第2章液压元件识别篇

第2章液压元件识别篇液压与气动@高等教育出版社液压泵识别与图形符号液压马达识别与图形符号液压辅助元件识别与图形符号液压缸识别与图形符号液压泵识别与图形符号液压马达识别与图形符号液压辅助元件识别与图形符号液压缸识别与图形符号液压泵识别与图形符号2.1液压泵齿轮泵外啮合内啮合渐开线摆线式叶片泵单作用双作用柱塞泵径向柱塞泵轴向柱塞泵斜轴式斜盘式螺杆泵液压泵是液压传动系统中的主要动力元件，它将原动机（通常是电动机）输出的机械能转化为工作液体的压力能，给系统提供具有一定压力和流量的工作液体，是一种能量转换装置。液压泵识别与图形符号2.1一、液压泵的工作原理及性能参数1.液压泵的工作原理通常液压传动系统中的液压泵称为容积式液压泵。它是借助配流装置，依靠密闭容积的周期性变化来工作的。液压泵识别与图形符号2.11.液压泵的工作原理液压泵工作时必须具备的基本条件如下：1）结构上必须具有一个或多个密封且又可以周期性变化的工作空间。密封容积增大时形成真空，完成吸油；密封容积减小时挤压油液，完成排油。2）必须具有相应的配流装置。通过配流装置将吸液腔和排液腔隔开，保证液压泵有规律地连续吸、排液体。液压泵的结构不同，其配流机构也不相同，有配油盘配油、配油轴配油等。3）油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。这是容积式液压泵能够吸入油液的外部条件。因此，为保证液压泵正常吸油，油箱必须与大气相通或采用密闭的充压油箱。液压泵识别与图形符号2.12.液压泵的性能参数（1）压力1）工作压力p液压泵工作时输出油液的实际压力称为工作压力，用p表示，常用单位为MPa。工作压力取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。2）额定压力p

n液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力，用p

n表示，常用单位为MPa。3）最高允许压力p

max一般在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值称为液压泵的最高允许压力，用p

max表示，常用单位为MPa。液压泵识别与图形符号2.12.液压泵的性能参数（2）排量和流量1）排量V液压泵每转一周所排出液体的体积，即每转工作容积的变化量称为液压泵的排量，用V表示，常用单位为L

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r。排量可以调节的液压泵称为变量泵，排量不可调节的液压泵则称为定量泵。2）理论流量qt在不考虑液压泵泄漏流量的条件下，单位时间内所排出的液体体积称为理论流量，用qt表示，常用单位为L

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min。如果液压泵的主轴转速为n，则该液压泵的理论流量为qt＝Vn液压泵识别与图形符号2.1（2）排量和流量3）实际流量q液压泵在某一具体工况下，单位时间内排出液体的体积称为实际流量，用q表示，常用单位为L

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min。计算实际流量必须考虑泵的泄漏量。如果泵的理论流量为qt，泄漏量为Δq，则实际流量为q＝qt－Δq4）额定流量qn液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定（如在额定压力和额定转速下）必须保证的流量称为额定流量，用qn表示，常用单位为L

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min。液压泵识别与图形符号2.1（3）功率1）输入功率Pi液压泵的输入功率是指作用在液压泵主轴上的机械功率，用Pi表示，常用单位为kW。一般表达式为Pi＝Tiω＝2πTi

