《液压与气压传动》 课件汇 单元1-9 液压传动概述-现代液压技术

液压与气压传动单元1液压传动概述学习目标掌握液压传动的工作原理及液压传动系统的组成。理解用液压传动图形符号表达液压元件的意义。熟悉液压传动的优缺点。了解液压传动的应用及发展概况。结合我国液压发展史及成就培养爱国情怀，进一步理解科技进步在国家富强、民族复兴中的地位和作用。机械设备传动部分的作用是把原动机（电动机、内燃机等）的输出功率传送给工作机构。传动有多种类型，如机械传动、电力传动、液压传动、气压传动以及它们的组合——复合传动等。按照其工作原理的不同，液体传动又可分为液压传动和液力传动两种形式。液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；而液力传动则主要利用液体的动能来传递能量。

目录CONTENTS单元1液压传动概述液压传动的工作原理与系统的组成1.1液压传动的优缺点1.2液压传动的应用及发展概况1.301液压传动的工作原理与系统的组成液压传动的工作原理1.1.1如图所示的某机床工作平台的液压系统为例来说明液压传动系统的工作原理。图1-1图1-2液压传动系统的组成及职能符号1.1.2从上述实例，液压传动系统主要由以下四个部分组成：1.动力元件将原动机输入的机械能转换为液体压力能的装置，其作用是为液压系统提供压力油，是系统的动力源。2.执行元件将液体压力能转换为机械能的装置，其作用是在压力油的推动下输出力和速度。3.控制调节元件用以控制液压传动系统中油液的压力、流量和流动方向的装置。4.辅助元件除以上元件外的其它元器件都称为辅助元件。液压元件的图形符号1.1.3液压系统的图形符号有两种，一种是半结构图，另一种是职能符号图。图1-1

某机床工作台液压系统的工作原理结构简图对每个液压元件只表示出其内部结构原理，外部形状则一律不表示，故称为结构简图。特点:直观性强容易理解，但图形较复杂，绘制不方便。液压元件的图形符号1.1.3液压系统的图形符号有两种，一种是半结构图，另一种是职能符号图。图1-2

用图形符号绘制的某机床工作台的液压传动系统职能符号用一确定的图形符号代表某种液压元件，该图形符号称为这种液压元件的职能符号。职能符号通常以元件的静止位置或零位来表示，且只表示元件的功能，不表示元件的结构和参数。特点:便于绘制，液压系统图简单明了，油路走向清楚，对系统的分析、设计都很方便。02液压传动的优缺点液压传动的优点1.2.1液压传动容易做到对速度的无级调节，且其调速范围大，

并且对速度的调节还可在工作过程中进行；在相同功率的情况下，液压传动装置的体积小、重量轻、结构紧凑；液压传动工作比较平稳、反应快、换向冲击小，能快速起动、制动和频繁换向；液压装置易实现自动化，可以方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制，并能很容易地与电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作；液压传动易实现过载保护，液压元件能够自行润滑，故使用寿命较长；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。液压传动的缺点1.2.2液体的泄漏和可压缩性使液压传动难以保证严格的传动比；液压传动在工作过程中能量损失较大，因此，传动效率相对低，不宜作远距离传动；液压传动对油温变化比较敏感，不宜在较高和较低的温度下工作；液压系统出现故障时，不易诊断。03液压传动的应用及发展概况液压传动的发展概况相对于机械传动来说，液压传动是一门新的技术。液压传动自17世纪帕斯卡提出静压传递原理、1795年世界上第一台水压机诞生以来，已有200多年的历史，但直到上世纪30年代，由于工艺制造水平的提高，它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。特别是在第二次世界大战期间，由于军事工业迫切需要反应快和精度高的自动控制系统，因而出现了液压伺服系统。液压传动在各类机械行业中的应用行业名称

应用场所举例工程机械挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等起重运输机械汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等矿山机械凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架等建筑机械打桩机、液压千斤顶、平地机等农业机械联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等冶金机械电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机等轻工机械打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等汽车工业自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车中的转向器、减振器等智能机械折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、机器人等案例分析与能力训练液压技术主要应用领域由于液压系统存在着许多优点，所以从民用到国防，从一般传动到精确要求高的控制系统中都得到了广泛的应用，液压系统工程应用图例（如图1-3）所示。图1-3

液压系统工程应用图例（a）挖掘机（b）架桥机（c）磨床（d）起重机（e）装载机感谢学习液压与气压传动单元2液压传动基础学习目标了解液压油的基本特性、要求及选择方法。掌握液体静力学相关知识。掌握液体动力学基本概念及相关方程，并理解方程本质及应用。熟悉管道中液体流动的特性。了解液压冲击及空穴现象发生的原因及解决措施。从基础做起，培养踏实专注的优良品质。液体是液压传动的工作介质。了解液体的物理、化学性质，研究液体的静力学与动力学规律，对正确理解液压传动的基本原理是十分重要的，也是今后学习的基础。本章介绍有关液压传动的流体力学基础知识，包括液体静力学方程、连续性方程、伯努利方程、动量方程的应用，压力损失、小孔流量的计算以及压力冲击现象等。

目录CONTENTS单元2液压传动基础液压油的主要物理性质及选用2.1液体静力学2.2液体动力学2.3液体流动时的压力损失2.4液体流经小孔及间隙的流量2.5液压冲击与空穴现象2.601液压油的主要物理性质及选用液体的粘性2.1.1液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力会阻止分子间的相对运动而产生内摩擦力，这种特性叫做液体的粘性。液体只有在流动时才会呈现出粘性，静止液体是不呈现粘性的。粘性的大小可以用粘度表示。1.液体粘性的意义液体的粘性2.1.1常用的粘度有动力粘度、运动粘度和相对粘度三种。2.液体的粘度图2-1

液体黏性示意图动力粘度如图所示，若两平行平板之间充满液体，上平板以速度向右运动，下平板固定不动。附着在上平板的液体在其吸附力作用下，跟随上平板以速度向右运动。附着在下平板的液体在吸附力作用下则保持静止，中间液体的速度由上至下逐渐减小。当两平行平板距离较小时，速度近似按线性规律分布。图2-1

液体黏性示意图动力粘度由实验得出，液层间的内摩擦力F与液层间的接触面积A、液层间相对速度成正比，而与液层间的距离成反比。即

(2-1)若用单位面积上的内摩擦力，即切应力来表示液体粘性，则上式可改写成

(2-2)

