液压传动电子教案PPT

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1、液压传动液压传动中国矿业大学（北京）第一章第一章 绪论绪论n液压传动发展概况n液压传动原理及组成部分n液压传动的优缺点n液压传动的应用1-1 液压传动发展概况n17世纪中叶 帕斯卡提出静压传递原理n18世纪末 英国制成第一台水压机n19世纪 炮塔转位器、六角车床和磨床 第二次世界大战 兵器（功率大、反应快） 战后转向民用 机械、工程、农业、汽车 20世纪60年代后 发展为一门完整的自动化技术n现在国外 95%工程机械、90%数控加工中心、 95%以上的自动线采用液压传动。 采用液压传动的程度成为衡量一个国家工业水平的重要标志1、液压技术的发展1-2 液压传动工作原理及系统组成一、液压与传动工作

2、原理及系统组成 1.工作原理 2.系统组成1、工作原理、工作原理n工作台n液压缸n换向阀n节流阀n开停阀n溢流阀n液压泵n滤油器n油箱n油管工作原理动画演示工作原理n液压千斤顶、系统组成组成（1）、动力元件 泵（机械能 压力能）（2）、执行元件 缸、马达（压力能 机械能）（3）、控制元件 阀（控制方向、压力及流量）（4）、辅助元件 油箱、油管、滤油器 （）、工作介质液压油液压元件三、图形符号两种工作原理图：1、半结构式 直观，画法复杂。2、职能符号 画法简单，清晰。职能符号表示的液压系统图n图1-2 机床工作台 液压系统图注意： 1）职能符号只表示元件的职能和管路的 连接，不反映结构参数和安装

3、位置。 2）图上所示位置是静态位置或零位。1-3 液压与气动的优缺点1、优点（1）体积小、重量轻、结构紧凑 外形尺寸是同功率电机的12%， 重量 10-20%。（2）可以实现无级调速（3）传递运动平稳、润滑好、寿命长（4）易于实现自动化（5）易于实现过载保护（6）“制造容易”2、缺点（1）有泄漏，效率低。（2）油温变化时对传动性能有影响。（3）制造精度要求高。（4）故障不易查找。1-4液压传动技术的应用n工程机械 推土机、挖掘机、压路机n起重运输 汽车吊、叉车、港口龙门吊n矿山机械 凿岩机、提升机、液压支架n建筑机械 打桩机、平地机、液压千斤顶n农业机械 拖拉机、联合收割机n冶金机械 压力机、

4、轧钢机n锻压机械 压力机、模锻机、空气锤n机械制造 组合机床、冲床、自动线、气动扳手n轻工机械 打包机、注塑机n汽车工业 汽车中的转向器、减振器、自卸汽车n智能机械 模拟驾驶舱、机器人第二章第二章 工作介质工作介质n工作介质的作用工作介质的作用n传递动力和信号的工作介质；传递动力和信号的工作介质；n润滑、冷却和防锈；润滑、冷却和防锈；液压油2-1 液压油的种类及代码一、种类石油型难燃型机械油汽轮机油液压油水-乙二醇液磷酸酯液水包油油包水乳化液合成型工业液压油液石油型机械油工业用润滑油，价格低，理化性能差，易产生粘稠胶质，堵塞元件。压力高时，问题越严重。汽轮机油氧化稳定性好，使用寿命长，与水混合

5、后能迅速分离，纯净度高。普通液压油加有抗氧化、防锈和抗泡等的添加剂专用液压油抗磨液压油低温液压油液压导轨油高粘度指数液压油其他液压油难燃型乳化型水包油乳化液少量油分散在大量水中，也称高水基液油包水乳化液少量水分散在大量油中，润滑性较好合成型水乙二醇液用于防火的液压系统，低温粘度小，润滑性差，金属和密封材料相容性好磷酸酯液自燃点高，氧化安定性好，润滑性好，使用温度宽，对大多数金属不腐蚀，能溶解许多非金属、材料，有毒其它液压油组成n为了改善液压油液的性能，常在油液中加入各种添加剂。添加剂有两类：一类是改善油液化学性能的，如抗氧化剂、防腐剂、防锈剂等；另一类是改善油液物理性能的，如增粘性、抗泡剂、抗

6、磨剂等。二、液压油的代号最常用的液压油名称及代号是：n基础油（HH）n普通液压油（HL）n抗磨液压油（HM）n低温液压油（HV）例如：L-HM322-2 液压油物理性质液压油物理性质一、可压缩性一、可压缩性 液压油的体积将随压力的增高而减小。体积压缩系数 即单位压力变化下的体积相对变化量体积变化初始体积压力变化体积弹性模量体积弹性模量K (体积压缩系数的倒数) V0一定，在同样p下，K 越大,V 越小说明K 越大，液体的抗压能力越强 矿物油 K =(1.42.0)109N/m2 钢 K =2.061011N/m2 k油= 100150k钢在静态下工作时，不考虑液体的可压缩性。体积弹性模量体积弹

7、性模量K (体积压缩系数的倒数) n液压油液的体积弹性模量和温度、压力有关：n温度增大时，K值减小；n压力增大时，K值增大；二、粘性粘性- -粘度粘度 液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩檫力， 它使液体各层间的运动速度不等，这 种现象叫做液体的粘性。 静止液体不呈现粘性。二、粘性n附着力附着力 液体与固体表面 n内聚力内聚力 液体分子与分子之间粘性示意图n下板固定n上板以u0运动n附着力A点：u=0B点：u=u0n内摩擦力 两板之间液流速度逐渐减小BA内摩擦力：式中：粘性系数(粘度) A 液层接触面积 du/dy速度梯度牛顿内摩擦定律两液层

8、的速度差两液层间的距离切应力:2.粘度三种表示方法：2) 运动粘度 单位：Pa.S（帕秒）单位：m2/s1) 动力粘度机械油的牌号 是用40时运动粘度的平均值来标志的例：20号机械油 =1723 cSt（厘拖）换算关系： 1 m2 2/s = 104St = 106 cSt (=106 mm2/s)拖(cm2/s)厘拖(mm2/s)3)相对粘度(恩氏粘度)式中：t1 油流出的时间 t220OC蒸馏水流出时间恩氏粘度与运动粘度的换算关系 通常以20、50、100OC作为标准测定温度，记为：200ml=2.8mm恩氏粘度计3. 粘度与压力的关系粘度与压力的关系 p 应用时忽略影响4. 粘度与温度的

