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1、单元八 液压传动,用液体作为工作介质实现能量传递的传动方式称为液体传动。,（1）液力传动：以液体动能进行工作的称为液力传动。,（2）液压传动：以液体压力能进行工作的称为液压传动。,1.液体传动的概念,概述,2.液体传动的分类,（1）液压传动装置运动平稳，反应快，惯性小，能快速启动、制动和换向。,（2）液压传动装置输出动力大。,3.液压传动的特点,（3）液压传动装置可在运行中方便的实现大范围的无级调速。,（4）由于液压元件具有自润滑作用，因此维护简单，使用寿命长。,（6）易于实现液压元件的自动控制，可设计开发机电液一体化系统。,（5）操作简单方便，易于实现过载保护。,3.液压传动的特点,（7）液
2、压元件实现了标准化、系列化、通用化和集成化，便于设计、制造、使用与维修。,（8）油液的黏度、泄露、液压阻力等受温度的影响较大，因此液压传动不适用于温度变化大、传动比要求严格的场合。,（9）液压元件要求制造精度高，对油液污染比较敏感，因此液压系统的造价较高。,（10）液压系统的压力、流量损失大。,（11）液压系统在出现故障时不易查找。,学习目标,1.了解液压传动的工作原理。 2.掌握液压传动系统的组成及液压系统的图形符号。 3.了解液压系统的有关参数。 4.掌握液压油的性质与选用。,考核标准,教学建议,应知：液压传动的工作原理；液压传动系统的有关参数。 应会：液压传动系统的组成及图形符号；液压油
3、的性质及选用。,重点讲授图8-2所示液压系统的组成及图形符号；液压油的性质与选用。,课题一 液压传动基本概念,一、液压传动的工作原理,课题一 液压传动基本概念,液压千斤顶结构简图,1 杠杆； 2 小活塞； 3、6 液压缸； 4、5 单向阀； 7 大活塞； 8 重物； 9 放油阀,液压千斤顶,二、液压系统的表示方法与组成,某机床工作台的液压系统图,半结构式原理图,图形符号图,1.动力元件 液压泵：机械能液压能,2.执行元件 液压缸或液压马达：液压能机械能,3.控制元件 液压阀（压力、流量、方向控制阀）,4.辅助元件 管道、管接头、油箱、过滤器、指示仪表等保证系统正常工作所需要的辅助装置,液压传动
4、系统组成：,5.工作介质 液压油。液压系统通过介质实现运动和动力传递,能源装置,执行元件,控制元件,辅助元件,三、液压系统的基本参数,1.压力,液体单位面积上所受到的法向力称为压力，通常以p表示。,根据静压传递原理可知：在密闭容器中，施加于静止液体内的压力可以等值地传递到液体各点。如图8-1中， F2=(A2/A1)F1 作用力取决于压力,单位：Pa（N/m2 ）, MPa,压力取决于负载,三、液压系统的基本参数,2.流量与流速,（1）流量：指单位时间内流过液压缸或管道某一过流断面的液体体积。用qV表示。,V：进入液压缸的油液体积，m3 t：流过V体积所需时间，s ； A：过流断面面积，m2
5、l：油液流过的距离，m ； v：流速，m/s,单位：m3 /s（立方米/秒）,式中：,三、液压系统的基本参数,2.流量与流速,（2）流速,液体在管道中流动时，流过各个断面的流量相等，即流量是连续的。,则,三、液压系统的基本参数,2.流量与流速,当液体通过常见孔口、缝隙等时，流量主要取决于管道的几何特征、液体的黏度和管道两端的压力差等，薄壁小孔和细长小孔的通用公式为：,圆环缝隙：,C:由孔的形状、尺寸和液体性质决定的系数； p:孔口、缝隙两端的压力差; AT：孔口截面积 :由孔的长径比决定的指数; d：圆环的直径 ：液体的动力粘度； l:缝隙的纵向长度 ：缝隙的高度（大小）； ：圆环缝隙的偏心率