液体的粘性2.1.1常用的粘度有动力粘度、运动粘度和相对粘度三种。2.液体的粘度运动粘度动力粘度与该液体密度的比值称为运动粘度，即

(2-4)运动粘度没有明确的物理意义，但它却是工程实际中经常用到的物理量，因为其单位只有长度和时间量纲，类似于运动学的量，故称为运动粘度。

运动粘度的法定计量单位为m2/s和mm2/s。液压油(液)的粘度等级就是以其40℃时运动粘度的某一中心值来表示，如L-HM32液压油的粘度等级为32，则40℃时其运动粘度的中心值为32mm2/s。液体的粘性2.1.1常用的粘度有动力粘度、运动粘度和相对粘度三种。2.液体的粘度相对粘度它是用特定粘度计在规定条件下测出的粘度。各国采用的相对粘度单位有所不同。有的用赛氏粘度，有的用雷氏粘度，我国采用恩氏粘度。相对粘度由于测量条件不同，相对粘度也不同。恩氏粘度用恩氏粘度计测定，即将2O0cm3的被测液体装入底部有2.8mm小孔的恩氏粘度计容器内，在某一特定温度下测定该液体在自重作用下流尽所需时间，与2O℃的2O0cm3蒸馏水在同一粘度计中流尽所需时间之比值，便是该液体在这一特定温度时的恩氏粘度。即

(2-5)恩氏粘度与运动粘度可用经验公式换算,也可从有关图表直接查出。液体的粘性2.1.13.粘度与压力、温度的关系在一般液压系统所使用的压力范围内，液压油(液)的粘度受压力变化的影响甚微，可以忽略不计；但当液体所受的压力加大时，分子之间的距离缩小，内聚力增大，其粘度也随之增大。液压油(液)的粘度对温度变化十分敏感，温度升高，粘度将降低。

液体的可压缩性2.1.2液体体积随着压力变化而改变。液体受压力作用而发生体积减小的性质称为液体的可压缩性。压缩性大小用压缩系数表示。即

(2-6)

液压油(液)的可压缩性很小，所以一般可忽略不计。但在某些情况下，如研究液压系统的动态特性以及远距离操纵的液压机构时，就需要考虑液压油(液)可压缩性的影响。液压油的要求2.1.3液压油的质量及其各种性能将直接影响液压系统的工作。液压系统使用油液的要求主要有下面几点：适宜的粘度和良好的粘温性能。一般液压系统所用的液压油其运动粘度范围为：（13～68）×10-6m2/s(40°C)，一般液压系统要求粘度指数VI在90以上；良好的润滑性能，以减小液压元件中相对运动表面的磨损。为了改善液压油的润滑性能，可加入添加剂以增加其润滑性能；良好的化学稳定性，即对热、氧化、水解、相容都具有良好的稳定性；良好的防锈性和防腐性；比热、热传导率大，热膨胀系数小；良好的泡沫性和抗乳化性；油液纯净，含杂质量少；倾点和凝点低，闪点(明火能使油面上油蒸气内燃，但油本身不燃烧的温度)和燃点高；对人体无害，成本低。02液体静力学液体静力学所研究的问题是液体处于相对平衡状态下的力学规律及其实际应用。所谓相对平衡是指液体内部各质点间没有相对运动，至于液体本身完全可以与容器一起如同刚体一样做各种运动。因此，液体在相对平衡状态下没有粘性，不存在切应力，只存在法向的压应力，即静压力。本节主要讨论液体的平衡规律和压强分布规律以及液体对物体壁面的作用力。

液体静力学液体静压力及其特性2.2.1液体处于静止状态时，液体质点间没有相对运动，不存在内摩擦力，即不呈现粘性。因此，静正液体的表面力只有法向力。液体内共点处单位面积上所受到的法向力叫做该点处的静压力，即在面积作用有法向力时，该点处的压力可定义为

(2-7)若法向力均匀地作用在面积上，则压力表示为(2-8)液体静力学基本方程2.2.2图2-2

静止液体内压力分布规律设小液柱底面积为ΔΑ，高为h，液体的密度为ρ，则这个小液柱在重力及周围液体的压力作用下，处于平衡状态，其平衡式为:即

(2-9)

在重力场中讨论静止液体内的压力分布规律具有普遍意义。如图2-2所示，在—密闭容器内，静止液体所受的力有液体的重力、液面上的外加力以及容器壁面作用于液体表面上的反压力。若求在液面下深h处A点的压力p可以从液体内部取出一个底面包含A点的竖直小液柱，其上顶与液面重合。液体静压力的传递2.2.3图2-3

帕斯卡原理应用图2-3所示为应用帕斯卡原理的液压千斤顶工作原理图。在两个相互连通的液压缸密封腔中充满油液，小活塞和大活塞的面积分别为A1和A2，在大活塞上放一重物W，小活塞上施加一平衡重力W的力F时，则小液压缸中液体的压力p_1为F/A1，大液压缸中液体的压力p_2为W/A2。因两缸互通而构成一个密封容器，根据帕斯卡原理则有p1=p2，相应有:

(2-10)注意：由式(2-10)可知，如果大活塞上没有负载，即W=0，当略去活塞重力及其它阻力时，F也为零，因此无论怎样也对小活塞施加不上作用力，也就不可能在液体中形成压力。由此得出一个重要概念：液压传动系统的压力取决于负载，而与流入的液体多少无关。由静力学基本方程可知，静止液体内任一点处的压力都包含了液面上的压力。这说明在密封容器内，施加于静止液体上的压力，能等值地传递到液体中的各点，这就是静压传递原理(又称帕斯卡原理)。在液压传动系统中，通常由外力产生的压力要比液体自重形成的压力大得多，认为静止液体中的压力处处相等。认识帕斯卡原理液压千斤顶的工作原理液体静压力的传递2.2.3液体压力的表示方法有两种:压力的表示方法2.2.4一种是以绝对真空为基准表示的绝对压力；另一种是以大气压力为基准表示的相对压力。图2-4

绝对压力、相对压力和真空度间的关系绝对压力和相对压力的关系为:绝对压力=大气压力+相对压力真空度=大气压力-绝对压力注意：以大气压力为基准计算压力时，基准以上的正值是表压力，基准以下的负值就是真空度。

液体对固体壁面的作用力2.2.5图2-5

液体对锥面的作用力液体和固体壁面相接触时，固体壁面将受到液体压力的作用。在分析液压系统的压力时，可以近似地认为整个液体内部的压力是相等的。当固体壁面为一曲面时，液体在某一方向(x)上对曲面的作用力F_x等于液体压力p与曲面在该方向(x)投影面积A_x的乘积，即:

(2-12)

如图2-5所示锥阀，与锥面接触的液体压力为p

，锥面与阀口接触处的直径为d

，液体在轴线方向对锥面的作用力

F_轴

就等于液体压力p与受压锥面在轴线方向投影面积πd^2/4的乘积，即:

(2-13)