9、关系粘度与温度的关系 T影响： 大，阻力大，能耗 小，油变稀，泄漏限制油温：T，加冷却器 T，加热器粘温图三、其他性质稳定性 (热、氧化、水解、剪切）抗泡沫性防锈性相容性（金属、密封、涂料） 通过添加剂控制四、对液压油的要求1.合适的粘度，粘温性好2.润滑性能好3.杂质少4.相容性好5.稳定性好6.抗泡性好、防锈性好7.凝点低,闪点、燃点高8.无公害、成本低2-3 液压油液的选择和使用一、液压油液选择依据一、液压油液选择依据1、正确而合理地选择液压油液，对液压系统适应各种工作环境的能力，延长系统和元件的寿命，提高系统工作的可靠性都有重要的影响。2、最重要的因素是液压油液的粘度，粘度大，液流的压

10、力损失和发热大，系统效率下降。粘度小，泄漏增大也影响系统效率。3、在液压系统中，液压泵的工作条件最为严峻，一般根据液压泵的要求来确定液压油液的粘度。4、油温对粘度影响极大，应根据具体情况控制油温，使泵和系统在油液的最佳粘度范围内工作。 2-3 液压油液的选择和使用二、液压油液的选择二、液压油液的选择1.优先考虑粘性 =11.541.3cSt 即20、30、40号机械油2.按工作压力 p 高，选大； p 低，选小3.按环境温度 T 高，选大； T 低，选小4.按运动速度 v 高，选小； v 低，选大5.其他 环境 （污染、抗燃） 经济（价格、使用寿命） 特殊要求（精密机床、野外工作的工程机械）三

11、、液压油的使用1.控制油温2.防止污染3.定期抽检、定期更换4.油箱储油充分5.确保密封2-4 液压油液的污染控制 实践和统计数字表明，液压油液的污染实践和统计数字表明，液压油液的污染是系统发生故障的主要原因，发达国家是系统发生故障的主要原因，发达国家7070左右液压系统的故障是由于油液污染造左右液压系统的故障是由于油液污染造成的，国内则高达成的，国内则高达9090的液压系统的故障的液压系统的故障是由于油液污染造成的。是由于油液污染造成的。 油液的污染导致液压系统的可靠性和油液的污染导致液压系统的可靠性和使用寿命大大降低。液压油液的正确使用、使用寿命大大降低。液压油液的正确使用、管理以及污染控

12、制，是提高系统可靠性及管理以及污染控制，是提高系统可靠性及延长元件使用寿命的重要手段。延长元件使用寿命的重要手段。 一、污染物的种类和危害 n污染物的种类：包含在油液中的固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物和污染能量等杂物。 n液压油液被污染后，将对系统及元件产生下下述不良后果： n固体颗粒加速元件磨损，堵塞缝隙及滤油器，使泵、阀性能下降，产生噪声； n水的侵入加速油液的氧化，并和添加剂超作用产生粘性胶质，使滤芯堵塞； n空气的混入降低油液的体积弹性模量，引起气蚀，降低油液的润滑性； n金属腐蚀； n微生物的生成使油液变质。 二、污染的成因n外界侵入的污染物 n液压油液运输过程中带来的污染物；

13、 n液压装置组装时残留下来的污染物； n从周围环境混入的污染物； n工作过程中产生的污染物 n元件中相对运动件磨损时产生的污染物； n液压油液物理化学性能变化时产生的污染物； 三、污染的测定 n对液压系统工作影响最大的是固体颗粒，对油液污染的测定也主要是针对固体颗粒。 n油液的污染度是指单位容积油液中固体颗粒污染物的含量，可以用重量或颗粒数表示，相应的污染物测试方法有称重法和颗粒计数法。 n1）称重法：100mL油液样品真空过滤并烘干后，称重。n2）颗粒计数法：测定油液样品单位容积中不尺寸范围内颗粒污染物的颗粒数，从而查明其区间颗粒浓度。n显微镜法,100mL油液真空过滤，把所得颗粒进行溶剂处

14、理后，放在显微镜下，找出其尺寸大小及数量。n自动颗粒计数器法，利用光源照射油液样品，油液中颗粒在光电传感器上投影所发出的脉冲信号来测定油液污染度。 四、污染度的等级 n描述和评定油液污染的程度，目前常用两种标准：美国的NAS1638和中国的国家标准（ISO4406）。 四、污染度的等级 nNAS1638污染度等级按100mL油液中在五个给定颗粒尺寸区间(5-15um,15-25um,25-50um,50-100um,100um)的最大允许颗粒数划分为14个等级，最清洁为00级，污染度最高为12级。 四、污染度的等级 n中国采用的ISO4406标准，用两个代号表示油液的污染度，前面的代号表示1m

15、L油液中大于5um颗粒数的等级，后面的代号表示1mL油液中大于15um颗粒数的等级。两个代号间用一斜线隔开。n5um左右的颗粒容易堵塞元件的缝隙，15um左右的颗粒对元件的磨损影响较大。 四、污染度的等级 四、污染度的控制 n液压油液污染的原因很复杂，液压系统自身也在不断产生污染物，要彻底解决液压系统油液的污染问题是较困难的。为了延长液压系统的寿命，保证液压系统可靠工作，将液压油液的污染控制在一个合理的范围内，使其不对系统的工作产生较大的影响，这样是切实可行的。 四、污染度的控制 n为了减少油液的污染，常采取以下措施：n1）对元件和系统进行清洗，清除在加工和组装过程中残留的污染物；n2）防止污

16、染物从外界侵入；n3）采用合理的过滤器；n4）控制油液的温度；n5）定期检查和更换液压油液。2024/8/2949液压流体力学基础简单介绍与液压传动相关的流体力学基本知识50概述n流体静力学n流体动力学n管道中的液流n孔口和缝隙液流n气穴现象51流体静力学n压力及其性质n重力作用下压力的分布n压力的表示方法及单位n帕斯卡原理52压力n定义压强n单位面积上的所受到的内法线方向的法向应力53重力作用下静止液体的压力分布n静止液体内任一点的压力由两部分组成：一部分是液面上的压力P。，另一部分是重力产生的压力；n静止液体内的压力随液体深度呈直线规律分布；54压力的表示及单位n绝对压力和相对压力；n压力

