液压传动电子教案

液压传动中国矿业大学（北京）第一章绪论液压传动发展概况液压传动原理及组成部分液压传动的优缺点液压传动的应用1-1液压传动发展概况17世纪中叶帕斯卡提出静压传递原理18世纪末英国制成第一台水压机19世纪炮塔转位器、六角车床和磨床第二次世界大战兵器（功率大、反应快）战后转向民用机械、工程、农业、汽车

20世纪60年代后发展为一门完整的自动化技术现在国外95%工程机械、90%数控加工中心、

95%以上的自动线采用液压传动。采用液压传动的程度成为衡量一个国家工业水平的重要标志1、液压技术的发展011-2液压传动工作原理及系统组成02液压与传动工作原理及系统组成工作原理系统组成1、工作原理01工作台06溢流阀05开停阀02液压缸04换向阀07液压泵10油管09油箱03节流阀08滤油器工作原理动画演示工作原理液压千斤顶0102030405动力元件—泵（机械能压力能）01执行元件—缸、马达（压力能机械能）02辅助元件—油箱、油管、滤油器04控制元件—阀（控制方向、压力及流量）03工作介质—液压油05２、系统组成液

压

元

件半结构式—直观，画法复杂。01职能符号—画法简单，清晰。02两种工作原理图：三、图形符号职能符号表示

的液压系统图图1-2机床工作台液压系统图职能符号只表示元件的职能和管路的连接，不反映结构参数和安装位置。图上所示位置是静态位置或零位。0102注意：优点1-3液压与气动的优缺点1、优点（1）体积小、重量轻、结构紧凑外形尺寸是同功率电机的12%，重量〃

〃10-20%。（2）可以实现无级调速（3）传递运动平稳、润滑好、寿命长（4）易于实现自动化（5）易于实现过载保护（6）“制造容易”01.有泄漏，效率低。02.油温变化时对传动性能有影响。03.制造精度要求高。04.故障不易查找。2、缺点工程机械推土机、挖掘机、压路机起重运输汽车吊、叉车、港口龙门吊矿山机械凿岩机、提升机、液压支架建筑机械打桩机、平地机、液压千斤顶农业机械拖拉机、联合收割机冶金机械压力机、轧钢机锻压机械压力机、模锻机、空气锤机械制造组合机床、冲床、自动线、气动扳手轻工机械打包机、注塑机汽车工业汽车中的转向器、减振器、自卸汽车智能机械模拟驾驶舱、机器人1-4液压传动技术的应用工作介质的作用传递动力和信号的工作介质；润滑、冷却和防锈；第二章工作介质液压油§2-1

液压油的种类及代码一、种类石油型难燃型机械油汽轮机油液压油水-乙二醇液磷酸酯液水包油油包水乳化液合成型

石

油

型机械油工业用润滑油，价格低，理化性能差，易产生粘稠胶质，堵塞元件。压力高时，问题越严重。汽轮机油氧化稳定性好，使用寿命长，与水混合后能迅速分离，纯净度高。普通液压油加有抗氧化、防锈和抗泡等的添加剂专用液压油抗磨液压油

低温液压油

液压导轨油

高粘度指数液压油

其他液压油

难

燃

型乳化型水包油乳化液少量油分散在大量水中，也称高水基液油包水乳化液少量水分散在大量油中，润滑性较好

合成型水－乙二醇液用于防火的液压系统，低温粘度小，润滑性差，金属和密封材料相容性好磷酸酯液自燃点高，氧化安定性好，润滑性好，使用温度宽，对大多数金属不腐蚀，能溶解许多非金属、材料，有毒其它

液压油组成为了改善液压油液的性能，常在油液中加入各种添加剂。添加剂有两类：一类是改善油液化学性能的，如抗氧化剂、防腐剂、防锈剂等；另一类是改善油液物理性能的，如增粘性、抗泡剂、抗磨剂等。最常用的液压油名称及代号是：基础油（HH）普通液压油（HL）抗磨液压油（HM）低温液压油（HV）例如：L-HM3212二、液压油的代号§2-2液压油物理性质一、可压缩性液压油的体积将随压力的增高而减小。体积压缩系数即单位压力变化下的体积相对变化量体积变化初始体积压力变化体积弹性模量K(体积压缩系数的倒数)1V0一定，在同样Δp下，K越大,ΔV越小说明K越大，液体的抗压能力越强矿物油K=(1.4~2.0)×109N/m2钢K=2.06×1011N/m2k油=100~150k钢在静态下工作时，不考虑液体的可压缩性。2体积弹性模量K(体积压缩系数的倒数)液压油液的体积弹性模量和温度、压力有关：温度增大时，K值减小；压力增大时，K值增大；液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩檫力，它使液体各层间的运动速度不等，这种现象叫做液体的粘性。静止液体不呈现粘性。二、粘性-粘度01附着力液体与固体表面02内聚力液体分子与分子之间二、粘性下板固定上板以u0运动附着力A点：u=0B点：u=u0内摩擦力两板之间液流速度逐渐减小BA粘性示意图——两液层间的距离——两液层的速度差—牛顿内摩擦定律切应力:式中：η—粘性系数(粘度)A—液层接触面积du/dy—速度梯度内摩擦力：粘度单位：m2/s单位：Pa.S（帕秒）三种表示方法：运动粘度动力粘度是用40℃时运动粘度的平均值来标志的例：20号机械油ν=17~23cSt（厘拖）换算关系：m2/s=104St=106cSt(=106mm2/s)拖(cm2/s)厘拖(mm2/s)32145机械油的牌号3)相对粘度(恩氏粘度)式中：t1–油流出的时间t2－20OC蒸馏水流出时间恩氏粘度与运动粘度的换算关系通常以20、50、100OC作为标准测定温度，记为：200mlφ=2.8mm恩氏粘度计01p↑η↑02应用时忽略影响3.粘度与压力的关系粘度与温度的关系T↑η↓影响：η大，阻力大，能耗↑η小，油变稀，泄漏↑限制油温：T↑↑，加冷却器T↓↓，加热器粘温图稳定性(热、氧化、水解、剪切）抗泡沫性防锈性相容性（金属、密封、涂料）通过添加剂控制三、其他性质0102030405060708合适的粘度，粘温性好润滑性能好杂质少相容性好凝点低,闪点、燃点高稳定性好抗泡性好、防锈性好无公害、成本低四、对液压油的要求01正确而合理地选择液压油液，对液压系统适应各种工作环境的能力，延长系统和元件的寿命，提高系统工作的可靠性都有重要的影响。02最重要的因素是液压油液的粘度，粘度大，液流的压力损失和发热大，系统效率下降。粘度小，泄漏增大也影响系统效率。03在液压系统中，液压泵的工作条件最为严峻，一般根据液压泵的要求来确定液压油液的粘度。04油温对粘度影响极大，应根据具体情况控制油温，使泵和系统在油液的最佳粘度范围内工作。液压油液选择依据2-3液压油液的选择和使用液压油液的选择2-3液压油液的选择和使用二、液压油液的选择1.优先考虑粘性

