液压传动的基本知识

1、 如图所示为多刀半自动车床主轴箱的传动系统。已知电动机的转速n=1500r/min，z1=24，z2=25，z3=36，z3=45，z4=81，z5=72，z6=54，z7=88，z8=59，z8=25。求主轴轴的各级转速。作业分析：作业分析：v对给出的机构图能够识图并做计算：对给出的机构图能够识图并做计算： 能够指出机构图中共有几根轴？有什么能够指出机构图中共有几根轴？有什么 齿轮？哪根是输入轴、输出轴；齿轮？哪根是输入轴、输出轴； 能够确定该变速机构的传动路线；能够确定该变速机构的传动路线； 能够计算该变速机构的传动比、输出转能够计算该变速机构的传动比、输出转速及确定输出轴的旋转方向；速及

2、确定输出轴的旋转方向； 能够说出该变速机构的工作原理。能够说出该变速机构的工作原理。 传动路线分析：1：Z1Z2 Z3 Z5 Z8 Z72： Z1Z2 Z3 Z4 Z8 Z73： Z1Z2 Z3 Z5 Z8 Z64： Z1Z2 Z3 Z4 Z8 Z6传动比计算： i1 = -Z2*Z5*Z7/Z1*Z3*Z8= -25*72*88/24*45*25= -5.86 i2 =-Z2*Z4*Z7/Z1*Z3*Z8=-25*81*88/24*36*25=-8.25 i3 =-Z2*Z5*Z6/Z1*Z3*Z8=-25*72*54/24*45*59=-1.52 i4 =- Z2*Z4*Z6/Z1*Z3*

3、Z8=-25*81*54/24*36*59=-2.14各级转速：N1=n/i1=1500/5.86=256r/min N2=n/i2=1500/8.25=182r/min N3=n/i3=1500/1.52=986r/min N4=n/i4=1500/=2.14=700r/min项目五项目五 液压传动的基本知识液压传动的基本知识基本要求：基本要求：掌握液压传动的工作原理及组成结构；了解液压传动的基本特点；掌握液压元件的一些性质，了解一些常用液压元件的工作原理。重难点：重难点：液压传动的工作原理，液压元件的工作原理。液压泵与油箱液压泵与油箱一个液压装置液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与

4、油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀流量控制阀流量控制阀过滤器过滤器液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图M液压系统原理图液压系统原理

5、图M 将能量从机械能转换为液压能，而后又将液压能转换为机将能量从机械能转换为液压能，而后又将液压能转换为机械能，何必多此一举呢？械能，何必多此一举呢？ 几乎所有的机械或机器都需要传动机构。因为原动机一般几乎所有的机械或机器都需要传动机构。因为原动机一般很难直接满足执行机构在速度、力、转矩或运动方式等方面的很难直接满足执行机构在速度、力、转矩或运动方式等方面的要求，要求，必须通过中间环节必须通过中间环节传动装置传动装置进行调节控制。液压传动进行调节控制。液压传动就是这种调节控制方式中的一种。就是这种调节控制方式中的一种。机械传动机械传动（mechanics）:常用零件为齿轮常用零件为齿轮,曲轴曲

6、轴,轴轴,皮带等。皮带等。气压传动气压传动（pneumatics）:常用空气或其它气体为传输介质。常用空气或其它气体为传输介质。电器传动电器传动（electrics）:常用零件是电机常用零件是电机,可控器可控器,变频器等。变频器等。42 液压传动的工作原理，可以用一个液压千斤顶的工作原理来说明。 液压千斤顶工作原理图 1杠杆手柄 2小油缸 3小活塞 4，7单向阀 5吸油管 6，10管道 8大活塞 9大油缸 11截止阀 12油箱 4.1 液压传动的工作原理及组成液压传动的工作原理及组成如图所示液压千斤顶。杠杆手柄如图所示液压千斤顶。杠杆手柄1 1、小油缸、小油缸2 2、小活塞、小活塞3 3、单向

7、阀单向阀4 4和和7 7组成手动液压泵。如组成手动液压泵。如提起手柄使小活塞向上提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀单向阀4 4打开，通过吸油管打开，通过吸油管5 5从油箱从油箱1212中吸油；用力压下中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力高，单向阀手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力高，单向阀4 4关闭，关闭，单向阀单向阀7 7打开，下腔的油液经管道打开，下腔的油液经管道6 6输入举升油缸输入举升油缸9 9的下的下腔，迫使大活塞腔，迫使大活塞8 8向上移动，顶起重物。再次提起手柄向上移动，顶起重物。再

8、次提起手柄吸油时，单向阀吸油时，单向阀7 7自动关闭，使油液不能倒流，从而保自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。不断地往复扳动手柄，就能不证了重物不会自行下落。不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起。如果断地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起。如果打开截止阀打开截止阀1111，举升缸下腔的油液通过管道，举升缸下腔的油液通过管道1010、截止阀、截止阀1111流回油箱，重物就向下移动。这就是液压千斤顶的工流回油箱，重物就向下移动。这就是液压千斤顶的工作原理。作原理。观看液压千斤顶视频图所示为某机床工作台的液压系统图。当扳动换向阀的手柄7使阀芯向

9、右时，液压泵在电机的带动下从油箱中吸油，将电能转换为泵出口处油液的液压能。压力油经节流阀和换向阀后进入液压缸的左腔，推动活塞克服负载阻力从而带动工作台向右作直线运动，右腔的油液经过换向阀排回油箱。若扳动换向阀的手柄使阀芯向左时，压力油则进入液压缸的右腔，使液压缸克服负载阻力向左运动。当换向阀的手柄扳到图示中间位置时，液压缸的通道被封住，压力油经溢流阀溢回油箱。一、基本工作原理一、基本工作原理: 液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质，而且传动中必须经过两次能量转换工作介质，而且传动中必须经过两次能量转换 。 由此可见，液压传动是一个不同能量的转