17、的单位；55帕斯卡原理n在密闭容器中，施加于静止液体上的压力将以等值同时传递到液体各点。56流体动力学n流量n连续方程n伯努力方程57流量n定义n单位时间内流过流束通流截面的液体体积58连续性方程n流动液体的质量守恒定理演化而来n在恒定流动中，流过各截面的不可压缩液体的流量是相等的59管道中液流的特性n流态、雷诺数n圆管层流n圆管紊流n压力损失60流态n层流和紊流n层流：液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线方向，液体流速较低，质点受粘性制约，能量主要消耗在磨擦损失上，转化为热能n紊流：液体质点的运动杂乱无章，惯性力起主要作用，能量消耗在动能损失上61流态n雷诺数n液体在圆

18、管中的流动状态与管内的平均流速有关，还与管径和运动粘度有关，决定液流状态的是这三个参数所组成的一个无量纲的数雷诺数n临界雷诺数Recr62压力损失n沿程压力损失n局部压力损失63孔口和缝隙液流n薄壁小孔n短孔和细长孔n缝隙液流64薄壁小孔n定义- l/d0.5n流量方程n流量系数65短孔和细长孔n定义- l/d1，构成闭死容积Vb Vb由大小，p，油液发热，轴承磨损。 Vb由小大，p，汽蚀、噪声、振动、金属表面剥蚀。二、外啮合齿轮泵结构上存在的几个问题1. 困油现象2)危害：影响工作、缩短寿命3)措施：开卸荷槽原则：Vb由大小，与压油腔相通 Vb由小大，与吸油腔相通保证吸、压油腔始终不通吸压2

19、. 泄漏问题1)泄漏途径：轴向间隙 80%ql 径向间隙 15%ql 啮合处 5% ql2)危害：v3)防泄措施： a) 减小轴向间隙 b) 轴向间隙补偿装置 浮动侧板 浮动轴套防泄措施：b) 轴向间隙补偿装置 浮动侧板 浮动轴套a) 减小轴向间隙 小流量：间隙0.025-0.04mm 大流量：间隙0.04-0.06mm3. 径向力不平衡1）原因：径向液压力分布不均啮合力2）危害：轴承磨损、刮壳。3）措施：缩小压油口，增加径向间隙。 压油口缩小后， 安装时注意不能反转。三、优缺点和用途优点：体积小，重量轻，结构紧凑，工作可靠， 自吸性能好，对油液污染不敏感，便于 制造、维修。缺点：效率低，流量

20、脉动大，噪声高。用途：工程机械、机床低压系统。四、内啮合齿轮泵1. 渐开线齿轮泵 特点:n结构紧凑，尺寸小，重量轻n流量脉动小，噪声小。2. 摆线齿轮泵（转子泵） 特点:n结构简单，体积小n重叠系数大，传动平稳n吸油条件好n脉动小，噪声小n齿形复杂，加工精度要 求高，造价高。应用：机床低压系统摆线齿轮泵（转子泵）摆线齿轮泵（转子泵）五、齿轮泵的常见故障及排除方法故障现象产生原因排除方法噪声大1吸油管接头、泵体与泵盖的接合面、堵头和泵轴密封圈等处密封不良，有空气被吸入2泵盖螺钉松动3泵与联轴器不同心或松动4齿轮齿形精度太低或接触不良5齿轮轴向间隙过小6齿轮内孔与端面垂直度或泵盖上两孔平行度超差7

21、泵盖修磨后，两卸荷槽距离增大，产生困油8滚针轴承等零件损坏9装配不良，如主轴转一周有时轻时重现象1用涂脂法查出泄漏处。用密封胶涂敷管接头并拧紧；修磨泵体与泵盖结合面保证平面度不超过0.005mm；用环氧树脂黏结剂涂敷堵头配合面再压进；更换密封圈2适当拧紧3重新安装，使其同心，紧固连接件4更换齿轮或研磨修整5配磨齿轮、泵体和泵盖6检查并修复有关零件7修整卸荷槽，保证两槽距离8拆检，更换损坏件9拆检，重装调整流量不足或压力不能升高1齿轮端面与泵盖接合面严重拉伤，使轴向间隙过大2径向不平衡力使齿轮轴变形碰擦泵体，增大径向间隙3泵盖螺钉过松4中、高压泵弓形密封圈破坏、或侧板磨损严重1修磨齿轮及泵盖端面

22、，并清除齿形上毛刺2校正或更换齿轮轴3适当拧紧4更换零件过热1轴向间隙与径向间隙过小2侧板和轴套与齿轮端面严重摩擦1检测泵体、齿轮，重配间隙2修理或更换侧板和轴套4-3叶片泵4-3叶片泵和叶片马达优点：输出流量均匀、脉动小、噪声低、体积小。缺点：自吸性能差、对油液污染敏感、结构较复杂。分类单作用双作用每转排油一次每转排油两次一、单作用叶片泵1. 结构： 转子、定子、叶片、配油盘、壳体、端盖等。 特点： 定子和转子偏心； 定子内曲线是圆； 配油盘有二个月牙形窗口。 叶片靠离心力伸出。单作用叶片泵工作原理单作用叶片泵工作原理2.工作原理n密封工作腔（转子、定子、叶片、配油盘组成）n吸油过程：叶片伸

23、出Vp吸油；n排油过程：叶片缩回Vp排油。n旋转一周，完成一次吸油，一次排油单作用泵n径向力不平衡非平衡式叶片泵 （一个吸油区，一个排油区）3.流量计算和流量脉动1)流量计算： 1)流量计算式中：b - 叶片宽度 e 偏心距 D - 定子内径排量：流量：D R2)流量脉动流量脉动：奇数叶片偶数叶片结论：z,.奇数比偶数时小。一般取z=13、15片二、双作用叶片泵1.结构特点： 定子和转子同心； 定子内曲线由四段圆弧 和四段过渡曲线组成； 配油盘上有四个月牙形 窗口。2.工作原理n旋转一周，完成二次吸油，二次排油双作用泵n径向力平衡平衡式叶片泵 （两个吸油区，两个排油区）双作用叶片泵原理双作用叶

