工程机械(6章)

1、Company Logo第六章第六章 液压传动与液力传动液压传动与液力传动v 6.1 6.1 概述概述v 6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念v 6.3 6.3 液压系统的动力装置液压系统的动力装置v 6.4 6.4 液压系统的执行装置液压系统的执行装置v 6.5 6.5 液压系统的控制装置液压系统的控制装置v 6.7 6.7 液压系统的辅助装置液压系统的辅助装置v 6.8 6.8 典型液压系统典型液压系统Company Logo第六章学习目标及基本要求第六章学习目标及基本要求v 学习目标及基本要求：学习目标及基本要求：（1 1）掌握液压系统的基本组成和基本概念）掌握液压系统的

2、基本组成和基本概念；（2 2）掌握液压泵、液压马达、液压缸的工作原理；掌握液压泵、液压马达、液压缸的工作原理；（3 3）掌握液压阀的工作原理及其应用；）掌握液压阀的工作原理及其应用；（4 4）掌握液压基本回路；）掌握液压基本回路；（5 5）掌握）掌握泵、马达、缸、阀的分类、区别泵、马达、缸、阀的分类、区别。v 重难点：重难点：（1 1）各类泵、马达、缸、阀的结构特点。）各类泵、马达、缸、阀的结构特点。（2 2）液压基本回路及液压系统图。）液压基本回路及液压系统图。v 熟悉了解熟悉了解: :（1 1）各种液压装置的故障原因及排除故障方法）各种液压装置的故障原因及排除故障方法；（2 2）各种泵、马

3、达、缸、阀的）各种泵、马达、缸、阀的特点和应用。特点和应用。Company Logo6.1 6.1 概述概述一、概述一、概述v 液体传动液体传动：通过液体的压力能进行能量传递、转换和控制的：通过液体的压力能进行能量传递、转换和控制的 一种传动方式，包括液压传动和液力传动。一种传动方式，包括液压传动和液力传动。v 帕斯卡原理：帕斯卡原理：以液体的压力来传递能量和动力。以液体的压力来传递能量和动力。v 液压传动特点：液压传动特点： 结构简单紧凑、传动比大、平稳、动作灵敏、易控制。结构简单紧凑、传动比大、平稳、动作灵敏、易控制。密闭液体上的密闭液体上的压强压强，能够大小，能够大小不变地向各个方向传递

4、。不变地向各个方向传递。 F1F2Company Logo帕斯卡原理应用实例帕斯卡原理应用实例 图中是运用帕斯卡原理寻找推力和负载间关系的实例。图图中是运用帕斯卡原理寻找推力和负载间关系的实例。图中垂直、水平液压缸截面积为中垂直、水平液压缸截面积为A A1 1、A A2 2；活塞上负载为；活塞上负载为F F1 1、F F2 2。两。两缸互相连通，构成一个密闭容器，则按帕斯卡原理，缸内压力缸互相连通，构成一个密闭容器，则按帕斯卡原理，缸内压力到处相等，到处相等，p p1 1=p=p2 2，于是于是F F2 2F F1 1 . . A A2 2/A/A1 1，如果垂直液缸活塞如果垂直液缸活塞上没负

5、载，则在略上没负载，则在略去活塞重量去活塞重量及其它及其它阻力时，不论怎样阻力时，不论怎样推动水平液压缸活推动水平液压缸活塞，不能在液体中塞，不能在液体中形成压力。形成压力。Company Logo6.1 6.1 概述概述v 液力传动原理：液力传动原理：应用流体力学的动量矩原理。即利用液体的应用流体力学的动量矩原理。即利用液体的动能来传递能量和动力。动能来传递能量和动力。 离心泵离心泵1带动液体带动液体高速旋转，将油液从高速旋转，将油液从油池吸入，然后输送油池吸入，然后输送出去出去, , 输出的高速液输出的高速液体推动涡轮机体推动涡轮机2旋转，旋转，实现机械能的传递。实现机械能的传递。1-1-

6、离心泵（主动件）离心泵（主动件）2-2-涡轮机（从动件）涡轮机（从动件）油池油池高速液体高速液体Company Logo6.1 6.1 概述概述v 液压传动系统工作特性液压传动系统工作特性（1 1）力的传递按照帕斯卡原理进行；）力的传递按照帕斯卡原理进行；（2 2）液压传动中的压力取决于负载大小；）液压传动中的压力取决于负载大小；（3 3）液体流量决定负载运动速度；）液体流量决定负载运动速度；（4 4）液压传动中的能量参数：）液压传动中的能量参数：压力压力、流量流量。Company Logo6.1 6.1 概述概述二、液压传动工作原理二、液压传动工作原理v 力的放大原理力的放大原理 F F1

7、1(A(A1 1) )小小F F2 2(A(A2 2) )大大v 负载为零，压力为零负载为零，压力为零 F F2 2=0=00221AFAFp1 1、4-4-液压缸液压缸2 2、3-3-活塞活塞5- 5- 管路管路1212AAFF Company Logo6.1 6.1 概述概述二、液压传动应用实例二、液压传动应用实例v 液压千斤顶工作原理液压千斤顶工作原理1-1-活塞活塞2 2、7-7-油缸油缸3 3、8-8-单向阀单向阀4-4-油箱油箱5-5-截止阀截止阀6-6-驱动活塞驱动活塞播放动画播放动画Company Logo液压千斤顶设备图片液压千斤顶设备图片 Company Logo6.1 6

