流体力学基础：机自07液压传动总结

1,第一章绪论,传动技术是一部完整的机械装置必不可少的中间环节。,2,流体传动是用流体作为工作介质进行能量传递的传动技术，又可分为液体传动与气体传动。液压传动：基于帕斯卡原理利用液体的压力能进行能量传递。液力传动：基于动量矩原理利用液体的动能进行能量传递，如液力偶合器和液力变矩器。气压传动：基于气体状态方程，主要利用气体压力能进行能量传递。燃气和蒸汽传动：基于气体状态方程和热能原理，综合利用动能和压力能进行能量传递。如燃气轮机，蒸汽机。,第一章绪论,3,1.1液压传动系统的工作原理和组成液压系统是以有压液体作为工作介质进行能量转换的系统，可在动力源与工作点之间传递能量。液压传动中两个重要结论：1、（执行元件液动机）的工作速度取决于输入该元件的流量。2、系统工作压力取决于负载（并联负载中的最小值）。,4,1.1液压传动系统的工作原理和组成,液压系统组成1、动力装置将原动机的机械能转变为液压能的装置。液压泵2、执行元件将压力能转换成机械能的装置。液压缸、液压马达3、控制调节装置控制工作介质的流动方向、压力和流量，以保证执行元件和工作结构按要求工作。阀类4、辅助装置除以上装置之外的其他装置。油箱、过滤器、蓄能器、冷却器等5、工作介质液压油,5,1.2液压传动的特点一、优点1、液压装置体积小、重量轻、结构紧凑、能容量大；2、液压装置容易做到无级调速，调速范围大，可在工作中调速；3、工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向4、易于过载保护，能实现自润滑，使用寿命长；5、易于实现自动化；6、液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。,6,二、缺点1、不能保证严格的传动比；2、能量损失大，传动效率相对低；3、对油温的变化比较敏感；4、泄漏影响刚度和效率，尤其看不见的内泄漏。5、元件制造精度要求高，系统维护要求高，出现故障不易诊断。1.3液压传动的现状与发展1.4液压传动的图形符号,7,第二章液压泵,8,2.1概述液压泵是液压传动系统中的动力装置，是能量转换元件，由原动机驱动，把输入的机械能转换成油液的压力能再输出到系统中去。是液压系统中的核心元件。一、液压泵的工作原理,9,二、液压泵基本工作条件1、必须构成密封容积，并且密封容积可以不断变化；2、在吸油过程，油箱须与大气相通（或保持一定的压力）；在压油过程，泵的压力由外界负载决定；3、吸油腔与压油腔要相互分开并具有良好密封性。三、液压泵的种类齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵定量泵、变量泵四、液压泵的职能符号,10,五、液压泵的性能参数1、压力1）工作压力（系统压力）pp液压泵在实际工作时输出的油液的压力值，即泵的出口压力值。2）额定压力ppn在保证液压泵的容积效率、使用寿命和额定转速的前提下，泵连续长期运行时允许的最大压力值。3）最高容许压力泵在短时间内所允许超载使用的极限压力。4）吸入压力泵的吸入口处压力。,11,2、排量Vp在无泄漏的情况下，液压泵每转所排出的油液体积。3、流量液压泵在单位时间内输出油液的体积。1）理论流量qpt由泵密封容积几何尺寸变化计算的流量。2）实际流量qp考虑到泵的泄漏，泵在工作时输出的流量。qp泵的泄漏量，属于容积损失,12,3）额定流量qpn泵在额定转速和额定压力下输出的流量。4）瞬时流量qpin泵在每一瞬时的流量，一般指泵的瞬时理论流量。注意：泵的实际流量和额定流量均小于理论流量。