24、片泵原理3.流量计算和流量脉动其中：b - 叶片宽度R - 定子长轴半径r - 定子短轴半径 叶片倾角s 叶片厚度2) 流量脉动：1）流量：一般取z=12、16片(取4的倍数）吸压 理论上每一瞬间密封容积的变化一样，制造时长、短径圆弧很难保证同心。4.典型结构及结构特征5.结构特点1）叶片倾角 T = N sin (- ) sin (- ) sin T T作用作用：减小切向分力，减轻叶片和槽的磨损，避免卡死。 一般取 = 1014 O YB 型叶片泵取 =13 O 双作用叶片泵前倾，单作用叶片后倾。 叶片倾斜放置的泵不能反转受力分析受力分析： NTP T = N sin 压力角 T sin ,

25、sin,T危害危害：叶片和槽磨损，卡死。措施措施：沿旋转方向前倾角前倾角后：NT P 压力角(- )2) 配油盘上的三角槽原因： pV油液倒流。影响：流量脉动，噪声。措施：开三角槽作用：缓冲，避免压力突变，减小流量脉动和噪声。吸压限压式变量叶片泵1.1.结构特点结构特点: : 弹簧、反馈柱塞、 限位螺钉。eoo2.工作原理：工作原理：靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距的大小， 来改变流量。转子中心固定，定子可以水平移动外反馈、限压变量单作用叶片泵变量叶片泵3.流量-压力特性曲线n调节限位螺钉，qmax 变;n改变弹簧刚度，pmax变，BC斜率变。4. 优缺点及应用n优点：功率利用合理，简化液压系

26、统n缺点：结构复杂，泄漏增加，m，vn应用：要求执行元件有快速、慢速和保压的 场合四、叶片泵的常见故障及排除方法故障现象产生原因排除方法噪声大1叶片顶部倒角太小2叶片各面不垂直3定子内表面被刮伤或磨损，产生运动噪声4由于修磨使配油盘上三角形卸荷槽太短，不能消除困油现象5配油盘端面与内孔不垂直，旋转时刮磨转子端面而产生噪声6泵轴与原动机不同轴1重新倒角（不小于145）或修成圆角2检查，修磨3抛光，有的定子可翻转180使用4锉修卸荷槽5修磨配油盘端面，保证其与内孔的垂直度小于0.0050.01mm6调整连轴器，使同轴度小于0.1mm容积效率低或压力不能升高1个别叶片在转子槽内移动不灵活甚至卡住2叶

27、片装反3叶片顶部与定子内表面接触不良4叶片与转子叶片槽配合间隙过大5配油盘端面磨损6限压式变量泵限定压力调得太小7限压式变量泵的调压弹簧变形或太软8变量泵的反馈缸柱塞磨损1检查，选配叶片或单槽研配保证间隙2重新装配3修磨定子内表面或更换叶片4选配叶片，保证配合间隙5修磨或更换6重新调整压力调节螺钉7更换合适的弹簧8更换新柱塞4-4柱塞泵n轴向式n径向式（一）工作原理1.工作原理n密封工作腔（缸体孔、柱塞底部） 由于斜盘倾斜放置，使得柱塞随缸体转动时沿轴线作往复运动，底部密封容积变化，实现吸油、排油。n吸油过程：柱塞伸出Vp吸油；n排油过程：柱塞缩回vp排油。 一、轴向柱塞泵*缸体转动*斜盘、配

28、油盘不动缸体、柱塞、配油盘、斜盘*柱塞伸出低压油机械装置2.典型结构柱塞泵结构与原理柱塞泵结构3.流量计算排量:一个密封空间:流量:式中： d - 柱塞直径 D - 柱塞分布圆直径 - 斜盘倾角 z - 柱塞数 q tg , q ;q 。n改变 的大小变量泵；n改变 的方向双向泵。流量脉动率：z为奇数z为偶数结论：柱塞数为奇数时流量脉动小， 柱塞数越多，脉动越小。一般取 z=7、9、114.特点及应用 特点：n容积效率高，压力高。（v=0.98,p=32Mpa） （柱塞和缸体均为圆柱表面,易加工,精度高，内泄小）n结构紧凑、径向尺寸小，转动惯量小;n易于实现变量；n构造复杂,成本高；n对油液污

29、染敏感。 应用：n用于高压、高转速的场合。(二)典型结构SCY14-1型轴向柱塞泵（p =32MPa）斜盘配油盘变量机构压盘缸体滑靴配油盘传动轴结构特点n滑靴：降低接触应力，减小磨损。n柱塞的伸出：由弹簧压紧压盘，有自吸能力。n变量机构：手动变量机构。（三）轴向柱塞泵的常见故障及排除方法故障现象产生原因排除方法噪声大或压力波动大1变量柱塞因油脏或污物卡住运动不灵活2变量机构偏角太小，流量过小，内泄漏增大3柱塞头部与滑履配合松动1清洗或拆下配研、更换2加大变量机构偏角，消除内泄漏3可适当铆紧容积效率低或压力提升不高1泵轴中心弹簧折断，使柱塞回程不够或不能回程，缸体与配流盘间密封不良2配油盘与缸体

30、间接合面不平或有污物卡住以及拉毛3柱塞与缸体孔间磨损或拉伤4变量机构失灵5系统泄漏及其他元件故障1更换中心弹簧2清洗或研磨、抛光配油盘与缸体结合面3研磨或更换有关零件，保证其配合间隙4检查变量机构，纠正其调整误差5逐个检查，逐一排除4.5 液压马达4.5.1液压马达概述一、液压马达的分类液压马达的种类按其排量能否调节分为： 。定量马达 。变量马达 按结构形式可分为： 。齿轮式 。叶片式 。柱塞式 。螺杆式（二）液压马达的工作原理 液压系统中使用的液压马达也是容积式的，从原理上讲是把容积式泵逆用，即向泵中输入压力油，就可使泵轴转动，输出转矩和转速，成为液压马达。（三）液压泵和液压马达的图形符号a