8、.1 概述概述三、液压传动系统组成三、液压传动系统组成v 动力装置动力装置：液压泵（机械能：液压泵（机械能Tn Tn 压力能压力能PQPQ） 将原动机的机械能转换成液体压力能的转换元件。将原动机的机械能转换成液体压力能的转换元件。 v 执行装置执行装置：液压马达缸、液压缸（压力能：液压马达缸、液压缸（压力能 PQPQ 机械能机械能Tn Tn 或或FvFv） 将液体的液压能转换成机械能的转换元件。将液体的液压能转换成机械能的转换元件。 v 控制装置控制装置：各种阀类元件（控制压力、流量、方向）：各种阀类元件（控制压力、流量、方向） 对油液的压力、流量和流动方向进行控制或调节的元件。对油液的压力、

9、流量和流动方向进行控制或调节的元件。v 辅助装置辅助装置：油箱、油管、管接头、滤油器、冷却器、蓄能器、：油箱、油管、管接头、滤油器、冷却器、蓄能器、 密封件和压力表。在系统中起储存油液、连接、滤油、测量密封件和压力表。在系统中起储存油液、连接、滤油、测量 等作用。等作用。Company Logo6.1 6.1 概述概述四、液压传动的优缺点四、液压传动的优缺点v 优点优点：（1 1）体积小、重量轻、结构紧凑、寿命长；）体积小、重量轻、结构紧凑、寿命长；（2 2）易实现无极调速（范围：）易实现无极调速（范围：1:20001:2000）, ,工作平稳；工作平稳；（3 3）操作简便、省力，易实现自动化

10、；）操作简便、省力，易实现自动化；（4 4）自锁性好，容易实现过载保护；）自锁性好，容易实现过载保护；（5 5）液压元件易实现标准化、系列化和通用化。）液压元件易实现标准化、系列化和通用化。v 缺点缺点：（1 1）易泄漏；）易泄漏；（2 2）不宜在高温和低温下工作；）不宜在高温和低温下工作；（3 3）不适于远距离传动、效率低；）不适于远距离传动、效率低；（4 4）故障原因难找；）故障原因难找；（5 5）液压元件成本高。）液压元件成本高。Company Logo液压传动系统的工作原理及组成液压传动系统的工作原理及组成1-1-油箱油箱 2-2-滤油器滤油器 3-3-液压泵液压泵 4-4-溢流阀溢流

11、阀 5-5-节流阀节流阀 6-6-换向阀换向阀 7-7-手柄手柄 8-8-液压缸液压缸 9-9-工作台工作台 10-10-油管油管 工作台水平移动工作台水平移动播放动画播放动画Company Logo职能符号表示的液压系统图职能符号表示的液压系统图 1-1-油箱油箱 2-2-滤油器滤油器 3-3-液压泵液压泵 4-4-节流阀节流阀5-5-溢流阀溢流阀 6-6-换向阀换向阀 7-7-手柄手柄 8-8-液压缸液压缸 Company Logo液压图形及符号液压图形及符号Company Logo各种各种液压元件实物图片液压元件实物图片Company Logo6.1 6.1 概述概述五、液压传动的应用五

12、、液压传动的应用v 工程机械：工程机械：推土机、挖掘机、压路机推土机、挖掘机、压路机 v 起重运输：起重运输：汽车吊、叉车、港口龙门吊汽车吊、叉车、港口龙门吊 v 矿山机械：矿山机械：凿岩机、提升机、液压支架凿岩机、提升机、液压支架 v 建筑机械建筑机械: : 打桩机、平地机、液压千斤顶打桩机、平地机、液压千斤顶 v 农业机械：农业机械：拖拉机、联合收割机拖拉机、联合收割机 v 冶金机械：冶金机械：压力机、轧钢机压力机、轧钢机 v 轻工机械轻工机械: : 打包机、注塑机打包机、注塑机 v 汽车工业汽车工业: : 汽车的转向器和减振器、自卸汽车汽车的转向器和减振器、自卸汽车 v 智能机械智能机械

13、: : 模拟驾驶舱、机器人模拟驾驶舱、机器人 Company Logo6.1 6.1 概述概述六、液压传动发展概况六、液压传动发展概况 v 1717世纪中叶世纪中叶：帕斯卡提出静压传递原理。帕斯卡提出静压传递原理。 v 1818世纪末世纪末：英国制成第一台水压机。英国制成第一台水压机。 v 1919世纪世纪：液压传动用于炮塔转位器、六角车床和磨床；第液压传动用于炮塔转位器、六角车床和磨床；第二次世界大战的兵器（功率大、反应快）；战后转向民用二次世界大战的兵器（功率大、反应快）；战后转向民用机械、工程、农业、汽车；机械、工程、农业、汽车；6060年代后发展为一门完整的自年代后发展为一门完整的自动

14、化技术。动化技术。 v 现在现在：国外国外95%95%工程机械、工程机械、90%90%数控加工机床、数控加工机床、95%95%以上的自以上的自动生产线都采用液压传动。动生产线都采用液压传动。 当今采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平当今采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志。的重要标志。Company Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念一、液体的主要物理性质一、液体的主要物理性质v 密度密度和重度和重度 (1)(1)密度密度(2)(2)重度重度V Vm mg gV Vm mg gV VG G（m-m-液体的质量液体的质量,V-,V-液体的体积液

15、体的体积）（G-G-液体的重量，液体的重量，g-g-重力加速度重力加速度） 液压油的密度和重度因油的牌号而异，并且随着温度的液压油的密度和重度因油的牌号而异，并且随着温度的上升而减小，随着压力的提高而稍有增加。上升而减小，随着压力的提高而稍有增加。Company Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念v 压缩性压缩性：恒温情况下，液体受压力作用而体积缩小，密度：恒温情况下，液体受压力作用而体积缩小，密度变大的性质。其大小用压缩系数变大的性质。其大小用压缩系数表示。表示。（1 1）体积压缩系数）体积压缩系数0 0V VV Vp p1 1V V0 0- -压缩前液体体积压缩前