n2）理论输出功率Pt当不考虑液压泵的容积损失时，其输出液体所具有的液压功率称为液压泵的理论输出功率，用Pt表示，常用单位为kW。其一般表达式为3）实际输出功率P当考虑液压泵的容积损失时，液压泵实际输出的液压功率称为实际输出功率，用P表示，常用单位为kW。如果液压泵在工作过程中吸、排油口间的压差为Δp、实际输出流量为q，则实际输出功率P为它们的乘积，一般表达式为液压泵识别与图形符号2.1（4）效率1）容积效率ηV容积效率是液压泵容积损失的性能参数，用ηV表示。它等于泵的实际输出功率与理论输出功率之比，也等于泵的实际流量与理论流量之比，即2）机械效率ηm机械效率是液压泵在工作过程中摩擦损失的性能参数，用ηm表示。它等于泵的理论输出功率与输入功率之比，也等于液压泵的理论转矩与实际输入转矩之比，即3）总效率η总效率是液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值，等于机械效率和容积效率的乘积，用η表示。即液压泵识别与图形符号2.1二、液压泵的结构1.齿轮泵齿轮泵的主要优点是结构简单、工作可靠、自吸能力强、对油液的污染不敏感；其缺点是流量和压力的脉动大、噪声大和排量不可变。多用于油压不很高、工作机构运动速度要求不精确的各种机械的润滑系统、辅助泵、中低压系统中。（1）外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵存在的主要问题是泄漏、困油和径向液压力不平衡，它们影响齿轮泵的性能指标和寿命。液压泵识别与图形符号2.1液压泵识别与图形符号2.11.齿轮泵（2）内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵有渐开线内啮合齿轮泵和摆线内啮合齿轮泵（又称为转子泵）两种。液压泵识别与图形符号2.12.叶片泵与齿轮泵相比，叶片泵具有流量均匀、工作平稳、噪声较小、压力脉动小、工作压力较高等优点。但其结构复杂、自吸能力差，对油液的污染也比较敏感。叶片泵被广泛应用于机械制造中的专用机床、自动线等中低压液压系统。按转子每转吸、压油次数的不同，叶片泵可分为单作用式和双作用式两种。液压泵识别与图形符号2.13.柱塞泵（1）轴向柱塞泵轴向柱塞泵的优点是结构紧凑、径向尺寸小、惯性小、容积效率高，目前最高压力可达40.

0

MPa，甚至更高，一般用于工程机械、压力机等高压系统中，但其轴向尺寸较大，轴向作用力也较大，结构比较复杂。轴向柱塞泵是将多个柱塞轴向配置在一个共同缸体的圆周上，并使柱塞中心线和缸体中心线平行的一种泵。轴向柱塞泵有直轴式（斜盘式）和斜轴式（摆缸式）两种形式。液压泵识别与图形符号2.1液压泵识别与图形符号2.13.柱塞泵（2）径向柱塞泵径向柱塞泵中的柱塞在缸体中的移动速度是变化的，因此泵的输出流量有脉动，当柱塞较多且为奇数时，流量脉动也较小。由于径向柱塞泵的径向尺寸大，结构较复杂，自吸能力差，且配油轴受到径向不平衡液压力的作用，易于磨损，从而限制了转速和压力的提高。液压泵识别与图形符号2.1三、液压泵的图形符号液压泵识别与图形符号2.1四、液压冲击与气穴现象1.液压冲击在液压系统中，由于某种原因引起油液的压力在某一瞬间突然急剧上升，形成很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。（1）产生液压冲击的原因1）液压冲击多发生在液流突然停止运动时，例如迅速关闭阀门、液体的流动速度突然降为零。这时液体受到挤压，使液体的动能转换为液体的压力能，液体的压力急剧升高，从而引起液压冲击。2）急速改变运动部件的速度，如液压缸作高速运动突然被制动，油液封闭在两腔中，由于惯性力的作用，液压缸仍继续向前运动，因而压缩回油腔的液体油液受到挤压，瞬时压力急速升高，从而引起液压冲击。3）液压系统中某些元件反应动作不够灵敏，也会造成液压冲击。例如，溢流阀在超压时不能迅速打开，形成压力的超调量；限压式变量泵在油温升高时不能及时减少输油量等，都会造成液压冲击。液压泵识别与图形符号2.1四、液压冲击与气穴现象1.液压冲击（2）液压冲击的危害产生液压冲击时，液压系统的瞬时压力峰值有时比正常工作压力高好几倍，因此会引起设备的振动和噪声，影响系统正常工作；液压冲击还会损坏液压元件、密封装置，甚至使油管破裂；由于压力增高，系统中的某些元件（如顺序阀和压力继电器等）也可能产生误动作，因而造成工作中的事故。（3）减小液压冲击的措施1）延长阀门开、关和运动部件制动换向的时间。2）限制管道流速及运动部件速度。3）适当加大管道直径，尽量缩短管路长度，必要时还可在冲击区附近安装蓄能器等缓冲装置来达到此目的。4）采用软管，以增加系统的弹性。液压泵识别与图形符号2.12.气穴现象在液压系统中，如果某处的压力低于空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，导致液体中出现大量气泡，这种现象称为气穴现象。为减少气穴和气蚀的危害，通常采取下列措施：1）液压泵的吸油管管径不能过小，并应限制液压泵吸油管中的油液流速，降低吸油高度。2）液压泵转速不能过高，以防吸油不充分。3）管路尽量平直，避免急转弯及狭窄处。4）节流口压力降要小，一般控制节流口前后压力比p1

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p＜3.