31、.单向定量液压泵b.单向变量液压泵c.单向定量马达d.单向变量马达e.双向变量液压泵f.双向变量马达(四)马达的性能参数1.转速：2.转矩：4.输出功率：3.输入功率：5.效率：4.5.2齿轮马达1.结构特点：两个油口一样大，有单独的泄油口。2. 工作原理： 由于两个齿轮的受压面积 存在差值，因而产生转矩， 推动齿轮转动。 T = F r = p A r F1= p b (h x ) F2= p b (h y )3.应用：高转速、低扭矩的场合。yx4.5.3双作用叶片马达1）结构特点 叶片沿转子径向放置（正反转） 叶片根部加扭力弹簧 有外泄口2）工作原理 F = p A = p (R - r0

32、 ) b - p (r - r0 ) b = p (R - r ) b3）应用：高速、低扭矩及要求 动作灵敏的场合。rr0R4.5.4轴向柱塞马达1.结构2.工作原理 输入的高压油通过柱塞作用在斜盘上。斜盘给柱塞的反作用力的径向分力，使缸体产生转矩。通过输出轴带动负载做功。n改变供油方向马达反转。双向马达n改变斜盘倾角排量变，转速变。变量马达3.应用：高转速、较大扭矩的场合。摆动马达（摆动缸）1. 结构：叶片、缸体、输出轴n双叶片式n单叶片式2. 参数计算及用途n单叶片 摆角300on双叶片 摆角150o 转矩是单叶片的两倍， 角速度是单叶片的一半。n用途：实现摆动往复运动n职能符号：摆动马达

33、第五章 液压缸第五章 液压缸n作用：压力能机械能 用于实现直线往复运动活塞缸单杆双杆柱塞缸伸缩缸5-1液压缸的类型和特点分类单作用双作用按作用方式按结构一、活塞式液压缸（一）、单杆活塞缸1.结构：缸体、活塞、活塞杆、密封、缸盖等2.工作原理：工作原理：因两侧有效作用面积或油液压力不等，活塞在液压力的作用下，作直线往复运动。无杆腔进油腔回油腔有杆腔职能符号：n单杆单作用活塞缸n单杆双作用活塞缸双向液压驱动 单向液压驱动，回程靠外力。结构单杆活塞缸单杆缸3.基本参数1）推力式中： p1进油压力 p2回油压力2）速度n特点：同样 q ，v1F2。4. 应用：往返运动速度及推力不同的场合。例：液压刨床

34、差动缸推力：速度：n特点：v3v1；F3F1。结论：差动连接后，速度大，推力小。代入上式：q1q2p q活塞只有一个，设此时的速度为v3差动缸如令：则有：结论：当时，快进、快退速度相等。或1. 结构特点：两侧有效工作面积一样。（二）、双杆活塞缸2.基本参数：应用：职能符号：l活塞有效工作行程。安装方式缸固定 L=3l杆固定 L=2 l两个方向力和速度一样的场合。缸固定L =3lL杆固定杆固定时、缸移动软管空心杆L =2lL 双杆活塞缸结构双杆活塞缸结构(三）活塞式液压缸典型结构1缸底 2卡键 3、5、9、11密封圈 4活塞 6缸筒7活塞杆 8导向套 10缸盖 12防尘圈 13耳轴二、柱塞缸（一

35、）单柱塞缸单向液压驱动，回程靠外力。（二）双柱塞缸双向液压驱动双柱塞缸柱塞缸结构（三）参数计算推力：速度：应用：行程较长的场合。职能符号：柱塞粗、受力好。简化加工工艺（缸体内孔和柱塞没有配合，不需精加工；柱塞外圆面比内孔加工容易。）三、伸缩液压缸1一级缸筒 2一级活塞 3二级缸筒 4二级活塞伸缩缸伸缩缸结构与工作原理四、液压缸的安装、调整与维护1.安装方法（1）液压缸只能一端固定，另一端自由，使热胀冷缩不受限制（2）底脚形和法兰形液压缸的安装螺栓不能直接承受推力载荷。（3）耳环形液压缸活塞杆顶端连接头的轴线方向必须与耳轴的轴线方向一致。2.液压缸的调整（1）排气装置的调整（2）缓冲装置的调整（

36、3）注意事项3.液压缸的维护（1）在拆卸液压缸前，先松开溢流阀，将系统压力降为零，再切断电源。（2）放掉液压缸两腔油液，一般应先松开端盖的连接螺栓，然后按顺序拆卸。（3）拆卸时，不能损伤进、出油口螺纹，活塞杆表面和头部螺纹。（4）拆卸后，应检查各配合表面及密封（5）组装液压缸前，将各部分用汽油或煤油洗净晾干。（6）组装液压缸时特别注意密封元件的安装（7）耐压试验后应再次紧固有关螺栓。五、液压缸常见故障和排除方法故障现象产生原因排除方法爬行1外界空气进入缸内2密封压得太紧3活塞与活塞杆不同轴4活塞杆弯曲变形5缸筒内壁拉毛，局部磨损严重或腐蚀6安装位置有误差7双活塞杆两端螺母拧得太紧8导轨润滑不良

37、1开动系统，打开排气塞（阀）强迫排气2调整密封，保证活塞杆能用手拉动而试车时无泄漏即可3校正或更换，使同轴度小于0.04mm4校正活塞杆，保证直线度小于0.1/10005适当修理，严重者重磨缸孔，按要求重配活塞6校正7调整8适当增加导轨润滑油量推力不足，速度不够或逐渐下降1缸与活塞配合间隙过大或形密封圈破坏2工作时经常用某一段，造成局部几何形状误差增大，产生泄漏3缸端活塞杆密封压得过紧，摩擦力太大4活塞杆弯曲，使运动阻力增加1更换活塞或密封圈，调整到合适间隙2镗磨修复缸孔内径，重配活塞3放松、调整密封4校正活塞杆冲击1活塞与缸筒间用间隙密封时，间隙过大，节流阀失去作用2端部缓冲装置中的单向阀失

