外部条件。因此为保证液压泵能正常吸油，油箱必须与大气相通，或采用密闭的充亚油箱。 （3） 具有相应的配流（5、6）机构。将吸液箱和排液箱隔开，保证液压泵有规律地连续吸排液体。,压力的表示法有两种： 绝对压力和相对压力。 绝对压力是以绝对真空作为基准所表示的压力； 相对压力是以大气压力作为基准所表示的压力。 由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也称表压力。绝对压力与相对压力的关系为 绝对压力相对压力大气压力 如果液体中某点处的绝对压力小于大气压,这时在这个点上的绝对压力比大气压小的部分数值称为真空度。即 真空度大气压绝对压力
3、绝对压力、相对压力和真空度的相对关系：,二、液压泵的主要性能参数,1、压力 （1）工作压力 液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。 （2）额定压力 液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。 （3）最高允许压力 在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力植，称为液压泵的最高允许压力。,2、排量和流量 （1）排量V 液压泵每转一周，由其密封容积几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积叫液压泵的排量。排量可以调节的液压泵称为变量泵；排量不可以调节的液压泵则称为定量泵
4、 （2）理论流量 理论流量是指在不考虑液压泵的泄漏流量的条件下，在单位时间内所排出的液体体积。如果液压泵的排量为V，其主轴转速为n，则该液压泵的理论流量qt为t= 式中V为液压泵的排量（m3/r），n为主轴转速（r/s）,（3）实际流量t 液压泵在某一具体工况下，单位时间内所排出的液体体积称为实际流量，它等于理论流量qt减去泄漏和压缩损失后的流量ql,即q=qt一ql （4）额定流量qn 在正常工作条件下，该试验标准规定（如在额定压力和额定转速下）必须保证的流量。,第二节 齿轮泵,齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵，一般做成定量泵，可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵，其中以外啮合齿轮泵应用最
5、广。,它由装在壳体内的一对齿轮所组成，齿轮两侧有端盖（图中未示出），壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封工作腔。当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开，密封工作容积逐渐增大，形成部分真空，因此油箱中的油液在外界大气压力的作用下，经吸油管进入吸油腔，将齿间槽充满，并随着齿轮旋转，把油液带到左侧压油腔内。在压油区一侧，由于轮齿在这里逐渐进入啮合，密封工作腔容积不断减小，油液便被挤出去，从压油腔输送到压力管路中去。在齿轮泵的工作过程中，只要两齿轮的旋转方向不变，其吸、排油腔的位置也就确定不变。这里啮合点处的齿面接触线一直分隔高、低压两腔起着配油作用，因此在齿轮泵中不需要设
6、置专门的配流机构，这是它和其它类型容积式液压泵的不同之处。,第三节 单作用 叶片泵,定子具有圆柱形内表面，定子和转子间有偏心距e，叶片装在转子槽中，并可在槽内动，当转子回转时，由于离心力的作用，使叶片紧靠在定子内壁，这样在定子、转子、叶片和两侧配油盘间就形成若干个密封的工作区间，当转子按图示的方向回转时，在图的右部，叶片逐渐伸出，叶片间的工作空间逐渐增大，从吸油口吸油，这就是吸油腔。在图的左部，叶片被定子内壁逐渐压进槽内，工作空间逐渐减小，将油液从压油口压出，这就是压油腔。在吸油腔和压油腔间有一段封油区，把吸油腔和压油腔隔开，叶片泵转子每转一周，每个工作空间完成一次吸油和压油，故称单作用叶片泵