16、液体体积(m(m3 3) )； p-p-压力变化压力变化(Pa)(Pa)； V-V-压缩后液体体积的变化压缩后液体体积的变化(m(m3 3) ) 。（2 2）体积弹性模量：体积压缩系数）体积弹性模量：体积压缩系数的倒数。的倒数。）厘米公斤力2/(4 40 00 01 10 0（1 1. .4 42 2. .0 0）1 1v vp pv vE E V V0 0一定，在同样一定，在同样pp下，下，E E0 0越大越大,V,V越小，说明越小，说明E E0 0越大，越大，液体的抗压能力越强。（钢的液体的抗压能力越强。（钢的1%1%）Company Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基

17、本概念 在一般情况下，油的可压缩性对液压系统性能在一般情况下，油的可压缩性对液压系统性能影响不大，但在影响不大，但在高压情况高压情况下以及在研究系统动态性下以及在研究系统动态性能时则不能忽略。由于空气的可压缩性很大，且与能时则不能忽略。由于空气的可压缩性很大，且与工作压力的改变而大幅度变化，所以工作压力的改变而大幅度变化，所以游离空气游离空气对当对当量体积弹性模量影响很大。量体积弹性模量影响很大。Company Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念v 粘度粘度 液体在外力作用下流动时，其流动将受到牵制，且在流液体在外力作用下流动时，其流动将受到牵制，且在流动截面上各点的

18、流速不同。即各层液体间有相互牵制作用，动截面上各点的流速不同。即各层液体间有相互牵制作用，这种相互牵制的力称作液体内的摩擦力或粘性力。这种相互牵制的力称作液体内的摩擦力或粘性力。表示粘性表示粘性大小程度的物理量称为粘度大小程度的物理量称为粘度。（1 1）动力粘度）动力粘度 （2 2）运动粘度：）运动粘度：=/(=/(单位：米单位：米2 2/ /秒秒) ) 当压力增加时，粘度增加；温度略升高，粘度显著降低。当压力增加时，粘度增加；温度略升高，粘度显著降低。（3 3）相对粘度（条件粘度）：液体的粘度）相对粘度（条件粘度）：液体的粘度/ /水的粘度水的粘度（4 4）粘度与温度、压力的关系）粘度与温度

19、、压力的关系 温度温度粘度粘度（显著）（显著）; ;压力压力粘度粘度( (20MPa20MPa时时) )。Company Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念二、液压传动的几个基本参数二、液压传动的几个基本参数v 压力压力：液体静压力（外力和自重）：液体静压力（外力和自重）（1 1）绝对压力）绝对压力= =大气压力大气压力+ +相对压力（表压）相对压力（表压）（2 2）相对压力）相对压力= =绝对压力绝对压力- -大气压力大气压力（3 3）真空度）真空度= =大气压力大气压力- -绝对压力绝对压力v 液体静压力的两个重要特性：液体静压力的两个重要特性：（1 1）压力方向

20、总是垂直于承压面，并沿承压面的内法线方向；）压力方向总是垂直于承压面，并沿承压面的内法线方向；（2 2）同一点的各个方向的压力大小相等。）同一点的各个方向的压力大小相等。A AF Fp p Company Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念绝对压力表压力（相对压力）真空度绝对压力大气压力绝对真空绝对压力、相对压力与真空度间的相互关系0压力Company Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念v 流量和平均流速流量和平均流速（1 1）流量）流量 Q=V/t(Q=V/t(单位单位: m: m3 3/s/s ) ) V- V-流过某截面的液体体积、流过

21、某截面的液体体积、t-t-流过的时间。流过的时间。（2 2）平均流速：一种假想的均布流速。）平均流速：一种假想的均布流速。 液压缸中活塞运动速度大小由油液流量确定，即：液压缸中活塞运动速度大小由油液流量确定，即：v 功和功率功和功率（1 1）功）功 W = FlW = Fl（2 2）功率）功率A AQ Qt tl lpQpQA AQ QpApAFvFvt tW WP PCompany Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念三、三、连续性方程和伯奴利方程连续性方程和伯奴利方程v 稳定流动与非稳定流动稳定流动与非稳定流动 液体流动时，若液体中任何一点的压力，流速和密度都不液体

22、流动时，若液体中任何一点的压力，流速和密度都不随时间变化，这种流动称为稳定流动。反之，压力，流速随时随时间变化，这种流动称为稳定流动。反之，压力，流速随时间而变化的流动称为非稳定流动。间而变化的流动称为非稳定流动。 如图所示，从水箱中放水，如如图所示，从水箱中放水，如果水箱上方有一补充水源，使水位果水箱上方有一补充水源，使水位保持不变，则水箱下部出水口流出保持不变，则水箱下部出水口流出的液体中各点的压力和速度均不随的液体中各点的压力和速度均不随时间变化，故为稳定流动。反之则时间变化，故为稳定流动。反之则为非稳定流动。为非稳定流动。Company Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传

23、动的基本概念v 理想液体与实际液体理想液体与实际液体（1 1）理想液体：理想液体：既无粘性又不可压缩的液体。既无粘性又不可压缩的液体。（2 2）实际实际液体：液体：有粘性、可压缩的液体。有粘性、可压缩的液体。v 通流截面、流量、平均流量通流截面、流量、平均流量（1 1）通流截面：通流截面：垂直于液体流动方向的截面，也叫垂直于液体流动方向的截面，也叫过流断面过流断面。（2 2）流量流量Q Q：单位时间单位时间t t内流过某通流截面的液体体积内流过某通流截面的液体体积V V，即：，即： Q=V/t=vA (A- Q=V/t=vA (A-通流截面面积，通流截面面积，v v平均流速）平均流速）（3 3