38、灵，不起作用1更换活塞，使间隙达到规定要求，检查缓冲节流阀2修正、配研单向阀与阀座或更换外泄漏1密封圈损坏或装配不良使活塞杆处密封不严2活塞杆表面损伤3管接头密封不严4缸盖处密封不良1检查并更换或重装密封圈2检查并修复活塞杆3检查并修整4检修密封圈及接触面直线运动摆动运动活塞缸单杆双杆双作用差动柱塞缸单作用伸缩缸摆动缸（摆动马达）齿轮缸液压缸设计与计算 一、基本参数计算.总阻力：液压缸的设计计算式中：Fl 工作载荷Ff 摩擦阻力Fa 惯性阻力速比：v的选择：p，选v ; p ,选v.2.速度和速比对速度要求高时：由v、q ,确定D ；或已知v、D ,确定q 。对速度没有要求：由q、D、d 确定

39、v 。v2、d 由速比v 确定3.缸筒内径D按推力计算：按拉力计算：按国标圆整为标准尺寸。4.活塞杆直径 d1）按v 确定2）按工作压力确定按国标圆整为标准尺寸。时，为薄壁筒（无缝钢管）式中：py 实验压力1.缸筒壁厚二、结构计算和校核 n 安全系数 n =5 pn 缸的额定压力 许用应力，b 抗拉强度注意：圆整为标准壁厚 1）铸造：满足最小尺寸2）无缝钢管：查手册 (无缝钢管外径不需加工）时，为厚壁筒（铸造）缸筒外径：2.活塞杆的校核1）强度校核式中： 活塞杆材料的许用应力 n 安全系数 n =1.42b 抗拉强度2）稳定性校核时，强度校核即可时，要进行稳定性计算稳定条件：式中：F 活塞杆所

40、受最大压力 Fk 活塞杆的稳定临界力 nk 稳定安全系数 nk =24dF式中： l 活塞杆的计算长度 rk 活塞杆截面最小回转半径当细长比 时：1 柔性系数2 末端系数（由液压缸的支承方式决定）E 弹性模量J 活塞杆截面惯性矩A 活塞杆横截面积稳定临界力Fk 的确定：当 时：式中： f 由材料强度决定的实验值 a 系数第六章 液压阀6-1 阀的作用和分类一、作用 控制液流的方向、压力和流量。二、分类 按用途： 方向阀 压力阀 流量阀按连接方式：管式 板式 插装式按操纵方式：手动、机动、电动、液动和电液动 6-1 阀的作用和分类二、液压阀的共性问题 阀口的形式-锥阀、球阀、滑阀、板阀 阀芯上的

41、作用力-液压力、弹簧力、液动力、卡紧力6-2 方向控制阀6-2 方向控制阀一、作用 控制液流方向，从而改变执行元件的运动方向。二、分类 单向阀 换向阀6-2.1 单向阀一、普通单向阀结构：阀体、阀芯、弹簧等单向阀原理单向阀工作原理单向阀工作原理作用：只许油液单向流动，反向不通。要求：正向流动阻力小，反向不通，密封好。 开启压力：0.030.05MPa背压阀：(单向阀的变形)弹簧较硬 开启压力：0.20.6MPa背压：执行元件回油腔的压力。 职能符号：应用：n锁紧油缸，避免向油泵倒灌。n平衡重物二、液控单向阀组成：普通单向阀+小活塞缸特点：a. 无控制油时，与普通单向阀一样， b. 通控制油时，

42、正反向都可以流动。 职能符号：液控单向阀液控单向阀工作原理应用：n锁紧油缸，避免倒灌。n控制重物下放速度。 液压锁6-2.2换向阀n作用：改变油流方向组成主体(阀体、阀芯）操纵定位装置分类滑阀转阀一、主体部分1. 两位两通PA职能符号：作用：控制油路的通与断2. 两位三通职能符号：作用：控制液流方向PAB3. 两位四通职能符号：作用：控制执行元件换向P 压力油口O 回油口A、B 分别接执行元件的两腔4. 三位四通职能符号：作用：换向、停止。PABO5. 两位五通职能符号：作用：换向、两种回油方式。PABO1O26. 三位五通职能符号：作用：换向、停止、回油不同。PABO1O2两种回油方式工进：

43、有背压运动平稳退回：快速畅通二、操纵定位装置作用：移动阀芯并使其保持在工作位置上。a.手柄控制，弹簧复位。1.1.手动手动b.手柄控制，钢球定位。应用：小流量，需徒手操作的场合。三位四通手动换向阀结构图2.机动两位两通机动换向阀挡块操纵，弹簧复位。应用：行程控制的场合。（又叫行程阀）两位两通常开常闭靠弹簧的方格表示常态用行程阀速度换接3.电磁两位三通电磁换向阀电磁铁操纵，弹簧复位。优点：易于实现自动化。应用：小流量的场合。（q63L/min)实物4.液动液体操纵，弹簧复位。三位四通液动换向阀应用：高压，大流量的场合。（q160L/min)5.电液动电液动电液联合控制，弹簧复位。电磁控制先导阀动

44、作，液体控制主阀芯动作，节流阀控制阀芯移动速度。简化符号：应用：高压、大流量的场合。 （q1200L/min)三位四通电液换向阀实物三、中位机能O O型型三位滑阀在中间位置工作时，油路的连通方式。双向锁紧，系统保压。M型双向锁紧，油泵卸荷。H型油缸浮动，泵卸荷。P型差动连接。Y型油缸浮动，系统保压。K型单向锁紧，油泵卸荷。四、主要性能参数1.工作可靠性（电磁阀、电液阀、液动阀） 可靠的换向、复位；（与压力、流量有关）2.压力损失 通过的流量影响压力损失；3.内泄漏量 影响系统效率，使油液升温；4.换向、复位时间 按系统要求合理选用；5.换向频率 单位时间内的换向次数。（电磁阀：60次/min)