ν=11.5~41.3cSt即20、30、40号机械油2.按工作压力p高，选η大；p低，选η小3.按环境温度T高，选η大；T低，选η小4.按运动速度v高，选η小；v低，选η大5.其他环境（污染、抗燃）经济（价格、使用寿命）特殊要求（精密机床、野外工作的工程机械）液压油的使用控制油温防止污染定期抽检、定期更换油箱储油充分确保密封2-4液压油液的污染控制01实践和统计数字表明，液压油液的污染是系统发生故障的主要原因，发达国家70％左右液压系统的故障是由于油液污染造成的，国内则高达90％的液压系统的故障是由于油液污染造成的。油液的污染导致液压系统的可靠性和使用寿命大大降低。液压油液的正确使用、管理以及污染控制，是提高系统可靠性及延长元件使用寿命的重要手段。02一、污染物的种类和危害污染物的种类：包含在油液中的固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物和污染能量等杂物。

液压油液被污染后，将对系统及元件产生下下述不良后果：

固体颗粒加速元件磨损，堵塞缝隙及滤油器，使泵、阀性能下降，产生噪声；

水的侵入加速油液的氧化，并和添加剂超作用产生粘性胶质，使滤芯堵塞；

空气的混入降低油液的体积弹性模量，引起气蚀，降低油液的润滑性；

金属腐蚀；

微生物的生成使油液变质。

外界侵入的污染物01液压油液运输过程中带来的污染物；02液压装置组装时残留下来的污染物；03从周围环境混入的污染物；04工作过程中产生的污染物05元件中相对运动件磨损时产生的污染物；06液压油液物理化学性能变化时产生的污染物；07二、污染的成因颗粒计数法：测定油液样品单位容积中不尺寸范围内颗粒污染物的颗粒数，从而查明其区间颗粒浓度。对液压系统工作影响最大的是固体颗粒，对油液污染的测定也主要是针对固体颗粒。称重法：100mL油液样品真空过滤并烘干后，称重。油液的污染度是指单位容积油液中固体颗粒污染物的含量，可以用重量或颗粒数表示，相应的污染物测试方法有称重法和颗粒计数法。自动颗粒计数器法，利用光源照射油液样品，油液中颗粒在光电传感器上投影所发出的脉冲信号来测定油液污染度。显微镜法,100mL油液真空过滤，把所得颗粒进行溶剂处理后，放在显微镜下，找出其尺寸大小及数量。三、污染的测定污染度的等级01描述和评定油液污染的程度，目前常用两种标准：美国的NAS1638和中国的国家标准（ISO4406）。02NAS1638污染度等级按100mL油液中在五个给定颗粒尺寸区间(5-15um,15-25um,25-50um,50-100um,>100um)的最大允许颗粒数划分为14个等级，最清洁为00级，污染度最高为12级。污染度的等级010201中国采用的ISO4406标准，用两个代号表示油液的污染度，前面的代号表示1mL油液中大于5um颗粒数的等级，后面的代号表示1mL油液中大于15um颗粒数的等级。两个代号间用一斜线隔开。5um左右的颗粒容易堵塞元件的缝隙，15um左右的颗粒对元件的磨损影响较大。12四、污染度的等级四、污染度的等级四、污染度的控制液压油液污染的原因很复杂，液压系统自身也在不断产生污染物，要彻底解决液压系统油液的污染问题是较困难的。为了延长液压系统的寿命，保证液压系统可靠工作，将液压油液的污染控制在一个合理的范围内，使其不对系统的工作产生较大的影响，这样是切实可行的。采用合理的过滤器；4控制油液的温度；5为了减少油液的污染，常采取以下措施：1对元件和系统进行清洗，清除在加工和组装过程中残留的污染物；2防止污染物从外界侵入；3定期检查和更换液压油液。6四、污染度的控制液压流体力学基础2026/10/2949简单介绍与液压传动相关的流体力学基本知识概述501流体静力学2流体动力学3管道中的液流4孔口和缝隙液流5气穴现象流体静力学515%55%30%10%压力及其性质压力的表示方法及单位重力作用下压力的分布帕斯卡原理压力52定义－压强单位面积上的所受到的内法线方向的法向应力重力作用下静止液体的压力分布53静止液体内任一点的压力由两部分组成：一部分是液面上的压力P。，另一部分是重力产生的压力；静止液体内的压力随液体深度呈直线规律分布；0102压力的表示及单位54绝对压力和相对压力；压力的单位；帕斯卡原理55在密闭容器中，施加于静止液体上的压力将以等值同时传递到液体各点。流体动力学56流量01.连续方程01.伯努力方程01.