6、,式中：,三、液压系统的基本参数,3. 压力损失,概念：液体具有黏性，流动时存在阻力而要消耗能量，能量的损失表现为压力损失。,危害：压力损失使功率消耗增加，效率降低，油液发热，泄露增加，液压系统的性能变差。,分类： （1）沿程压力损失：油液在流过平滑管道时，由于流动时存在内摩擦力而产生的压力损失。 （2）局部压力损失：油液在经过局部障碍时，由于油液流速、方向突然变化，在局部突然形成涡流而引起液体质点相互撞击和剧烈摩擦，由此产生的压力损失。 （3）阀的压力损失：相对较小，可忽略。,三、液压系统的基本参数,4. 液压功率,（1）任一位置液体所具有的功率：,（2）液压泵的输出功率：,（3）液压泵的输
7、出功率：,（4）液压马达的输出功率：,P：压力； pp：泵口的压力； qv：流量； F：液压缸活塞的输出推力 v：液压缸活塞的运动速度； T：液压马达的输出转矩 :液压马达的输出角速度,式中：,四、液压油,1. 液压油的种类,石油型（矿物型）、合成型、乳化型,2. 液压油的物理性质,（1）密度：单位体积液体的质量称为液体的密度。,（2）可压缩性：液体在压力作用下使体积变小的性质称为液体的可压缩性，通常用体积压缩系数K和体积弹性模量E表示。,（3）黏性：液体在外力作用下流动时，分子之间由于内聚力而具有一种阻碍分子之间相对运动的内摩擦力。常用黏度有动力黏度和运动黏度。,四、液压油,3. 液压油的选
8、用,（1）合适的黏度，良好的黏温特性。,（2）质地纯净，杂质少，有良好的润滑性能。,（3）对金属和密封件有良好的相容性，抗泡沫、抗乳化、防腐性、防锈性好。,（4）对热、氧化、水解和剪切有良好的稳定性。,（5）体积膨胀系数小，比热容大。,（6）流动点和凝固点低，闪点和燃点高。,（7）对人体无伤害，成本低。,四、液压油,4. 液压油的使用及其污染的控制,（1）污染的原因：杂质 外界侵入杂质：空气、尘埃、切屑、棉纱、水滴等 工作过程产生的污染物：液压油变质后的胶装生成物、密封件剥离物等。,（2）污染的危害： 固体杂质加速元件磨损，堵塞阀件的小孔等；水分等杂质会降低润滑性能并使油液氧化变质，产生噪音、
9、震动等。,（3）污染的控制： 液压元件、油箱和各种管件在组装前后严格清洗； 设备运输、使用过程中防止尘土、磨料倾入； 维修拆卸元件在无尘区； 采用适当措施控制系统温度，防止介质氧化变质； 定期检查和更换工作介质。,五、流体力学方程,1. 静力学方程,（1）液体静压力 处于静止的流体，内部质点之间无相对运动，因此液体不呈现黏性，液体内部无切向剪切应力，只有法向应力，即静压力。,（2）液体静压力基本方程,静止液体内压力分布,表明：静止液体中任一点处压力等于液面压力和液体重力所产生的压力之和；静止液体内压力随着深度的增加而线性增加；同一液体内，深度相同的各点处压力相等。,（1）连续性方程,液体的连续
10、性原理,在同一管路中，只要液体是连续的，不论流通面积怎么变化，通过任一截面的流量是相等的。,五、流体力学方程,2. 动力学方程,连续性方程:,或,伯努利方程示意图,（2）伯努利方程,五、流体力学方程,2. 动力学方程,流体具有的能量包含三部分：压力能、位能和动能。,（2）伯努利方程,五、流体力学方程,2. 动力学方程,实际液体在流体时，为克服黏性阻力要消耗一部分能量，同时，管路中管道的尺寸和形状变化都会使液流产生扰动，因此伯努利方程变为：,a1、a2:动能修正系数。,学习目标,1.了解液压元件的结构组成。 2.掌握各种液压元件的工作原理和符号。,考核标准,教学建议,应知：液压元件的结构组成 应
11、会：各种液压元件的工作原理和符号,按照本课题中各元件的插图讲解,课题二 液压元件,一、液压泵,液压泵的图形符号,液压泵将驱动电机的机械能转换为液体压力能，为系统提供压力油液，是系统中的动力元件。,工作基本条件： 结构上形成密封的工作容积 密封工作容积周期性变化 吸油腔和排油腔必须相互隔开（配流机构）,一、液压泵,液压泵工作原理,单柱塞泵工作原理,一、液压泵,1. 齿轮泵,优点：结构简单，制造方便，造价低；重量轻，外形尺寸小；自吸性能好；对油液污染不敏感；工作可靠；允许转速高。,缺点：流量脉动大；有困油现象；噪声大；排量不可变。,用途：中等速度、作用力不大的简单液压系统。,外啮合齿轮泵实物结构,