45、换向阀小结职能符号:位: 阀芯的工作位置;通: 阀体上油路的通道数;机能: 中位时油路的连通方式。控制方式:O型H型P型Y型K型手动机动电磁液动电液6-3 压力控制阀6-3 压力控制阀分类 按用途： 溢流阀 减压阀 顺序阀 平衡阀 卸荷阀 按阀芯结构：滑阀 球阀 锥阀 按工作原理：直动式 先导式 6-3.1 溢流阀作用：防止系统过载，保持系统压力恒定。一、工作原理 1. 直动式溢流阀 结构： 职能符号：工作原理：p ps ,溢流。ps 弹簧力DBD型直动式溢流阀实物2. 先导式溢流阀结构：先导阀 主阀 阻尼孔主阀主阀先导阀先导阀平衡弹簧调压弹簧阻尼孔、压差p远程控制口K :实现远程调压。K口打

46、开，p 由控制油压决定；K口堵上，p 由先导阀ps决定。先导式溢流阀先导式溢流阀工作原理职能符号新符号旧符号实物先导式溢流阀先导式溢流阀二、静态特性1.1.直动式直动式溢流时阀芯受力方程：k 弹簧刚度 弹簧的预压缩量 阀口开度（阀芯位移，即增加的压缩量）式中：开启压力：调定压力(全流压力):通过额定流量时阀芯的位移调压偏差:（阀口将开未开）流量-压力特性方程：特性曲线特点：反应快，波动大（0.2-0.4MPa).2.先导式对于高压大流量的溢流阀，为了减小波动，采用了先导阀。特点：反应慢，稳定性好，波动小。p 主阀芯上端的压力三、应用1.作安全阀（常闭） 作用：防止系统过载。2. 作溢流阀（常开

47、）作用：保持系统压力恒定3.卸荷或远程调压n卸荷n远程调压4.作背压阀n放在系统回油路上6-3.2 减压阀特点：出口压力控制阀芯动作， 有单独泄油口工作原理：节流口产生压降p p2 =p1 -p ， p1一定，p ， p2。 p1ps ,减压、稳压。作用：减低系统压力，并有稳压作用。 稳压原理 p2 阀芯上移阀口减小p ， p2=p1 -p ， p1一定，p ， p2； p2 阀芯下移阀口开大 p ， p， p2=ps 。职能符号：工作缸夹紧缸应用：使夹紧缸获得稳定的低压。6-3.3顺序阀作用：控制多个执行元件动作顺序。1.内控顺序阀职能符号：结构：出油口接二次油路，有单独泄油口。工作原理：p

48、 ps ,接通。特点：内部控制， 外部泄油。顺序阀工作原理顺序阀工作原理应用：控制液压缸动作顺序2. 外控顺序阀结构：控制油口。工作原理：pK ps ,进出口接通。特点：外部控制， 外部泄油。职能符号：6-3.4 平衡阀与顺序阀区别：没有单独的泄油口，弹簧较硬。职能符号：1. 内控平衡阀特点：内部控制， 内部泄油。作用：放在执行元件的回油路上，平衡重物。应用：平衡重物。2. 外控平衡阀职能符号：特点：外部控制， 内部泄油。应用平衡重物，限制重物下落速度。6-3.5 卸荷阀职能符号：工作原理：pK ps ,阀口打开，使泵卸荷。 作用：使油泵卸荷，减小功率消耗。区别：出口接油箱，K口接卸荷油压。特

49、点：外部控制， 内部泄油。应用：使左泵卸荷6-3.6压力继电器作用：利用系统中压力变化，控制电路的通断。微动开关调节螺钉顶杆柱塞工作原理：p ps ,微动开关闭合，发出电信号。p 0.40.5MPa（p 0.4MPa时减压阀不起作用，和普通节流阀一样）职能符号：n简化符号第七章 辅助元件n蓄能器n滤油器n油箱n热交换器n管件7-1 蓄能器一、作用 储存油液的压力能。二、应用1）短时大量放油。2）维持系统压力。3）减小液压冲击。 种类n弹簧式n皮囊式7-2 滤油器作用：过滤污物。滤油器滤油器滤油器安装位置7-3 油箱作用：储存油液、沉淀和散热。7-4 热交换器一、冷却器二、加热器7-5 管件一、

50、油管二、管接头二、管接头第八章 调速回路8-1 概述1.节流调速2.容积调速3.容积节流调速液压缸:马达:调速方法有级变速无级变速8-2 节流调速回路通过改变节流口的通流截面积来调节流量。1.系统组成 定量泵、节流阀、溢流阀和执行元件。2.工作原理一、进口节流调速回路定压式节流调速回路 3.回路特性1) 机械特性机械特性液压缸速度与外负载的关系。分子分母同乘A 速度-负载特性方程v与AT ，pP ，F有关，当AT 一定，F，v；同样F，AT，v。速度-负载特性曲线速度刚度： 曲线上某点斜率的倒数速度刚度当AT 一定,Fkv ；当F=C,AT kv ；pP, A1， , kv 。结论：在速度低、

51、负载小时速度刚度好。2)功率特性a.功率损失P溢流损失：节流损失：回路功率损失：b.回路效率损失的功率变成热，使油温升高。回路输入功率（泵输出）：回路输出功率（缸输入）：溢流量越少，效率越高。负载越大，效率越高。回路效率:缸在恒载下工作时:（定量泵qP不变，pP一定）总功率：功率特性图有效功率：P1q1，q1,P1。溢流损失：节流损失：q1,P节q1,P溢不变。AT,q1,v。缸在变载下工作时油缸流量随载荷增加而下降。有用功有极值总效率低。变。3)调速特性液压缸最大速度和最小速度之比。回路的调速范围取决于节流阀的调节范围。优点：结构简单、价格低廉。缺点：效率低。应用：负载变化不大，低速、小功率

52、的场合。二、出口节流调速回路定压式节流调速回路 特点： 速度-负载特性同进口节流调速回路一样。区别：1.有背压，运动平稳性好。2.能承受负值负载。3.发热影响小。进出口节流调速回路定压式节流调速回路 三、旁路节流调速回路调节AT ， q1 变，v变。变压式节流调速回路 安全阀 速度负载特性曲线区别：1.速度负载特性差。2.功率利用合理，效率高。3.调速范围小。4.运动平稳性差。应用：负载较大，运动平稳性要求不高的场合。n采用调速阀代替节流阀调速，可以改善速度-负载特性，其它特性同节流阀调速一样。8-3 容积调速回路 通过改变变量泵或变量马达的排量来调节执行元件的速度。优点：效率高、发热小。 （