24、）平均流量平均流量：流量与通流面积之比。：流量与通流面积之比。 实际上由于液体具有粘性，液体在管道内流动时，通流截实际上由于液体具有粘性，液体在管道内流动时，通流截面上各点的流速是不相等的。面上各点的流速是不相等的。 管道中心处流速最大；越靠近管壁流速越小；管壁处的流管道中心处流速最大；越靠近管壁流速越小；管壁处的流速为零。为方便起见，以后所指流速均为平均流速。速为零。为方便起见，以后所指流速均为平均流速。Company Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念1 1、液体流动的连续性方程：、液体流动的连续性方程：Q=Av=Q=Av=常数常数 当液体在管道内作稳定流动时，根

25、据质量守恒定律，管当液体在管道内作稳定流动时，根据质量守恒定律，管内液体的质量不会增多也不会减少，所以在单位时间内流过内液体的质量不会增多也不会减少，所以在单位时间内流过每一截面的液体质量必然相等。如图所示，管道的两个通流每一截面的液体质量必然相等。如图所示，管道的两个通流面积分别为面积分别为A A1 1、A A2 2, ,液体流速分别为液体流速分别为v v1 1、v v2 2，液体的密度为液体的密度为， 则：则：vv1 1A A1 1=v=v2 2A A2 2 = =常量常量即：即：Q=AQ=A1 1v v1 1=A=A2 2v v2 2常量常量或：或：v v1 1/v/v2 2 = A=

26、A2 2/A/A1 1 Company Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念v 在同一管路中通流面积大的地方液体流速小。通流面积小的在同一管路中通流面积大的地方液体流速小。通流面积小的地方则液体流速大；此外，当通流面积一定时，通过的液体地方则液体流速大；此外，当通流面积一定时，通过的液体流量越大，其流速也越大。即流量越大，其流速也越大。即液体平均流速液体平均流速v v与过流截面的截与过流截面的截面积面积A A的大小成反比的大小成反比。v 在同一管路中无论通流面积怎么变化，只要没有泄漏，液体在同一管路中无论通流面积怎么变化，只要没有泄漏，液体 通过通过任意截面的流量是相等

27、的任意截面的流量是相等的。v 对于有分支的管路，输入端的对于有分支的管路，输入端的 流量等于所有分支管路中的输流量等于所有分支管路中的输 出流量之和。出流量之和。 A A1 1v v1 1=A=A2 2v v2 2+A+A3 3v v3 3 即：即： Q Q1 1=Q=Q2 2+Q+Q3 3Q1Q2Q3Company Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念2 2、伯努利方程：伯努利方程：（1 1）理想液体的伯努利方程：）理想液体的伯努利方程：P/+h+vP/+h+v2 2/2g=/2g=常量常量 根据能量守恒定律则有：根据能量守恒定律则有： P P1 1/+h/+h1 1

28、+v+v1 12 2/2g=P/2g=P2 2/+h/+h2 2+v+v2 22 2/2g/2gCompany Logo P P1 1/+h/+h1 1+v+v1 12 2/2g=P/2g=P2 2/+h/+h2 2+v+v2 22 2/2g /2g （1 1） P/+h+v P/+h+v2 2/2g=/2g=常量常量 （2 2） 以上两式即为理想液体的伯努利方程，式中每一项的量以上两式即为理想液体的伯努利方程，式中每一项的量纲都是长度单位，分别称为水头、位置水头和速度水头。纲都是长度单位，分别称为水头、位置水头和速度水头。 伯努利方程的物理意义为：伯努利方程的物理意义为：在管内作稳定流动的理

29、想液体在管内作稳定流动的理想液体具有压力能、势能和动能三种形式的能量具有压力能、势能和动能三种形式的能量。在任意截面上这三。在任意截面上这三种能量都可以相互转换，但其总和保持不变种能量都可以相互转换，但其总和保持不变。 静压力基本方程则是伯努利方程静压力基本方程则是伯努利方程( (在速度为零时在速度为零时) )的特例。的特例。即：即：P/+h=P/+h=常量。常量。6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念Company Logo 实际液体具有粘性，当它在管中流动时，为克服内摩擦实际液体具有粘性，当它在管中流动时，为克服内摩擦阻力需要消耗一部分能量。阻力需要消耗一部分能量。v 实际液

30、体的伯实际液体的伯努利方程为：努利方程为：P P1 1/+h/+h1 1+V+V1 12 2/2g=P/2g=P2 2/+h/+h2 2+V+V2 22 2/2g+h/2g+hw w （注：（注：h hw w以水头高度表示的能量损失）以水头高度表示的能量损失）v 当管道水平放置时，由于当管道水平放置时，由于h h1 1=h=h2 2，方程可简化为：方程可简化为：P P1 1/+V/+V1 12 2/2g=P/2g=P2 2/+V/+V2 22 2/2g+h/2g+hw wv 当管道为等径直管且水平放置时，方程可简化为：当管道为等径直管且水平放置时，方程可简化为：P P1 1/= P/= P2

31、2/+h/+hw wv 伯努利方程是机械各种液力计算和管路计算的基础，经常伯努利方程是机械各种液力计算和管路计算的基础，经常 用来解决液体传动的各种实际问题。用来解决液体传动的各种实际问题。（2 2）实际液体的伯努利方程）实际液体的伯努利方程6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念Company Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念四、四、液体流动中的能量损失液体流动中的能量损失1 1、液体的流动状态和雷诺系数、液体的流动状态和雷诺系数v 层流层流：液体中质点沿管道作直线运动而没有横向运动，既液体中质点沿管道作直线运动而没有横向运动，既液体作分层流动，各层间

