课题十七 液压传动原理与液压元件

1、课题十七 液压传动原理与液压元件液压传动的定义液压传动的定义 是以液体为工作介质，通过驱动装置将原动机的机械能转换为液压的压力能，然后通过管道、液压控制及调节装置等，借助执行装置，将液体的压力能转换为机械能，驱动负载实现直线或回转运动。 ? 那么，到底什么是呢？ 液压传动系统的组成液压传动系统的组成 动力元件动力元件传动介质传动介质控制元件控制元件辅助元件辅助元件执行元件执行元件液压传动系统的组成液压传动系统的组成 从上图可以看出，液压传动是以液体作为工作介质来进行工作的，一个完整的液压传动系统由以下几部分组成： （l）液压泵（动力元件）：是将原动机所输出的机械能转换成液体压力能的元件，其作用

2、是向液压系统提供压力油，液压泵是液压系统的心脏。 （2）执行元件：把液体压力能转换成机械能以驱动工作机构的元件，执行元件包括液压缸和液压马达。 （3）控制元件：包括压力、方向、流量控制阀，是对系统中油液压力、流量、方向进行控制和调节的元件。如换向阀15即属控制元件。 （4）辅助元件：上述三个组成部分以外的其它元件，如：管道、管接头、油箱、滤油器等为辅助元件。 T 转矩 T 角速度 泵p Q 流量 Q 压力 pT 转矩 T 角速度 马达p Q 流量 Q 压力 pQBACO泵吸入泵排出液压泵和液压马达工作的必需条件：液压泵和液压马达工作的必需条件：（1）必须有一个大小能作周期性变化的封闭容积；（2

3、）必须有配流动作，即 封闭容积加大时吸入低压油 封闭容积减小时排出高压油 封闭容积加大时充入高压油 封闭容积减小时排出低压油（3）高低压油不得连通。液压泵液压泵液压马达液压马达齿轮泵齿轮泵 齿轮泵是一种常用的液压泵，它的主要齿轮泵是一种常用的液压泵，它的主要是是结构简结构简单单，制造方便制造方便，价格低廉价格低廉，体积小体积小，重量轻重量轻，自吸性好自吸性好，对油液污染不敏感对油液污染不敏感，工作可靠工作可靠；其主要；其主要 齿轮泵被广泛地应用于采矿设备、冶金设备、建筑机械、工程机械和农林机械等各个行业。 齿轮泵按照其啮合形式的不同，有和两种，外啮合齿轮泵应用较广，内啮合齿轮泵则多为辅助泵。

4、2、外啮合齿轮泵的结构及工作原理外啮合齿轮泵的结构及工作原理外啮合齿轮泵的工作原理；排量、流量；外啮合齿轮泵的流量脉动；外啮合齿轮泵的问题和结构特点。 泵主要由主、从动泵主要由主、从动齿轮，驱动轴，泵体及齿轮，驱动轴，泵体及侧板等主要零件构成。侧板等主要零件构成。图2.3 外啮合齿轮泵的工作原理 1泵体;2 主动齿轮;3 从动齿轮 泵体内相互啮合的主、从动齿轮与两端盖及泵体一起构成密封工作容积，齿轮的啮合点将左、右两腔隔开，形成了吸、压油腔。 当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔内的轮齿脱离啮合，密封腔容积不断增大，构成吸油并被旋转的轮齿带入左侧的压油腔。 左侧压油腔内的轮齿不断进入啮合，使密封

5、腔容积减小，油液受到挤压被排往系统，这就是齿轮泵的吸油和压油过程。3、 叶片泵叶片泵单作用叶片泵双作用叶片泵 单作用叶片泵单作用叶片泵2.3.1.1 工作原理 图2.7为单作用叶片泵的工作原理。 泵由转2、定子3、叶片4和配流盘等件组成。 图2.7单作用叶片泵工作原理1压油口;2 转子;3 定子;4 叶片;5 吸油口 压油窗口定子吸油窗口压油口吸油口51243e 定子的内表面是圆柱面，转子和定子中心之间存在着偏心，叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及叶片根部油压力作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是两相邻叶片、配油盘、定子和转子便形成了一个密封的工作腔。 泵在转子转一转的过

6、程中，吸油、压油各一次，故称单作用叶片泵。转子单方向受力，轴承负载大。改变偏心距，可改变泵排量，形成变量叶片泵。 液压泵的吸油腔压力过低将会产生吸油不足、异常噪声，甚至无法工作。液压泵的工作压力取决于外负载，为了防止压力过高，泵的出口常常要采取限压措施。变量泵可以通过调节排量来改变流量，定量泵只有用改变转速的办法来调节流量。液压泵的流量脉动。液压泵 “困油现象”。 马达应能正、反运转，因此，就要求液压马达在设计时具有结构上的对称性。当液压马达的惯性负载大、转速高，并要求急速制动或反转时，会产生较高的液压冲击，应在系统中设置必要的安全阀或缓冲阀。由于内部泄漏不可避免，因此将马达的排油口关闭而进行

7、制动时，仍会有缓惯的滑转，所以，需要长时间精确制动时，应另行设置防止滑转的制动器。 某些型式的液压马达必须在回油口具有足够的背压才能保证正常工作。 单向阀只允许经过阀的液流单方向流动，而不许单向阀只允许经过阀的液流单方向流动，而不许反向流动。反向流动。单向阀有单向阀有和和两种。两种。 (b)(2)对单向阀的要求对单向阀的要求 开启压力要小。开启压力要小。能产生较高的反向压力，反向的泄漏要小。能产生较高的反向压力，反向的泄漏要小。正向导通时，阀的阻力损失要小。正向导通时，阀的阻力损失要小。阀芯运动平稳，无振动、冲击或噪声。阀芯运动平稳，无振动、冲击或噪声。(3)单向阀的符号单向阀的符号 单向阀和

