液压传动考试复习重点.ppt

液压传动总复习 时间 6 24 周六 液压传动考试通知 第一章液压传动概述 1 1液压传动的定义1 2液压传动发展概述1 3液压传动工作原理及组成1 4液压传动工作特性1 5液压传动的优缺点1 6液压传动的工业应用 理想液体的能量守恒 伯努力方程 比位能 比压能 比动能 液压传动 用液体作为介质 利用其压力能实现运动传递 液力传动 用液体作为介质 利用其动能实现运动传递 气压传动 用气体作为介质 利用其压力能实现运动传递 气力传动 用气体作为介质 利用其动能实现运动传递 液压系统组成 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 力的传递遵循帕斯卡原理p2 F2 A2F1 p1A1 p2A1 pA1液压与气动系统的工作压力取决于外负载 运动的传递遵照容积变化相等的原则q1 v1A1 v2A2 q2执行元件的运动速度取决于流量 压力和流量是液压与气压传动中的两个最基本的参数 液压传动的工作特性 机床工作台液压传动系统组成 第2章液压泵及液压马达 2 1液压泵与液压马达作用2 2液压泵与液压马达工作原理2 3液压泵与液压马达分类2 4液压泵与液压马达参数2 5齿轮泵和齿轮马达2 6叶片泵和与叶片马达2 7柱塞泵和柱塞马达2 8液压泵的性能比较 2 1液压泵及液压马达的作用 液压泵是液压系统的动力元件 将原动机输入的机械能转换为压力能输出 为执行元件提供压力油 液压马达是将液体压力能转换为机械能的装置 输出转矩和转速 是液压系统的执行元件 2 2工作原理液压传动系统中使用的液压泵都是容积式的 其工作原理如图所示 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 液压泵正常工作的三个必备条件 必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积 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 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 单柱塞泵是通过两个单向阀来实现这一要求的 液压泵与马达结构上的区别 1 一般泵进口尺寸 出口尺寸 马达则进出口尺寸相同 2 泵结构上有自吸能力 而马达则无此能力 3 马达需正反转 内部结构一般对称 泵一般无此要求 4 马达结构及润滑要求要满足很宽的调速范围 泵高速而变化小 5 马达需较大的启动扭矩 要求内部摩擦小 液压泵和液压马达的种类按其排量能否调节分为 定量泵 定量马达 变量泵 变量马达 按结构形式可分为 齿轮式叶片式柱塞式螺杆式 一 液压泵和液压马达的分类 2 3液压泵和液压马达的分类 二 液压泵和液压马达的图形符号 a 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 2 4液压泵和液压马达的性能参数 流量与排量 二 排量 不考虑泄漏情况下 泵 马达 每转一圈所排出液体的体积 一般由其结构尺寸计算得来 三 流量 单位时间内流体流过任意截面的流体的体积 1 理论流量 2 实际流量3 额定流量 额定压力 额定转速下泵输出的流量 四 转速 公称转速 nn 泵 马达 不产生空穴及气蚀下连续运转的速度 最大转速 nmax 泵 马达 有零件磨擦限制的短期最高运转的速度 最小转速 nmin 马达不产生爬行现象的最低稳定运转速度 五 功率 理论输入功率 实际输入功率 理论输出功率 实际输出功率 泵 理论输入功率 实际输入功率 理论输出功率 实际输出功率 马达 六 效率 容积效率 经过容积损失后实际输出功率 流量 与理论输出功率 流量 之比 泵 马达 机械效率 理论输入功率 转矩 与实际输入功率 转矩 之比 容积效率 经过容积损失后理论输入功率 流量 与实际输入功率 流量 之比 机械效率 实际输出功率 转矩 与理论输出功率 转矩 之比 计算实例1 例题2 1某液压系统 泵的排量V 10mL r 电机转速n 