《液压传动》.pdf

Created with SmartPrinter trail version www i 1 1 液液液液 压压压压 传传传传 动动动动 Hydraulic Power Hydraulic Power Transmission Transmission 2 机械传动机械传动 3 液压传动液压传动 液压传动液压传动 研究有压的液体研究有压的液体 液压油液压油 作为能源介质来实现各种作为能源介质来实现各种 机械传动和自动控制的学机械传动和自动控制的学 科科 4 1 9 1 8 1 7 16 14 15 13 9 1 1 2 1 4 3 6 5 7 8 1 0 12 1 6 1 5 9 1 1 磨床工作台液压系统磨床工作台液压系统 磨床工作台磨床工作台 磨床工作要求 工作台水平往复运动 第一章第一章绪论绪论 一一 液压传动的工作原理液压传动的工作原理 5 磨磨 床床 工工 作作 台台 液液 压压 系系 统统 19 1 8 17 16 1 4 15 13 9 11 2 1 4 3 6 5 7 8 10 1 2 16 15 9 11 工作台向右移动工作台向右移动 工作台Work Table 换向阀Directional Valve 液压缸Cylinder 节流阀Throttle Valve 限压阀 Pressure Relief Valve 液压泵Pump 油箱Tank 换向阀Directional Valve 6 当手动换向阀15 换向后 液压油进入 液压缸18的右腔 推 动活塞17和工作台19 向左移动 1 9 1 8 1 7 1 6 1 4 1 5 1 3 9 1 1 2 1 4 3 6 5 7 8 1 0 1 2 1 6 1 5 9 1 1 当节流阀开大 时 进入液压缸18的 油液增多 工作台的 移动速度增大 当节 流阀关小时 工作台 的移动速度减小 工作台向左移动工作台向左移动 7 换向阀换向阀 如果将手动换向阀 9转换成如图如图C所示的 状态 液压泵输出的油 液经手动换向阀9流回 油箱 这时工作台停止 运动 液压系统处卸荷 状态 1 9 1 8 1 7 1 6 1 4 1 5 1 3 9 1 1 2 1 4 3 6 5 7 8 1 0 1 2 1 6 1 5 9 1 1 8 一一 液压传动的工作原理液压传动的工作原理 液压系统是靠工作介质液压系统是靠工作介质 液压油液压油 传递动传递动 力力 液压油是以压力能的形式存在液压油是以压力能的形式存在 9 二二 液压传动的两个液压传动的两个基本特征基本特征 系统压力取决于负载系统压力取决于负载 执行元件的速度取决于流量执行元件的速度取决于流量 两个两个 重要的重要的参数参数 压力压力p 流量流量q 液压功率液压功率P pq Created with SmartPrinter trail version www i Created with SmartPrinter trail version www i 2 10 三三 液压系统的组成液压系统的组成 动力元件动力元件 机械能机械能 压力能压力能 泵泵 执行元件执行元件 压力能压力能 机械能机械能 油缸油缸 控制元件控制元件 控制液压油压力控制液压油压力 流量流量 运动方向等运动方向等 控制阀控制阀 辅助元件辅助元件 油管油管 滤油器滤油器 油箱油箱 工作介质工作介质 液压油液压油 11 四四 液压传动的优液压传动的优 缺点缺点 工作性能工作性能 可实现无级调速可实现无级调速 调速范围大调速范围大 动作快动作快 运动平稳运动平稳 效率较低效率较低 传动精度低传动精度低 不能保证严格的不能保证严格的 传动比传动比 12 液压传动的优液压传动的优 缺点缺点 结构结构 单位重量单位重量 单位体积传递的功率大单位体积传递的功率大 结构紧凑结构紧凑 有利于远程操作有利于远程操作 易于自动易于自动 化化 13 液压传动的优液压传动的优 缺点缺点 使用维护上使用维护上 操纵省力操纵省力 方便方便 元件能自行润滑元件能自行润滑 寿命长寿命长 元件已标准化元件已标准化 系列化和通用化系列化和通用化 便于便于 设计设计 为了防漏为了防漏 元件制造精度高元件制造精度高 成本高成本高 使用使用 维护需专业人员维护需专业人员 噪音噪音 泄漏影响传动精度泄漏影响传动精度 效率和速效率和速 度度 限制液压系统的广泛应用限制液压系统的广泛应用 14 五五 液压传动的应用液压传动的应用 工程机械工程机械 推土机推土机 装载机装载机 挖掘机挖掘机 输出功率大输出功率大 体积小体积小 机械工业机械工业 机床机床 易于实现无级调速易于实现无级调速 频繁换向频繁换向 自动化自动化 进给传动装置中进给传动装置中 磨床磨床 车床车床 组合机床组合机床 作高速往复直线运动传动装置中作高速往复直线运动传动装置中 龙门刨床龙门刨床 牛头刨床工作台牛头刨床工作台 辅助装置辅助装置 夹紧装置夹紧装置 液压液压 气动气动 15 第二章第二章 液压油液压油 一一 液压油的种类液压油的种类 二二 液压油的特性液压油的特性 三三 液压油的要求和选择液压油的要求和选择 四四 液压油的污染和防污液压油的污染和防污 16 液压油的种类液压油的种类 石油型液压油石油型液压油 以机械油为基料以机械油为基料 精炼后加入添加剂而精炼后加入添加剂而 成成 机械油机械油 工业用润滑油工业用润滑油 用于不重要的液压系统用于不重要的液压系统 