8、其它阀组合后，成为组合阀，例如单向顺序阀、单向节流阀等。AB图图5.105.10（C C） 单向阀的职能符号单向阀的职能符号 换向阀能改变液流方向，将换向阀与缸连接可以很方便地使缸的活塞改变运动方向。换向阀的类型有 按阀的结构形式：滑阀式、转阀式、球阀式、锥阀式。 按阀的操纵方式：手动式、机动式、电磁式、液动式、电液动式、气动式。 按阀的工作位置数和控制的通道数：二位二通阀、二位三通阀、二位四通阀、三位四通阀、三位五通阀等。 滤油器滤油器 液压油中往往含有杂质，会造成液压元件相对运动表面的磨损、滑阀卡滞、节流孔口堵塞。在系统中安装一定精度的滤油器，是保证液压系统正常工作的必要手段。 过滤器的过

9、滤精度是指滤芯能够滤除的最小杂质颗粒的大小，以直径d作为公称尺寸表示。按精度可分为粗过滤器（d100）、普通过滤器(d10）、精过滤器（d5）、特精过滤器（d1）。 蓄能器蓄能器 在间歇工作或周期性动作中，蓄能器可以把泵输出的多余压力油储存起来。当系统需要时，由蓄能器释放出来。这样可以减少液压泵的额定流量，从而减小电机功率消耗。 蓄能器能吸收系统压力突变时的冲击，也能吸收液压泵工作时的流量脉动所引起的压力脉动。 对于执行元件长时间不动作，而要保持恒定压力的系统，可用蓄能器来补偿泄漏，从而使压力恒定。对某些系统要求当泵发生故障或停电时，执行元件应继续完成必要的动作时，需要有适当容量的蓄能器作紧急

10、动力源。 储存油液 散掉系统累计的热量 促进油液中空气的分离 沉淀油液中的污垢油箱的基本功能是油箱的基本功能是： 按油面是否与大气相通，可分为开式油箱与闭式油箱。开式油箱广泛用于一般的液压系统；闭式油箱则用于水下和高空无稳定气压的场合，这里仅介绍开式油箱。 管件包括管道、管接头和法兰等。种类：钢管、紫铜管、橡胶管可采用下列两式计算，并需圆整为标准数值，即2vqd（4.6） 2bpdn（4.7）v 允许流速；式中 ： 管道材料的抗拉强度，可由材料手册查出。b n 安全系数安装要求 管道应尽量短，最好横平竖直，拐弯少。为避免管道皱折，减少压力损失，管道装配的弯曲半径要足够大，管道悬伸较长时要适当设

11、置管夹。 管道尽量避免交叉，平行管距要大于管道尽量避免交叉，平行管距要大于100mm，以防接，以防接触振动，并便于安装管接头。触振动，并便于安装管接头。 按管接头和管道的连接方式分，有三种。 当旋紧螺帽当旋紧螺帽3时，通过套管时，通过套管2使被连接管使被连接管1端部的扩口端部的扩口压紧在接头体压紧在接头体4的锥面上。的锥面上。 被扩口的被扩口的管子只能是薄管子只能是薄壁且塑性良好壁且塑性良好的管子如铜管。的管子如铜管。此种接头的工此种接头的工作压力不高于作压力不高于8MPa。 图图4.10(a)4.10(a)扩口式管接头扩口式管接头 1管子；2一套管； 3一螺帽；4一接头本体 图图4.104.

12、10（b)b)卡套式管接头卡套式管接头1一被连接管；2一螺帽；3一卡套； 4一接头本体拧紧接头螺母2后，卡套3发生弹性变形便将管子1夹紧。它对轴向尺寸要求不严，装拆方便，但对连接用管道的尺寸精度要求较高。图4.11 压力控制阀压力控制阀简称压力阀。简称压力阀。 压力阀包括：压力阀包括： （1）用来控制液压系统压力）用来控制液压系统压力的阀类。的阀类。 （2）利用压力变化作为信号来控制其它元件动）利用压力变化作为信号来控制其它元件动作作的阀类。的阀类。 按其功能和用途不同可分为溢流阀、减压阀、按其功能和用途不同可分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。顺序阀和压力继电器等。 压力控制阀 根据根

13、据“并联溢流式压力负反馈并联溢流式压力负反馈”原理设计而成的液压阀称原理设计而成的液压阀称为溢流阀。为溢流阀。 溢流阀的主要用途有以下两点：溢流阀的主要用途有以下两点：1）调压和稳压。调压和稳压。如用在由定量泵构成的液压源中，用以调如用在由定量泵构成的液压源中，用以调节泵的出口压力，保持该压力恒定。节泵的出口压力，保持该压力恒定。2）限压。限压。如用作安全阀，当系统正常工作时，溢流阀处于如用作安全阀，当系统正常工作时，溢流阀处于关闭状态，仅在系统压力大于其调定压力时才开启溢流，对关闭状态，仅在系统压力大于其调定压力时才开启溢流，对系统起过载保护作用。系统起过载保护作用。 溢流阀的特征是：阀与负载相并联，溢流口接回油箱，采用进口压力负反馈， 不工作时阀口常开。 根据结构不同，溢流阀可分为直动型和先导型两类。 图图6.7滑阀式溢流口，端面测压滑阀