流量57定义01单位时间内流过流束通流截面的液体体积02连续性方程58流动液体的质量守恒定理演化而来在恒定流动中，流过各截面的不可压缩液体的流量是相等的管道中液流的特性59流态、雷诺数圆管层流圆管紊流压力损失流态60层流和紊流层流：液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线方向，液体流速较低，质点受粘性制约，能量主要消耗在磨擦损失上，转化为热能紊流：液体质点的运动杂乱无章，惯性力起主要作用，能量消耗在动能损失上流态6101雷诺数02液体在圆管中的流动状态与管内的平均流速有关，还与管径和运动粘度有关，决定液流状态的是这三个参数所组成的一个无量纲的数－－雷诺数03临界雷诺数Recr压力损失62沿程压力损失A局部压力损失B孔口和缝隙液流63薄壁小孔01短孔和细长孔02缝隙液流03薄壁小孔6401定义--l/d<0.502流量方程03流量系数短孔和细长孔65010203定义--l/d<0.5流量方程流量系数缝隙液流66平行平板缝隙01同心园环缝隙02偏心园环缝隙03圆环平面缝隙04气穴现象67原因－空气分离压和饱和蒸气压危害原因68空气分离压空气在油液中存在的方式在一定温度下，当油液的压力低于某值时，溶解在油液中的过饱和空气会迅速从油液中分离出来，产生大量气泡123654节流口处的气穴在一定温度下，当油液的压力低于某值时，油液本身迅速气化，产生大量蒸气饱和蒸气压危害69液压装置产生噪声和振动金属表面受到腐蚀第四章液压泵和液压马达§4-1液压泵概述一、液压泵和液压马达的分类液压泵和液压马达的种类按其排量能否调节分为：。定量泵（定量马达）。变量泵（变量马达）按结构形式可分为：。齿轮式。叶片式。柱塞式。螺杆式液压泵的工作原理及图形符号液压泵的工作原理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。ONE液压泵工作原理单柱塞泵工作原理构成容积泵的基本条件是：实现具有密封性的工作腔；周而复始地增大和减小，当它增大时与吸油口相连，当它减小时与排油口相连，泵的输出流量与此空间的容积的变化量和单位时间内的变化次数成比例，与其它因素无关；排油口不能沟通；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液体的外部条件。的配流机构。（一）液压泵的工作原理从上述工作过程可以推论，液压泵具有以下共同的基本性能：每一工作周期中吸入或排出的液体容积只取决于工作构件的几何尺寸。因此，在不考虑泄漏影响时，液压泵每转一转(它包含一个或若干个工作周期，视泵的工作原理而定)排出的液体容积--排量是恒定的。理论流量与泵的转速成正比。因为不考虑泄漏等影响时的理论流量是转速与排量的乘积。泄漏及液体的压缩性时，液压泵的流量与工作压力无关。因为不管压力高低，在每个工作周期中被泵强迫排出的液体容积是不变的。(2)容积式液压泵的性能（三）液压泵的图形符号DCBA单向定量液压泵单向变量液压泵单向定量马达单向变量马达E双向变量液压泵F双向变量马达1）理论流量2）实际流量3）额定流量：额定压力、额定转速下泵输出的流量三、液压泵的性能参数1.压力2.流量1）工作压力取决于负载2）额定压力3）最高压力（一）液压泵的性能参数输入功率：效率：输出功率：式中：pi——泵的入口压力po——泵的出口压力4-2齿轮泵外啮合内啮合分类按齿面按齿形曲线按啮合形式直齿斜齿人字齿渐开线摆线齿轮泵的分类一、外啮合齿轮泵原理和结构外啮合齿轮泵的结构03齿轮、壳体、端盖等02结构：01典型结构CB齿轮泵01p=2.5MPa卸荷槽缩小压油口减小端面间隙0103~0.04mm增大吸油口小槽a(泄油）小孔01吸油过程：轮齿脱开啮合→V↑→p↓→吸油；排油过程：轮齿进入啮合→V↓→p↑→排油。密封工作腔：齿间槽、壳体、端盖组成啮合线、吸油腔、排油腔2.工作原理外啮合齿轮泵工作原理外啮合齿轮泵工作原理二、外啮合齿轮泵结构上存在的几个问题1)产生原因：

ε>1，构成闭死容积VbVb由大→小，p↑↑，油液发热，轴承磨损。

Vb由小→大，p↓↓，汽蚀、噪声、振动、金属表面剥蚀。1.

困油现象2)危害：影响工作、缩短寿命3)措施：开卸荷槽原则：Vb由大→小，与压油腔相通

Vb由小→大，与吸油腔相通保证吸、压油腔始终不通吸压2.泄漏问题泄漏途径：轴向间隙80%ql径向间隙15%ql啮合处5%ql危害：ηv↓防泄措施：减小轴向间隙轴向间隙补偿装置浮动侧板浮动轴套防泄措施：BDFACE轴向间隙补偿装置浮动轴套小流量：间隙0.025-0.04mm浮动侧板减小轴向间隙大流量：间隙0.04-0.06mm3.径向力不平衡原因：径向液压力分布不均啮合力危害：轴承磨损、刮壳。措施：缩小压油口，增加径向间隙。压油口缩小后，安装时注意不能反转。1优点：体积小，重量轻，结构紧凑，工作可靠，3制造、维修。2自吸性能好，对油液污染不敏感，便于4缺点：效率低，流量脉动大，噪声高。5用途：工程机械、机床低压系统。三、优缺点和用途四、内啮合齿轮泵渐开线齿轮泵特点:结构紧凑，尺寸小，重量轻流量脉动小，噪声小。122.摆线齿轮泵（转子泵）