12、内啮合齿轮泵实物结构,一、液压泵,2. 叶片泵,优点：输出流量均匀，脉动小，噪声小 缺点：结构较复杂，吸油特性不太好，对油污敏感 应用：中高压系统中广泛应用,（1）单作用叶片泵工作原理,单作用吸压油各一次/转 径向液压力不平衡非平衡式叶片泵 变量泵改变偏心距可改变排量,变量 叶片泵,手动变量,自动变量,自动变量,稳流式,限压式,2. 叶片泵,（1）单作用叶片泵,单作用式叶片泵,单向变量叶片泵,双向变量泵,外反馈式,内反馈式,外反馈限压式变量叶片泵的工作原理 1,4调节螺钉；2转子；3定子； 5限压弹簧；6反馈工作缸,一、液压泵,2. 叶片泵,（2）双作用叶片泵工作原理,双作用吸压油各两次/转
13、径向液压力平衡平衡式叶片泵 定量泵排量不可调,一、液压泵,3. 柱塞泵,原理：柱塞泵依靠柱塞在其缸体内往复运动时密封腔的容积变化实现吸油和压油。,特点：泄露小，容积效率高，可以在高压下工作。,（1）轴向柱塞泵工作原理,一、液压泵,3. 柱塞泵,（1）径向柱塞泵工作原理,特点：径向尺寸大，结构较复杂，自吸能力差，易磨损。,二、液压马达,1. 工作原理,把输来油液的压力能转换成机械能的一种能量转换装置，使主机的工作部件克服负载及阻力而产生旋转运动。,按结构分,齿轮式,叶片式,柱塞式,按转速分,高速马达,低速马达,2. 分类,中速马达,二、液压马达,2. 分类,（1）轴向柱塞式液压马达工作原理,二、
14、液压马达,2. 分类,（2）叶片式液压马达工作原理,三、液压缸,分类,活塞式 柱塞式 组合式,执行元件,液压马达 输出T和n，连续回转运动,液压缸 输出F和v，直线往复运动,作用方式,单作用 液压力推动一个方向运动,双作用 液压力推动正反两方向运动,结构特点,1.活塞缸,（1）单杆活塞缸,1）无杆腔进油,2）有杆腔进油,1.活塞缸,（1）单杆活塞缸,3）差动连接,v1F2 无杆腔进油时：推力大，速度低工进 有杆腔进油时：推力小，速度高快退 v3v1；F3F1 差动连接时：推力减小，速度提高快进 要求往复速度相等即v3=v2，则 A3=A2 即,运动范围： 缸体固定时略大于有效行程的3倍 活塞杆
15、固定时略大于有效行程的2倍,适用范围：要求往复运动负载和速度都相同的场合,1.活塞缸,（2）双杆活塞缸,三、液压缸,2.其他液压缸,（1）增压缸,增压缸能将输入的低压油转变为高压油，供液压系统中的某一支油路使用。,三、液压缸,2.其他液压缸,（2）伸缩缸,适用范围 当安装空间受到限制，且行程又较长时,单作用式伸缩缸,双作用式伸缩缸,伸出顺序：由大到小 输出推力：由大到小 伸出速度：由慢变快 空载缩回：由小到大,三、液压缸,3. 液压缸的密封装置,（1）间隙密封,液压缸的密封装置用以防止油液的泄露。,在活塞的表面上制出几条细小的环形槽，以增大油液通过间隙时的阻力。,（2）O形和Y形密封圈密封,三
16、、液压缸,3. 液压缸的密封装置,（3）V形密封圈,三、液压缸,3. 液压缸的密封装置,（4）摩擦环密封,三、液压缸,4. 液压缸的缓冲装置,三、液压缸,5. 液压缸的排气装置,排气塞,液压系统中混入空气后会使工作不稳定，产生震动、噪音、低速爬行及启动时突然前冲等现象，因此在设计液压缸时必须考虑空气的排除。,四、液压控制阀,液压阀的分类,压力控制阀 溢流阀 顺序阀 减压阀 流量控制阀 节流阀 调速阀 方向控制阀 单向阀 换向阀,用途,液压控制阀是液压系统中控制油液压力、流量及流动方向的元件。,四、液压控制阀,1. 方向控制阀,（1）单向阀,管式单向阀,普通单向阀（简称单向阀）,板式单向阀,四、液压控制阀,1. 方向控制阀,（1）单向阀,液控单向阀（简称单向阀）,换向原理,四、液压控制阀,1. 方向控制阀,（2）换向阀,“位” “通”,滑阀机能,O型：全封闭，