5。5）管路密封要好，防止空气渗入。6）为了提高零件的耐气蚀能力，可采用耐气蚀能力强的金属材料（铸铁的耐气蚀能力较差，青铜较好），降低零件的表面粗糙度值。液压泵识别与图形符号2.1液压泵识别与图形符号液压马达识别与图形符号液压辅助元件识别与图形符号液压缸识别与图形符号液压马达识别与图形符号2.2一、液压马达的工作原理及性能参数1.液压马达的工作原理液压马达在输入的高压液体作用下，进液腔由小变大，并对转动部件产生扭矩，以克服负载阻力矩，实现转动；同时液压马达的回液腔由大变小，向油箱（开式系统）或泵的吸液口（闭式系统）回液，压力降低。对于不同结构类型的液压马达，其扭矩产生的方式也不一样。液压马达识别与图形符号2.2液压马达识别与图形符号2.22.液压马达的性能参数（1）压力1）工作压力p是指液压马达输入油液的压力，常用单位为MPa。2）额定压力pn是指液压马达在额定转速范围内连续运转所允许达到的最大输入压力，常用单位为MPa。3）最高允许压力pmax是指液压马达短时间内所允许超载使用的极限压力，常用单位为MPa。液压马达识别与图形符号2.2（2）排量和流量1）排量VM是指在不考虑泄漏情况下，液压马达轴每转一周所需要输入的液体体积，常用单位为mL

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r。2）理论流量qt是指液压马达在不考虑泄漏的情况下单位时间内所需输入的油液体积，常用单位为L

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min。3）实际流量q是指液压马达工作时的输入流量，常用单位为L

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min。计算实际流量必须考虑马达的泄漏量，如马达的理论流量为qt，泄漏量为Δq，则液压马达的实际流量为q＝qt＋Δq4）额定流量qn是指在额定转速和额定压力下马达输入的流量，常用单位为L

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min。液压马达识别与图形符号2.2（3）容积效率ηV和转速1）容积效率ηV是指液压马达的理论流量与实际流量的比值。因为液压马达存在泄漏，输入马达的实际流量q必然大于理论流量qt，故液压马达的容积效率ηV为2）额定转速nn是指在额定压力下，能保证长时间正常运转的最高转速，常用单位为r

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min。3）最高转速nmax是指在额定压力下，允许液压马达在短时间内超过额定转速运转时的最高转速，常用单位为r