32、的流体互不混杂。液体低速流动液体作分层流动，各层间的流体互不混杂。液体低速流动 时，作层流运动。时，作层流运动。v 紊流紊流: : 液体中质点除沿管道轴线运动外，还有横向运动，液体中质点除沿管道轴线运动外，还有横向运动，呈现紊乱混杂状态。液体高速流动时，作紊流运动。呈现紊乱混杂状态。液体高速流动时，作紊流运动。层层 流流紊紊 流流Company Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念v 雷诺数：雷诺数：用来判断油液在圆截面管道中是作层流还是紊流。用来判断油液在圆截面管道中是作层流还是紊流。 式中：式中：-液流的平均速度（液流的平均速度（m/sm/s）；）； d-d-管道内

33、径（管道内径（mmmm）；）； v-v-液体的运动粘度（液体的运动粘度（m m2 2/s/s）。）。 当当R Re eR Re e临临时：液体流动为层流状态；时：液体流动为层流状态； 当当R Re eR Re e临临时：液体流动为紊流状态。时：液体流动为紊流状态。 光滑金属圆管的临界雷诺数光滑金属圆管的临界雷诺数R Re e临临为为2000200023002300； 橡胶软管的临界雷诺数橡胶软管的临界雷诺数R Re e临临为为1600160020002000。d de eR RCompany Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念2 2、沿程压力损失、沿程压力损失 液体在

34、管道中流动时，由于液体在管道中流动时，由于摩擦摩擦而产生的能量损失。而产生的能量损失。v 层流状态时直管沿程压力损失层流状态时直管沿程压力损失 式中：式中：-液体的动力粘度；液体的动力粘度； l-l-管道长度；管道长度； d-d-管道内径；管道内径； -液流的平均速度。液流的平均速度。v 紊流状态时直管沿程压力损失紊流状态时直管沿程压力损失 式中：式中：-沿程阻力系数；沿程阻力系数；-液体的重度；液体的重度；g-g-重力加速度。重力加速度。2 2d d3 32 2l lp p2g2gd dl lp p2 2Company Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念3 3、局部

35、压力损失、局部压力损失 局部压力损失是液流流经管道局部压力损失是液流流经管道截面突然变化截面突然变化的弯管、管的弯管、管接头以及控制阀阀口等局部障碍处时的压力损失。计算式为：接头以及控制阀阀口等局部障碍处时的压力损失。计算式为： 式中：式中：局部阻力系数，由试验求得；局部阻力系数，由试验求得；液流流速。液流流速。v 液体流经各种液体流经各种阀类阀类的压力损失主要为局部损失。的压力损失主要为局部损失。2 2g gp p2 2Company Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念4 4、管路系统的总压力损失、管路系统的总压力损失 液压系统中管路通常由若干段管道串联而成。其中每

36、一液压系统中管路通常由若干段管道串联而成。其中每一段又串联一些诸如弯头、控制阀、管接头等形成局部阻力的段又串联一些诸如弯头、控制阀、管接头等形成局部阻力的装置，因此管路系统总的压力损失等于所有直管中的沿程压装置，因此管路系统总的压力损失等于所有直管中的沿程压力损失力损失PP及所有局部压力损失及所有局部压力损失PP之和。即：之和。即：p=pp=p+p+p 或或 p=lp=l2 2/2dg +/2dg +2 2/2g/2gv 油泵的输出压力油泵的输出压力p pt t 当管路总压力损失确定后，就能确定系统的调定压力，当管路总压力损失确定后，就能确定系统的调定压力，即泵的输出压力。即泵的输出压力。 p

37、 pt t= p + = p + pp（p-p-系统的有效工作压力）系统的有效工作压力）Company Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念5 5、液压冲击与气、液压冲击与气穴穴v 液压冲击：液压冲击：控制阀迅速换向或关闭，液压缸、液压马达迅速控制阀迅速换向或关闭，液压缸、液压马达迅速 停止或改变速度等，使液流流速急剧变化，从而使油液压力停止或改变速度等，使液流流速急剧变化，从而使油液压力 产生剧烈变化的现象。产生剧烈变化的现象。（1 1）冲击压力可使液流速度达到：）冲击压力可使液流速度达到：8008001200m/s1200m/s（2 2）减小液压冲击的措施：）减小液

38、压冲击的措施： 1 1）靠近冲击源处设置蓄能器，吸收能量；）靠近冲击源处设置蓄能器，吸收能量； 2 2）在适当位置安装溢流阀，限制压力升高；）在适当位置安装溢流阀，限制压力升高； 3 3）采用缓冲装置，减缓液压缸换向和换向闭启油路的速度；）采用缓冲装置，减缓液压缸换向和换向闭启油路的速度； 4 4）适当增大管径或采用橡胶软管。）适当增大管径或采用橡胶软管。Company Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念v 气气穴穴：在液压系统中，在液压系统中，当油液压力低于大气压一定数值时，当油液压力低于大气压一定数值时，溶解于油中的空气便分离出来形成气泡溶解于油中的空气便分离出来

39、形成气泡,这种现象称为气穴这种现象称为气穴.（1 1）气）气穴会形成局部高压，产生液压冲击，造成振动和噪音穴会形成局部高压，产生液压冲击，造成振动和噪音;（2 2）气）气穴会因气体的氧化作用使零件和管道表面剥蚀损坏，穴会因气体的氧化作用使零件和管道表面剥蚀损坏， 缩短元件寿命。缩短元件寿命。v 气气蚀蚀：因因“气穴气穴”造成零件和管道表面剥蚀损坏，缩短元件造成零件和管道表面剥蚀损坏，缩短元件寿命的现象称为寿命的现象称为“气气蚀蚀”v 防止气穴的方法防止气穴的方法 合理确定油泵管径，控制油流速度；减小节流处的压力合理确定油泵管径，控制油流速度；减小节流处的压力降，前后压力比一般为降，前后压力比一

