液压与气压传动3

1、退出退出3.2 3.2 液压马达和液压缸液压马达和液压缸2 23.4 3.4 液压辅助元件液压辅助元件4 43.3 3.3 液压控制阀液压控制阀3 3 3 33.1 3.1 液压泵液压泵3 3 1 1第3章液压元件目录目录3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录单柱塞容积式液压泵的工作原理3.1.1液压泵的工作原理 液压泵属于容积式液压机械，它是利用密封油腔容积的大小变化来工作的。3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录3.1.1液压泵的工作原理1液压泵必须有一个液压泵必须有一个或若干个周期变化或若干个周期变化的密封容积。的密封容积。2液压泵必须有配流液压泵必须有配流装置，将吸油和

2、压装置，将吸油和压油的过程分开。油的过程分开。3液压泵工作必要的液压泵工作必要的外部条件是，给油外部条件是，给油箱液面通大气或给箱液面通大气或给油箱充气。油箱充气。液压泵的特点3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录3.1.2液压泵的主要性能参数压力噪声特性曲线效率功率流量排量转速性能参数3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录3.1.2液压泵的主要性能参数1234额 定 压 力 ：额 定 压 力 是指 在 正 常 工作 条 件 下 ，按 试 验 标 准规 定 连 续 运转 所 允 许 的最高压力。最 高 允 许压 力 ： 是指 液 压 泵短 时 间 内所 允 许 超载 使 用 的

3、极 限 压 力。工作压力：是指液压泵在实际工作时的输出压力。吸 入 压 力 ：是 指 液 压 泵的 进 口 压 力。3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录1额定转速：是指在额定压力下，根据试验结果保证液压泵能长时间连续运行并保持较高运行效率的转速。2最高转速：是指在额定压力下，为保证液压泵使用寿命和性能所允许的短暂运行的转速。3最低转速：是指在额定压力下，为保证液压泵可靠工作所允许的转速。3.1.2液压泵的主要性能参数转速3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录理论流量实际流量指在没有泄漏的情况下，液压泵单位时间内所输出的油液体积。指单位时间内实际输出的油液体积。额定流量指在额定

4、转速和额定压力作用下，液压泵按照试验标准的规定必须保证的输出流量。排量：是指在没有泄漏的情况下，泵轴旋转一圈所排出的油液体积。排量和流量流量：液压泵流量可分为理论流量、实际流量和额定流量。3.1.2液压泵的主要性能参数3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录3.1.2液压泵的主要性能参数输入功率：为机械功率，用液压泵理论输入的转矩和角速度的乘积表示输出功率：用其实际流量与工作压力的乘积表示理论功率：如果液压泵在能量转换过程中没有能量损失，则输入功率与输出功率相等，即为理论功率。功率：是衡量液压泵的重要指标。主要包括输入功率、输出功率和理论功率等。3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录

5、目录机械效率：是指液压泵运转所需要的理论输入转矩与实际输入转矩之比容积效率：是指在转速一定的条件下，液压泵的实际流量与理论流量之比总效率：是指液压泵的输出功率与输入功率之比效率：功率损失用效率来描述，即机械效率、容积效率和总效率。3.1.2液压泵的主要性能参数3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录 液压泵的理论流量qt、实际流量qp、输入功率Pi、机械效率m、容积效率v、总效率与工作压力p的关系曲线如图所示。液压泵的特性曲线 3.1.2液压泵的主要性能参数3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录3.1.2液压泵的主要性能参数 液压泵的噪声通常用分贝衡量，液压泵产生噪声的原因主要包

6、括流量脉动、液压冲击以及零件的振动和摩擦等。3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录3.1.3齿轮泵 齿轮泵的主要特点是结构简单、体积小、质量轻、转速高且范围大、自吸性能好、对油液污染不敏感、工作可靠、维护方便和价格低廉等。其主要缺点是流量脉动和压力脉动较大，泄漏损失大，容积效率较低，噪声较严重，容易发热，排量不可调节，只能作为定量泵使用，故适用范围受到一定限制。齿轮泵按齿轮啮合形式的不同分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种；按齿形曲线的不同分为渐开线齿形齿轮泵和非渐开线齿形齿轮泵两种。其中外啮合齿轮泵的应用最为广泛。3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录齿轮泵也是依靠离心力来输送