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min。4）在考虑液压马达的泄漏后，转化为液压马达输出的转速n为5）调速范围ni为液压马达识别与图形符号2.2（4）机械效率和转矩1）机械效率ηm因为液压马达工作时存在摩擦，它的实际输出转矩T必然小于理论转矩Tt，故液压马达的机械效率为2）理论转矩Tt如果不计损失，液压马达输入的液压功率应当全部转换为液压马达输出的机械功率，则液压马达输出的理论转矩为3）输出转矩T由于液压马达内部有各种摩擦，实际输出的转矩为（5）总效率总效率是指液压马达的输出功率与输入功率的比值，等于机械效率和容积效率的乘积，用η表示，常用单位为kW。即液压马达识别与图形符号2.2二、液压马达的结构1.高速小扭矩液压马达高速液压马达有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等多种形式。叶片式液压马达体积小，转动惯量小，动作灵敏，适用于换向频率较高的场合；但其泄漏量较大，低速工作时不稳定。因此，叶片式液压马达一般用于转速高、扭矩小和动作要求灵敏的场合。液压马达识别与图形符号2.22.低速大扭矩液压马达常见的低速大扭矩液压马达都属于不可调节的或是有级调节的径向柱塞式液压马达，一般又可分为曲轴连杆式、静力平衡式和多作用内曲线式等不同的结构形式。液压马达识别与图形符号2.2液压马达识别与图形符号2.2三、液压马达的图形符号液压马达识别与图形符号2.2液压泵识别与图形符号液压马达识别与图形符号液压辅助元件识别与图形符号液压缸识别与图形符号液压缸识别与图形符号2.3一、工作原理与性能参数1.液压缸的工作原理（1）双活塞杆液压缸如图所示为双活塞杆液压缸的工作原理，其液压缸活塞两端都有活塞杆伸出。当两活塞杆直径相同、缸两腔的供油压力和流量都相等时，活塞（或缸体）两个方向的运动速度和推力都相等。因此，这种液压缸常用于要求往复运动速度和负载都相同的场合。液压缸识别与图形符号2.31.液压缸的工作原理（2）单活塞杆液压缸图2－20所示为单活塞杆液压缸的工作原理，其液压缸活塞只有一端有活塞杆伸出，因此两腔的有效工作面积不相等。当向液压缸两腔分别供油，且供油压力和流量相同时，活塞（或缸体）在两个方向的推力和运动速度不相等。液压缸识别与图形符号2.31.液压缸的工作原理（3）单活塞杆液压缸差动连接如图所示为单活塞杆液压缸的差动连接示意图。当单杆活塞两腔同时通入压力油时，由于无杆腔的工作面积比有杆腔大，活塞向右的推力大于向左的推力，故其向右移动。液压缸差动连接时，在液压缸输入流量和工作压力相同的情况下，单杆活塞差动连接时能使其速度提高，同时其推力下降。液压缸识别与图形符号2.32.液压缸的性能参数（1）双活塞杆液压缸双活塞杆液压缸的推力F和速度v分别为（设回油压力为零）液压缸识别与图形符号2.32.液压缸的性能参数（2）单活塞杆液压缸1）液压缸活塞杆伸出当液压缸的无杆腔进压力油、有杆腔回油时，活塞推力F1和运动速度v1分别为2）液压缸活塞杆退回当液压缸的有杆腔进压力油、无杆腔回油时，活塞推力F2和运动速度v2分别为液压缸识别与图形符号2.3二、液体钢的结构1.活塞式液压缸（1）双活塞杆液压缸双活塞杆液压缸，其活塞的两侧都有伸出杆，当两活塞杆直径相同、液压缸两腔的供油压力和流量都相等时，活塞（或缸体）两个方向的运动速度和推力也都相等。因此，这种液压缸常用于要求往复运动速度和负载都相同的场合。液压缸识别与图形符号2.3液压缸识别与图形符号2.31.活塞式液压缸（2）单活塞杆液压缸图2－23所示为单活塞杆液压缸。其活塞的一侧有伸出杆，两腔的有效工作面积不相等。当向液压缸两腔分别供油、且供油压力和流量相同时，活塞（或缸体）在两个方向的推力和运动速度不相等。液压缸识别与图形符号2.32.柱塞式液压缸由于活塞式液压缸内壁精确度要求很高，当缸体较长时，孔的精加工较困难，故改用柱塞式液压缸。因柱塞式液压缸内壁不与柱塞接触，缸体内壁可以粗加工或不加工，只要求柱塞精加工即可。液压缸识别与图形符号2.3柱塞式液压缸的特点如下：1）柱塞和缸体内壁不接触，具有加工工艺性好、成本低的优点，适用于行程较长的场合。2）柱塞式液压缸是单作用液压缸，即只能实现一个方向的运动，回程要靠外力（如弹簧力、重力）或成对使用。3）柱塞工作时总是受压，因而要有足够的刚度。4）柱塞质量较大（有时做成中空结构），水平安置时会因自重下垂，引起密封件和导向套单边磨损，故多垂直使用。3.摆动式液压缸摆动式液压缸是输出转矩并实现往复摆动的执行元件，也称为摆动式液压马达，分为单叶片式和双叶片式两种。液压缸识别与图形符号2.3液压泵识别与图形符号液压马达识别与图形符号液压辅助元件识别与图形符号液压缸识别与图形符号一、邮箱及其附件1.油箱（1）开式油箱开式油箱中液面以上的空气与大气相通，即使不通也保持大气压。广泛用于一般的液压系统。（2）闭式油箱1）隔离式闭式油箱隔离式闭式油箱有带折叠器和带挠性隔离器两种结构。当液压泵工作时，使外界空气不与油箱内液面接触，并保持液面上的压力为大气压力。为了防止油箱内液面压力低于大气压力的意外事故发生，需要安装低压报警器、自动停机装置或自动紧急补充液压油装置。2）充气式闭式油箱（又称压力油箱）充气式闭式油箱也称压力油箱，油箱整个是封闭的，空气直接与油液接触或者被输入到蓄能器式的皮囊内不与油液接触，油箱中的压力比大气压力稍高一些，油箱顶部有一充气管，可送入已过滤、纯净的压缩空气，充气油箱的气压一般以0.