1200rpm 泵的输出压力p 5Mpa泵容积效率 v 0 92 总效率 0 84 求 1 泵的理论流量 2 泵的实际流量 3 泵的输出功率 实际 4 驱动电机功率 解 1 泵的理论流量qt v n 10 3 10 1200 10 3 12L min2 泵的实际流量q qt v 12 0 92 11 04L min3 泵的输出功率4 驱动电机功率 计算实例1 计算实例2 已知泵的排量为160mL r 转速为1000r min 机械效率为0 9 总效率为0 85 液压马达排量为140mL r 机械效率0 9 总效率为0 8 系统压力为8 5MPa 不计管路损失 液压马达的转速是多少 其输出转矩是多少 驱动液压泵所需的转矩和功率是多少 泵性能指标公式记忆理论转矩记住它 等于排量乘压差 理论流量记得住 等于排量乘转速 功率等于p乘q 也等转矩乘转速 能流方向分得清 乘除效率不含糊 计算单位要统一 角度一律用弧度 泵性能指标公式记忆 齿轮泵和齿轮马达 三 齿轮泵结构特点 1 困油现象 困油现象产生的原因齿轮重迭系数 1 在两对轮齿同时啮合时 它们之间将形成一个与吸 压油腔均不相通的闭死容积 此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化 先由大变小 后由小变大 困油现象解决方法 困油现象的危害 闭死容积由大变小时油液受挤压 导致压力冲击和油液发热 闭死容积由小变大时 会引起汽蚀和噪声 卸荷措施 在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽 2 径向力不平衡 齿谷内的油液由吸油区的低压逐步增压到压油区的高压 作用在齿轮轴上液压径向力和轮齿啮合力的合力F即为齿轮泵的径向力 减小径向力措施 1 合理选择齿宽及齿顶圆直径 2 缩小压油腔尺寸 3 延伸压油腔或吸油腔 减小径向力措施 4 通过在盖板上开设平衡槽 使它们分别与低 高压腔相通 产生一个与液压径向力平衡的作用 平衡径向力的措施都是以增加径向泄漏为代价 3 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 v 3 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 06mm 叶片泵与叶片马达 叶片泵分类 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 限压式变量叶片泵 1 结构特点 弹簧 反馈柱塞 限位螺钉 2 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 下图左中表示限压式变量叶片泵的原理 下图右为其特性曲线 泵的输出压力作用在定子右侧的活塞1上 当压力作用在活塞上的力不超过弹簧2的预紧力时 泵的输出流量基本不变 当泵的工作压力增加 作用于活塞上的力超过弹簧的预紧力时 定子向左移动 偏心量减小 泵的输出流量减小 当泵压力到达某一数值时 偏心量接近零 泵没有流量输出 限压式变量叶片泵的特性曲线 段 当工作压力p小于预先调定的限定压力pc 段 泵的供油压力p超过预先调整的压力pB 柱塞泵和柱塞马达 轴向式 径向式 一 轴向柱塞泵 柱塞沿径向放置的泵称为径向柱塞泵 柱塞轴向布置的泵称为轴向柱塞泵 为了连续吸油和压油 柱塞数必须大于等于3 径向柱塞泵配流轴式径向柱塞泵阀配流径向柱塞泵轴向柱塞泵斜盘式轴向柱塞泵斜轴式无铰轴向柱塞泵 1 工作原理 工作原理缸体 均布Z个柱塞孔 分布圆直径为D柱塞滑履组 柱塞直径为d斜盘 相对传动轴倾角为 配流盘传动轴 缸体转动 斜盘 配油盘不动 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 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 改变 的大小 变量泵 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 