特点:结构简单，体积小重叠系数大，传动平稳吸油条件好脉动小，噪声小齿形复杂，加工精度要求高，造价高。应用：机床低压系统摆线齿轮泵（转子泵）摆线齿轮泵（转子泵）五、齿轮泵的常见故障及排除方法4-3叶片泵§4-3叶片泵和叶片马达优点：输出流量均匀、脉动小、噪声低、体积小。缺点：自吸性能差、对油液污染敏感、结构较复杂。分类单作用双作用每转排油一次每转排油两次一、单作用叶片泵结构：转子、定子、叶片、配油盘、壳体、端盖等。特点：定子和转子偏心；定子内曲线是圆；配油盘有二个月牙形窗口。叶片靠离心力伸出。单作用叶片泵工作原理单作用叶片泵工作原理密封工作腔（转子、定子、叶片、配油盘组成）吸油过程：叶片伸出→V↑→p↓→吸油；排油过程：叶片缩回→V↓→p↑→排油。旋转一周，完成一次吸油，一次排油——单作用泵径向力不平衡——非平衡式叶片泵（一个吸油区，一个排油区）2.工作原理流量计算和流量脉动流量计算：01式中：b-叶片宽度e–偏心距D-定子内径02排量：0304流量：D—R051)流量计算流量脉动：奇数叶片偶数叶片结论：z↑,σ↓.奇数比偶数时σ小。一般取z=13、15片2)流量脉动结构特点：二、双作用叶片泵01定子和转子同心；02定子内曲线由四段圆弧03和四段过渡曲线组成；04配油盘上有四个月牙形05窗口。旋转一周，完成二次吸油，二次排油——双作用泵0102径向力平衡——平衡式叶片泵（两个吸油区，两个排油区）2.工作原理TWO双作用叶片泵原理双作用叶片泵原理3.流量计算和流量脉动其中：b-叶片宽度

R

-定子长轴半径

r

-定子短轴半径

θ–

叶片倾角

s

–

叶片厚度2)流量脉动：1）流量：一般取z=12、16片(取4的倍数）吸压

理论上每一瞬间密封容积的变化一样，制造时长、短径圆弧很难保证同心。4.典型结构及结构特征5.结构特点1）叶片倾角T’=Nsin(β-θ)

∵sin(β-θ)

＜

sinβ∴T’＜

T作用：减小切向分力，减轻叶片和槽的磨损，避免卡死。一般取θ=10~14

O

YB型叶片泵取θ=13

O

双作用叶片泵前倾，单作用叶片后倾。

※叶片倾斜放置的泵不能反转受力分析：NTPT=Nsinββ——压力角

T∝sinβ,β↑,sinβ↑,T↑危害：叶片和槽磨损，卡死。措施：沿旋转方向前倾θ角

前倾θ角后：NT’P’

压力角——(β-θ)2)

配油盘上的三角槽原因：

p↑↑V↓油液倒流。影响：流量脉动，噪声。措施：开三角槽作用：缓冲，避免压力突变，减小流量脉动和噪声。吸压限压式变量叶片泵1.结构特点:

弹簧、反馈柱塞、限位螺钉。eoo’2.工作原理：靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距的大小，来改变流量。转子中心固定，定子可以水平移动外反馈、限压变量单作用叶片泵变量叶片泵流量-压力特性曲线调节限位螺钉，qmax变;改变弹簧刚度，pmax变，BC斜率变。1优缺点及应用2优点：功率利用合理，简化液压系统4应用：要求执行元件有快速、慢速和保压的场合3缺点：结构复杂，泄漏增加，ηm↓，ηv↓四、叶片泵的常见故障及排除方法故障现象产生原因排除方法噪声大1．叶片顶部倒角太小2．叶片各面不垂直3．定子内表面被刮伤或磨损，产生运动噪声4．由于修磨使配油盘上三角形卸荷槽太短，不能消除困油现象5．配油盘端面与内孔不垂直，旋转时刮磨转子端面而产生噪声6．泵轴与原动机不同轴1．重新倒角（不小于1×45°）或修成圆角2．检查，修磨3．抛光，有的定子可翻转180°使用4．锉修卸荷槽5．修磨配油盘端面，保证其与内孔的垂直度小于0.005～0.01mm6．调整连轴器，使同轴度小于ф0.1mm容积效率低或压力不能升高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．叶片顶部与定子内表面接触不良4．叶片与转子叶片槽配合间隙过大5．配油盘端面磨损6．限压式变量泵限定压力调得太小7．限压式变量泵的调压弹簧变形或太软8．变量泵的反馈缸柱塞磨损1．检查，选配叶片或单槽研配保证间隙2．重新装配3．修磨定子内表面或更换叶片4．选配叶片，保证配合间隙5．修磨或更换6．重新调整压力调节螺钉7．更换合适的弹簧8．更换新柱塞4-4柱塞泵轴向式径向式一、轴向柱塞泵

（一）工作原理

1.工作原理密封工作腔（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复运动，底部密封容积变化，实现吸油、排油。吸油过程：柱塞伸出→V↑→p↓→吸油；排油过程：柱塞缩回→v↓→p↑→排油。2.典型结构缸体转动斜盘、配油盘不动柱塞伸出缸体、柱塞、配油盘、斜盘低压油机械装置THREE柱塞泵结构与原理柱塞泵结构3.流量计算排量:一个密封空间:流量:式中：-柱塞直径-柱塞分布圆直径δ-斜盘倾角-柱塞数1234q∝tgδ,δ↑q↑;δ↓q↓。改变δ