千斤顶千斤顶 汽轮机油汽轮机油 透平油透平油 加入添加剂加入添加剂 含杂质少含杂质少 寿命长寿命长 17 石油型液压油石油型液压油 普通液压油普通液压油 加入抗氧化加入抗氧化 防锈防锈 抗泡等添加剂抗泡等添加剂 用于精密机床用于精密机床 磨床磨床 专用液压油专用液压油 低温低温 抗磨抗磨 高粘度液压油高粘度液压油 用于特定场合用于特定场合 精度较高的设备精度较高的设备 加工中加工中 心心 工业机器人工业机器人 航空航天设备航空航天设备 18 水基型液压油水基型液压油 乳化液乳化液 水包油型水包油型 O W 少量油少量油 5 5 1010 分散在大量分散在大量 水中水中 油包水型油包水型 W O 水分散在大量油水分散在大量油 6060 中中 Created with SmartPrinter trail version www i Created with SmartPrinter trail version www i 3 19 合成型液压油合成型液压油 水水 乙二醇液乙二醇液 用于要求防火的液压系统用于要求防火的液压系统 温度低温度低 粘度粘度 小场合小场合 磷酸酯液磷酸酯液 润滑性润滑性 抗氧化性好抗氧化性好 但能溶解非金属材但能溶解非金属材 料料 须选择合适的密封材料须选择合适的密封材料 20 二二 液压油的特性液压油的特性 密度和重度密度和重度 密度密度 重度重度 mV g i 21 可压缩性可压缩性 体积压缩系数体积压缩系数k 单位压力变化下体积的变化量单位压力变化下体积的变化量 压力与体积成反比压力与体积成反比 0 1V k p V i 22 可压缩性可压缩性 体积弹性模量体积弹性模量K 可压缩性与温度可压缩性与温度 压力有关压力有关 温度温度 体积体积 k 压力压力 体积体积 k 当系统处于稳态下工作时当系统处于稳态下工作时 一般不考虑油液可一般不考虑油液可 压缩性压缩性 1 K k 23 粘性粘性 定义定义 液体在外力作用下流动液体在外力作用下流动 或有流动或有流动 趋势趋势 时时 分子间的内聚力阻止分分子间的内聚力阻止分 子相对运动而产生一种内摩擦力子相对运动而产生一种内摩擦力 这种现象叫做液体的粘性这种现象叫做液体的粘性 24 粘度粘度 体现粘性的大小体现粘性的大小 粘性使流动液体内部各处的速度不相等粘性使流动液体内部各处的速度不相等 内摩擦力内摩擦力Ff与接触面积与接触面积A 速度梯度速度梯度du dy 成正比成正比 即即 比例系数比例系数 粘度粘度 粘度粘度 液体在单位速度梯度下流动时单位面液体在单位速度梯度下流动时单位面 积上产生的内摩擦力积上产生的内摩擦力 f du FA dy f F du A dy i 25 粘度粘度 绝对粘度绝对粘度 动力粘度动力粘度 单位单位 运动粘度运动粘度 单位单位 相对粘度相对粘度 条件粘度条件粘度 恩氏粘度恩氏粘度 在某一标准温度下在某一标准温度下 将将200200ml液体流经直径液体流经直径2 82 8 mm小孔所需时间小孔所需时间t1 1 s 与与200200ml 摄氏摄氏200200度度 蒸馏水流经同一小孔所需时间蒸馏水流经同一小孔所需时间t2 2 s 之比之比 称为称为 该液体在该温度下的恩氏粘度该液体在该温度下的恩氏粘度 Pa s i 2 ms 0E 26 粘温特性粘温特性 粘度随液体压力粘度随液体压力 温度而变化温度而变化 p 数值很小数值很小 可忽略可忽略 对温度变化很敏感对温度变化很敏感 T 粘温特性粘温特性 随随T变化的曲线变化的曲线 27 三三 液压油的要求和选择液压油的要求和选择 要求要求 合适的粘度合适的粘度 粘温特性好粘温特性好 润滑性好润滑性好 质地纯净质地纯净 杂质少杂质少 抗泡沫性抗泡沫性 抗氧化性好抗氧化性好 流动点流动点 凝固点低凝固点低 闪点闪点 燃点高燃点高 Created with SmartPrinter trail version www i Created with SmartPrinter trail version www i 4 28 三三 液压油的要求和选择液压油的要求和选择 选择原则选择原则 粘度粘度 粘度太大粘度太大 液流压力损失和发热大液流压力损失和发热大 使系使系 统效率下降统效率下降 粘度太小粘度太小 泄漏增大泄漏增大 使系统效率下降使系统效率下降 根据泵的要求选择油液粘度根据泵的要求选择油液粘度 齿轮泵齿轮泵2525 5454 叶片泵叶片泵2626 5454 2 ms 2 ms 29 四四 液压油的污染和防污液压油的污染和防污 产生污染的原因产生污染的原因 固体颗粒固体颗粒 主要污染物主要污染物 元件上的切屑元件上的切屑 铁锈铁锈 毛刺毛刺 型砂型砂 管管 道的焊渣道的焊渣 尘埃等尘埃等 氧化物氧化物 油中有水和空气油中有水和空气 产生气泡和空穴产生气泡和空穴 30 四四 液压油的污染和防污液压油的污染和防污 防污措施防污措施 装配时装配时 各元件清洗干净各元件清洗干净 进入系统的液压油必须经过过滤进入系统的液压油必须经过过滤 合理设计油箱合理设计油箱 控制系统的油温控制系统的油温 摄氏摄氏6565度度以下以下 定期检查和更换液压油定期检查和更换液压油 更换油箱更换油箱 31 第四章第四章 液压泵和液压马达液压泵和液压马达 32 第一节第一节液压泵的基本原理及分类液压泵的基本原理及分类 5 6 1 2 3 4 图 2 1 液压泵 的工作 原理 凸轮1旋转时 