11 能否变量 压力 脉动率 油液要求 效率 噪声 外啮合齿轮泵 双作用叶片泵 单作用叶片泵 轴向柱塞泵 能 不能 能 不能 低压 高压 低压 低压 大 小 中等 中等 较低 中等 中等 高 低 中等 中等 高 大 小 中等 中等 液压泵的性能比较与选用 第3章液压缸 3 1液压缸概述及分类 一 作用 压力能 机械能 用于实现直线往复运动 二 液压缸的类型和特点 直线运动 摆动运动 活塞缸 单杆 双杆 双作用 差动 柱塞缸 伸缩缸 摆动缸 摆动马达 齿轮缸 单作用 2 2单杆双作用活塞式液压缸 一 结构 缸体 活塞 活塞杆 密封 缸盖等 二 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 三 职能符号 单杆单作用活塞缸 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 1 速度 同样q时 v1 v2 四 主要参数及计算 结论1 2 推力 p一样 F1 F2 结论2 例 液压刨床 五 差动缸 差动连接后 速度大 推力小 代入上式 推力 速度 特点 v3 v1 F3 F1 活塞只有一个 设此时的速度为v3 结论 差动缸 如令 则有 或 1 双作用单杆缸快进时采用差动连接 快退时油液输入液压缸有杆腔 如其快进和快退时速度均为v 列出其快进和快退时运动方程 差动液压缸计算实例 缸快退时 缸快进时 活塞截面积 P q q 两个双作用单杆缸采用并行连接 其中活塞杆固定 活塞及活塞杆截面积分别为A1 A2 不计损失 试求缸筒运动速度及牵引力 并连液压缸计算实例 缸筒运动速度 液压缸运动方向 牵引力为 左 一 结构特点两侧有效工作面积一样 双杆活塞缸 二 基本参数 第5章液压控制阀 5 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 压力阀 流量阀 方向阀按连接方式 管式 板式 法兰式 叠加式等按操纵方式 手动 机动 电动 液动和电液动 5 2压力控制阀 一 压力控制阀分类 溢流阀减压阀顺序阀平衡阀滑阀球阀锥阀 直动式先导式 按用途 按阀芯结构 按工作原理 二 溢流阀 1 作用 防止系统过载 保持系统压力恒定 2 工作原理 职能符号 工作原理 pAFs 溢流 Fs 弹簧力 1 直动式溢流阀 DBD型直动式溢流阀 实物图 结构图 2 先导型溢流阀 结构组成它由先导阀和主阀组成 先导阀实际上是一个小流量直动型溢流阀 其阀芯为锥阀 主阀芯上有一阻尼孔 且上腔作用面积略大于下腔作用面积 其弹簧只在阀口关闭时起复位作用 N为主阀芯上合力 向下为正 A 为上腔有效作用面积 液流不动时 先导型溢流阀工作原理要点 先导阀和主阀阀芯分别处于受力平衡 其阀口都满足压力流量方程 阀的进口压力由两次比较得到 压力值主要由先导阀调压弹簧的预压缩量确定 主阀弹簧起复位作用 通过先导阀的流量很小 是主阀额定流量的1 因此其尺寸很小 即使是高压阀 其弹簧刚度也不大 这样一来阀的调节性能有很大改善 主阀芯开启是利用液流流经阻力孔形成的压力差 阻力孔一般为细长孔 孔径很小 0 8 1 2mm 孔长l 8 12mm 因此工作时易堵塞 一旦堵塞则导致主阀口常开无法调压 先导阀前腔有一控制口 用于卸荷和遥控 先导式溢流阀遥控口作用 阻尼孔 压差 p 远程控制口K 实现远程调压 K口打开 p由控制油压决定 K口堵上 p由先导阀ps决定 先导型溢流阀遥控口接法 先导阀前腔有一遥控口 在该控制口接远程调压阀可实现远控 接电磁阀通回油箱可实现卸载 先导阀实物 压力调节范围 压力调节范围是指调压弹簧在规定的范围内调节时 系统压力能平稳地上升或下降 且压力无突跳及迟滞现象时的最大和最小调定压力 一 静态性能 3 溢流阀的性能 卸荷压力 当溢流阀的远程控制口K与油箱相连时 额定流量下的压力损失称为卸荷压力 启闭特性 启闭特性是指溢流阀在稳态情况下从开启到闭合的过程中 被控压力与通过溢流阀的溢流量之间的关系 它是衡量溢流阀定压精度的一个重要指标 一般用溢流阀处于额定流量 调定压力ps时 