7、物料的,齿轮泵的概念是很简单的，即它的最基本形式就是两个尺寸相同的齿轮在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转，这个壳体的内部类似“8”字形，两个齿轮装在里面，齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合。来自于挤出机的物料在吸入口进入两个齿轮中间，并充满这一空间，随着齿的旋转沿壳体运动，最后在两齿啮合时排出。在术语上讲，齿轮泵也叫正排量装置，即像一个缸筒内的活塞，当一个齿进入另一个齿的流体空间时，液体就被机械性地挤排出来。因为液体是不可压缩的，所以液体和齿就不能在同一时间占据同一空间，这样，液体就被排除了。由于齿的不断啮合，这一现象就连续在发生，因而也就在泵的出口提供了一个连续排除量，泵每转一转，排出的量是一样

8、的。随着驱动轴的不间断地旋转，泵也就不间断地排出流体。泵的流量直接与泵的转速有关。对于一台齿轮泵的转速，实际上是有限制的，这主要取决于工艺流体，如果传送的是油类，泵则能以很高的速度转动，但当流体是一种高粘度的聚合物熔体时，这种限制就会大幅度降低。 推动高粘流体进入吸3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录入口一侧的两齿空间是非常重要的，如果这一空间没有填充满，则泵就不能排出准确的流量，所以PV值(压力流速)也是另外一个限制因素，而且是一个工艺变量。由于这些限制，齿轮泵制造商将提供一系列产品，即不同的规格及排量(每转一周所排出的量)。这些泵将与具体的应用工艺相配合，以使系统能力及价格达到最

9、优。实际上，在泵内有很少量的流体损失，这使泵的运行效率不能达到100，因为这些流体被用来润滑轴承及齿轮两侧，而泵体也绝不可能无间隙配合，故不能使流体100地从出口排出，所以少量的流体损失是必然的。然而泵还是可以良好地运行，对大多数挤出物料来说，仍可以达到9398的效率。 对于粘度或密度在工艺中有变化的流体，这种齿轮泵不会受到太多影响。如果有一个阻尼器，比如在排出口侧放一个滤网或一个限制器，泵则会推动流体通过它们。如果这个阻尼器在工作中变化，亦即如果滤网变脏、堵塞了，或限制器的背压升高了，则泵仍将保持恒定的流量，直至达到装置中最弱的部件的机械极限(通常装有一个扭矩限制器)。3.1液 压 泵第3章

10、液压传动基础知识目录目录3.1.3齿轮泵外啮合齿轮泵的工作原理外啮合齿轮泵的结构3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录3.1.3齿轮泵泄漏径向不平衡力困油现象泵体的内圆和齿顶径向间隙的泄漏。齿面啮合处间隙的泄漏。齿轮端面间隙的泄漏。齿轮泵内齿轮所受的径向力是不平衡的。这个不平衡力把齿轮压向一侧，并作用到轴承上，影响轴承的使用寿命。困油区形成局部真空，使溶于油液中的气体析出，形成气泡，产生气穴现象，使齿轮泵产生强烈的噪声。这种不良现象称为困油现象。3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录外啮合齿轮泵的排量相当于一对齿轮齿间容积的和，即 （3-8）齿轮泵的实际流量为 （3-9）齿轮泵

11、的瞬时流量是脉动的，其流量的脉动率为 （3-10）VDhbptvqqpmaxpminqpqqq3.1.3齿轮泵3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录3.1.4叶片泵 叶片泵输出流量均匀，脉动小，噪声小，但结构较复杂，对油液的污染比较敏感。它可分为单作用式叶片泵和双作用式叶片泵两种。 3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录3.1.4叶片泵1配油盘； 2转子； 3定子； 4叶片理论流量实际流量排量3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录3.1.4叶片泵1.单作用叶片泵的工作原理单作用叶片泵的工作原理如图所示。单作用叶片泵由转子1、定子2、叶片3、配流盘4：端盖（图中未示）等组

12、成。定子具有画柱形内表面,定子和转子间有偏心距， 转子沿着径向加工有若干个叶片槽，叶片装在转子槽中，并可在槽内滑动，当转子回转时，由于离心力的作用，使叶片紧靠在定子内壁，这样在定子、转子、叶片和两侧配油盘间就形成若干个密封的工作空间，当转子桉图示的方向回转时，在图的右半部分，叶片逐渐伸出，叶片间的工作空间逐渐增大，形成局部真空度，油液在大气压作用下进人密封容积内，即吸油；在图的左半部分，叶片被定子内壁逐渐压进槽内.工作空间逐渐缩小，油液被挤压，压力增大，即排油。在吸油腔和压油腔之间，有一段封油区，把吸油腔和压油腔隔开，这种叶片泵在转子每转一周，每个工作空间完成一次吸油和压油 ，因此称为单作用叶

