《机械基础 第2版 教学课件 ppt 作者 胡家秀 第十二章 液 压 传 动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械基础 第2版 教学课件 ppt 作者 胡家秀 第十二章 液 压 传 动（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十二章 液 压 传 动,主编,液压传动是工业中常用的控制方式，它采用液压完成能量的转换。液压传动应用的基本原理是帕斯卡原理。图12-1 帕斯卡原理如图12-1所示，在连通的液流平衡系统中，液体各处的压强是相同的，此时，比较小的活塞1上面施加的相对压力比较小，而较大的活塞2施加的压力就比较大。因此，通过液体的传递，可以在不同端得到不同的压力，从而达到传递及变换力的目的。液压千斤顶就依此原理达到增力的目的。,第十二章 液 压 传 动,第一节 液 压 泵 第二节 液 压 缸 第三节 液压控制阀 第四节 辅 助 元 件 第五节 液压基本回路及系统实例分析,一、液压泵的工作原理,以单柱塞液压泵为例，图
2、12-2所示为这种泵的工作原理和图形符号。柱塞2安装在泵体4内，柱塞在弹簧5的作用下和偏心轮1接触。当偏心轮在外力作用下转动时，柱塞作上、下往复运动。柱塞向下运动，柱塞顶端和泵体所形成的密封容积增大，形成局部真空，油箱3中的油液在大气压作用下，通过单向阀6进入泵体内，单向阀7处于关闭状态封住回油，防止系统油液回流，这时液压泵完成吸油。当柱塞向上运动时，密封容积减小，这时单向阀6封住吸油口，避免油液流回油箱3，泵体内的油液则经单向阀7被压入系统，完成压油。若偏心轮不停地转动，柱塞就不停地上、下往复运动，泵就不断地从油箱吸油向系统供油。泵的输油量与密封工作容积变化的大小、柱塞每分钟往复运动的次数成
3、正比。,上述分析表明，液压泵的工作由吸油过程和压油过程两部分组成。因此，保证液压泵正常工作的必备条件为： 1) 应具备密封工作容积，且密封容积应能交替变化。 2) 要有完善的配油装置(由图中单向阀6、7组成)，以确保密封容积增大时从油箱吸油，容积减小时向系统压油。 3) 吸油过程中，油箱必须与大气相通，确保液压泵吸油充分。,一、液压泵的工作原理,图12-2 液压泵工作原理和图形符号 a)原理图 b)图形符号 1偏心轮 2柱塞 3油箱 4泵体 5弹簧 6、7单向阀 8单向定量泵 9双向定量泵 10单向变量泵 11双向变量泵,二、常用液压泵简介,图12-3 外啮合式齿轮泵工作原理图 1外啮合齿轮(
4、2个) 2泵体 3吸油腔 4压油腔,液压泵的种类很多，按其结构不同可分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、转子泵和螺杆泵等；按供油方向能否改变，可分为单向泵和双向泵；按排油量(无泄漏时，泵轴转一周的排油量)是否能调节，可分为变量泵和定量泵；按额定压力的高低可分为低压泵、中压泵和高压泵三类。这里只介绍齿轮泵、叶片泵和柱塞泵的工作原理与应用特点。,(一) 齿轮泵 齿轮泵广泛应用于汽车、汽车修理和钣金设备液压系统中，作为动力元件，向系统供给充足的液压油。齿轮泵分为外啮合式和内啮合式两种，常用的是外啮合式齿轮液压泵，分为低压式、中压式、高压式三种，工作原理基本相同。,2.齿轮泵的特点和应用 齿轮泵的特点如下：
5、1)结构简单，制造方便，工作可靠，自吸能力强，对油液污染不敏感，工作流量大。 2)缺点是噪声较大，流量、压力脉动量大。 3)压油腔压力(系统工作压力)大于吸油腔压力(局部真空)，造成径向力不平衡，使轴变形、轴承偏磨，泄漏加大(因径向间隙增大)。为减小这种影响，常采取减小压油口(一般齿轮泵压油口均小于吸油口)的方法，减小高压油在齿轮上的作用面积，降低径向不平衡力。,二、常用液压泵简介,图12-4 叶片泵 a)单作用式叶片泵工作原理图 b)双作用式叶片泵工作原理图 1转子 2定子 3泵体 4叶片 5传动轴 6配油盘,(二) 叶片泵 1.单作用式叶片泵 图12-4a所示为单作用式叶片泵的工作原理。传