当柱塞向右移动 工作腔容积变大 产生真空 油液便通过吸 油阀5吸入 柱塞向左移动时 工作腔容积变小 已吸入的油液便通过压油阀6排到系统中 去 由此可见由此可见 泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的 33 一一 容积式泵的工作原理容积式泵的工作原理 靠靠封闭工作腔封闭工作腔的的容积变化容积变化来工作来工作 V p 吸油吸油 V p 压油压油 34 二二 分类分类 也适应于马达也适应于马达 35 三三 职能符号职能符号 36 第二节第二节 液压泵的性能参数和特性曲线液压泵的性能参数和特性曲线 一一 基本性能参数基本性能参数 压力压力 工作压力工作压力 泵实际工作时输出油液的压力值泵实际工作时输出油液的压力值 也称系统压力也称系统压力 额定压力额定压力 泵在正常工作条件下泵在正常工作条件下 能连续运转的最高能连续运转的最高 压力压力 Created with SmartPrinter trail version www i Created with SmartPrinter trail version www i 5 37 流量和排量流量和排量 排量排量V 泵每转排出的液体体积泵每转排出的液体体积 ml r 理论流量理论流量 泵在单位时间内排出的液体体积泵在单位时间内排出的液体体积 t q t qVn 38 流量和排量流量和排量 实际流量实际流量q 泵工作时的输出流量泵工作时的输出流量 考虑泵的泄考虑泵的泄 漏漏 额定流量额定流量qn 泵在额定转速和额定压力下输出的泵在额定转速和额定压力下输出的 流量流量 q qn qt 39 功率功率 泵泵 缸缸 如忽略损失如忽略损失 则则 理论功率理论功率 2 i PTnTpq 0 P 0 i Ppq PFv 0i PP 2 ttt PpqnT 40 效率效率 总效率总效率 容积效率容积效率 v 100 o i P P v 100 100 11 1 t v ttt ll l qqqqq qqqVn qK p K K p Vn fi 泄漏系数 41 效率效率 机械效率机械效率 m 总效率总效率 100 22 t m i tm i T T pVpV T T 22 o mv iii PpqpVq PnTT Vn 42 例题例题 例题例题 已知泵输出压力已知泵输出压力 p 1010Mpa n 14501450rpm V 46 246 2ml r v 0 950 95 0 90 9 求泵的输出功率和驱求泵的输出功率和驱 动泵的电机功率各是动泵的电机功率各是 多少多少 求求Po 3 46 2 1014500 95 63 64min tvv qqVn l 0 63 101063 6410 60 10 6 Ppq KW 43 例题例题 例题例题 已知泵输出压力已知泵输出压力 p 1010Mpa n 14501450rpm V 46 246 2ml r v 0 950 95 0 90 9 求泵的输出功率和驱求泵的输出功率和驱 动泵的电机功率各是动泵的电机功率各是 多少多少 求求 0 11 78 i P PP KW 电机 P电机 44 二二 泵的性能曲线泵的性能曲线 泵的性能曲线泵的性能曲线 在泵转速和油温保持不变的条件下在泵转速和油温保持不变的条件下 有关参数与压力之有关参数与压力之 间的关系曲线间的关系曲线 即即 P q f p 45 第三节第三节 齿轮泵齿轮泵 一一 外啮合齿轮泵的工作原理外啮合齿轮泵的工作原理 Created with SmartPrinter trail version www i Created with SmartPrinter trail version www i 6 46 一一 外啮合齿轮泵的工作原理外啮合齿轮泵的工作原理 吸油腔轮齿脱开啮合吸油腔轮齿脱开啮合 V 实现吸实现吸 油油 压油腔轮齿进入啮合压油腔轮齿进入啮合 V 实现压油实现压油 47 齿轮泵吸油口和压油口的判断 48 二二 流量计算和流量脉动流量计算和流量脉动 流量计算流量计算 平均流量平均流量 定量泵定量泵 流量脉动流量脉动 脉动率脉动率 齿轮泵一般用于对运动平稳性要求不高的齿轮泵一般用于对运动平稳性要求不高的 场合场合 2 6 66 v qzm bn maxmin qq q 49 三三 外啮合齿轮泵的结构特点外啮合齿轮泵的结构特点 困油现象困油现象 部分油困在两对轮齿所形成的封闭油腔之间部分油困在两对轮齿所形成的封闭油腔之间 AB间的死容积 逐步减小 AB间的死容积 达到最小 AB间的死容积 逐步增大 50 困油现象困油现象 使泵产生强烈的噪音和振动使泵产生强烈的噪音和振动 影响泵工作平稳性影响泵工作平稳性 缩缩 短泵的使用寿命短泵的使用寿命 消除方法消除方法 在两端盖板上开卸荷槽在两端盖板上开卸荷槽 卸荷槽 容积减小时 与压油侧相通 容积增大时 与吸油侧相通 51 困油现象困油现象 消除方法消除方法 在前后盖板或浮动轴套上开在前后盖板或浮动轴套上开 卸荷槽卸荷槽 开设卸荷槽的原则开设卸荷槽的原则 两槽间距为最小闭死容积两槽间距为最小闭死容积 而使闭死容积由大变小时与而使闭死容积由大变小时与 压油腔相通压油腔相通 闭死容积由小闭死容积由小 变大时与吸油腔相通变大时与吸油腔相通 两槽两槽 间距应确保任何时候都不使间距应确保任何时候都不使 吸油腔和压油腔相通吸油腔和压油腔相通 52 泄漏泄漏 泄漏途径泄漏途径 