13、片泵。有转子、轴和轴承等零件承受的径向液压力不平衡，闪此这类泵又称为非卸荷式叶片泵。 3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录单作用叶片泵通过改变定子和转子之问的偏心距的大小便可改变流量。偏心反方向时，吸油、压油方向也相反。偏心距可手动调节，也可自动调节。自动凋节的变量泵可根据其工作条件的不同分为限压式、恒压式、恒流量式三类，其中以限压式应用较多。3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录单作用泵的结构特点 (1)理论分析表明，泵内叶片数越多，流量脉动率越小，此外，奇数叶片的泵的脉动率比偶数叶片的泵的脉动率小，所以单作用叶片泵的叶片数均为奇数，一般为13片或15片。 (2)为了防止吸

14、，排油腔的串通，配流盘的吸、排油口间密封角要略大于两相邻叶片间的夹角。当两个叶片通过密封区时，容积会发生变化，产生困油现象，但困油现象不十分严重。可采用在配流盘的排油口边缘开三角卸荷槽的方法来消除困油现象。 (3)处在压油腔的叶片顶部受到压力油的作用，要把叶片推人转子槽内，为了使叶片能够可靠地与定子內表面接触，在压油腔一侧的叶片底部通过特殊的沟槽和压油腔相通.吸油腔一侧的叶片底部要和吸油腔相通，叶片仅靠离心力的作用和定子内表面接触。 (4)叶片沿着旋转方向后倾安装。由于叶片仅靠离心力的作用和定子内表面接触，考虑到叶片受哥氏惯性力的作用，同时考虑叶片顶部的摩擦力以及叶片的离心力作用，三者的合力尽

15、量与槽的倾斜方向一致，防止侧向分力影响叶片的伸出，所有转子槽是后倾的。 (5)转子上的径向压力不平衡，转子承受径向力，轴及轴承的 负荷较大， 泵的工作压力提高受到限制。3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录3.1.4叶片泵1叶片； 2定子； 3转子； a、b配油盘排量3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录双作用叶片泵的工作原理如图所示。双作用叶片泵也是由定子1、转子2，叶片3和配油盘（图中未画出）等组成。转子和定子中心重合，定子内表面近似为椭圆杵形，该椭圆形由两段长半径R、两段短半径r和四段过渡曲线所组成。当转子转动时,叶片在离心力和根部压力油的作用下，在转子槽内作径向移动压向

16、定子内表面，由叶片、定子的内表面、转子的外表和两侧配油盘间形成若干个密封空间,当转子按图示方向旋转时，处在小圆弧上的密封空间经过渡曲线运动到大圆弧的过程中，叶片外伸.密封空间的容枳增大.形成局部真空，要吸入油液；再从大弧过渡曲线运动到小圆弧的过程中，叶片被定子内壁逐渐压进槽内，密封空间容积变小，油液挤压，将油液从压油口压出，因而，当转子每转一周，每个工作空间要完成两次吸油和压油，所以称之为双作用叶片泵，这种叶片泵由于有两个吸油腔喝两个亚油腔，并且各自的中心夹角是对称的，所以作用在转子上的油液压力相互平衡，因此双作用叶片泵又称为卸荷式叶片泵，为了要使径向力完全平衡，密封空间（即叶片数）应当是双数

17、。由于定子和转子同心，所以双作用叶片泵为定量泵。3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录双作用叶片泵的结构特点(1)双作用叶片泵如不考虑叶片厚度，泵的输出流量是均匀的，但实际叶片是有厚度的，长半径圆弧和短半径圆弧也不可能完全同心，尤其是叶片底部槽与压油腔相通，因此泵的输出流量将出现微小的脉动，但其脉动率较其他形式的泵（螺杆泵除外）小得多，且在叶片数为4的整数倍时最小，为此，双作用叶片泵的叶片数一般为12片或16片。(2)提高双作用叶片泵压力的措施。由于一般双作用叶片泵的叶片底部通压力油，就使得处于吸油区的叶片顶部和底部的液压作用力不平衡，叶片顶部以很大的压紧力抵在定子吸油区的内表面上，使