,13,输入机械能Tp,p,泵为换能元件，将输入的机械能Tp,p转换为液压能pp,qp,4、功率,14,1）理论功率Ppt若不考虑液压泵在能量转换过程中的能量损失，其输入功率应该等于其输出功率。理论功率等于泵的理论流量与泵进出口压差的乘积或等于泵的理论转矩和角速度的乘积。式中，Tpt液压泵的理论转矩；p液压泵的角速度注：泵进出口压差可用其出口压力代替。,15,2）输入功率Ppi实际驱动泵轴所需要的机械功率。3）输出功率Ppo泵实际输出的流量与泵进出口压差的乘积。,16,5、效率容积损失：因泄漏而产生的能量损失；机械损失：因摩擦而产生的能量损失。1）容积效率液压泵的输出功率与理论功率之比，即实际流量与理论流量之比。k1泵的泄漏系数,17,2）机械效率泵的理论功率与输入功率之比，即所需要的理论转矩与实际转矩之比。3）总效率泵的输出功率与输入功率之比。例2-1P59例3.1,18,2.2齿轮泵一、外啮合齿轮泵结构与工作原理（见动画）排量与流量计算外啮合齿轮泵的结构特点泄漏、液压径向力不平衡、困油现象二、内啮合齿轮泵工作原理与外啮合齿轮泵比较,19,2.3叶片泵一、双作用叶片泵结构与工作原理（见动画）排量与流量计算二、单作用叶片泵结构与工作原理排量与流量计算变量机理（移动定子实现）与双作用叶片泵比较,20,2.4柱塞泵一、径向柱塞泵结构与工作原理（见动画）排量与流量计算二、轴向叶片泵结构与工作原理排量与流量计算变量机理,21,斜盘式柱塞泵结构,22,斜轴式柱塞泵结构,23,斜轴式轴向柱塞泵工作原理,24,斜盘式变量柱塞泵轴面结构图,25,斜轴式变量柱塞泵,26,径向变量柱塞泵,转子与定子圈存在偏心距，当转子转动时，柱塞在定子圈的约束下，被迫往复运动，造成柱塞工作腔的容积变化，形成了吸排油的条件。,平行移动定子圈，改变偏心距，就改变了泵的每转排量。,27,2.5液压泵选型与应用一、选泵的基本依据1、流量2、最大压力3、定排量/变排量4、效率5、噪声等级6、污染敏感度7、工作寿命8、维护保养方便性9、大小和重量10、成本,28,二、液压泵使用常见问题及其原因1、污染2、液压冲击3、气穴现象,29,第三章执行元件,30,执行元件将液体的压力能转换为机械能并将其输出的装置。液压缸：输出直线往复运动和力液压马达：输出连续旋转运动和扭矩摆动缸（摆动马达）：输出往复摆动运动和扭矩。,31,3.1液压缸的分类和特点,液压缸是将液压能转变为机械能的、输出直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。液压缸结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。按结构特点分为：活塞式、柱塞式、摆动式三类；按作用方式分为：单作用和双作用两类,32,一、活塞缸按结构分：单出杆、双出杆按固定方式分：缸筒固定、活塞杆固定1、单杆活塞缸1）几种常用形式单作用单出杆活塞缸,33,双作用单出杆活塞缸,34,带终端缓冲结构的双作用单出杆活塞缸,35,V1,V2,F1,F2,2）输出参数计算参照下图，当供给液压缸的流量q一定时，活塞两个方向的运动速度为：(向右）(向左）,36,V1,V2,F1,F2,当供油压力为p1，回油压力为p2时，输出作用力：(向右）(向左）,37,V1,V2,F1,F2,双作用单出杆活塞缸往复运动时的速度比为,38,单出杆油缸差动连接示意图,当单出杆油缸差动连接时，输出力为：速度为:,39,单出杆油缸差动连接示意图,结论1：单杆双作用活塞缸差动连接时的有效作用面积是活塞杆的面积结论2：单杆双作用活塞缸往复运动的范围是有效行程的两倍。