03液体动力学液体动力学基础是主要研究液体流动时流速和压力之间的变化规律。其中，流动液体的连续性方程、伯努利方程、动量方程就是描述流动液体力学规律的三个基本方程。这些内容不仅构成了液体动力学的基础，而且还是液压技术中分析问题和设计计算的理论依据。液体动力学液体动力学基本概念2.3.11.理想液体和恒定流动理想液体在研究流动液体时，将假设的既无粘性又无可压缩性的液体称为理想液体，而把实际存在的既有粘性又有可压缩性的液体称为实际液体。恒定流动液体流动时，若液体中任一点处的压力、速度和密度都不随时间而变化，则这种流动称为恒定流动；若液体中任一点处的压力、速度和密度中只要有一个参数随时间而变化，就称为非恒定流动。液体动力学基本概念2.3.12．流量和平均流速过流断面(或通流截面)液体在管道中流动时，其垂直于流动方向的截面称为过流断面或称为通流截面。2．流量和平均流速流量流量的单位m^3/s为或L/min，换算关系为1m^3/s=6×L/min。对于实际液体的流动，由于粘性的作用，通流截面上各点的液体实际流速分布规律较复杂(见图2-6中A截面实际流速u分布)，为便于流量计算，需引入平均流速概念。单位时间内流过某一过流断面的液体体积称为流量。流量用q_v表示，即:

(2-14)2．流量和平均流速平均流速假设液流在通流截面A上各点的流速均匀分布(见图2-6平均流速v分布)，且液体以平均流速流过通流截面A的流量等于液体以实际流速流过该截面的流量，即:

(2-15)图2-6

实际流量和平均流量式中：A为通流截面A的面积。由式（2-14）可得出通流截面A上的平均流速为:

(2-16)

3．流态液体有两种流动状态，即层流和紊流。在层流时，液体质点互不干扰，流动呈层状且平行于导管轴线；在紊流时，液体质点的运动杂乱无章，除了平行于导管轴线的运动外，还存在剧烈的横向运动。实验证明，液体在圆管中的流动状态与管内液体的平均流速v、管道内径d和液体的运动黏度v有关。由这三个参数所组成的雷诺数Re常用来判定液体流动状态，雷诺数可表示如下:

(2-17)雷诺数的物理意义雷诺数是液流的惯性力与内摩擦力的比值。雷诺数较小时，液体的内摩擦力起主导作用，液流状态为层流；雷诺数较大时，惯性力起主导作用，液流状态为紊流。3．流态

流动液体的基本定律2.3.21.连续性方程图2-7

不等截面管

也可得(2-18)流动液体的基本定律2.3.22.伯努利方程图2-8

理想液体伯努利方程示意图

或(2-19)

流动液体的基本定律2.3.23.动量方程

04液体流动时的压力损失沿程压力损失2.4.1液体在直径不变的直通道中流动时因其内摩擦而产生的能量损失，称为沿程压力损失。它主要决定于液体平均流速υ、动力粘度μ(ρv)、通道的长度l和内径d等，其计算公式为

(2-21)

式中：λ为沿程阻力系数。式(2-21)既适用于层流又适用于紊流，只是λ选取的数值不同，λ值可从有关图表查出。局部压损失2.4.2

一般都依靠实验求得各种类型局部障碍的局部阻力系数，然后再计算局部压力损失Δp_ξ

，其计算公式为

(2-22)

(2-23)液体流经管道的弯头、大小管的接头、突变截面、阀口和网孔等局部障碍处时，因液流方向和速度大小发生突度，使液体质点间相互撞击而造成的能量损失，称为局部压力损失。管路系统的总压力损失2.4.3利用上式进行计算时，只有在各局部障碍之间有足够距离时才正确。液压系统中的压力损失绝大部分将转换为热能，造成系统油温升高、泄漏增大。管路系统的总压力损失应为所有沿程压力损失和局部压力损失之和，即

(2-24)05液体流经小孔及间隙的流量液体流经小孔的流量2.5.1

1．液体流经薄壁小孔的流量流经薄壁小孔的流量为

(2-25)

2．液体流经短孔的流量液体流经短孔的流量计算仍可用薄壁小孔的流量计算公式，只是流量系数不同。短孔比薄壁小孔加工容易，因此特别适合要求不高的节流阀用。3．液体流经细长孔的流量液体流经细长孔时，由于液体内摩擦力的作用较突出，故多为层流。液体流经细长孔的流量计算公式为

(2-26)从上式可发现，流经细长孔的流量会随液体粘度变化而变化。流经三种小孔的流量公式，可以综合地用下面通式表达(2-27)

液体流经间隙的流量2.5.2在液压元件中常见的间隙形式有两种，即平行平板间隙和环状间隙。1．液体流经平行平板间隙的流量平行平板间隙分为固定平行平板间隙和相对运动平行平板间隙两种。液体流经固定平行平板间隙的流量在这种间隙中液体的流动属于压差流动，其流量计算公式为

(2-28)从上式可以看出，流经固定平行平板间隙的流量与间隙高度的三次方成正比，可见液压元件间隙大小对泄漏的影响很大。液体流经相对运动平行平板间隙的流量

平行平板有相对运动时，两平板一般为一长一短。式(2-24)中“±”的确定方法为：若长平板相对于短平板的运动方向与压差流动方向相同，取“+”(见图2-9a和c)；反之，取“-”(见图2-9b和d)。图2-9