18、磨损加剧，影响叶片泵的使用寿命，尤其是工作压力较高时，磨羝更严重，吸油区叶片两端压力不平衡，限制了双作川叶片泵工作压力的提高。所以在高压叶片泵的结构必须采取措施，使叶片压向定子的作用力减小，常用的措施如下：减小作用在叶片底部的油液压力。将泵的压油腔的油通过阻尼槽或内装式小减压阀通到吸油区的叶片底部，使叶片经过吸油腔时，叶片压向定子内表面的作用力不致过大。减小叶片底部承受压力油作用的面积。叶片底部受压面积为叶片的宽度和叶片厚度的乘枳，因此减小叶片的实际受力宽度和厚度， 就可减小叶片受压面积。3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录减小叶片实际受

19、力宽度结构如图3-15(a)所示，这种结构中采用了复合式叶片(亦称子母叶片，叶片分成母叶片1与子叶片2两部分。通过配油盘使K腔总是接通压力油，引人母子叶片间的小腔c内，而母叶片底部L腔，则借助于虚线所示的油孔，始终与项部油液压力相同。这样，无论叶片处在吸油区还是压油区，母叶片顶部和底部的压力油总是相等的， 当叶片处在吸油腔时，只有c腔的油作用而压向定子内表面，减小了叶片和定子内表面间的作用力。图3-15(b)所示的为阶梯片结构，在这里，阶梯叶片和阶梯叶片槽之间的油室d始终和压力油相通，而叶片的底部和所在腔相通。这样，叶片在d室内油液压力作用下压向定子表面，由于作用面积减小，使其作用力不致太大，

20、但这种结构的工艺性较差。3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录使叶片扁和底部的液压作用力平衡。图3-16(a)所示的泵采用双叶片结构，叶片槽中有两个可以作相对滑动的叶片1和2，每个叶片都有一棱边与定子内表而接触，在叶片的顶部形成一个油腔a,叶片底部油腔b始终与压油腔相通，并通过两叶片间的小孔c与油腔a相连通申因而使叶片顶端和底郎的液压作用力得到平衡。适当选择叶片顶部梭边的宽度，可以使叶片对定子表面既有一定的压紧力，又不致使该力过大。为了使叶片运动灵活， 对零件的制造精度将提出较髙的要求。 图3-16(b)所示为叶片装弹簧的结构，这种结构叶片

21、1较厚.顶部与底部有孔相通，叶片底部的汕液是由叶片顶部经叶片的孔引人的，因此叶片上、下油腔油液的作用力基本平衡，为使叶片紧贴定子内表面，保证密封，在叶片根部装有弹簧。3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录(3)配流盘。配流盘结构如图3-17所示，在配流盘上有两个吸油窗口 2 、4和两个排油口 1、3，窗口之间为密封区，密封区的中心角略大于或大于两个叶片间的夹角，保证密封。当两个叶片间的密封油液从吸油区过渡到密封区时，压力基本上是吸油压力。当转子在转过一个微小的角度时，该密封腔和压油腔相通，油压突然升高，油液的体积收缩，压油腔的油液倒流到该晈，荥的瞬吋流量突然减小引起液压泵的流量脉动、压

22、力脉动、振动和噪音。为了消除这一现象，在配流盘的压油窗口靠叶片从吸油区进人密封区的一边开三角槽。在配流盘接近中心位置处开有槽。槽和压油腔相通，并和转子叶片槽底部相通，使叶片底部作用有压力油3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录(4)定子曲线。定子曲线由四段圆弧和四段过渡曲线组成。过渡曲线主要为修正的阿基米德螺线、正弦加速曲线、等加速-等减速曲线、高次曲线。现在的双作用叶片泵多采用等加速-等减速曲线。(5)叶片的倾角。叶片在工作过程中，受到离心力和叶片底部的液压力作用，使叶片和定子紧密接触。当叶片转到压油区时，定子内壁迫使缩向转子中心。在双作用叶片泵中，将叶片顺着转子回转方向前倾一个角度

23、.可减小定子内壁对叶片作用的侧向力，使叶片在槽中移动灵活，并减少磨损。3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录3.1.5柱塞泵 柱塞泵是靠柱塞在缸体柱塞内孔中往复运动时造成密封工作容积的变化，实现吸油和压油的。由于柱塞与缸体柱塞内孔均为圆柱表面，滑动表面配合精度高，所以这类液压泵的特点是泄漏小，容积效率高，可以在高压下工作。3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录1定子；2转子； 3配油轴； 4衬套； 5柱塞a吸油口； b压油口3.1.5柱塞泵理论流量实际流量排量3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录径向柱塞泵的工作原理如课本图2-20所示。径向柱塞泵主要由柱塞5 、缸体2