齿轮啮合点处的间隙齿轮啮合点处的间隙 5 5 泵体内孔与齿顶圆间的径向间隙泵体内孔与齿顶圆间的径向间隙 与转速有关与转速有关 占占1515 2020 齿轮两侧面和两侧盖板间的端面间隙齿轮两侧面和两侧盖板间的端面间隙 与转速无关与转速无关 7575 8080 齿轮泵容积效率低齿轮泵容积效率低 输出压力不高输出压力不高 主要用主要用 于低压于低压 2525bar 53 泄漏泄漏 措施措施 对端面间隙进行自动补偿对端面间隙进行自动补偿 使轴套使轴套 或侧板外侧和压油腔相通或侧板外侧和压油腔相通 浮动轴套式浮动轴套式 弹性侧板式弹性侧板式 54 齿轮泵防漏措施齿轮泵防漏措施 原理 引入压力油 使轴套或侧板紧贴 在齿轮端面上 压 力 愈 高 间隙愈 小 可自动补偿端 面磨损和减小间隙 Created with SmartPrinter trail version www i Created with SmartPrinter trail version www i 7 55 径向不平衡力径向不平衡力 径向不平衡力径向不平衡力 齿轮外缘所受的液压力不均匀齿轮外缘所受的液压力不均匀 缩小压油口缩小压油口 增大径向间隙增大径向间隙 56 四四 内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵 渐开线齿形内啮合齿轮泵渐开线齿形内啮合齿轮泵 摆线齿形内啮合齿轮泵摆线齿形内啮合齿轮泵 特点特点 尺寸小尺寸小 重量轻重量轻 运动平稳运动平稳 噪音低噪音低 在高速时在高速时 v高高 在低速高压下在低速高压下 压力压力 脉动大脉动大 v低低 一般用于中低压系统一般用于中低压系统 57 内啮合齿轮泵中 的小齿轮是主动轮 大齿轮为从动轮 在 工作时大齿轮随小齿 轮同向旋转 内啮合齿轮泵 压油窗口 吸油窗口 月牙板 从动内齿轮 主动小齿轮 渐开线齿形渐开线齿形 小齿轮和内齿轮小齿轮和内齿轮 之间要装一块月牙隔月牙隔 板板 以便把吸油腔和 压油腔隔开 如图所 示 内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵 58 内啮合齿轮泵 主动小齿轮从动内齿轮 摆线齿形摆线齿形摆线齿形摆线齿形 啮合齿轮泵又称摆线 转子泵 在这种泵中 小 齿轮和内齿轮只相差 一齿 因而不需设置 隔板 如图所示 压油窗口吸油窗口 内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵 59 例题例题 一齿轮泵一齿轮泵 额定压力额定压力 由实验测得由实验测得 在在nP 1450rpm时时 当当pP 0时时 qP 106106l min 当当pP 5 5bar 时时 qP 100 7100 7l min 求求 vP 解解 106min 100 7 95 106 t v ql 5 25 10 1450 0 9 P P P pPa nrpm 60 例题例题 一齿轮泵一齿轮泵 额定压力额定压力 由实验测得由实验测得 在在nP 1450rpm时时 当当pP 0时时 qP 106106l min 当当pP 5 5bar 时时 qP 100 7100 7l min 当当nP 500500rpm时时 qP vP 106 0 073 1450 t q Vl r n 0 073 500 36 5 m in tq V n l 轴向泄漏与转速无关轴向泄漏与转速无关 可认为泄漏不变可认为泄漏不变 106 100 75 3minql 36 55 331 2minql 31 2 85 5 36 5 v t q q 5 25 10 1450 0 9 P P P pPa nrpm 61 例题例题 一齿轮泵一齿轮泵 额定压力额定压力 由实验测得由实验测得 在在nP 1450rpm时时 当当pP 0时时 qP 106106l min 当当pP 5 5bar 时时 qP 100 7100 7l min 在两种情况下所需驱动在两种情况下所需驱动 功率又为多少功率又为多少 m 53 1450 0 9 0 95 85 5 25 10100 7 10 4 91 0 855 60 P v P nrpm pq PKW 当 53 500 0 90 8550 77 25 1031 2 10 1 69 0 7760 P vm p nrpm PKW 当 5 25 10 1450 0 9 P P P pPa nrpm 62 泵由泵由 转子转子2 定子定子3 叶片叶片4 配流盘配流盘 等组成等组成 单作用叶片泵工作原理 1 压油口 2 转子 3 定子 4 叶片 5 吸油口 压油窗口吸油窗口 压油口 吸油口 定子 转子 一一 单作用叶片泵单作用叶片泵 第四节第四节叶片泵叶片泵 63 工作原理工作原理 构成构成 由定子由定子 转子转子 叶片叶片 配油盘和端盖组成配油盘和端盖组成 定子内表面定子内表面 为圆柱面为圆柱面 定子定子 转子偏心转子偏心 封闭工作腔封闭工作腔 由两相邻叶片由两相邻叶片 定子内表面定子内表面 转子外表面转子外表面 配油盘形配油盘形 成成 转子每转一转转子每转一转 吸油吸油 压油各一次压油各一次 单作用泵单作用泵 改变定子和转子的偏心距改变定子和转子的偏心距 可改变泵的排量可改变泵的排量 变量泵变量泵 Created with SmartPrinter trail version www i Created