开始溢流的开启压力pK及停止溢流的闭合压力pB分别与ps的百分比来衡量 启闭特性 开启比pK 开始溢流的开启压力pK与ps的百分比 闭合比pB 停止溢流的闭合压力pB与ps的百分比 溢流阀的启闭特性曲线 显然上述两个百分比越大 则两者越接近 溢流阀的启闭特性就越好 一般开启比大于90 闭合比大于85 当溢流阀在溢流量发生由零至额定流量的阶跃变化时 它的进口压力 也就是它所控制的系统压力 将如图所示的那样迅速升高并超过额定压力的调定值 然后逐步衰减到最终稳定压力 从而完成其动态过渡过程 定义最高瞬时压力峰值与额定压力调定值Ps的差值为压力超调量 p 则压力超调率 p为 二 动态性能 t1称之为响应时间 t2称之为过渡过程时间 显然 t1越小 溢流阀的响应越快 t2越小 溢流阀的动态过渡过程时间越短 压力超调率是衡量溢流阀动态定压误差的一个性能指标 先导阀流量 特性曲线 先导式特点 反应慢 稳定性好 波动小 P 主阀芯上端的压力 对于高压大流量的溢流阀 为了减小波动 采用了先导阀 1 减压阀 2 特点 出口压力控制阀芯动作 有单独泄油口 3 工作原理 节流口产生压降 pp2 p1 p p1一定 p p2 p1ps 减压 稳压 1 作用 减低系统压力 并有稳压作用 三 其他压力控制阀 4 稳压原理 职能符号 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 减压阀类型除上述定值减压阀外 还有定差减压阀及定比减低阀 2 顺序阀 作用 控制多个执行元件动作顺序 1 内控顺序阀 结构 出油口接二次油路 有单独泄油口 工作原理 pps 接通 特点 内部控制 外部泄油 基本原理 控制油液 出油口 作用 符号 溢流阀 减压阀 顺序阀 利用弹簧力与油液压力产生的作用力相平衡 进油口 出油口 进油口或远控口 接油箱 接下一级回路 泄流 调压 卸荷 安全 顺序动作 卸荷 液控 降低油路压力 三种阀的性能比较与选用 接下一级回路 压力阀小结 作用 控制液压系统中的压力 共性 利用液压力和弹簧力比较 控制阀口的开与关 或控制开口大小 溢流阀 控制进口压力减压阀 控制出口压力顺序阀 控制阀口通与不通 进而控制执行元件的动作顺序 平衡阀 装在执行元件的回油路上 平衡重物 要求 掌握前三种阀的工作原理及应用场合 流量控制阀是通过改变阀口大小来改变液阻实现流量调节的阀 普通流量控制阀包括节流阀 调速阀 溢流节流阀和分流集流阀 节流阀 调速阀 流量控制阀 作用 控制流量 调节执行元件的运动速度 一 普通节流阀1 结构轴向三角槽 职能符号 薄壁孔 细长孔 Cq 流量系数A 节流口通流截面积 p 节流口前后压差m 压差指数K 节流系数 Q A p c A Q 流量特性 普通节流阀由于刚性差 在节流开口一定的条件下通过它的工作流量受工作负载 亦即其出口压力 变化的影响 不能保持执行元件运动速度的稳定 因此只适用于工作负载变化不大和速度稳定性要求不高的场合 由于工作负载的变化很难避免 为了改善调速系统的性能 通常是对节流阀进行补偿 即采取措施使节流阀前后压力差在负载变化时始终保持不变 二 调速阀 由式q KA pm 可得 p基本不变时 通过节流阀的流量只由其开口量大小来决定 使 基本保持不变的方式有两种 一种是将定压差式减压阀与节流阀并联起来构成调速阀 另一种是将稳压溢流阀与节流阀并联起来构成溢流节流阀 这两种阀是利用流量的变化所引起的油路压力的变化 通过阀芯的负反馈动作来自动调节节流部分的压力差 使其保持恒定 1 组成 节流阀 差压式减压阀2 工作原理p1一定 p2 阀芯下移 xR pR pm pT pm p2 C p2 阀芯上移 xR pR pm pT pm p2 C 节流阀 F变 p变 q变 调速阀 F变 pT不变 q不受负载变化的影响 3 流量特性 应用 负载变化 运动平稳性要求高的调速系统 p 阀的进出口压差节流阀 p pT p1 p2调速阀 p pT pR当F变化时 调速阀进出口压差 pR 不变的是 pT 要求 调速阀正常工作 p 0 4 0 5MPa p 0 