24、、衬套3、定子1、配油轴5、出人轴及轴承等组成。柱塞1径向排列装在缸体2中，缸体由原动机带动连同柱塞一起旋转，所以缸体2 般称为转子，柱塞1在离心力的（或在低压油）作用下祗紧定子4的内壁，当转子按图示方向回转时，由于定子和转子之间有偏心距e，柱塞绕经上半周时向外伸出， 柱塞底部的容积逐渐增大，形成部分真空.因此便经过衬套3（衬套3是压紧在转子内，并和转子一起回转）上的油孔从配油轴5和吸油口b吸油；当柱塞转到下半周时，在定子内壁怍用下，柱塞缩回，柱塞底部的容积逐渐减小，油液挤压，向配油轴的压油口c压油，当转子回转一周时，每个柱塞底部的密封容积完成一次吸、压油，转子连续运转， 即完成压、吸油工作。

25、3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录径向柱塞泵的特点(1)移动定子改变偏心距e的大小时，泵的排量就得到改变，移动定子改变偏心距e的方向时，泵的吸、压油口便互换。这种泵可实现双向变量，故亦可作为双向变量泵。(2)配油轴和壳体连接在一起，油液从配油轴上半部的两个油孔a流入（见图3-20），从下半部两个油孔压出，为了进行配油，配油轴在和衬套3接触的一段加工出上下两个缺口 ，形成吸油口b和压油口c,留下的部分形成封油区。封油区的宽度应能封住衬套上的吸、压油孔，以防吸油口和压油口相连通，但尺寸也不能大得太多，以免产生困油现象。(3)径向柱塞泵的径向尺寸大，结构复杂，自吸能力差，配油轴受到径向不

26、平衡液压力的作用易于磨损。从而限制了转速和压力的提髙。目前，径向柱塞泵应用不多，逐渐被轴向柱塞泵所代替。3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录3.1.5柱塞泵1斜盘； 2柱塞； 3缸体； 4配油盘； 5传动轴a压油口； b吸油口排量理论流量实际流量又称双向变量泵3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录*直轴式轴向柱塞泵的工作原理如课本图2-17所示为直轴式轴向柱塞泵的工作原理，这种泵主体由缸体1、配流盘2、柱塞3、斜盘4、传动轴5和弹簧6组成。柱塞沿圆周均匀分布在缸体内。斜盘轴线与缸体轴线倾斜一个角度，柱塞靠机械装置或在低压油作用下压紧在斜盘上，图中为弹簧、配油盘2和斜盘4固定不

27、转，当原动机过传动轴使缸体转动时，由于斜盘的作用，迫使柱塞在缸体内作往复运动，并通过配油盘的配油窗口进行吸油和压油。如图中所示回转方向，当缸体转角在2范围内，柱塞向外伸出，柱塞底部缸孔的密封工作容枳增大.形成部分真空， 通过配油盘的吸油窗口吸油；在0范围内，柱塞被斜盘推入缸体，使缸孔容积减小，油液挤压，通过配油盘的压油窗口压油。3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录缸体每转一周，每个柱塞各完成吸、压油一次，如改变斜盘倾角，就能改变柱塞行程的长度，即改变液压泵的排量，改变斜盘倾角方向，就能改变吸油和压油的方向，即成为双向变量泵。由于传动轴中心线和缸体中心线重合布置，因此称为直轴式轴向柱塞泵，因为通过改变斜盘倾角/来改变泵的排量，所有又称为斜盘式轴向柱塞泵。3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录 3.1液 压 泵第3章液压传动基础知识目录目录*斜轴式轴向柱塞泵的工作原理如图所示为斜轴式轴向柱塞泵的工作原理，这种泵主体由缸体1、配油盘2、柱塞3、连杆4和后向铰链5等组成。斜轴式轴向柱塞泵的缸体轴线相对传动轴轴线成一倾角， 传动轴端部用万向铰链，连杆与缸体中的每个柱塞相接，当传动轴转动时，通过万向铰链、连杆使柱塞和缸体一起转动，并迫使柱塞在缸体中作往复运动，当柱塞在吸油区时，柱塞在连杆作用下