with SmartPrinter trail version www i 8 64 流量计算流量计算 流量脉动流量脉动 叶片数叶片数z为奇数为奇数 叶片数叶片数z为偶数为偶数 z为奇数时为奇数时 较小较小 且且z 一般一般z 1313或或z 1515 2 t qbeDn tg 2z4z tg z2z 65 结构特点结构特点 可移动定子可移动定子 改变改变e 调节调节q 转子受到径向不平衡液压力作用转子受到径向不平衡液压力作用 用于用于 中压中压 额定压力额定压力 7 7Mpa 存在困油现象存在困油现象 配油盘排油窗口边缘开三角形卸荷槽配油盘排油窗口边缘开三角形卸荷槽 叶片后倾叶片后倾 单作用叶片泵吸油区不通压力油单作用叶片泵吸油区不通压力油 为使吸油为使吸油 区叶片能在离心力作用下顺利甩出区叶片能在离心力作用下顺利甩出 叶片沿叶片沿 旋转方向后倾一个角度安放旋转方向后倾一个角度安放 通常通常 0 24 66 二二 双作用叶片泵双作用叶片泵 结构结构 由定子由定子 转子转子 叶片叶片 配油盘组成配油盘组成 定子内表面由两大半径圆弧定子内表面由两大半径圆弧 两小半径两小半径 圆弧和四段过渡曲线组成圆弧和四段过渡曲线组成 定子定子 转子同心转子同心 在配油盘上开有四个配油窗口在配油盘上开有四个配油窗口 两个与两个与 吸油口相通吸油口相通 两个与压油口相通两个与压油口相通 676767 图中 当转子顺 时针方向旋转时 密 封工作腔的容积在左 上角和右下角处逐渐 增大 为吸油区 在 左下角和右上角处逐 渐减小 为压油区 吸油区和压油区之间 有一段封油区将吸 压油区隔开 双作用叶片泵工作原理 1 定子 2 压油口 3 转子 4 叶片 5 吸油口 2 工作原理工作原理 68 工作原理工作原理 封闭工作腔封闭工作腔 由两相邻叶片由两相邻叶片 定子内表面定子内表面 转子外表转子外表 面面 配油盘形成配油盘形成 吸油吸油 叶片从小半径圆弧叶片从小半径圆弧 大半径圆弧大半径圆弧 压油压油 叶片从大半径圆弧叶片从大半径圆弧 小半径圆弧小半径圆弧 泵每转一转泵每转一转 各吸油各吸油 压油两次压油两次 双作用泵双作用泵 定量泵定量泵 69 排量和流量排量和流量 流量脉动流量脉动 当当z为为4 4的整数倍且大于的整数倍且大于8 8时时 最小最小 取取z 1212或或z 1616 22 2Vb Rr 22 2 v qb Rrn 70 结构特点结构特点 定子过渡曲线定子过渡曲线 等加速等加速 等减速或高次曲线等减速或高次曲线 端面间隙的自动补偿端面间隙的自动补偿 配油盘外侧面与压油腔相通配油盘外侧面与压油腔相通 叶片安放角度叶片安放角度 叶片沿转向倾斜放置叶片沿转向倾斜放置 71 提高工作压力的主要措施提高工作压力的主要措施 减小吸油区叶片压减小吸油区叶片压 向定子内表面的作向定子内表面的作 用力用力 减小通往吸油区叶片减小通往吸油区叶片 根部的油液压力根部的油液压力 p 减小吸油区叶片根部减小吸油区叶片根部 的有效作用面积的有效作用面积 双叶片结构双叶片结构 子母叶片结构子母叶片结构 阶梯叶片结构阶梯叶片结构 定子 转子 叶片 双叶片结构双叶片结构 72 子母叶片结构子母叶片结构 t 子叶片 母叶片 压力油道 中间压力腔 压力平衡孔 转子 定子 B p1p1 p2 1 子母叶片结构 Created with SmartPrinter trail version www i Created with SmartPrinter trail version www i 9 73 阶梯叶片结构阶梯叶片结构 2 4 3 1 1 定子定子 2 转子转子 3 中间油腔中间油腔 4 压力平衡油道压力平衡油道 叶片做阶梯形式 转子上的叶片槽亦具有 相应的形状 它们之间 的中间油腔经配流盘上 的槽与压力油相通 转 子上的压力平衡油道把 叶片头部的压力油引入 叶片底部 这种结构由 于叶片及槽的形状较为 复杂 加工工艺性较 差 应用较少 74 三三 限压式变量叶片泵限压式变量叶片泵 限压式变量叶片泵限压式变量叶片泵 利用泵的工作压力的反馈作用来实现变量的利用泵的工作压力的反馈作用来实现变量的 外反馈式变量叶片泵外反馈式变量叶片泵 通过限定泵的工作压力来调节通过限定泵的工作压力来调节e 从而从而 调节调节q 75 限压式变量叶片泵限压式变量叶片泵 76 限压式外反馈变量叶片泵限压式外反馈变量叶片泵 外反馈限压式变量叶片泵 1 转子 2 弹簧 3 定子 4 滑块滚针支承 5 反馈柱塞 6 流量调节螺钉 G泵 泵 G缸 缸 kx0 pAx p e q 77 内反馈式变量叶片泵内反馈式变量叶片泵 G泵 泵 kx0 Fx p Fx e q 由于存在偏角oo1 排油 压力对定子环的作用力可以 分解为垂直于轴线 的分力F1 及与之平行的调节分力F2 调节分力F2与调节弹簧的压 缩恢复力 定子运动的摩擦 力及定子运动的惯性力相平 衡 定子相对于转子的偏心 距 泵的排量大小可由力的 相对平衡来决定 78 限压式变量叶片泵的流量压力特性限压式变量叶片泵的流量压力特性 q f p 线段线段AB 定量段曲线定量段曲线 线段线段BC 变量段曲线变量段曲线 特点特点 输出流量能自动适应负载输出流量能自动适应负载 实际需要实际需要 对既要实现快对既要实现快 速行程又要实现工作进给速行程又要实现工作进给 的执行元件是一种合适的的执行元件是一种合适的 油源油源 