53、没有溢流损失和节流损失）缺点：结构复杂，成本高。应用：大功率系统。开式回路：执行元件排油回油箱闭式回路：回油直接进泵吸口。副油箱（补油）一、变量泵-定量马达式调速回路调速特性：1.转速调速范围较大2.转矩3.功率恒转矩调速回路二、定量泵-变量马达式调速回路调速特性：1.转速2.转矩3.功率恒功率调速回路调速范围小三、变量泵-变量马达式调速回路特性曲线调速范围大应用：大功率、调速范围 要求大的场合。第九章 其它基本回路9-1概述n压力回路n快速运动和速度换接回路n换向回路和锁紧回路n多缸动作回路9-2压力回路n调压回路n减压回路n卸荷回路n平衡回路n保压回路一、调压回路1.单级调压回路a.调整系

54、统压力并保持恒定b.限制系统最高压力作用：调整或限定系统压力。AB2.二级调压回路n电磁阀断电，最高压力由A调定,n电磁阀通电，系统压力由B调定.3.多级调压回路n实现多级压力变换二、减压回路作用：使系统中某一部分获得稳定的低压。AB三、卸荷回路作用：在工作部件暂时停止工作时，使泵在低 压下工作，减少动力消耗，延长寿命。1.利用三位换向阀中位卸荷M型、H型、K型2.利用两位两通阀卸荷n断电：泵卸荷n通电：系统压力由溢流阀调定 用于小流量3.利用溢流阀卸荷n断电：p由溢流阀调定n通电：泵卸荷 可用于大流量4.利用卸荷阀卸荷n使大泵卸荷四、平衡回路作用：防止垂直工作部件因自重自由下落1.利用顺序阀

55、的平衡回路应用：重量不大、锁紧定 位要求不高的场合。1)内控平衡阀2.利用平衡阀的平衡回路应用：重量大、锁紧定位 要求高的场合。2)外控平衡阀中位：泵卸荷、重物锁在空中左位：重物在限制速度下下放右位：提升重物五、保压回路作用：液压缸不动时，维持住系统压力。1.利用单向阀保压n短时保压ABn保压时间较长2.利用蓄能器保压3.自动补油的保压回路应用：保压时间长，压力稳 定性要求高的场合9-3快速运动和速度换接回路一、快速运动回路1.差动作用：空载时加快执行元件的运动速度。2.双泵供油快进：双泵供油工进：左泵卸荷， 右泵压力由溢流阀调定快退：双泵供油二、速度换接回路1.用行程阀下位：快进上位：工进作

56、用：在一个工作循环中，实现不同速度的转换。2.调速阀并联3.调速阀串联左位：工进1右位：工进2速度换接平稳性好9-4方向控制回路n换向回路n锁紧回路n制动回路n浮动回路一、换向回路1、利用换向阀换向作用：使执行元件变换运动方向。2、利用双向泵换向二、锁紧回路作用：使执行元件不工作时，确切地保持在既定位置上。1、利用三位换向阀中位锁紧M型、O型阀泄漏大、锁紧精度不高。n液压锁密封好、锁紧精度高2、利用液控单向阀锁紧三、制动回路（刹车）作用：使执行元件迅速停止运动。1、利用溢流阀制动2、利用液压制动器四、浮动回路把执行元件的进出口连通或同时接通油箱，使之处于无约束的浮动状态。利用H型或Y型换向阀9

57、-5多缸动作回路n顺序动作回路n同步回路n多缸快慢速互不干扰回路n多缸卸荷回路作用：控制多缸动作顺序。一、顺序动作回路1.压力控制1）用顺序阀2）用压力继电器2.行程控制1)用电磁阀+行程开关2）用行程阀二、同步回路作用：控制多缸同步运动。1.液压缸串联2.液压缸并联3.带补正装置的同步回路同步精度高三、多缸快慢速互不干扰回路作用：防止多缸因速度快慢不同（压力不同） 互相干扰。泵 1：小流量泵12：大流量四、多缸卸荷回路第十章 典型液压系统1.了解或估计系统的任务。 （要求、工作、动作循环）2.分析系统中各元件的类型和作用， 找出他们之间的联系(基本回路）。 （泵 执行元件控制阀辅助元件）3.

58、分析实现执行元件各种动作的方法， 写出油路路线。 （对复杂系统，将元件、油路分别编号）液压系统图阅读方法10-1 YT4543型动力滑台液压系统的工作原理n快进n第一次工作进给n第二次工作进给n止挡块停留n快退n原位停止 电磁铁、行程阀动作电 磁 铁行程阀1YA2YA3YA快 进+一次工进+二次工进+止挡块停留+快 退+原位停止10-2汽车起重机液压系统一、机构组成支腿：架起整车，不使载荷压在轮胎上。起升机构：使重物升降。伸缩机构：改变吊臂的长度。变幅机构：改变吊臂的倾角。回转机构：使吊臂回转。二、工作原理Q2-8型 汽车起重机液压系统图基本回路组成n调压回路n换向回路n锁紧回路n卸荷回路n平

59、衡回路n制动回路n同步回路n调速回路支腿液压缸进油路：泵换向阀A (左位)液压锁4液压缸(无杆腔)；回油路：液压缸(有杆腔)液压锁4换向阀A （左位)换向阀B (中位)换向阀C (中位)换向阀D (中位)换向阀E (中位)换向阀F (中位)油箱。前支腿伸出伸缩机构进油路：泵换向阀A (中位)换向阀B (中位)换向阀C (中位)换向阀D (右位)阀5（单向阀）液压缸(无杆腔)；回油路：液压缸(有杆腔)换向阀D (右位)换向阀E (中位)换向阀F (中位)油箱。吊臂伸出三、性能分析调压回路：用溢流阀限定系统最高压力。调速回路：手动调节换向阀的开度大小，方便灵 活，劳动强度较大。锁紧回路：采用液压锁将支腿锁定在一定位置上， 工作可靠，时间长。平衡回路: 采用单向外控平衡阀，防止作业中重 物因自重而下降。卸荷回路：采用M型中位机能。制动回路：单作用制动缸+单向节流阀，制动快， 松开慢，确保安全。