05～0.

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MPa为佳。液压辅助元件识别与图形符号2.4液压辅助元件识别与图形符号2.42.冷却器（1）风冷冷却器风冷冷却器由许多带有散热片的管子构成，工作液体从管中流过，利用自然通风或风扇强制通风，使空气穿过管子和散热片表面进行冷却。这种冷却器结构简单，价格较低，但冷却效果较水冷式差。（2）水冷冷却器常用的水冷冷却器有蛇形管冷却器、多管冷却器和翅片管式冷却器等。液压辅助元件识别与图形符号2.4液压辅助元件识别与图形符号2.43.加热器加热器一般常采用结构简单、能按需要自动调节最高温度和最低温度的电加热器。这种加热器的安装方式是用法兰盘横装在箱壁上，发热部分全部浸在油液内。加热器应安装在箱内油液流动处，以利于热量的交换。由于油液是热的不良导体，单个加热器的功率容量不能太大，以免其周围油液过度受热后发生变质。液压辅助元件识别与图形符号2.4二、滤油器滤油器用来过滤混在液压油液中的杂质，降低进入系统中油液的污染度，保证系统正常地工作。滤油器按滤芯材质和过滤方式分为网式、线隙式、纸芯式、烧结式和磁性滤油器等。过滤精度可分为粗、普通、精和特精四个等级。液压辅助元件识别与图形符号2.4液压辅助元件识别与图形符号2.4液压辅助元件识别与图形符号2.4三、蓄能器蓄能器用来储存油液多余的压力能，并在需要时释放出来供给系统。蓄能器主要有重力式、弹簧式和充气式三类，常用的是充气式蓄能器，充气式蓄能器又可分为活塞式、气囊式和隔膜式三种。液压辅助元件识别与图形符号2.4四、油管及管接头1.油管油管用来连接液压系统中的各种液压元件。油管分为硬管和软管两类。2.管接头管接头是用来连接油管与油管、油管与液压元件之间的可拆式连接件。它必须保证工作液体的循环流动和能量的传递，具有能量损失小、有足够的强度、密封良好和装拆使用方便等条件。液压辅助元件识别与图形符号2.4液压辅助元件识别与图形符号2.4液压辅助元件识别与图形符号2.4液压辅助元件识别与图形符号2.4液压辅助元件识别与图形符号2.4五、密封件1.间隙密封间隙密封是靠相对运动件配合面之间的微小间隙来进行密封的，常用于柱塞、活塞或阀的圆柱配合副中。它的主要作用是使径向压力分布均匀，减少液压卡紧力，同时使阀芯在孔中对中性好，以减小间隙的方法来减少泄漏；同时槽所形成的阻力，对减少泄漏也有一定的作用。这种密封的优点是摩擦力小，缺点是磨损后不能自动补偿，主要用于直径较小的圆柱面之间，如液压泵内的柱塞与缸体之间、滑阀的阀芯与阀孔之间的配合。2.密封件密封密封件密封在需要密封的配合表面之间装置专门的弹性密封元件以实现密封。密封件密封工作可靠，密封性能好，易于维修，应用广泛。液压辅助元件识别与图形符号2.4液压辅助元件识别与图形符号2.4液压辅助元件识别与图形符号2.4液压辅助元件识别与图形符号2.4六、压力表及流量计压力表用来检测系统中各工作点的压力，以便调整和控制液压系统的压力。流量计用来检测系统的流量。测量参数仪表主要用来测量系统