常用于调速系统中常用于调速系统中 79 第五节第五节 柱塞泵柱塞泵 一一 轴向柱塞泵轴向柱塞泵 压油口7吸油口6缸体3柱塞2斜盘1配油盘4 80 轴向式 径向式 81 一一 轴向柱塞泵轴向柱塞泵 结构结构 缸体缸体 柱塞柱塞 斜盘和配油盘组成斜盘和配油盘组成 斜盘和配油盘不动斜盘和配油盘不动 工作原理工作原理 当缸体转动时当缸体转动时 柱塞在缸体孔内往复运动柱塞在缸体孔内往复运动 封闭工作腔容积封闭工作腔容积 发生变化发生变化 通过配油盘上的吸油窗口和压油窗口实现吸油和通过配油盘上的吸油窗口和压油窗口实现吸油和 压油压油 改变斜盘倾角改变斜盘倾角 大小大小 就可改变泵的排量就可改变泵的排量 变量泵变量泵 改变斜盘倾角改变斜盘倾角 方向方向 就可改变泵吸油就可改变泵吸油 压油方向压油方向 双向泵双向泵 轴向柱塞泵的流量计算轴向柱塞泵的流量计算 一般一般z 7 7或或z 9 9 v ntgDzdq 2 4 Created with SmartPrinter trail version www i Created with SmartPrinter trail version www i 10 82 一一 轴向柱塞泵轴向柱塞泵 结构特点结构特点 端面间隙的自动补偿端面间隙的自动补偿 柱塞孔底部台阶面受液压力作用而紧贴配油盘柱塞孔底部台阶面受液压力作用而紧贴配油盘 滑靴结构滑靴结构 改善了柱塞头部和斜盘的接触情况改善了柱塞头部和斜盘的接触情况 有利于泵在有利于泵在 高压下工作高压下工作 变量机构变量机构 改变斜盘倾角改变斜盘倾角 大小大小 从而调节泵的流量从而调节泵的流量 83 二二 径向柱塞泵径向柱塞泵 转子的中心与定子的中 心之间有一个偏心量e 在固 定不动的配流轴上 相对于 柱塞孔的部位有相互隔开的 上下两个配流窗口 该配流 窗口又分别通过所在部位的 二个轴向孔与泵的吸 排油 口连通 当转子按图示箭头方向 旋转时 上半周的柱塞皆往 外滑动 通过轴向孔吸油 下半周的柱塞皆往里滑动 通过配流盘向外排油 84 二二 径向柱塞泵径向柱塞泵 结构结构 由转子由转子 定子定子 柱塞柱塞 配油轴构成配油轴构成 定子定子 转子转子 偏心偏心 配油轴不动配油轴不动 工作原理工作原理 当转子转动时当转子转动时 柱塞在孔内作径向往复运动柱塞在孔内作径向往复运动 使使 孔内封闭容积发生变化孔内封闭容积发生变化 通过配油轴上下腔实现通过配油轴上下腔实现 吸油和压油吸油和压油 改变偏心距改变偏心距e e 可改变泵的排量可改变泵的排量 变量泵变量泵 改变偏心距改变偏心距e e的方向的方向 就可改变泵吸油就可改变泵吸油 压油方压油方 向向 双向泵双向泵 85 第六节第六节液压马达液压马达 一一 工作原理工作原理 86 二二 液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数 工作压力和额定压力工作压力和额定压力 工作压力工作压力 马达入口油液的实际压力马达入口油液的实际压力 工作压差工作压差 马达入口压力和出口压力之差马达入口压力和出口压力之差 额定压力额定压力 马达在正常工作条件下马达在正常工作条件下 连续连续 运转的最高压力运转的最高压力 87 二二 液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数 排量和流量排量和流量 排量排量 马达每转一转马达每转一转 其封闭容积变化其封闭容积变化 所需要的油液体积所需要的油液体积 理论流量理论流量qt 马达封闭容积变化所需要的流量马达封闭容积变化所需要的流量 实际流量实际流量q 马达入口处的流量马达入口处的流量 泄漏量泄漏量 q q qt 88 二二 液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数 转速和容积效率转速和容积效率 容积效率容积效率 v 转速转速 q q q qq q qt v 1 v t V q V q n 89 二二 液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数 转矩和机械效率转矩和机械效率 转矩转矩 若马达出口压力不为零若马达出口压力不为零 则则 2 2 2 2 it ott iot t ttmm PpqpVn PTnT PPpVnnT pV T pV TTTT mt Vp T Vp T 2 2 90 机械效率机械效率 功率和总效率功率和总效率 tt t t m T T T TT T T 1 mvv v i o oi pV T Vn p nT pq nT P P nTPpqP 222 2 Created with SmartPrinter trail version www i Created with SmartPrinter trail version www i 11 91 J 机械输入机械输入 pp T 液压液压 泵泵 液压马液压马 达达 mm T 机械输出机械输出 Q 液压输出液压输出 pQ pQ 液压输入液压输入 液 压 泵 马 达 的 能 量 传 递 方 框 图 92 例题例题 3 max 10001640 92 0 90 78 200037 5 vPmP vmmM M rpmcm r Pa nrpmKW V PPmax 5 P出口 由 一变 量 泵和 一 定 量马 达 组成 一 回路 各元 件 参数 