,40,2、双出杆活塞缸双活塞杆液压缸的两端都有活塞伸出，如图所示。其组成与单活塞杆液压缸基本相同。缸筒与缸盖用法兰连接，活塞与缸筒内壁之间密封形式与单出杆缸相同。双活塞杆液压缸的两活塞杆直径通常相等，活塞两端有效面积相同。如果供油压力不变，回油压力为零，那么活塞往复运动时两个方向的作用力和速度相等。,41,3、活塞缸的安装形式1）耳座式2）前法兰式（后法兰式）3）尾部耳环式4）头部轴销式,42,二、柱塞缸1、组成缸筒、柱塞、导向套、密封圈、压盖等,43,2、特点）属于单作用式液压缸，靠液压力只能实现一个方向的运动，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；）柱塞只靠缸套支承而不与缸套接触，这样缸套极易加工，故适于做长行程液压缸；）工作时柱塞总受压，因而它必须有足够的刚度；）柱塞重量往往较大，水平放置时容易因自重而下垂，造成密封件和导向套单边磨损，故其垂直使用更有利。3、输出参数计算输出的推力和速度为：。,44,三、摆动缸摆动式液压缸是输出扭矩并实现往复摆动的执行元件，也称摆动式液压马达。1、种类单叶片式、双叶片式2、组成定子块、缸体、摆动轴、叶片、左右支承盘、左右盖板等,45,3、工作原理定子块固定在缸体上，而叶片和摆动轴连接在一起。,46,4、输出参数计算摆动缸输出的转矩和角速度分别为式中，Z叶片数；b叶片宽度；D缸体内孔直径；d叶片轴直径；p1缸的进口压力；p2缸的背压；q缸的输入流量,47,注：1）单叶片摆动缸的最大回转角小于360度，一般不超过280度；双叶片摆动缸的最大回转角则小于180度，一般不超过150度。2）在输入液压油的压力和流量不变时，双叶片摆动缸输出的转矩为单叶片的两倍，而输出的角速度只有单叶片的一半。5、应用特点结构紧凑、输出转矩大；密封困难。一般只用在低中压系统中作往复摆动、转位、或间歇运动的地方。,48,四、伸缩式双作用液压缸伸缩式液压缸具有二级或多级活塞。伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。,49,伸缩油缸由外向内分级命名：1、2、3级等。供油流量不变时，活塞伸出顺序为：1、2、3等。各级工作速度为：显然，v1v2v3当外载荷不变时，各级工作压力显然存在下列关系：p1p2pB,A,B,232,A,B,X,B,A,pBpXpBpA,233,A,B,X,A口控制AB,pA=pXpApB,234,A,B,X,X腔向B口微漏,A,B,pA=pXpApB,235,A,B,X,A,B,提动阀口不漏,pB=pXpBpA,236,A,B,X,px低压A向B流动,提动阀打开的条件,237,A,B,X,px低压B向A流动,提动阀打开的条件,238,A,B,X,二通插装阀单元控制原理采用二位三通电磁阀控制阀口启闭。,239,A,B,X,二通插装阀单元控制原理采用二位三通电磁阀控制阀口启闭。,A,B,X,二、插装单向阀,A,B,X,插装单向阀,A,B,X,A口控制ABBA,插装单向阀,A,B,X,A、B、X三口压力相同,AB,244,插装液控单向阀,执行元件基本换向回路,三、插装换向阀,插装阀基本换向回路,二个插装阀芯构成二位四通换向阀控制导阀为二位三通,插装阀基本换向回路,插装阀基本换向回路,插装阀基本换向回路,插装三通换向阀,四个插装阀芯构成三位四通换向阀控制导阀为三位四通,插装四通阀,插装四通换向阀工作原理,四通插装换向阀工作原理,多位四通（五通）插装换向阀,这种功能在滑阀中几乎是不可能实现的,四个电磁铁通、断电的组合，很方便的形成多位四通阀,多位四通（五通）插装换向阀,这种功能在滑阀中