流经相对运动平行平板间隙的流量

图2-9为液体在平行平板间隙中既有压差流动又有剪切流动的情况。在间隙中流速的分布规律和流量是上述两种情况的叠加，即液体流经间隙的流量为

(2-30)液体流经同心环状间隙的流量环状间隙分为同心环状间隙和偏心环状间隙两种。2．液体流经环状间隙的流量

图2-10

流经同心环状间隙的流量液体流经偏心环状间隙的流量图2-11所示内外两圆柱面若不同心，便形成偏心环状间隙，其流量计算公式为：

(2-32)图2-11

偏心环形缝隙

06液压冲击与空穴现象液压冲击2.6.11.产生液压冲击的原因在液压系统中，由于某种原因引起液体压力在某一瞬间突然急剧上升，而形成很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。阀门突然关闭引起液压冲击若有一较大容腔(如液压缸、蓄能器等)和在另一端装有阀门的管道相通。当阀门开启时，管内液体从阀门流出。当阀门突然关闭时，从阀门处开始液体动能将逐层转化为压力能，相应产生一从阀门向容腔推进的压力冲击波，出现液压冲击。运动部件突然制动引起液压冲击如换向阀突然关闭液压缸的回油通道而使运动部件制动时，这一瞬间运动部件的动能会转化为被封闭油液的压力能，压力急剧上升，出现液压冲击。液压系统中元件反应不灵敏造成液压冲击如系统压力突然升高时，溢流阀不能迅速打开溢流阀口，或限压式变量泵不能及时自动减小输出流量等，都会导致液压冲击。2．液压冲击的危害在液压系统中产生液压冲击时，瞬时压力峰值有时比正常压力要大好几倍，会引起振动和噪声，导致密封装置、管路和液压元件的损坏，甚至还会使某些液压元件(如压力继电器、顺序阀等)产生误动作，从而影响系统正常工作。可见应力求减小液压冲击。延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间。可采用换向时间可调的换向阀。实验证明当换向时间大于0.3s时，液压冲击就大大减少。限制管路内液体的流速及运动部件的速度。一般在液压系统中将管路流速控制在4.5m／s以内，运动部件的速度一般小于10.0/min，并且当运动部件的质量越大，则其运动速度就应该越小。适当增大管径。这样不仅可以降低流速，而且可以减小压力冲击波传播速度。尽量缩小管道长度，可以减小压力波的传播时间。用橡胶软管或在冲击源处设置畜能器，以吸收冲击的能量；也可以在容易出现液压冲击的地方，安装限制压力升高的安全阀。通常可采取下列措施来减少液压冲击：在液压系统中，如果某处压力低于油液工作温度下的空气分离压时，油液中的空气就会分离出来而形成大量气泡；当压力进一步降低到油液工作温度下的饱和蒸汽压力时，油液会迅速汽化而产生大量汽泡。这些气泡混杂在油液中，产生空穴，使原来充满管道或液压元件中的油液成为不连续状态，这种现象一般称为空穴现象。减小阀孔或其他元件通道前后的压力差。降低液压泵的吸油高度，采用内径较大的吸油管，并尽量少用弯头，以减小管路阻力，必要时对大流量泵采用辅助泵供油。各元件的连接处要密封可靠，以防止空气进入。整个系统管路应尽可能直，避免急弯和局部狭窄等。提高元件的抗气蚀能力。通常可采取下列措施来减少液压冲击：空穴现象2.6.2感谢学习液压与气压传动单元3液压动力元件学习目标掌握液压泵的工作原理、主要性能及符号、参数。掌握液压泵的分类，齿轮泵、叶片泵和柱塞泵的工作原理及结构特点。了解液压泵的常见故障及排除方法。了解液压泵的选用原则。树立正确的理想信念，激发人生前进的动力源。目录CONTENTS单元3液压动力元件液压泵概述3.1齿轮泵3.2叶片泵3.3柱塞泵3.4液压泵的选用3.501液压泵概述液压泵是液压系统中的动力装置，是能量转换元件。它由原动机（电动机或内燃机）驱动，把输入的机械能转换为工作液体的压力能输出到系统中去，为执行元件提供动力。它是液压系统不可缺少的核心元件，其性能好坏直接影响到系统是否正常工作。液压泵的工作原理3.1.1图3-1

单柱塞液压泵的工作原理

液压泵是靠密封容腔容积的变化来工作的。图3-1所示的是一单柱塞液压泵的工作原理图。原动机驱动偏心轮1旋转时，柱塞2将作往复运动，使密封容积a的大小发生周期性的交替变化。原动机驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油，这样液压泵就将原动机输入的机械能转换成液体的压力能输出。

液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵。（a）单向定量泵（b）双向定量泵（c）单向变量泵（d）双向变量泵图3-2

液压泵的符号

液压泵的主要性能参数3.1.21.液压泵的压力工作压力液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力的大小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。额定压力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。超过此值即为过载。最高允许压力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。一般最大允许压力为额定压力的1.1倍。超过这个压力液压泵将很快损坏。流量是指单位时间内泵输出油液的体积，其单位为m^3/r

。2.液压泵的排量和流量液压泵的主要性能参数3.1.2排量V。它是由计算泵密封容腔几何尺寸的变化而得到的泵每转排出油液的体积。其国际标准单位为m^3/r，常用的单位为mL/r。理论流量q_vt。理论流量是指在不考虑液压泵泄漏流量的情况下，该泵在单位时间内所排出的液体体积的平均值。如果液压泵的排量为V，其主轴转速为n，则该液压泵的理论流q_vt为

(3-1)qvt=Vn实际流量qv。它是泵工作时的输出流量，这时的流量必须考虑泵的泄漏。它等于泵理论流量减去泄漏损失的流量∆qv，即(3-2)额定流量qvn。它是泵在额定转速和额定压力下输出的流量。由于泵存在泄漏，所以泵实际流量qv和额定流量qvn都小于理论流量qvt。

qv=qvt−∆qv液压泵的主要性能参数3.1.23.液压泵的功率和效率(1)液压泵的功率损失

液压泵的功率损失有容积损失和机械损失两部分。

容积损失是指液压泵流量上的损失，液压泵的实际输出流量总是小于其理论流量，其主要原因是由于液压泵内部高压腔的泄漏、油液的压缩以及在吸油过程中由于吸油阻力太大、油液粘度大以及液压泵转速高等原因而导致油液不能全部充满密封工作腔。液压泵的容积损失用容积效率来表示,它等于液压泵的实际输出流量与其理论流量之比。

即：(3-7)

机械效率机械损失是指液压泵在转矩上的损失。液压泵的实际输入转矩总是大于理论上所需要的转矩，其主要原因是由于液压泵体内相对运动部件之间因机械摩擦而引起的摩擦转矩损失以及液体的粘性而引起的摩擦损失。液压泵的机械损失用机械效率表示，它等于液压泵的理论转矩与实际输入转矩之比，设转矩损失为，则液压泵的机械效率为：

(3-9)理论功率液压泵的输入为机械能，表现为转矩和转速；其输出为压力能，表现为压力和流量。当用液压泵输出的压力能驱动液压缸克服负载F以速度运动v时(若不考虑能量损失)，则液压泵和液压缸的理论功率为:

(3-3)(2)液压泵的功率

液压泵的输入功率是指作用在液压泵主轴上的机械功率,当输入转矩为T，角速度为ω时,有：

(3-4)

输出功率液压泵的输出功率是指液压泵在工作过程中的实际吸、压油口间的压差Δp和输出流量q_v的乘积,即：

(3-5)

液压泵的泄漏量随压力升高而增大，相应其容积效率也随压力升高而降低。机械效率是指驱动液压泵的理论转矩与实际转矩的比值，即(3-9)由式(3-3)可得，

，代入式(3-9)可得(3-10)液压泵的总效率

为其实际输出功率和实际输入功率的比值

(3-11)图3-3

液压泵的特性曲线液压泵的各个参数和压力之间的关系如图所示。02齿轮泵齿轮泵是一种常用液压泵。其主要特点是结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性能好，对油液污染不敏感和工作可靠等。其主要缺点是流量和压力脉动大，噪声大，排量不可调。按齿轮的啮合形式的不同，齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵，由于外啮合齿轮泵工艺简单、加工方便，因而应用最广。下面分别介绍它们的工作原理、结构特点和性能。齿轮泵的工作原理和结构3.2.1当泵的主动齿轮按图示箭头方向旋转时，齿轮泵右侧（吸油腔）齿轮脱开啮合，使密封容积增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大气压的作用下，经吸油管路、吸油腔进入齿间。随着齿轮的旋转，吸入齿间的油液被带到另一侧，进入压油腔。这时轮齿进入啮合，使密封容积逐渐减小，齿轮间部分的油液被挤出，从压油腔输送到系统中去，形成了齿轮泵的压油过程。齿轮在电机带动下不断地旋转，齿轮泵就不断地吸、压油。齿轮啮合时齿向接触线把吸油腔和压油腔分开，起配油作用。