的大小——变量泵；改变δ

的方向——双向泵。流量脉动率：z为奇数z为偶数结论：柱塞数为奇数时流量脉动小，柱塞数越多，脉动越小。一般取z=7、9、114.特点及应用

特点：容积效率高，压力高。（ηv=0.98,p=32Mpa）（柱塞和缸体均为圆柱表面,易加工,精度高，内泄小）结构紧凑、径向尺寸小，转动惯量小;易于实现变量；构造复杂,成本高；对油液污染敏感。应用：用于高压、高转速的场合。(二)典型结构SCY14-1型轴向柱塞泵（p=32MPa）斜盘配油盘变量机构压盘缸体滑靴配油盘传动轴结构特点滑靴：降低接触应力，减小磨损。柱塞的伸出：由弹簧压紧压盘，有自吸能力。变量机构：手动变量机构。（三）轴向柱塞泵的常见故障及排除方法故障现象产生原因排除方法噪声大或压力波动大1．变量柱塞因油脏或污物卡住运动不灵活2．变量机构偏角太小，流量过小，内泄漏增大3．柱塞头部与滑履配合松动1．清洗或拆下配研、更换2．加大变量机构偏角，消除内泄漏3．可适当铆紧容积效率低或压力提升不高1．泵轴中心弹簧折断，使柱塞回程不够或不能回程，缸体与配流盘间密封不良2．配油盘与缸体间接合面不平或有污物卡住以及拉毛3．柱塞与缸体孔间磨损或拉伤4．变量机构失灵5．系统泄漏及其他元件故障1．更换中心弹簧2．清洗或研磨、抛光配油盘与缸体结合面3．研磨或更换有关零件，保证其配合间隙4．检查变量机构，纠正其调整误差5．逐个检查，逐一排除4.5液压马达§4.5.1液压马达概述一、液压马达的分类液压马达的种类按其排量能否调节分为：。定量马达。变量马达按结构形式可分为：。齿轮式。叶片式。柱塞式。螺杆式（二）液压马达的工作原理液压系统中使用的液压马达也是容积式的，从原理上讲是把容积式泵逆用，即向泵中输入压力油，就可使泵轴转动，输出转矩和转速，成为液压马达。（三）液压泵和液压马达的图形符号单向变量马达单向定量液压泵双向变量液压泵单向变量液压泵双向变量马达单向定量马达(四)马达的性能参数转速：壹贰转矩：叁输出功率：肆输入功率：伍效率：结构特点：4.5.2齿轮马达两个油口一样大，有单独的泄油口。2.

工作原理：由于两个齿轮的受压面积存在差值，因而产生转矩，推动齿轮转动。

T=Fr=pArF1=pb(h–x)F2=pb(h–y)3.应用：高转速、低扭矩的场合。yx§4.5.3双作用叶片马达1）结构特点●叶片沿转子径向放置（正反转）●叶片根部加扭力弹簧●有外泄口2）工作原理