泵 n V 0 78 马达 沿 程压 力 损失 p 10 10 马 达 驱 动一 恒 负载 在 时 负 载 功 率为 试 求 泵出 口 压力 p 驱动 泵 电机 功 率为 多 少 93 例题例题 解解 Mv MM M nV q 出入PM qq PvPPP nVq r cm n nV V M MvPvPP M 3 68 2000 9 092 01000164 94 例题例题 ppp MP 出口 KWPqpPP zMMMMMioM 5 37 3 5 6 37 5 10 212 10 68 102000 600 78 zz M MM MM M Mv PP pPa V n q aP Pp 555 10222101010212 出口 95 例题例题 KW nVpqpP P P PvPPP P PP P P P 8 77 6078 0 10001016410222 65 出 入 96 第五章第五章液压缸液压缸 第一节第一节 液压缸的分类和特点液压缸的分类和特点 97 一一 活塞式液压缸活塞式液压缸 双杆活塞式液压缸双杆活塞式液压缸 活塞两端都有杆伸出活塞两端都有杆伸出 活塞杆或缸体可作活塞杆或缸体可作 双向运动双向运动 22 12 12 4 FA A D vv m qq v ADd pp pp d 运动速度 推力 进油压力 回油压力 有效工作面积 活塞直径 活塞杆直径 98 单杆活塞式液压缸单杆活塞式液压缸 无杆腔进油无杆腔进油 99 单杆活塞式液压缸单杆活塞式液压缸 有杆腔进油有杆腔进油 121212 AAFFvv Created with SmartPrinter trail version www i Created with SmartPrinter trail version www i 12 100 单杆活塞式液压缸单杆活塞式液压缸 差动液压缸差动液压缸 v3较大较大 而而F3较小较小 活塞活塞 缸筒缸筒 只能向一个只能向一个 方向运动方向运动 101 结论结论 液压系统可通过控制阀来改变单杆液压系统可通过控制阀来改变单杆 活塞缸的连接方式活塞缸的连接方式 从而获得快从而获得快 进进 差动连接差动连接 工进工进 无杆腔进油无杆腔进油 快退快退 有杆腔进油有杆腔进油 的工作循环的工作循环 102 例题例题 已知单杆活塞缸的缸筒内已知单杆活塞缸的缸筒内 径径D 10001000mm 活塞杆直活塞杆直 径径d 7070mm 进入液压缸进入液压缸 的流量的流量q 2525l min 压力压力 p1 1 2 2Mpa p2 2 0 0 若不若不 考虑损失考虑损失 试求如图三种试求如图三种 情况下情况下 液压缸可推动的液压缸可推动的 负载和运动速度各是多少负载和运动速度各是多少 并标出运动方向并标出运动方向 方向向左方向向左 KNApApAp s m D q A q v 7 15F 053 0 4 112211 2 1 103 已知单杆活塞缸的缸筒内已知单杆活塞缸的缸筒内 径径D 10001000mm 活塞杆直活塞杆直 径径d 7070mm 进入液压缸进入液压缸 的流量的流量q 2525l min 压力压力 p1 1 2 2Mpa p2 2 0 0 若不若不 考虑损失考虑损失 试求如图三种试求如图三种 情况下情况下 液压缸可推动的液压缸可推动的 负载和运动速度各是多少负载和运动速度各是多少 并标出运动方向并标出运动方向 方向向右方向向右 KNApApApF s m dD q A q v 8 1 0 4 211221 22 2 104 已知单杆活塞缸的缸筒内已知单杆活塞缸的缸筒内 径径D 10001000mm 活塞杆直活塞杆直 径径d 7070mm 进入液压缸进入液压缸 的流量的流量q 2525l min 压力压力 p1 1 2 2Mpa p2 2 0 0 若不若不 考虑损失考虑损失 试求如图三种试求如图三种 情况下情况下 液压缸可推动的液压缸可推动的 负载和运动速度各是多少负载和运动速度各是多少 并标出运动方向并标出运动方向 方向向左方向向左 KNdpApApF s m d q AA q v vAqqqvA 7 7 4 108 0 4 2 12111 2 21 21 105 二二 柱塞式液压缸柱塞式液压缸 由缸筒由缸筒 柱塞柱塞 导套导套 密封圈和压盖等组成密封圈和压盖等组成 柱塞和缸筒内壁不接触柱塞和缸筒内壁不接触 缸筒内壁不需精加工缸筒内壁不需精加工 工艺性好工艺性好 成本低成本低 单作用缸单作用缸 为了得到双向运动为了得到双向运动 柱塞缸常成对使用柱塞缸常成对使用 106 三三 组合式液压缸组合式液压缸 增压缸增压缸 由面积不同的两个液压缸串联而成由面积不同的两个液压缸串联而成 大缸为大缸为 原动缸原动缸 小缸为输出缸小缸为输出缸 将输入的低压油转将输入的低压油转 变为高压油供液压系统的高压支路使用变为高压油供液压系统的高压支路使用 107 三三 组合式液压缸组合式液压缸 伸缩缸伸缩缸 由多级活塞缸套装而成由多级活塞缸套装而成 活塞伸出的顺活塞伸出的顺 序从大活塞序从大活塞 到小活塞到小活塞 输出的推力逐级减小输出的推力逐级减小 速度逐级增大速度逐级增大 活塞伸出时可获得很大的工作行程活塞伸出时可获得很大的工作行程 收缩后总长度收缩后总长度 较短较短 结构紧凑结构紧凑 108 三三 组合式液压缸组合式液压缸 齿条活塞缸齿条活塞缸 由带齿条杆的双活塞缸和齿轮齿条机构组由带齿条杆的双活塞缸和齿轮齿条机构组 