图3-4

外啮合型齿轮泵工作原理注意：其主要结构由泵体、一对啮合的齿轮、泵轴和前后泵盖组成。如图3-5所示为CB-B齿轮泵的结构图。该泵采用了泵体与两泵盖三片式结构，两泵盖与泵体用两个定位销和六个螺钉连接，这种结构便于制造和维修时控制齿轮端面和盖板间的端面间隙(小流量泵间隙为0.025～0.04mm，大流量泵间隙为0.04～0.06mm)。

图3-5

CB-B

齿轮泵的结构1—堵头；2—轴承；3—后泵盖；4—键；5—齿轮；6—泵体；7—前泵盖；8—螺钉；9—压环；10—骨架式密封圈；11—主动轴；12—泄油孔；13—从动轴；14—定位销；15—封油缷荷槽齿轮泵的结构特点分析3.2.2齿轮泵要能连续地供油，就要求齿轮啮合的重叠系数ε大于1，也就是当一对齿轮尚未脱开啮合时，另一对齿轮已进入啮合，这样就出现同时有两对齿轮啮合的瞬间，在两对齿轮的齿向啮合线之间形成了一个封闭容积。这个密闭容积随着齿轮的转动形成了困油现象。这种困油现象极为严重地影响着泵的工作平稳性和使用寿命。图3-6

齿轮泵的困油现象1.齿轮泵的困油现象CB—B型齿轮泵将卸荷槽的位置整个向吸油腔侧平移了一个距离。这时封闭腔只有在由小变至最大时才和压油腔断开，油压没有突变。封闭腔和吸油腔接通时，封闭腔不会出现真空也没有压力冲击，这样改进后，使齿轮泵的振动和噪声得到了进一步改善。图3-7

齿轮泵的困油卸荷槽图

齿轮泵的结构特点分析3.2.2图3-8

齿轮泵的径向不平衡力2.径向不平衡力产生原因在压油腔内有液压力作用于齿轮上，沿着齿顶的泄漏油，具有大小不等的压力，就是齿轮和轴承受到的径向不平衡力。液压力越高，这个不平衡力就越大。后果加速轴承的磨损，降低轴承的寿命，甚至使轴变形，造成齿顶和泵体内壁的摩擦等。解决办法在有些齿轮泵上，采用开压力平衡槽的办法来消除径向不平衡力，但这将使泄漏增大，容积效率降低等。CB—B型齿轮泵则采用缩小压油腔，以减少液压力对齿顶部分的作用面积来减小径向不平衡力。齿轮泵的结构特点分析3.2.2在液压泵中，运动件间是靠微小间隙密封的。这些微小间隙从运动学上形成摩擦副，而高压腔的油液通过间隙向低压腔泄漏是不可避免的；齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途径泄漏到吸油腔去：一是通过齿轮啮合线处的间隙（齿侧间隙）；二是通过体定子环内孔和齿顶间隙的径向间隙（齿顶间隙）；三是通过齿轮两端面和侧板间的间隙（端面间隙）。在这三类间隙中，端面间隙的泄漏量最大，压力越高，由间隙泄漏的液压油液就越多。高压齿轮泵的特点3.2.3

一般齿轮泵由于泄漏大(主要是端面泄漏，约占总泄漏量的70%～80%)，且存在径向不平衡力，故压力不易提高。高压齿轮泵主要是针对上述问题采取了一些措施，如尽量减小径向不平衡力和提高轴与轴承的刚度；对泄漏量最大处的端面间隙，采用了自动补偿装置等。浮动轴套式它利用泵的出口压力油，引入齿轮轴上的浮动轴套1的外侧A腔，在液体压力作用下，使轴套紧贴齿轮3的侧面，因而可以消除间隙并可补偿齿轮侧面和轴套间的磨损量。在泵起动时，靠弹簧4来产生预紧力，保证了轴向间隙的密封。图3-9

端面间隙补偿装置示意图浮动侧板式浮动侧板式补偿装置的工作原理与浮动轴套式基本相似，如图(b)所示，它也是利用泵的出口压力油引到浮动侧板1的背面，使之紧贴于齿轮2的端面来补偿间隙。起动时,浮动侧板靠密封圈来产生预紧力。挠性侧板式它是利用泵的出口压力油引到侧板的背面后，靠侧板自身的变形来补偿端面间隙的。侧板的厚度较薄，内侧面要耐磨(如烧结有0.5～0.7mm的磷青铜)，这种结构采取一定措施后，易使侧板外侧面的压力分布大体上和齿轮侧面的压力分布相适应。

齿轮泵的常见故障及排除方法3.2.4齿轮泵在使用中产生的故障较多，原因也很复杂。液压系统“一个原因可以引起不同的故障，一个故障可以有不同的原因引起”。故障现象产生原因排除方法噪声大①吸油管接头、泵体与盖板的结合面、堵头和密封圈等处密封不良，有空气被吸入②齿轮齿形精度太低③端面间隙过小④齿轮内孔与端面不垂直、盖板上两孔轴线不平行、泵体两端面不平行等⑤两盖板端面修磨后，两困油卸荷凹槽距离增大，产生困油现象⑥装配不良，如主动轴转一周有时轻时重现象⑦滚针轴承等零件损坏⑧泵轴与电机轴不同轴⑨出现空穴现象①用涂脂法查出泄漏处。更换密封圈；用环氧树脂结剂涂敷堵头配合面再压进；用密封胶涂敷管接头并拧紧；修磨泵体与盖板结

合面保证平面度不超过0.005mm②配研(或更换)齿轮③配磨齿轮、泵体和盖板端面，保证端面间隙④拆检，修磨(或更换)有关零件⑤修整困油卸荷槽，保证两槽距离⑥拆检，装配调整⑦拆检，更换损坏件⑧调整联轴器，使同轴度小于⑨检查吸油管、油箱、过滤器、油位及油液粘度等，排除空穴现象容积效率低、压力提不高①端面间隙和径向间隙过大②各连接处泄漏③油液粘度太大或大小④溢流阀失灵⑤电机转速过低⑥出现空穴现象①配磨齿轮、泵体和盖板端面，保证端面间隙；将泵体相对于两盖

板向压油腔适当平移，保证吸油腔处径向间隙再紧固螺钉，试验后，重新钻、铰销孔，用圆锥销定位②紧固各连接处③测定油液粘度，按说明书要求选用油液④拆检，修理(或更换)溢流阀⑤检查转速，排除故障根源⑥检查吸油管、油箱、过滤器、油位及油液粘度等，排除空穴现象堵头和密封圈有时被冲掉①堵头将泄漏通道堵塞②密封圈与盖板孔配合过松③泵体装反④泄漏通道被堵塞①将堵头取出涂敷上环氧树脂粘接剂后，重新压进②更换密封圈③纠正装配方向④清洗泄漏通道表3-1