4MPa时减压阀不起作用 和普通节流阀一样 五 节流阀计算实例 液压泵流量为qB 10L min 液压缸无杆腔与有杆腔面积分别为A1 50cm2 A2 25cm2 溢流阀调定压力Py 2 4MPa 通过节流阀的流量设C 0 62 900kg m3 分别计算各回路中活塞运动速度和液压泵工作压力 活塞杆速度及泵工作压力分别为 节流阀进出口压差为 活塞杆速度 节流阀进出口压差为 活塞所需流量 活塞运动时溢流阀处于稳定溢流状态 溢流阀关闭作安全阀用 活塞杆速度 节流阀进出口压差为 活塞所需流量 节流口太大不起作用 节流阀实际流量 5 4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 普通单向阀 液控单向阀 换向阀 电液动换向阀应用 电液联合控制 弹簧复位 电磁控制先导阀动作 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 Q 1200L min 三位四通电液换向阀 中位机能 三位的滑阀在中位时各油口的连通方式体现了换向阀的控制机能 称之为滑阀的中位机能 不同滑阀机能的滑阀 阀体是通用的 仅阀芯台肩的尺寸和形状不同 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 第8章典型液压回路 任何液压系统都是由一些基本回路组成 所谓液压基本回路是指能实现某种规定功能的液压元件的组合 基本回路按在液压系统中的功能可分 压力控制回路 控制整个系统或局部油路的工作压力 速度控制回路 控制和调节执行元件的速度 方向控制回路 控制执行元件运动方向的变换和锁停 多执行元件控制回路 控制几个执行元件间的工作循环 8 1压力控制回路 调压回路减压回路卸荷回路平衡回路保压回路 压力控制回路是利用压力控制阀来控制整个系统或局部支路的压力 以满足执行元件对力和转矩的要求 包括以下回路 压力回路计算实例1 例题1 活塞运动时 活塞到终端时 解题 1 负载力为4200N时 活塞不能被推动 解题 2 8 2调速回路 速度控制回路是讨论液压执行元件速度的调节和变换的问题 调速回路调节执行元件运动速度的回路 定量泵供油系统的节流调速回路变量泵 变量马达 的容积调速回路容积节流调速回路快速回路使执行元件快速运动的回路 速度换接回路变换执行元件运动速度的回路 回路特性 qp q1 qp1A1 Fq1 KAT p1 2 KAT1 pp F A1 1 2v q1 A1 KAT1 pp F A1 1 2 A1 qp q1 qppA1 p2A2 Fq2 KATp21 2 KAT2 ppA1 A2 F A2 1 2v q2 A2 KAT2 ppA1 A2 F A2 1 2 A2 流量连续性方程活塞受力平衡方程节流阀压力流量方程速度负载特性方程 进口节流调速 出口节流调速 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 变量泵 变量马达式调速回路 8 3方向控制回路 通过控制进入执行元件液流的通 断或变向 来实现执行元件的启动 停止或改变运动方向的回路称为方向控制回路常用的方向控制回路有换向回路锁紧回路制动回路 7 4多缸动作回路 顺序动作回路同步回路多缸快慢速互不干扰回路多缸卸荷回路 液压系统中 两个或两个以上 多 缸按照各缸之间的运动关系要求进行控制 完成预定功能的回路 学习目的了解液压技术在国民经济各行各业中的应用 熟悉各种液压元件在液压系统中的作用及各种基本回路的构成 掌握分析液压系统的步骤和方法 分析液压系统的步骤了解设备对液压系统的要求 以执行元件为中心 将系统分解为若干块 子系统 根据执行元件的动作要求对每个子系统进行分析 搞清楚子系统由哪些基本回路组成 根据设备对各执行元件间互锁 同步 顺序动作和防干扰等要求 分析各子系统的联系 归纳总结整个系统的特点 第9章典型液压系统 组合机床动力滑台液压系统 电磁铁动作顺序表 1Y2Y3YYJ行程阀快进 导通一工进 切断二工进 切断死挡铁停留 切断快退 断 通原位停止 导通 液压系统的特