40、般为p1/p2p1/p23.53.5；系统管路尽量避免急弯、；系统管路尽量避免急弯、多弯及局部窄缝。多弯及局部窄缝。Company Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念6 6、泄漏、温升及效率、泄漏、温升及效率v 泄漏：泄漏：在液压系统中，油液从压力较高的油腔漏入到压力较在液压系统中，油液从压力较高的油腔漏入到压力较低的油腔，或从固定零件的结合面及有相对运动零件间的间低的油腔，或从固定零件的结合面及有相对运动零件间的间隙流到大气（系统外）的现象，称为泄漏。隙流到大气（系统外）的现象，称为泄漏。Company Logo6.2 6.2 液压传动的基本概念液压传动的基本概念v

41、 温升：温升：当热平衡温度超过环境温度时，称为温升。当热平衡温度超过环境温度时，称为温升。温升温升= =热平衡时的油温热平衡时的油温- -环境温度环境温度（1 1）温升过高会影响系统的工作性能和降低效率；）温升过高会影响系统的工作性能和降低效率；（2 2）降温的主要措施）降温的主要措施 减少压力损失、容积损失和机械损失，减少发热源；加大减少压力损失、容积损失和机械损失，减少发热源；加大邮箱尺寸或设置冷却装置，以改善散热条件。邮箱尺寸或设置冷却装置，以改善散热条件。v 效率效率：输出功率：输出功率P P出出与输入功率与输入功率P P入入之比之比=P=P出出/P/P入入v 液压系统总效率：是机械效

42、率、压力效率和容积效率的乘积液压系统总效率：是机械效率、压力效率和容积效率的乘积 总总=j jp pv vCompany Logo6.3 液压系统的动力装置液压系统的动力装置一、液压泵（动力元件）一、液压泵（动力元件） 液压泵是为液压系统提供一定液压泵是为液压系统提供一定流量流量和和压力压力的动力元件，的动力元件，它是将原动电机的它是将原动电机的机械能机械能（转矩和转速）转换成液体的（转矩和转速）转换成液体的压力压力能能（流量和压力），是一种能量转换装置。（流量和压力），是一种能量转换装置。v 液压泵的分类液压泵的分类Company Logo6.3 液压系统的动力装置液压系统的动力装置Comp

43、any Logov 液压泵的工作原理（容积式泵）液压泵的工作原理（容积式泵） 液压传动系统中使用的液压泵都是容积式的，其工作原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。理如图所示。吸油吸油: :密封容积增大，形成局部真空密封容积增大，形成局部真空; ;压油压油: :密封容积减小，压力增加。密封容积减小，压力增加。容积式泵：容积式泵： 依靠密封容积的变化来吸油、压油。依靠密封容积的变化来吸油、压油。两个特征：两个特征：（1 1）有周期性的密封容积变化。）有周期性的密封容积变化。密封容积由小变大时吸油；由大变小时压油。密封容积由小变大时吸油；由大变小时压油。 （2 2）有配油机构

44、。）有配油机构。 保证密封容积由小变大时，只与吸油管相通；保证密封容积由小变大时，只与吸油管相通；密封容积由大变小时密封容积由大变小时，只与压油管相只与压油管相通（如两个单向阀）。通（如两个单向阀）。6.3 液压系统的动力装置液压系统的动力装置Company Logo* 缸体转动缸体转动* * 斜盘、配油盘不动斜盘、配油盘不动（1 1）轴向柱塞泵结构组成：传动轴）轴向柱塞泵结构组成：传动轴, ,缸体缸体, ,柱塞柱塞, ,配油盘配油盘, ,斜盘。斜盘。1 1、柱塞泵、柱塞泵a-a-压由窗口；压由窗口；b-b-吸油窗口。吸油窗口。6.3 液压系统的动力装置液压系统的动力装置Company Log

45、o（2 2）单柱塞泵工作原理）单柱塞泵工作原理图中为单柱塞泵的工作原理。凸轮由电动机带动旋转。当凸图中为单柱塞泵的工作原理。凸轮由电动机带动旋转。当凸轮推动柱塞向上运动时，柱塞和缸体形成的密封体积减小，轮推动柱塞向上运动时，柱塞和缸体形成的密封体积减小，油液从密封体积中挤出，经单向阀排油液从密封体积中挤出，经单向阀排到需要的地方去。当凸轮旋转至曲线到需要的地方去。当凸轮旋转至曲线的下降部位时，弹簧迫使柱塞向下，的下降部位时，弹簧迫使柱塞向下，形成一定真空度，油箱中的油液在大形成一定真空度，油箱中的油液在大气压力的作用下进入密封容积。凸轮气压力的作用下进入密封容积。凸轮使柱塞不断地升降，密封容积

46、周期性使柱塞不断地升降，密封容积周期性地减小和增大，泵就不断吸油和排油。地减小和增大，泵就不断吸油和排油。播放动画播放动画6.3 液压系统的动力装置液压系统的动力装置Company Logo（3 3）轴向多柱塞泵工作原理）轴向多柱塞泵工作原理v 密封工作腔密封工作腔（缸体孔、柱塞底部）（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。复运动，底部密封容积变化，实现吸油、排油。v 吸油过程吸油过程：柱塞伸出：柱塞伸出VpVp吸油；吸油；v 排油过程排油过程：柱塞缩回：柱塞缩回vpvp排油