齿轮泵的常见故障及排除方法03叶片泵叶片泵具有结构紧凑、流量均匀、噪声小、运转平稳等优点，因此广泛用于中、低压液压系统中。但它也存在着结构复杂、吸油能力差、对油液污染比较敏感等缺点。叶片泵有单作用式和双作用式两种。所谓单作用式是指叶片泵转子每转一圈完成一次吸油，压油；而双作用式则是转子每转一周叶片泵完成两次吸油，压油。通常，单作用式叶片泵为变量系，双作用式为定量泵。叶片泵的工作原理3.3.11．单作用叶片泵的工作原理图3-10

单作用叶片泵的工作原理1—定子2—转子3—叶片注意：定子的内表面是一个圆柱表面(作为工作表面)。这种泵的转子每转—周，泵的每个密封工作容腔完成吸油和压油各—次，所以叫做单作用式叶片泵。叶片泵的工作原理3.3.12．双作用叶片泵的工作原理图3-11

单作用叶片泵的工作原理1—定子2—转子3—叶片双作用叶片泵其转子和定子的中心是重合的，不存在偏心。这种叶片泵每转一周，各密封工作容腔完成两次吸油和两次排油，故称之为双作用式叶片泵。由于该泵的两个吸油区和两个压油区为对称布置，作用于转子上的径向液压力互相平衡，因此，这种叶片泵又称为卸荷式叶片泵。定量叶片泵3.3.2图3-12YB型双作用叶片泵结构及实物图1、7-轴承；2、6-配油盘3-转子4-定子5-泵体8-泵轴9-叶片1．YB型双作用叶片泵结构如图所示为YB型双作用叶片泵的结构，它是由转子3、定子4、配油盘2和6及泵体5组成。泵轴8由轴承1和7支承，可带动转子转动。定子曲线如前所述，定量叶片泵的定子曲线是由四段圆弧和四段过渡曲线组成的。过渡曲线应保证叶片随转子转动时贴紧定子表面，保证叶片在转子槽中径向运动时速度和加速度变化均匀，保证叶片对定于内表面的冲击尽可能小，所以定量叶片泵的定子过渡曲线一般使用“等加速—等减速”曲线．如图3-14所示。配油盘在左右配油盘对应于叶片根部位置开有环形槽c的作用：

为了使叶片顶部与定子内表面紧密接触，消除径向间隙。配油在腰形孔端部开三角形小槽e(卸荷槽)的主要作用：

避免发生困油现象，减轻密封腔油液从吸油区(或压油区)向压油区(或

吸油区)过渡时的压力突变。图3-14

配油盘的结构a—腰形孔；b—配有盘缺口；c—环形槽；d—小孔；e—卸荷槽叶片的倾角图3-15

叶片的倾角叶片在压油区工作时受力情现如图所示，叶片在转子上经向设置的，见图3-15。定子内表面对叶片的反作用力F的方向与叶片沿槽滑动方向所形成的压力角β较大,相应切向分力F'也较大，则叶片滑动不灵活，甚至被卡住或折断。如果叶片顺转向前倾一个角度，见图，则压力角β'=β-θ，从而减小了切向分力F'，有利于叶片在槽內滑动和减小摩擦磨损。所以定量叶片泵的叶片槽常作成向前倾，一般倾角取10°~14°（YB1型叶片泵取12°）。对于叶片前倾的叶片泵，不能反向旋转，否则可能将叶片折断定量叶片泵3.3.22.限压式变量叶片泵图3-16

限压式变量叶片泵的工作原理1—转子2—定子3—吸油窗口4—活塞5—螺钉6—活塞腔7—通道8—压油窗口9—调压弹簧10—调压螺钉限压式变量叶片泵的工作原理限压式变量叶片泵是单作用叶片泵，根据前面介绍的单作用叶片泵的工作原理，改变定子和转子间的偏心距e，就能改变泵的输出流量，限压式变量叶片泵能借助输出压力的大小自动改变偏心距e的大小来改变输出流量。当压力低于某一可调节的限定压力时，泵的输出流量最大；压力高于限定压力时，随着压力的增加，泵的输出流量线性减少，其工作原理如图

所示。图3-16

限压式变量叶片泵的工作原理1—转子2—定子3—吸油窗口4—活塞5—螺钉6—活塞腔7—通道8—压油窗口9—调压弹簧10—调压螺钉限压式变量叶片泵的特性曲线图3-17

限压式变量叶片泵的特性曲线叶片泵在工作时，抗油液污染能力较差，叶片与转子槽配合精度也较高，因此故障较多，常见故障及排除方法见表。叶片泵的常见故障及排除方法3.3.3故障现象故障原因排除方法噪声大①定子内表面拉毛②吸油区定子过渡表面轻度磨损③叶片顶部与侧边不垂直或顶部倒角太小④配油盘压油窗口上的三角槽堵塞或太短、太浅，引起困油现象⑤泵轴与电机轴不同轴⑥超过公称压力下工作⑦吸油口密封不严，有空气进入⑧出现空穴现象①抛光定于内表面②将定子绕大半径翻面装入③修磨叶片顶部，保证其垂直度在0.01mm以内；将叶片顶部倒角成1×45°(或磨成圆弧形)，以减小压应力的突变④清洗(或用整形锉修整)三角槽，以消除困油现象⑤调整联轴器，使同轴度小于⑥检查工作压力，调整溢流阀⑦用涂脂法检查，拆卸吸油管接头，清洗，涂密封胶装上拧紧⑧检查吸油管、油箱、过滤器、油位及油液粘度等，排除空穴现象容积效率低、压力提不高①个别叶片在转子槽内移动不灵活甚至卡住②叶片装反③定子内表面与叶片顶部接触不良④叶片与转子叶片槽配合间隙过大⑤配油盘端面磨损⑥油液粘度过大或过小⑦电机转速过低⑧吸油口密封不严，有空气进入⑨出现空穴现象①检查配合间隙(一般为0.01～0.02mm)，若配合间隙过小应单槽研配②纠正装配方向③修磨工作面(或更换叶片)④根据转子叶片槽单配叶片，保证配合间隙⑤修磨配油盘端面(或更换配油盘)⑥测定油液粘度，按说明书选用油液⑦检查转速，排除故障根源⑧用涂脂法检查，拆卸吸油管接头，清洗，涂密封胶装上拧紧⑨检查吸油管、油箱、过滤器、油位及油液粘度等，排除空穴现象表3-2

齿轮泵的常见故障及排除方法04柱塞泵柱塞泵是依靠柱塞在其缸体内往复运动时密封工作腔的容积变化来实现吸油和压油的。由于柱塞与缸体内孔均为圆柱表面，容易得到高精度的配合，所以这类泵的特点是泄漏小，容积效率高，能够在高压下工作。它常用于高压大流量和流量需要调节的液压系统，如工程机械、液压机、龙门刨床、拉床等液压系统。轴向柱塞泵2.4.11．轴向柱塞泵的工作原理轴向柱塞泵是将多个柱塞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。如图所示为直轴式轴向柱塞泵的工作原理，当原动机通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，通过配油盘的配油窗口进行吸油和压油。这类泵的优点是变量范围大，泵的强度较高,但和上述直轴式相比，其结构较复杂，外形尺寸和重量均较大。图3-17