F=pA=p(R-r0)b-p(r-r0

)b=p(R-r)b3）应用：高速、低扭矩及要求动作灵敏的场合。rr0R4.5.4轴向柱塞马达结构改变供油方向——马达反转。双向马达改变斜盘倾角——排量变，转速变。变量马达应用：高转速、较大扭矩的场合。输入的高压油通过柱塞作用在斜盘上。斜盘给柱塞的反作用力的径向分力，使缸体产生转矩。通过输出轴带动负载做功。01022.工作原理摆动马达（摆动缸）结构：叶片、缸体、输出轴双叶片式单叶片式参数计算及用途单叶片摆角≤300o双叶片摆角≤150o转矩是单叶片的两倍，角速度是单叶片的一半。123654摆动马达职能符号：用途：实现摆动往复运动第五章液压缸第五章液压缸作用：压力能——机械能用于实现直线往复运动活塞缸单杆双杆柱塞缸伸缩缸§5-1液压缸的类型和特点分类单作用双作用按作用方式按结构一、活塞式液压缸单杆活塞缸01结构：缸体、活塞、活塞杆、密封、缸盖等022.工作原理：工作原理：因两侧有效作用面积或油液压力不等，活塞在液压力的作用下，作直线往复运动。无杆腔进油腔回油腔有杆腔职能符号：单杆单作用活塞缸单杆双作用活塞缸双向液压驱动单向液压驱动，回程靠外力。P1结构P2单杆缸单杆活塞缸3.基本参数推力式中：p1——进油压力p2——回油压力特点：同样q，v1<v2；p一样，F1>F2。01应用：往返运动速度及推力不同的场合。022）速度例：液压刨床差动缸推力：速度：特点：v3>v1；F3<F1。结论：差动连接后，速度大，推力小。代入上式：q1q2pq活塞只有一个，设此时的速度为v3如令：则有：或结论：当时，快进、快退速度相等。差动缸1.结构特点：两侧有效工作面积一样。（二）、双杆活塞缸2.基本参数：应用：职能符号：l——活塞有效工作行程。安装方式缸固定L=3l杆固定L=2l两个方向力和速度一样的场合。缸固定LL=3l杆固定杆固定时、缸移动软管空心杆L=2lL双杆活塞缸结构双杆活塞缸结构(三）活塞式液压缸典型结构缸底2．卡键3、5、9、11．密封圈4．活塞6．缸筒1活塞杆8．导向套10．缸盖12．防尘圈13．耳轴2二、柱塞缸（一）单柱塞缸●单向液压驱动，回程靠外力。（二）双柱塞缸双向液压驱动FOUR双柱塞缸柱塞缸结构（三）参数计算推力：速度：应用：行程较长的场合。职能符号：●柱塞粗、受力好。●简化加工工艺（缸体内孔和柱塞没有配合，不需精加工；柱塞外圆面比内孔加工容易。）三、伸缩液压缸一级缸筒2．一级活塞3．二级缸筒4．二级活塞伸缩缸伸缩缸结构与工作原理液压缸只能一端固定，另一端自由，使热胀冷缩不受限制底脚形和法兰形液压缸的安装螺栓不能直接承受推力载荷。耳环形液压缸活塞杆顶端连接头的轴线方向必须与耳轴的轴线方向一致。安装方法四、液压缸的安装、调整与维护排气装置的调整缓冲装置的调整注意事项2.液压缸的调整在拆卸液压缸前，先松开溢流阀，将系统压力降为零，再切断电源。1放掉液压缸两腔油液，一般应先松开端盖的连接螺栓，然后按顺序拆卸。2拆卸时，不能损伤进、出油口螺纹，活塞杆表面和头部螺纹。3拆卸后，应检查各配合表面及密封4组装液压缸前，将各部分用汽油或煤油洗净晾干。5组装液压缸时特别注意密封元件的安装6耐压试验后应再次紧固有关螺栓。73.液压缸的维护五、液压缸常见故障和排除方法故障现象产生原因排除方法爬行1．外界空气进入缸内2．密封压得太紧3．活塞与活塞杆不同轴4．活塞杆弯曲变形5．缸筒内壁拉毛，局部磨损严重或腐蚀6．安装位置有误差7．双活塞杆两端螺母拧得太紧8．导轨润滑不良1．开动系统，打开排气塞（阀）强迫排气2．调整密封，保证活塞杆能用手拉动而试车时无泄漏即可3．校正或更换，使同轴度小于ф0.04mm4．校正活塞杆，保证直线度小于0.1/10005．适当修理，严重者重磨缸孔，按要求重配活塞6．校正7．调整8．适当增加导轨润滑油量推力不足，速度不够或逐渐下降1．缸与活塞配合间隙过大或Ｏ形密封圈破坏2．工作时经常用某一段，造成局部几何形状误差增大，产生泄漏3．缸端活塞杆密封压得过紧，摩擦力太大4．活塞杆弯曲，使运动阻力增加1．更换活塞或密封圈，调整到合适间隙2．镗磨修复缸孔内径，重配活塞3．放松、调整密封4．校正活塞杆冲击1．活塞与缸筒间用间隙密封时，间隙过大，节流阀失去作用2．端部缓冲装置中的单向阀失灵，不起作用1．更换活塞，使间隙达到规定要求，检查缓冲节流阀2．修正、配研单向阀与阀座或更换外泄漏1．密封圈损坏或装配不良使活塞杆处密封不严2．活塞杆表面损伤3．管接头密封不严4．缸盖处密封不良1．检查并更换或重装密封圈2．检查并修复活塞杆3．检查并修整4．检修密封圈及接触面直线运动01摆动运动02活塞缸03单杆04双杆05双作用06差动07柱塞缸08单作用09伸缩缸10摆动缸（摆动马达）11齿轮缸12液压缸设计与计算基本参数计算总阻力：液压缸的设计计算123式中：Fl——工作载荷Ff——摩擦阻力Fa——惯性阻力401速比：02λv的选择：p↑，选λv↑;p↓,选λv↓.03速度和速比04对速度要求高时：由v、q,确定D；或已知v、D,确定q。对速度没有要求：由q、D、d确定v。05v2、d由速比λv确定缸筒内径D01按推力计算：02按拉力计算：按国标圆整为标准尺寸。034.活塞杆直径d1）按λv确定2）按工作压力确定※按国标圆整为标准尺寸。—安全系数n=5pn—缸的额定压力缸筒壁厚δ时，为薄壁筒（无缝钢管）式中：py—实验压力[σ]—许用应力，σb—抗拉强度二、结构计算和校核注意：圆整为标准壁厚铸造：满足最小尺寸无缝钢管：查手册(无缝钢管外径不需加工）时，为厚壁筒（铸造）缸筒外径：—安全系数n=1.4~201σb—抗拉强度02强度校核式中：[σ]—活塞杆材料的许用应力032.活塞杆的校核2）稳定性校核时，强度校核即可时，要进行稳定性计算稳定条件：式中：F—