成成 活塞往复移动经齿轮齿条机构变成齿活塞往复移动经齿轮齿条机构变成齿 轮轴的往复摆动轮轴的往复摆动 用于自动线用于自动线 组合机床组合机床 的转位或分度机构中的转位或分度机构中 Created with SmartPrinter trail version www i Created with SmartPrinter trail version www i 13 109 第二节第二节 液压缸的结构液压缸的结构 缸体组件缸体组件 缸筒缸筒 缸盖缸盖 活塞组件活塞组件 活塞活塞 活塞杆活塞杆 密封装置密封装置 缓冲装置缓冲装置 排气装置排气装置 110 一一 缸体组件缸体组件 要求要求 有足够的强度有足够的强度 较高的表面精度和可靠的较高的表面精度和可靠的 密封性密封性 缸筒内孔要经精加工缸筒内孔要经精加工 Ra 0 10 1 0 40 4 m 连接形式连接形式 法兰式连接法兰式连接 半环式连接半环式连接 螺纹螺纹 式连接式连接 拉杆式连接拉杆式连接 焊接式连接焊接式连接 111 二二 活塞组件活塞组件 要求要求 活塞具有一定的强度和良好的耐磨性活塞具有一定的强度和良好的耐磨性 用铸铁制造用铸铁制造 活塞杆具有足够的强度活塞杆具有足够的强度 和刚度和刚度 用钢料制造用钢料制造 连接形式连接形式 螺纹式连接螺纹式连接 半环式连接半环式连接 锥锥 销连接销连接 整体式整体式 焊接式连接焊接式连接 112 三三 密封装置密封装置 要求要求 具有良好的密封性能具有良好的密封性能 并能随压力增大自并能随压力增大自 动提高密封性动提高密封性 摩擦阻力小摩擦阻力小 耐磨性好耐磨性好 耐油腐蚀性好耐油腐蚀性好 常用的密封方式常用的密封方式 间隙密封间隙密封 利用运动件间的利用运动件间的微小间隙来防漏微小间隙来防漏 结构简单结构简单 摩擦阻力小摩擦阻力小 但泄漏大但泄漏大 磨损后磨损后 无法恢复原有能力无法恢复原有能力 只用于低压处只用于低压处 113 常用的密封方式常用的密封方式 摩擦环密封摩擦环密封 密封效果好密封效果好 摩擦阻力小且稳定摩擦阻力小且稳定 磨损后磨损后 有自动补偿能力有自动补偿能力 但加工要求高但加工要求高 装拆不装拆不 方便方便 可用于高温高压处可用于高温高压处 适用于活塞和适用于活塞和 缸筒之间的密封缸筒之间的密封 114 常用的密封方式常用的密封方式 密封圈密封密封圈密封 结构简单结构简单 性能可靠性能可靠 磨损后有自动补偿磨损后有自动补偿 能力能力 适用于液压缸任何部位的密封适用于液压缸任何部位的密封 O O型圈型圈 115 常用的密封方式常用的密封方式 V型圈型圈 Y型圈型圈 116 四四 缓冲装置缓冲装置 工作原理工作原理 当活塞接近行程终端时当活塞接近行程终端时 在活塞和缸盖之在活塞和缸盖之 间封住一部分油液间封住一部分油液 强迫其从小孔或缝隙强迫其从小孔或缝隙 挤出挤出 以产生很大的阻力以产生很大的阻力 使运动部件受使运动部件受 到制动到制动 以避免活塞和缸盖相互撞击以避免活塞和缸盖相互撞击 缓冲装置的形式缓冲装置的形式 节流口可调式节流口可调式 节流口可变式节流口可变式 117 第六章第六章液压控制阀液压控制阀 方向控制阀方向控制阀 控制油液流动方向控制油液流动方向 单向阀单向阀 换向阀换向阀 压力控制阀压力控制阀 控制油液压力控制油液压力 溢流阀溢流阀 顺序阀顺序阀 减压阀减压阀 流量控制阀流量控制阀 控制油液流量控制油液流量 节流阀节流阀 调速阀调速阀 Created with SmartPrinter trail version www i Created with SmartPrinter trail version www i 14 118 第一节第一节方向控制阀方向控制阀 一一 单向阀单向阀 普通单向阀普通单向阀 作用作用 只允许油液正向流动只允许油液正向流动 不允许反向流动的阀不允许反向流动的阀 职能符号职能符号 AB 321 1 阀体阀体 2 阀芯阀芯 3 弹簧弹簧 普通单向阀 b 119 液控单向阀液控单向阀 液控单向阀液控单向阀 通入控制压力油后通入控制压力油后 即允许油液双向流动的即允许油液双向流动的 单向阀单向阀 K P1 P2 120 外泄式液控单向阀外泄式液控单向阀 外泄式液控单向阀外泄式液控单向阀 外泄口接油箱外泄口接油箱 职能符号职能符号 简式外泄型液控单向阀简式外泄型液控单向阀 1 1 控制活塞控制活塞 2 2 顶杆顶杆 3 3 阀芯阀芯 AB K 外泄式外泄式 121 内泄式液控单向阀内泄式液控单向阀 内泄式液控单向阀内泄式液控单向阀 先导阀芯预先卸压先导阀芯预先卸压 职能符号职能符号 带卸荷阀的内泄式液控单向阀 2 主阀芯 3 卸荷阀芯 5 控制活塞 1 2 3 4 5 6 A B AB K 内泄式内泄式 122 单向阀的应用单向阀的应用 用作背压阀用作背压阀 对液压缸进行锁紧对液压缸进行锁紧 123 二二 换向阀换向阀 滑阀式换向阀的工作原理滑阀式换向阀的工作原理 滑阀式换向阀通过变换阀芯在阀体内的相滑阀式换向阀通过变换阀芯在阀体内的相 对工作位置对工作位置 使阀体内各油口连通或断开使阀体内各油口连通或断开 从而控制执行元件的运动从而控制执行元件的运动 停止和换向停止和换向 124 换向阀的职能符号换向阀的职能符号 位位 数数 用方格表示用方格表示 几格即几位几格即几位 通通 数数 在一个方格内在一个方格内