限压式变量叶片泵的特性曲线1—缸体2—配油盘3—柱塞4—斜盘5—传动轴6—弹簧轴向柱塞泵的优点结构紧凑、径向尺寸小，惯性小，容积效率高，目前最高压力可达40.0MPa,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3.4.12.轴向柱塞泵的结构特点图3-19SCYl4-lB型轴向柱塞泵及实物图1—泵体2—内套3—定心弹簧4—钢套5—缸体6—配油盘7—前泵体

8—传动轴9—柱塞10—外套筒11—轴承12—滑履13—轴销14—压盘

15—倾斜盘16—变量活塞17—丝杠18—手轮19—锁紧20—螺母钢球3.4.2径向柱塞泵3.4.21.径向柱塞泵的工作原理图3-20

径向柱塞泵的工作原理1—柱塞2—缸体3—衬套4—定子5—配油轴柱塞泵的常见故障及排除方法3.4.3柱塞泵在使用中，产生的故障较多，原因也很复杂。

故障现象故障原因排除方法流量不足①吸油管及植油器堵塞或阻力过大②油箱油面过低③柱塞与缸孔或配油盘与缸体间磨损④校塞回程不够或不能回程⑤变量机构不灵，达不到工作要求⑥泵体内未充满油，留有空气⑦油温过低或过高或吸人空气①清除污物，排除堵塞②加油至规定高度③更换柱塞，修磨配油盘与缸体的接触面④检查中心弹簧．加以更换⑤检查变量机构，看变量活塞及斜盘是否灵活，并纠正其泵内空气⑥排出泵内气体⑦根据温升实际情况．选用适合粘度的油液，检查密封，紧固连接处压力不足或压力脉动较大①吸油管堵塞、阻力大或漏气②缸体与配油盘之间磨损失去密封泄漏增加③油温较高、油液粘度下降泄漏增加④变量机构倾斜太小，流量过小内泄相对增加⑤变量机构不协调(如伺服活塞与变量活塞失调使脉动增大)①清除污油、紧固进油管段的连接螺钉②修磨缸体与配油盘接触面③控制油温，选用适合粘度的油液④加大变量机构的倾角⑤若偶而脉动，可更换新油；经常脉动，可能是配合件研伤或别劲，应拆下研修漏油严重①泵上的回油管路漏损严重②结合面漏油和轴端漏油③度量活塞或伺跟活塞磨损①检查泵的主要零件是否损坏或严重磨损②检查结合面密封和轴端密封，修复更换③严重时更换噪声较大①泵内有空气②吸油管或滤油堵塞③油液不干净或粘度大④泵与原动机安装不同心，使泵增加了径向载荷⑤油箱油面过低、吸人泡沫或吸油阻力过大，吸力不足⑥管路振动①排除空气．捡查可能进入空气的部位②清洗除掉污物③油样检查，更换新油，或选用适合粘度的油液④重新调整，同轴度应在允许范围内⑤加油至规定高度，或增加管径、减少弯头减少吸油阻力⑥采取隔离或减振措施泵发热①内部漏损较高②有关相对运动的配合接触面有磨损。例如缸体与配油盘，滑靴与斜盘①检查和研修有关密封配合面②修整或更换磨损件，如配油盘、滑靴等变量机构失灵①在控制油道上，可能出现堵塞②斜盘(变量头)与变量活塞磨损③伺服活塞、变量活塞、拉杆(导扦)卡死④个别油道(孔)堵塞①净化油，必要时冲洗控制油道②刮修配研两者的圆弧配合面③机械卡死时．用研磨方法使各运动件灵活；油脏时更换纯净油液④疏通油道泵不转动①柱塞与缸体卡死(油脏或油温变化大)②柱塞球头折断（因柱塞卡死或有负载起动）③滑靴脱落(柱塞卡死或有负载起动引起)①更换新油，控制油温②更换柱塞③更换侈复表3-3

轴向柱塞泵的常见故障及排除方法05液压泵的选用合理的选择液压泵对于降低液压系统的能耗、提高系统的效率、降低噪声、改善工作性能和保证系统的可靠工作都十分重要。选择液压泵的原则：根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的要求，首先确定液压泵的类型，然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格型号。一般而言，由于各类液压泵各自突出的特点，其结构、功用和动转方式各不相同，因此应根据不同的使用场合选择合适的液压泵。一般在机床液压系统中，往往选用双作用叶片泵和限压式变量叶片泵；而在筑路机械、港口机械以及小型工程机械中往往选择抗污染能力较强的齿轮泵；在负载大、功率大的场合往往选择柱塞泵。

类型

性能齿轮泵双作用叶片泵限压式变量叶片泵径向柱塞泵轴向柱塞泵工作压力MPa<206.3-21720-3510-20转速r/min300-7000500-4000500-2000700-1800600-6000容积效率0.7-0.950.8-0.950.8-0.90.85-0.950.9-0.98总效率0.6-0.850.75-0.850.7-0.850.55-0.920.85-0.95流量泳动性大小中中中自吸特性好较差较差差较差对油的污染敏感性不敏感较敏感较敏感很敏感很敏感噪声大小较大大大寿命较短较长较短长长单位功率价格低中较高高高表3-4列出了液压系统中常用液压泵的主要性能。表3-4

液压系统中常用液压泵的性能比较感谢学习液压与气压传动单元4液压执行元件学习目标掌握液压缸、液压马达的工作原理、分类、结构特点和图形符号。

掌握液压缸和液压马达的参数计算方法。熟悉液压缸的典型结构及组成。了解液压缸的安装、调整、常见故障及排除方法。培养严谨细致的工作作风和精准到位的执行力。在液压传动系统中，将液压泵提供的液压能转变为机械能的能量转换装置称为液压执行元件，它包括液压缸和液压马达。液压马达习惯上是指输出旋转运动的液压执行元件，而把输出直线运动（其中包括摆动运动）的液压执行元件称为液压缸。目录CONTENTS单元4液压执行元件液压缸4.1液压马达4.201液压缸液压缸是将液压泵输出的压力能转换为机械能的能量转换装置，它主要是可使运动部件实现往复运动或摆动。液压缸液压缸的类型和特点4.1.1分类名称符号说明动画示例单作用液压缸柱塞式液压缸(柱塞缸)柱塞仅单向运动，返回行程是利用自

重或负荷将柱塞推回单杆活塞液压缸(单杆活塞缸)活塞仅单向运动，返回行程是利用自

重或负荷、弹簧将活塞推回双杆活塞液压缸(双杆活塞缸)活塞的两侧都装有活塞杆，只能向活

塞一侧供给压力油，返回行程通常利

用弹簧力、重力或外力伸缩液压缸它以短缸获得长行程。用液压油由大到

小逐节推出，靠外力由小到大逐节缩回柱塞式液压缸的工作原理液压缸的类型和特点4.1.1分类名称符号说明动画示例双作用液压缸单杆活塞液压缸单边有杆，两向液压驱动，两向推力