47、。排油。6.3 液压系统的动力装置液压系统的动力装置Company Logo 6.3 液压系统的动力装置液压系统的动力装置Company Logo 6.3 液压系统的动力装置液压系统的动力装置Company Logo柱塞泵实物图片柱塞泵实物图片 轴向式轴向式径向式径向式Company Logo（4 4）柱塞泵的特点及应用）柱塞泵的特点及应用v 特点特点（1 1）容积效率高，压力高。（）容积效率高，压力高。（v v=0.98, p = 40 Mpa=0.98, p = 40 Mpa）（2 2）柱塞和缸体均为圆柱表面）柱塞和缸体均为圆柱表面, ,易加工易加工, ,精度高，内泄小精度高，内泄小（3

48、3）结构紧凑、径向尺寸小，转动惯量小）结构紧凑、径向尺寸小，转动惯量小; ;（4 4）易于实现变量；）易于实现变量；（5 5）构造复杂）构造复杂, ,成本高；成本高；（6 6）对油液污染敏感。）对油液污染敏感。v 应用：应用：用于高压、高转速的场合。用于高压、高转速的场合。6.3 液压系统的动力装置液压系统的动力装置Company Logo（1 1） 结构：齿轮、壳体、端盖等结构：齿轮、壳体、端盖等 2 2、齿轮泵（外啮合、内啮合）、齿轮泵（外啮合、内啮合）6.3 液压系统的动力装置液压系统的动力装置Company Logo（2 2）外啮合齿轮泵工作原理）外啮合齿轮泵工作原理 密封工作腔密封工

49、作腔：泵体、端盖：泵体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了若和齿轮的各个齿间槽组成了若干个密封工作容积。干个密封工作容积。 由于由于 1 1，产生上下体积，产生上下体积变化，这就形成了吸油区和压变化，这就形成了吸油区和压油区。油区。齿轮啮合线将吸油区和齿轮啮合线将吸油区和压油区隔开，起配流作用。压油区隔开，起配流作用。吸油过程：轮齿脱开啮合吸油过程：轮齿脱开啮合V p V p 吸油；吸油；排油过程：轮齿进入啮合排油过程：轮齿进入啮合V p V p 排油。排油。播放动画播放动画6.3 液压系统的动力装置液压系统的动力装置Company Logo外啮合齿轮泵实物结构外啮合齿轮泵实物结构6.3 液压系统的

50、动力装置液压系统的动力装置Company Logo内、外啮合齿轮泵内、外啮合齿轮泵实物结构实物结构6.3 液压系统的动力装置液压系统的动力装置Company Logo内啮合齿轮泵实物结构内啮合齿轮泵实物结构6.3 液压系统的动力装置液压系统的动力装置Company Logo齿轮泵存在的问题齿轮泵存在的问题困油的问题困油的问题 外啮合齿轮泵的几个问题外啮合齿轮泵的几个问题 齿轮泵要能连续地供油，必须齿轮泵要能连续地供油，必须使齿轮啮合的重合系数使齿轮啮合的重合系数1 1，即一，即一对齿轮尚未脱开啮合前，另一对齿轮对齿轮尚未脱开啮合前，另一对齿轮已进入啮合，在两对齿轮齿向啮合线已进入啮合，在两对齿

51、轮齿向啮合线之间形成一个封闭的区间之间形成一个封闭的区间( (黄色黄色) )。该。该区间既不与高压压油区相通，也不与区间既不与高压压油区相通，也不与低压区吸油区相通，当齿轮继续旋转低压区吸油区相通，当齿轮继续旋转, ,在高压区啮入的齿之间油压迅速增加在高压区啮入的齿之间油压迅速增加, ,形成超高压，当该对齿转过中间点时形成超高压，当该对齿转过中间点时, ,这对齿之间空间增大，形成吸空现象这对齿之间空间增大，形成吸空现象, ,出现大量气穴，在增压时，使得齿轮出现大量气穴，在增压时，使得齿轮啮合阻力激增，对浮动侧板上的滑动啮合阻力激增，对浮动侧板上的滑动轴承形成很大压力，而在低压区形成轴承形成很大

52、压力，而在低压区形成气蚀和较大噪音。这种现象叫做困油气蚀和较大噪音。这种现象叫做困油. . 消除困油的办法：消除困油的办法： 在齿轮泵泵盖上铣出两在齿轮泵泵盖上铣出两个卸油凹槽。个卸油凹槽。Company Logo 外啮合齿轮泵的几个问题外啮合齿轮泵的几个问题Company Logo外啮合齿轮泵的几个问题外啮合齿轮泵的几个问题 Company Logo（3）齿轮泵的特点）齿轮泵的特点优点优点：体积小，重量轻：体积小，重量轻，结构紧凑，工作可靠，自吸性能好，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。对油液污染不敏感，便于制造、维修。缺点缺点：效率低：效率低，流量脉动大，

53、排量不可调、噪声大。流量脉动大，排量不可调、噪声大。应用应用：工程机械、建筑机械、农林机械、采矿设备、冶金设备：工程机械、建筑机械、农林机械、采矿设备、冶金设备。6.3 液压系统的动力装置液压系统的动力装置Company Logo v 液压泵的性能参数液压泵的性能参数1 1、压力、压力v 工作压力工作压力：液压泵工作时实际输出压力，取决于负载液压泵工作时实际输出压力，取决于负载v 额定压力额定压力：在正常工作条件下，按试验标准规定的连续运转在正常工作条件下，按试验标准规定的连续运转的最高压力，超过此值即为过载，它取决于泵的结构强度和的最高压力，超过此值即为过载，它取决于泵的结构强度和密封条件。