6、动轴5带动转子1转动，叶片4装在转子1的径向槽内，并可在槽内滑动。转子装在定子2内，两者有一偏心距e，在转子两侧装有固定的配油盘6。,二、常用液压泵简介,(三)柱塞泵 柱塞泵分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两种。这里只介绍目前较多采用的轴向柱塞泵。 1.轴向柱塞泵的工作原理 轴向柱塞泵的柱塞平行于缸体轴心线。如图12-5所示，它主要由柱塞5、缸体7、配油盘10和斜盘1等零件组成。斜盘1和配油盘10固定，斜盘法线和缸体轴线交角为。,图12-5 轴向柱塞泵工作原理图 1斜盘 2滑履 3压板 4、8套筒 5柱塞 6弹簧 7缸体 9轴 10配油盘,2.轴向柱塞泵的特点和应用 由于轴向柱塞泵的柱塞与缸体均为圆
7、柱表面，因此加工方便，配合精度高，密封性能好，容积效率高；同时，柱塞处于受压状态，能使材料的强度性能充分发挥，只要改变柱塞的工作行程就能改变泵的排量。,二、常用液压泵简介,在设计液压传动系统时，应根据设备的工作情况和系统要求的压力、流量、工作性能合理选择液压泵。,表12-1 各类液压泵的性能及应用,一般在负载小、功率小的液压设备，可采用齿轮泵、双作用泵；精度较高的机械设备(磨床)，可选用双作用叶片泵、螺杆泵；在负载较大，并有快速和慢速工作行程的机械设备(组合机床)，可选用限量式变量叶片泵和双联叶片泵；负载大、功率大的设备(刨床、拉床、压力机)可选用柱塞泵；机械设备的辅助装置，如物料输送等不重要
8、场合，可选用价格低廉的齿轮泵。,第二节 液 压 缸,液压缸是将液体的压力能转变为机械能的能量转换装置，它是液压传动系统的执行元件，运动形式一般为直线往复式。汽车的液压制动器、液压翻斗车、单臂剪床刀口的移动控制等均用到各式液压缸。 按结构不同，液压缸可分为活塞式、柱塞式、伸缩式等形式；按油压作用形式可分为单作用式和双作用式。,一、活塞式液压缸,图12-6 单杆活塞式液压缸 a)单杆单作用式 b)单杆双作用式 c)双作用式职能符号 1、8密封圈 2盖板 3、9端盖 4垫圈 5活塞杆 6缸体 7活塞,活塞式液压缸分为单杆(单作用和双作用)式、双杆式。 1.单杆单作用式液压缸 图12-6a所示为单杆单
9、作用活塞式液压缸的图形符号，其工作进给时靠油压作用移动，退回时靠弹簧力或其他外力作用移动。缸体上只有一个油孔(进出油兼用)。这种液压缸适用于自卸汽车的液压翻斗和汽车起重机吊臂变幅机构。,2.双作用活塞式液压缸 图12-6b、c所示为单杆双作用活塞式液压缸结构原理和图形符号。,设进入两腔油液的流量为q(m3/s)，进入两腔油液的压力均为p(Pa)，活塞与活塞杆直径分别为D、d(mm)，则根据帕斯卡原理，容易导出活塞速度v1、v2(m/s)及产生的推力F1、F2(N)为,一、活塞式液压缸,图12-7 液压缸工作原理 a)左移 b)右移 c)差动连接,连接vqA4qD2v2qA24q(D2-d)F1
10、=pA1F2=pA2(-) 分析可知，因为AA，所以vv、FF。这种单杆双作用式液压缸的特点常被用于实现机床的快速退回及工作进给。 当单杆双作用活塞式液压缸连成如图12-7c所示形式时，由于用一个液压泵同时供油于两腔，会形成差动速度v3的特殊性能，因此称之为差动连接。,一、活塞式液压缸,图12-8 双杆活塞式液压缸,3.双杆活塞液压缸 图12-8所示为双杆活塞式液压缸结构和图形符号。该液压缸均为双作用式，与单杆式相比，液压缸两端均有活塞杆，使两腔有效作用面积相等。其特点是：活塞左右移动速度、推力均相等，活塞带动工作台移动范围大，因此常用于工作范围要求大的机构中，如平面磨床的工作台液压缸。,二、