和速度不等双杆活塞液压缸双向有杆，双向液压驱动，可实现等

速往复运动伸缩液压缸(伸缩缸)双向液压驱动，伸出由大到小逐步推

出，由小到大逐节缩回双作用液压缸液压缸的类型和特点4.1.1分类名称符号说明动画示例组合液压缸串联液压缸用于缸的直径受限制，而长度不受限

制处，可获得大的推力增压液压缸(增压器)由大小两缸串联而成，由低压大缸驱

动，使小缸获得高压油源齿条传动液压缸活塞往复运动，经装在一起的齿条驱

动齿轮，获得往复回转运动摆动式液压缸(摆动缸)摆动式液压缸限制摆动角度，双向流动的摆动执行

器或旋转驱动，也称为摆动马达增压缸的工作原理摆动式液压缸的工作原理几种常用的液压缸4.1.2活塞式液压缸根据其使用要求不同分为双杆式和单杆式两种。其固定方式有缸体固定和活塞杆固定两种。1．活塞式液压双杆式活塞缸双杆式活塞缸的活塞两端都有一根直径相等的活塞杆伸出，它根据安装方式不同又可以分为缸体固定式和活塞杆固定式两种。双杆式活塞缸如图4-1（a）所示的为缸筒固定式的双杆活塞缸。它的进、出油口布置在缸筒两端，活塞通过活塞杆带动工作台移动，当缸的左腔进压力油，右腔回油时，活塞带动工作台向右移动；反之，右腔进压力油，左腔回油时，活塞带动工作台向左移动。

图4-1

双杆活塞式液压缸及实物(a)缸体固定,活塞杆运动(b)活塞杆固定，缸体运动（c）双杆活塞缸实物图4-1（b）所示的活塞杆固定的双杆活塞缸。其缸体与工作台相连，活塞杆通过支架固定在机床上，动力由缸体传递。在这种安装形式中，当缸的左腔进压力油，右腔回油时，缸体带动工作台向左移动；反之，缸体带动工作台向右移动。单杆式活塞缸如图4-2（a）所示，无杆腔进压力油，有杆腔回油，当输入液压缸的油液流量为ｑv，液压缸进出油口压力分别为ｐ1和ｐ2时，其活塞上所产生的推力Ｆ1和速度ｖ1为

图4-2

单杆活塞式液压缸(a)无杆腔进油(b)有杆腔进油(4-3)

(4-4)单杆式活塞缸

图4-2

单杆活塞式液压缸(a)无杆腔进油(b)有杆腔进油(4-5)(4-6)

单杆式活塞缸

图4-3

差动连接液压缸(4-8)(4-9)单杆式活塞缸

(4-10)几种常用的液压缸4.1.22.柱塞缸图4-4

柱塞缸工作原理及实物(a)柱塞缸工作原理（单项运动）(b)柱塞式液压缸（c）柱塞缸的实物柱塞缸是一种单作用液压缸，在液压力的作用下只能实现单方向的运动，它的回程需要借助其他外力来实现。其工作原理如图（a）所示，柱塞与工作部件连接，缸筒固定在机体上。当压力油进入缸筒时，推动柱塞带动运动部件向右运动，但反向退回时必须靠其它外力或自重驱动。若需要实现双向运动，则柱塞缸通常必须成对反向布置使用，如图(b)所示。2.柱塞缸

(4-11)(4-12)柱塞式液压缸的主要特点是柱塞与缸筒无配合要求，缸筒内孔不需精加工，甚至可以不加工。运动时由缸盖上的导向套来导向，所以它特别适用于行程较长的场合。几种常用的液压缸4.1.23．摆动缸图4-5

摆动缸(a)单叶片式摆动缸

(b)双叶片式摆动缸(c)摆动缸的实物摆动式液压缸也称摆动液压马达。用于将液压油的压力能转变为其输出轴往复摆动的机械能。图（a）所示为单叶片式摆动缸，它的摆动角度较大，可达300°。3．摆动缸当摆动缸进出油口压力为ｐ1和ｐ2，输人流量为ｑv时，它的输出转矩Ｔ和角速度各为(4-13)(4-14)其他液压缸4.1.31.增压液压缸图4-6

增压缸(a)单作用增压缸的工作原理(b)双作用增压缸增压液压缸又称增压器。如图所示是一种由活塞缸和柱塞缸组成的增压缸，它利用活塞和柱塞有效面积的不同使液压系统中的局部区域获得高压。它有单作用和双作用两种型式，单作用增压缸的工作原理如图(a)所示。其他液压缸4.1.31.增压液压缸图4-6

增压缸(a)单作用增压缸的工作原理(b)双作用增压缸单作用增压缸在柱塞运动到终点时，不能再输出高压液体，需要将活塞退回到左端位置，再向右行时才又输出高压液体，为了克服这一缺点，可采用双作用增压缸，如图（b）所示，由两个高压端连续向系统供油。其他液压缸4.1.32．伸缩缸图4-7

伸缩缸(a)单作用式(b)双作用式伸缩缸又称多级缸，它一般由两个或多个活塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞杆内孔是后一级活塞缸的缸筒，伸出时可获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸，伸缩缸被广泛用于起重运输车辆上。伸缩缸可以分为如图（a）所示的单作用式，以及如图(b）所示的双作用式，前者靠外力回程，后者靠液压回程。2．伸缩缸伸缩缸的外伸动作是逐级进行的。首先是最大直径的缸筒以最低的油液压力开始外伸，当到达行程终点后，稍小直径的缸筒开始外伸，直径最小的末级最后伸出。随着工作级数变大，外伸缸筒直径越来越小，工作油液压力随之升高，工作速度变快。即在通入有压流体时各级活塞按有效面积大小依次先后动作，并在其输入流量不变的情况下，输出推力逐级减小，速度逐级加大，其值为：(4-16)(4-17)其他液压缸4.1.33．齿轮齿条缸图4-8

齿轮齿条活塞缸齿轮齿条活塞缸又称无杆式液压缸，它由带有齿条杆的双活塞缸和齿轮齿条机构所组成，如图4-8所示。活塞的往复移动经齿轮齿条机构转换成齿轮轴的周期性往复转动。用于实现工作部件的往复摆动或间歇进给运动。它多用于自动生产线、组合机床等的转位或分度机构中。液压缸的典型结构和组成4.1.41．液压缸的典型结构举例图4-9

双作用单活塞杆液压缸图4-9所示为一个较常用的双作用单活塞杆液压缸1—耳环；2—螺母；3—防尘圈；4、17—弹簧挡圈；5—套；6、15—卡键；7、14—0形密封圈；8

、12—Y

形密封圈；9—缸盖兼导向套；10—缸筒；11—活塞；13—耐磨环；16—卡键帽；18—活塞杆；19—衬套；20一缸底液压缸的典型结构和组成4.1.41．液压缸的