7、。,第四节 双作用 叶片泵,双作用叶片泵的工作原理如图211所示，它是由定子1、转子2、叶片3和配油盘（图中未画出）等组成。转子和定子中心重合，定子内表面近似为椭圆柱形，该椭圆形由两段长半径圆弧、两段短半径圆弧和四段过渡曲线所组成。当转子转动时，叶片在离心力和（建压后）根部压力油的作用下，在转子槽内向外移动而压向定子内表面，由叶片、定子的内表面、转子的外表面和两侧配油盘间就形成若干个密封空间，当转子按图示方向顺时针旋转时，处在小圆弧上的密封空间经过渡曲线而运动到大圆弧的过程中，叶片外伸，密封空间的容积增大，要吸入油液；再从大圆弧经过渡曲线运动到小圆弧的过程中，叶片被定于内壁逐渐压过槽内，密封空
8、间容积变小，将油液从压油口压出。因而，转子每转一周，每个工作空间要完成两次吸油和压油，称之为双作用叶片泵。这种叶片泵由于有两个吸油腔和两个压油腔，并且各自的中心夹角是对称的，作用在转子上的油液压力相互平衡因此双作用叶片泵又称为卸荷式叶片泵，为了要使径向力完全平衡，密封空间数（即叶片数）应当是双数。,第五节 轴向柱塞泵,轴向柱塞泵是将多个柱塞轴向配置在一个共同缸体的圆周上，并使柱塞中心线和缸体中心线平行的一种泵，轴向柱塞泵有两种形式，直轴式（斜盘式）和斜轴式（摆缸式），如图222a所示的为直轴式轴向柱塞泵的工作原理，这种泵主要由缸体1、配油盘2、柱塞3和斜盘4组成。柱塞沿圆周均匀分布在缸体内。斜
9、盘与缸体轴线倾斜一角度，柱塞靠机械装置或低压油作用下压紧在斜盘上（图中为弹簧），配油盘2和斜盘4固定不转，当原动机通过传动轴使缸体转动时，由于斜盘的作用，迫使柱塞在缸体内作往复运动，并通过配油盘的配油窗口进行吸油和压油。如图222a中所示回转方向，当缸体转角在2范围内，柱塞向外伸出，柱塞底部的密封工作容积增大，通过配油盘的吸油窗口吸油；在0范围内，柱塞被斜盘推入缸体，使密封容积减小，通过配油盘的压油窗口压油。缸体每转一周，每个柱塞各完成吸、压油一次，如改变斜盘倾角，可改变液压泵的排量，改变斜盘倾角方向，就能改变吸油和压油的方向，成为双向变量泵。,第三章 液压执行元件,液压执行元件是将液压泵提供
10、的液压能转变为机械能的能量转换装置，它包括液压缸和液压马达。液压马达习惯上是指输出旋转运动的液压执行元件，而把输出直线运动(其中包括输出摆动运动)的液压执行元件称为液压缸。,第一节 叶片式液压马达,由于压力油作用，受力不平衡使转子产生转矩。叶片式液压马达的输出转矩与液压马达的排量和液压马达进出油口之间的压力差有关，其转速由输入液压马达的流量大小来决定。 由于液压马达一般都要求能正反转，所以叶片式液压马达的叶片要径向放置。为了使叶片根部始终通有压力油，在回、压油腔通人叶片根部的通路上应设置单向阀，为了确保叶片式液压马达在压力油通人后能正常启动，必须使叶片顶部和定子内表面紧密接触，以保证良好的密封
11、，因此在叶片根部应设置预紧弹簧。 叶片式液压马达体积小，转动惯量小，动作灵敏，可适用于换向频率较高的场合，但泄漏量较大，低速工作时不稳定。因此叶片式液压马达一般用于转速高、转矩小和动作要求灵敏的场合。,第二节 液压缸,液压缸是将液压泵输出的压力能转换为机械能的执行元件，它主要是用来输出直线运动（也包括摆动运动）。 一、液压缸的分类 液压缸按其结构形式，可以分为活塞缸、柱塞缸和摆动缸三类。活塞缸和柱塞缸实现往复运动，输出推力和速度，摆动缸则能实现小于360度的往复摆动，输出转矩和角速度。液压缸除单个使用外，还可以几个组合起来或和其它机构组合起来，以完成特殊的功用。,（一）活塞式液压缸 活塞式液压