活塞杆所受最大压力

Fk—

活塞杆的稳定临界力

nk—

稳定安全系数

nk

=2~4dF式中：

l—活塞杆的计算长度

rk—活塞杆截面最小回转半径当细长比时：ψ1—柔性系数ψ2—末端系数（由液压缸的支承方式决定）E—

弹性模量J—活塞杆截面惯性矩A—活塞杆横截面积稳定临界力Fk的确定：式中：f—由材料强度决定的实验值a—系数当时：第六章液压阀01作用控制液流的方向、压力和流量。02分类按用途：方向阀压力阀流量阀按连接方式：管式板式插装式按操纵方式：手动、机动、电动、液动和电液动6-1阀的作用和分类01阀口的形式-锥阀、球阀、滑阀、板阀02阀芯上的作用力-液压力、弹簧力、液动力、卡紧力液压阀的共性问题6-1阀的作用和分类6-2方向控制阀作用控制液流方向，从而改变执行元件的运动方向。A分类单向阀换向阀B6-2方向控制阀6-2.1单向阀普通单向阀结构：阀体、阀芯、弹簧等01单向阀工作原理02单向阀工作原理单向阀原理职能符号：作用：只许油液单向流动，反向不通。要求：正向流动阻力小，反向不通，密封好。开启压力：0.03~0.05MPa背压阀：(单向阀的变形)弹簧较硬开启压力：0.2~0.6MPa背压：执行元件回油腔的压力。锁紧油缸，避免向油泵倒灌。平衡重物应用：二、液控单向阀组成：普通单向阀+小活塞缸特点：a.无控制油时，与普通单向阀一样，b.通控制油时，正反向都可以流动。职能符号：液控单向阀液控单向阀工作原理应用：”01.锁紧油缸，避免倒灌。控制重物下放速度。02.液压锁作用：改变油流方向01组成02主体(阀体、阀芯）03操纵定位装置04分类05滑阀06转阀076-2.2换向阀一、主体部分1.两位两通PA职能符号：作用：控制油路的通与断2.两位三通职能符号：作用：控制液流方向PAB3.两位四通作用：控制执行元件换向职能符号：P—压力油口O—回油口A、B—分别接执行元件的两腔4.三位四通职能符号：作用：换向、停止。PABO5.两位五通职能符号：作用：换向、两种回油方式。PABO1O26.三位五通职能符号：作用：换向、停止、回油不同。PABO1O2工进：有背压运动平稳退回：快速畅通两种回油方式操纵定位装置手动作用：移动阀芯并使其保持在工作位置上。三位四通手动换向阀应用：小流量，需徒手操作的场合。手柄控制，弹簧复位。手柄控制，钢球定位。结构图2.机动两位两通机动换向阀挡块操纵，弹簧复位。应用：行程控制的场合。（又叫行程阀）两位两通常开常闭靠弹簧的方格表示常态用行程阀速度换接3.电磁优点：易于实现自动化。应用：小流量的场合。（q≤63L/min)两位三通电磁换向阀电磁铁操纵，弹簧复位。实物液动三位四通液动换向阀液体操纵，弹簧复位。应用：高压，大流量的场合。（q≤160L/min)5.电液动电液动电液联合控制，弹簧复位。●电磁控制先导阀动作，●液体控制主阀芯动作，●节流阀控制阀芯移动速度。简化符号：应用：高压、大流量的场合。（q≤1200L/min)三位四通电液换向阀实物三、中位机能O型01三位滑阀在中间位置工作时，油路的连通方式。02双向锁紧，系统保压。03双向锁紧，油泵卸荷。M型H型油缸浮动，泵卸荷。FIVE差动连接。单击添加副标题油缸浮动，系统保压。Y型K型单向锁紧，油泵卸荷。主要性能参数压力损失通过的流量影响压力损失；换向、复位时间按系统要求合理选用；工作可靠性（电磁阀、电液阀、液动阀）可靠的换向、复位；（与压力、流量有关）内泄漏量影响系统效率，使油液升温；换向频率单位时间内的换向次数。（电磁阀：60次/min)换向阀小结职能符号:位:阀芯的工作位置;通:阀体上油路的通道数;机能:中位时油路的连通方式。控制方式:O型H型P型Y型K型手动机动电磁液动电液6-3压力控制阀分类按用途：溢流阀减压阀顺序阀平衡阀卸荷阀按阀芯结构：滑阀球阀锥阀按工作原理：直动式先导式6-3压力控制阀6-3.1溢流阀01作用：防止系统过载，保持系统压力恒定。工作原理直动式溢流阀结构：02职能符号：03工作原理：p<ps,阀口不开；p>ps,溢流。ps—弹簧力04DBD型直动式溢流阀实物2.先导式溢流阀结构：先导阀主阀阻尼孔主阀先导阀平衡弹簧调压弹簧阻尼孔、压差Δp远程控制口K

:实现远程调压。K口打开，p由控制油压决定；K口堵上，p由先导阀ps

决定。先导式溢流阀先导式溢流阀工作原理职能符号新符号旧符号实物先导式溢流阀先导式溢流阀二、静态特性”溢流时阀芯受力方程：—弹簧的预压缩量直动式—阀口开度（阀芯位移，即增加的压缩量）—弹簧刚度式中：12345开启压力：01调定压力(全流压力):02—通过额定流量时阀芯的位移03调压偏差:04（阀口将开未开）05流量-压力特性方程：LOGO特性曲线特点：反应快，波动大（0.2-0.4MPa).先导式对于高压大流量的溢流阀，为了减小波动，采用了先导阀。特点：反应慢，稳定性好，波动小。p’—主阀芯上端的压力应用作安全阀（常闭）作用：防止系统过载。作用：保持系统压力恒定作溢流阀（常开）3.卸荷或远程调压卸荷01远程调压024.作背压阀放在系统回油路上6-3.2减压阀特点：出口压力控制阀芯动作，有单独泄油口工作原理：节流口产生压降Δpp2=p1

-Δp，

p1一定，Δp↑

，

p2↓。●

p1<ps,处于非工作状态，不起减压作用；●

p1

>ps,减压、稳压。作用：减低系统压力，并有稳压作用。稳压原理p2↑→阀芯上移→阀口减小→Δp↑，p2=p1-Δp，p1一定，Δp↑，p2↓；p2↓→阀芯下移→阀口开大→Δp↓，Δp↓，p2↑=ps。01职能符号：02应用：夹紧缸工作缸使夹紧缸获得稳定的低压。6-3.3顺序阀作用：控制多个执行元件动作顺序。01内控顺序阀02职能符号：03结构：出油口接二次油路，有单独泄油口。04工作原理：p<ps,进出口不通；05p>ps,接通。06特点：内部控制，07外部泄油。08顺序阀工作原理顺序阀工作原理应用：控制液压缸动作顺序外控顺序阀01结构：控制油口。工作原理：pK<ps,不通；pK>ps,进出口接通。特点：外部控制，外部泄油。02职能符号：03016-3.4平衡阀03职能符号：05作用：放在执行元件的回油路上，平衡重物。02与顺序阀区别：没有单独的泄油口，弹簧较硬。04内控平衡阀特点：内部控制，内部泄油。应用：平衡重物。2.外控平衡阀01职能符号：02特点：外部控制，内部泄油。应用限制重物下落速度。平衡重物，6-3.5卸荷阀职能符号：工作原理：pK