54、密封条件。v 最高压力最高压力：液压泵在短暂运行时间内所允许的最高压力液压泵在短暂运行时间内所允许的最高压力6.3 液压系统的动力装置液压系统的动力装置Company Logov 排量排量V V：在无泄漏的情况下，泵轴每转一转排出的液体体积，在无泄漏的情况下，泵轴每转一转排出的液体体积，它取决于泵的几何尺寸，又称几何排量，单位是它取决于泵的几何尺寸，又称几何排量，单位是 m m3 3/r./r.v 理论流量理论流量QtQt：在无泄漏的情况下，单位时间内输出液体的在无泄漏的情况下，单位时间内输出液体的体积，它取决于几何排量，也称几何流量，单位是体积，它取决于几何排量，也称几何流量，单位是m m3

55、 3/s /s 。v 实际流量实际流量Q Q：泵在单位时间内实际输出液体的体积。由于存泵在单位时间内实际输出液体的体积。由于存在内、外泄漏在内、外泄漏QQ，所以，所以q q小于小于q t q t ，即，即QtQtQ QQQv vV Vn nQ Q 2 2排量、流量、容积效率排量、流量、容积效率VnVnQ Qt t6.3 液压系统的动力装置液压系统的动力装置Company Logov 容积效率容积效率v v：泵实际流量和理论流量之比，即泵实际流量和理论流量之比，即v vQ/ QtQ/ Qt。 容积效率是描述泵性能好坏的重要指标。容积效率是描述泵性能好坏的重要指标。 在一定范围内，泵的泄漏随泵的工

56、作压力增高而线性增在一定范围内，泵的泄漏随泵的工作压力增高而线性增大，所以容积效率随泵工作压力的增高而降低。大，所以容积效率随泵工作压力的增高而降低。( (空载流量与空载流量与理论流量相等理论流量相等) )v 额定流量：额定流量：泵在额定压力、额定转速下必须保证的实际流泵在额定压力、额定转速下必须保证的实际流量量。6.3 液压系统的动力装置液压系统的动力装置Company Logo齿轮泵的常见故障及排除方法齿轮泵的常见故障及排除方法故障现象故障现象产产 生生 原原 因因排排 除除 方方 法法噪声大噪声大1 1吸油管接头、泵体与泵盖吸油管接头、泵体与泵盖 的接合面、堵头和泵轴密的接合面、堵头和泵

57、轴密 封圈等处密封不良，有空封圈等处密封不良，有空 气被吸入；气被吸入；2 2泵盖螺钉松动；泵盖螺钉松动；3 3泵与联轴器不同心或松动泵与联轴器不同心或松动; ;4 4齿轮齿形精度太低或接触齿轮齿形精度太低或接触 不良不良; ;5 5齿轮轴向间隙过小；齿轮轴向间隙过小；6 6齿轮内孔与端面垂直度或齿轮内孔与端面垂直度或 泵盖上两孔平行度超差；泵盖上两孔平行度超差；7 7泵盖修磨后，两卸荷槽距泵盖修磨后，两卸荷槽距 离增大，产生困油；离增大，产生困油；8 8滚针轴承等零件损坏滚针轴承等零件损坏9 9装配不良，如主轴转一周装配不良，如主轴转一周 有时轻时重现象。有时轻时重现象。1 1用涂脂法查出泄

58、漏处。用密用涂脂法查出泄漏处。用密 封胶涂敷管接头并拧紧；修封胶涂敷管接头并拧紧；修 磨泵体与泵盖结合面保证平磨泵体与泵盖结合面保证平 面度不超过面度不超过0.005mm0.005mm；用环氧；用环氧 树脂黏结剂涂敷堵头配合面树脂黏结剂涂敷堵头配合面 再压进；更换密封圈；再压进；更换密封圈；2 2适当拧紧适当拧紧3 3重新安装，使其同心，紧固重新安装，使其同心，紧固 连接件；连接件；4 4更换齿轮或研磨修整；更换齿轮或研磨修整；5 5配磨齿轮、泵体和泵盖；配磨齿轮、泵体和泵盖；6 6检查并修复有关零件；检查并修复有关零件；7 7修整卸荷槽，保证两槽距离修整卸荷槽，保证两槽距离; ;8 8拆检，

59、更换损坏件；拆检，更换损坏件；9 9拆检，重装调整。拆检，重装调整。Company Logo 故障故障现象现象产产 生生 原原 因因排排 除除 方方 法法流量不流量不足或压足或压力不能力不能升高升高1 1齿轮端面与泵盖接合面严齿轮端面与泵盖接合面严 重拉伤，使轴向间隙过大；重拉伤，使轴向间隙过大；2 2径向不平衡力使齿轮轴变形径向不平衡力使齿轮轴变形 碰擦泵体，增大径向间隙；碰擦泵体，增大径向间隙；3 3泵盖螺钉过松；泵盖螺钉过松；4 4中、高压泵弓形密封圈破坏、中、高压泵弓形密封圈破坏、 或侧板磨损严重。或侧板磨损严重。1 1修磨齿轮及泵盖端面，并修磨齿轮及泵盖端面，并 清除齿形上毛刺；清除

60、齿形上毛刺；2 2校正或更换齿轮轴；校正或更换齿轮轴；3 3适当拧紧；适当拧紧；4 4更换零件。更换零件。 过热过热1 1轴向间隙与径向间隙过小；轴向间隙与径向间隙过小；2 2侧板和轴套与齿轮端面严重侧板和轴套与齿轮端面严重 摩擦。摩擦。1 1检测泵体、齿轮，重配间检测泵体、齿轮，重配间隙；隙；2 2修理或更换侧板和轴套。修理或更换侧板和轴套。齿轮泵的常见故障及排除方法齿轮泵的常见故障及排除方法Company Logo液压泵的性能比较与选用液压泵的性能比较与选用性性 能能外啮合外啮合齿轮齿轮双作用双作用叶片泵叶片泵限压式变量限压式变量叶片泵叶片泵径向柱塞泵径向柱塞泵轴向柱塞泵轴向柱塞泵输出压力