12、缸分为双杆式和单杆式两种。 1.双杆式活塞缸 双杆式活塞缸的活塞两端都有一根直径相等的活塞杆伸出，它根据安装方式不同又可以分为缸筒固定式和活塞杆固定式两种。如图3-4a所示的为缸筒固定式的双杆活塞缸。,它的进、出油口布置在缸筒两端，活塞通过活塞杆带动工作台移动，当活塞的有效行程为时，整个工作台的运动范围为3，所以机床占地面积大，一般适用于小型机床。当工作台行程要求较长时，可采用图3-4b所示的活塞杆固定的形式，这时，缸体与工作台相连，活塞杆通过支架固定的机床上，动力由缸体传出。这种安装形式中，工作台的移动范围只等于液压缸有效行程的两倍(2)，因此占地面积小。进出油口可以设置在固定不动的空心的-
13、活塞杆的两端，使油液从活塞杆中进出，也可设置在缸体的两端，但必须使用软管连接。,2.单杆式活塞缸,如图3-5所示，活塞只有一端带活塞杆，单杆液压缸也有缸体固定和活塞杆固定两种形式，但它们的工作台移动范围都是活塞有效行程的两倍。 单杆活塞缸由于活塞两端有效面积不等。如果以相同流量的压力油分别进入液压缸的左、右腔，活塞移动的速度与进油腔的有效面积成反比，即油液进入无杆腔时有效面积大，速度慢，进入有杆腔时有效面积小，速度快；而活塞上产生的推力则与进油腔的有效面积成正比。,如果向单杆活塞缸的左右两腔同时通压力油，如图3-6所示，即所谓的差动连接，作差动连接的单出杆液压缸称为差动液压缸，开始工作时差动缸
14、左右两腔的油液压力相同，但是由于左腔(无杆腔)的有效面积大于右腔(有杆腔)的有效面积，故活塞向右运动，同时使右腔中排出的油液(流量为 )也进入左腔，加大了流人左腔的流量( )，从而也加快了活塞移动的速度。实际上活塞在运动时，由于差动缸两腔间的管路中有压力损失，所以右腔中油液的压力稍大于左腔油液压力,由上式可知，差动连接时液压缸的推力比非差动连接时小，速度比非差动连接时大，正好利用这一点，可使在不加大油源流量的情况下得到较快的运动速度，这种连接方式被广泛应用于组合机床的液压动力滑台和其它机械设备的快速运动中。,（二）柱塞缸,柱塞缸是一种单作用液压缸，其工作原理如图3-7a所示，柱塞与工作部件连接
15、，缸筒固定在机体上。当压力油进入缸筒时，推动柱塞带动运动部件向右运动，但反向退回时必须靠其它外力或自重驱动。柱塞缸通常成对反向布置使用，如图3-7b所示。 柱塞式液压缸的主要特点是柱塞与缸筒无配合要求，缸筒内孔不需精加工，甚至可以不加工。运动时由缸盖上的导向套来导向，所以它特别适用在行程较长的场合。,第四章 液压控制元件,第一节 概述 一、液压阀作用 液压阀是液压系统中控制液流流动方向，压力高低、流量大小的控制元件。 二、液压阀分类 按用途分：压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀 操纵方式分：人力操纵阀、机械操纵阀、电动操纵阀,连接方式分：管式连接、板式及叠加式连接、插装式连接 按结构分类：滑阀
16、, 座阀, 射流管阀 按控制方式：电液比例阀, 伺服阀, 数字控制阀 按输出参量可调节性分类：开关控制阀, 输出参量可调节的阀 三、液压系统对阀的基本要求 1.工作可靠，动作灵敏，冲击振动小 2.压力损失小 3.结构紧凑，安装调整维护使用方便，通用性好,第二节 方向控制阀,一、单向阀 作用：控制油液的单向流动（单向导通，反向截止）。 性能要求：正向流动阻力损失小，反向时密封性好，动作灵敏 1、普通单向阀 图4-1a为一种管式普通单向阀的结构，压力油从阀体左端的通口流入时克服弹簧3作用在阀芯上的力，使阀芯向右移动，打开阀口，并通过阀芯上的径向孔a、轴向孔b从网体右端的通口流出；但是压力油从阀体右端的通 口流入时，液压力和弹簧力一起使阀芯压紧在阀座上，使阀口关闭，油液无祛通过，其图形符号如图4-1b所示。,2、液控单向阀 图 4-2a为一种液控单向阀的结构，当控制口 K处无压力油通入时，它的工作和普通单向阀一样，压力油只能从进油口P1流向出油口P2，不能反向流动。当控制口K处有压力油通入时，控制活塞1右侧a腔通泄油口（图中未画出），在液压力作用下活塞向右移动，推动顶杆 2顶开阀芯，使油口 P1和P2接通，油液就可以从P2口流向P1口。图4-2b为其图形符号。,