<ps,阀口不开；

pK

>ps,阀口打开，使泵卸荷。作用：使油泵卸荷，减小功率消耗。区别：出口接油箱，K口接卸荷油压。特点：外部控制，内部泄油。应用：使左泵卸荷§6-3.6压力继电器作用：利用系统中压力变化，控制电路的通断。微动开关调节螺钉顶杆柱塞工作原理：应用：1.控制电磁阀动作。控制系统压力，出故障时，自动停车。职能符号：p>ps,微动开关闭合，发出电信号。p<ps,微动开关断开，电信号撤销。LOGO应用：控制电磁阀，实现油缸顺序动作。01作用：控制液压系统中的压力。02共性：利用液压力和弹簧力比较，控制阀口的03开与关；或控制开口大小。04溢流阀：控制进口压力05减压阀：控制出口压力06顺序阀：控制阀口通与不通，进而控制执行元件的07动作顺序。08平衡阀：装在执行元件的回油路上，平衡重物。09卸荷阀：使油泵卸荷。10要求：掌握各种阀的工作原理及应用场合。压力阀小结6-4流量控制阀6-4流量控制阀1作用：控制流量，调节执行元件的运动速度。分类：节流阀调速阀2普通节流阀结构：轴向三角槽工作原理：3职能符号：4静态特性1.流量特性薄壁孔细长孔C—

流量系数

AT

—

节流口通流截面积

Δp—

节流口前后压差

φ—

压差指数q∝AT

，Δp=c，AT↑，q↑。影响流量稳定的因素1)压差对流量稳定性的影响AT

一定时，q变。即当F变时，

Δp变，q变。pA一定，当F变时，pB变。同样Δp下，对薄壁孔的流量影响小。ABFT变，η变，q变。薄壁孔不受温度变化影响。04结论：薄壁式节流口流量特性好。03温度对流量稳定性的影响01节流口的阻塞阻塞现象：当Δp一定，AT较小时，流量时大时小甚至断流。措施：加大水利半径、选择稳定性好的油液、精心过滤。薄壁孔不易附着、阻塞。02最小稳定流量和流量调节范围最小稳定流量qmin=0.05L/min应用：运动平稳性要求不高的调速系统。流量调节范围：流量特性曲线：二、调速阀1.组成：节流阀＋差压式减压阀2.工作原理p1一定，p2↑→阀芯下移→xR↑→ΔpR↓→

pm↑，ΔpT

=pm-p2=C;p2↓→阀芯上移→xR↓→ΔpR↑,→

pm↓，ΔpT

=pm-p2=C。节流阀：F变，Δp变，q变。调速阀：F变，ΔpT不变，q不受负载变化的影响。调速阀工作原理调速阀工作原理特性曲线应用：负载变化，运动平稳性要求高的调速系统。1Δp——阀的进出口压差2节流阀：Δp=ΔpT=p1–p23调速阀：Δp=ΔpT+ΔpR4当F变化时，调速阀进出口压差Δp变，不变的是ΔpT。5要求：调速阀正常工作Δp>0.4~0.5MPa6（Δp<0.4MPa时减压阀不起作用，和普通节流阀一样）7职能符号：简化符号蓄能器滤油器油箱热交换器管件第七章辅助元件储存油液的压力能。作用1短时大量放油。维持系统压力。减小液压冲击。应用27-1蓄能器种类弹簧式皮囊式7-2滤油器作用：过滤污物。滤油器滤油器滤油器安装位置7-3油箱作用：储存油液、沉淀和散热。7-4热交换器冷却器二、加热器油管管接头7-5管件二、管接头第八章调速回路§8-1

概述1.节流调速2.容积调速3.容积节流调速液压缸:马达:调速方法有级变速无级变速一、进口节流调速回路8-2节流调速回路通过改变节流口的通流截面积来调节流量。系统组成定量泵、节流阀、溢流阀和执行元件。工作原理定压式节流调速回路0103023.回路特性机械特性液压缸速度与外负载的关系。01分子分母同乘Aφ02速度-负载特性方程速度-负载特性曲线02v与AT，pP，F有关，当AT一定，F↑，v↓；同样F，AT↑，v↑。速度刚度：曲线上某点斜率的倒数01速度刚度01当AT一定,F↓kv↑；当F=C,AT↓kv↑；pP↑,A1↑，φ↓,kv↑。结论：在速度低、负载小时速度刚度好。022)功率特性a.功率损失ΔP溢流损失：节流损失：回路功率损失：b.回路效率损失的功率变成热，使油温升高。回路输入功率（泵输出）：回路输出功率（缸输入）：010203负载越大，效率越高。溢流量越少，效率越高。回路效率:缸在恒载下工作时:（定量泵qP不变，pP一定）总功率：功率特性图有效功率：P1∝q1，q1↑,P1↑。溢流损失：节流损失：q1↑,ΔP节↑q1↑,ΔP溢↓不变。AT↑,q1↑,v↑。1缸在变载下工作时2油缸流量随载荷增加而下降。3有用功4有极值5总效率低。6变。1液压缸最大速度和最小速度之比。2回路的调速范围取决于节流阀的调节范围。3优点：结构简单、价格低廉。缺点：效率低。应用：负载变化不大，低速、小功率的场合。3)调速特性二、出口节流调速回路定压式节流调速回路特点：速度-负载特性同进口节流调速回路一样。区别：1.有背压，运动平稳性好。2.能承受负值负载。3.发热影响小。进出口节流调速回路定压式节流调速回路旁路节流调速回路调节AT，q1变，v变。变压式节流调速回路安全阀速度负载特性曲线区别：速度负载特性差。功率利用合理，效率高。调速范围小。运动平稳性差。应用：负载较大，运动平稳性要求不高的场合。采用调速阀代替节流阀调速，可以改善速度-负载特性，其它特性同节流阀调速一样。通过改变变量泵或变量马达的排量来调节执行元件的速度。优点：效率高、发热小。（没有溢流损失和节流损失）缺点：结构复杂，成本高。应用：大功率系统。开式回路：执行元件排油回油箱闭式回路：回油直接进泵吸口。副油箱（补油）8-3容积调速回路变量泵-定量马达式调速回路调速特性：转速调速范围较大转矩功率恒转矩调速回路定量泵-变量马达式调速回路调速特性：转速转矩功率恒功率调速回路调速范围小变量泵-变量马达式调速回路特性曲线调速范围大应用：大功率、调速范围要求大的场合。01压力回路02快速运动和速度换接回路03换向回