11、其他典型液压缸,图12-9 其他典型液压缸结构原理图及图形符号 a)柱塞式液压缸 b)伸缩套筒式液压缸 1、8缸体 2、9端盖 3导向套 4柱塞 5压盖 6二节活塞 7一节活塞,其他常用的液压缸主要有柱塞式和伸缩式液压缸。图12-9所示为两种液压缸结构原理。图12-9a所示为柱塞式液压缸的结构原理及其图形符号，图12-9b所示为伸缩式液压缸的结构原理及其图形符号。,1.柱塞式液压缸的结构特点 如图12-9a所示，柱塞4(受油压作用面与传力直径相等，并制成一体)较粗，不易变形，而且柱塞在缸体1内与缸体内壁不相接触(一般靠导向套3导向)，因此，缸体内壁不需要精加工，简化了缸体的加工工艺，适用于长行
12、程液压缸。为了减轻质量，柱塞一般制成空心。柱塞缸一般制成单作用式，伸出靠压力作用，缩回靠外载或自重作用。常用于叉车起升液压缸、起重机变幅缸和伸缩套筒式缸。,2.伸缩套筒式液压缸的特点 伸缩套筒式液压缸由多个柱塞套装而成，各节伸出时行程大，缩回时结构体积小。有单作用和双作用两种。此缸伸缩顺序为：伸出由大节到小节逐次进行(大缸有效作用面积大，同等压力下推力大)；空载缩回时，由小节到大节(小节柱塞柱面积小，摩擦阻力小，易复位)逐次进行。伸缩套筒式液压缸常用于起重机的悬臂和自卸汽车翻斗等处。其图形符号如图12-9b所示，为双作用式伸缩液压缸。,第三节 液压控制阀,液压控制阀是用来控制液压系统油液压力、
13、流量和流动方向的，使执行机构的推力、速度和运动方向符合要求。 液压控制阀的类型很多，按功用可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。从结构上看，各类阀均由阀体、阀芯、阀芯控制件三部分组成。其中阀芯控制件有手动式、机动式、电动式、液动式、电液式等结构。,一、方向控制阀,方向控制阀是用来控制油液流动方向的阀类，按类型分为单向阀和换向阀。 1.单向阀 单向阀是控制油液单方向流动的方向阀，按阀芯结构分为球阀式、锥阀式，如图12-10所示。 图12-10b所示为锥阀式单向阀，阀的原始状态是阀芯2在弹簧3作用下轻压在阀座上。工作中随着进油口P1处压力的升高使其克服弹簧3的压力将阀芯顶起，使阀门口打开，接通
14、油路，这样油便从进油口流入，从出油口流出。反之，当出油口处油压高于进油口处的压力时，油的压力使阀芯紧紧压在阀座上，油路不通。弹簧的作用是，阀门关闭时协助反流油液压紧阀口，加强密封。弹力不能过大，以防油液正向流动时压力损失太大。一般单向阀的开启压力为0.0350.05MPa；全部流量通过时的压力损失一般不超过0.10.3MPa，并要求单向阀工作灵敏可靠。,一、方向控制阀,图12-10 单向阀 a)球阀式 b)、c)锥阀式 d)图形符号 1阀体 2阀芯 3回位弹簧,一、方向控制阀,图12-11 滑阀结构 1滑阀 2阀体 3阀孔 4凸肩 5环形槽,换向阀是用来改变油液流动路线以改变工作机构的运动方向
15、。它是利用阀芯相对阀体移动，接通或关闭相应的油路，从而改变液压系统的工作状态的。 按阀芯运动方式不同，换向阀可分为滑阀式和转阀式两类，其中滑阀式换向阀使用较多。一般所说的换向阀是指滑阀式换向阀。,(1)换向阀的结构特点和换向原理 滑阀式换向阀是靠阀芯在阀体内沿轴向作往复滑动而实现换向作用的。因此，这种阀芯又称滑阀。,下面以三位四通阀为例说明换向阀是如何实现换向的。如图12-12所示，三位四通换向阀有三个工作位置四个通路口。三个工作位置就是滑阀在中间以及滑阀移到左、右两端时的位置，四个通路口即压力油口P、回油口T和通往执行元件两端的油口A和B。由于滑阀相对阀体作轴向移动，改变了位置，所以各油口的
16、连通关系就改变了，这就是滑阀式换向阀的换向原理。,(2)手动换向阀 手动换向阀一般有二位二通、二位四通和三位四通等多种形式。图12-13所示为手动换向阀，其中图12-13a所示为三位四通自动复位式手动换向阀。,如果要滑阀在三个位置上都能定位，可以将右端的弹簧3改为如图12-13b所示的定位式结构。在阀芯右端的一个径向孔中装有一个弹簧和两个钢球，可以在三个位置上实现定位，如图12-13a、b所示，换向阀的图形符号，分别如图12-13c、d所示。,一、方向控制阀,图12-12 滑阀式换向阀的换向原理 a)滑阀处于中位 b)滑阀移到右端 c)滑阀移到左端 d)图形符号,一、方向控制阀,图12-13 手