10、换由此可见，液压传动是一个不同能量的转换过程。过程。二、液压传动系统的组成二、液压传动系统的组成 一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成：由以下五个主要部分来组成：1、能源装置: 把机械能转化成液体压力能的装置，常见的是液压泵。 2、执行装置: 把液体压力能转化成机械能的装 置，一般常见的形式 是液压缸和液压马达。 3、控制调节装置: 对液体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的 装置。这类元件主要包括各类控制阀或者由各种阀 构成的组合装置。这些元件的不同组合组成了能完 成不同功能的液压系统。 4、辅助装置: 指以上三种组成部分

11、以外的其它装置，如各种管接件、 油管、油箱、过滤器、蓄能器、压力表等，起连接、输 油、贮油、过滤、贮存压力能和测量等作用。 5、传动介质: 传递能量的液体介质，即各种液压工作介质。 三、液压传动的主要优点三、液压传动的主要优点 与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点 1、液压传动的各种元件、可根据需要方便、灵活地来布置； 2、重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快； 3、操纵控制方便，可实现大范围的无级调速(调速范围达2000:1)； 4、可自动实现过载保护； 5、一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长； 6、很容易实现直线运动； 7、容易实现机器的自动化，当采用电

12、液联合控制后，不仅可实现更高程 度的自动控制过程，而且可以实现遥控。 与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下缺点1、由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄漏不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。2、工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。3、液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。由于液体介质的泄漏及可压缩性影响，不能得到严格的定比传动。4、液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平。5、油液污染 液压传动在工业中的应用液压传动在工业中的应用n工程机械 推土机、挖掘机、压路机n起重运输 汽车吊、叉车、港口龙门吊n

13、矿山机械 凿岩机、提升机、液压支架n建筑机械 打桩机、平地机、液压千斤顶n农业机械 拖拉机、联合收割机n冶金机械 压力机、轧钢机n锻压机械 压力机、模锻机、空气锤n机械制造 组合机床、冲床、自动线、气动扳手n轻工机械 打包机、注塑机n汽车工业 汽车中的转向器、减振器、自卸汽车n智能机械 模拟驾驶舱、机器人液压传动又有什么特征？液压传动又有什么特征？ 特征特征1：压力取决于负载：压力取决于负载为能提升重物为能提升重物W W，必须在活，必须在活塞塞1 1上施加主动力上施加主动力F,F,这时，这时，重物重物W W就是工作的负载。就是工作的负载。n如活塞如活塞5上作用上作用W为为0：P2=W/A2=0

14、，故，故F=0，P1=P2=0即：主动力是加不上去的。即：主动力是加不上去的。n如活塞如活塞5上作用为上作用为W： 当当F足够大时足够大时，p1=p2=W/A2 。n简化模型：缸简化模型：缸2、4和活塞和活塞5做做为一体（被一容器取代）：为一体（被一容器取代）：在活塞在活塞1上施加上施加F1后，如果其它后，如果其它有足够的压强，就可以认为工有足够的压强，就可以认为工作负载是无穷大的，那么，系作负载是无穷大的，那么，系统中的液体压力将为：统中的液体压力将为：P1=F1/A根据根据，压力，压力P1将在将在这个封闭的液体间等值传递。这个封闭的液体间等值传递。泵缸1234A1P15A2P2特征特征2：

15、运动速度取决于流量：运动速度取决于流量由图可知：活塞由图可知：活塞1下移下移h1,液体能量液体能量传输，使活塞传输，使活塞5上升上升h2，h1h2。 不考虑泄露、液体的可压缩性，不考虑泄露、液体的可压缩性，在在t时间里从缸时间里从缸2中挤出的液体等中挤出的液体等于通过管道于通过管道3挤入液压缸挤入液压缸4的体积。的体积。即：即：A1h1=A2h2同除同除t ： A1h1/t =A2h2/t即：即：A1v1 =A2v2流量流量Q(Flow)：单位时间内从液压缸单位时间内从液压缸2中排出的液体体积或挤入液压缸中排出的液体体积或挤入液压缸4的的体积称为流量体积称为流量Q(Flow)，Q1=Q2= A

16、1h1/t =A2h2/t= A1v1 =A2v2。V1=Q1/A1，在液压系统中执行机构的速度只取决于流量。，在液压系统中执行机构的速度只取决于流量。功率功率N=Fv=pQ，压力压力p和和流量流量Q是液压传动中最基本也是最重要的参数是液压传动中最基本也是最重要的参数满足能量守恒定律。满足能量守恒定律。Q15h2v2h12A1A234缸1.1.3 液压系统的图形符号液压系统的图形符号磨床图所示的液压系统图是一种磨床图所示的液压系统图是一种半结构式的工作原理图。它直观半结构式的工作原理图。它直观性强，容易理解，但难于绘制。性强，容易理解，但难于绘制。 在实际工作中，除少数特在实际工作中，除少数特

17、殊情况外，一般都采用液压与殊情况外，一般都采用液压与气动图形符号（参看附录）来气动图形符号（参看附录）来绘制，如右图所示。绘制，如右图所示。 91087653214 图形符号表示元件的功能，而不表示元件的具体结构和图形符号表示元件的功能，而不表示元件的具体结构和参数；反映各元件在油路连接上的相互关系，不反映其空间参数；反映各元件在油路连接上的相互关系，不反映其空间安装位置；只反映静止位置或初始位置的工作状态，不反映安装位置；只反映静止位置或初始位置的工作状态，不反映其过渡过程。其过渡过程。 91 087653214液压缸液压缸液压泵液压泵节流阀节流阀换向阀换向阀油箱油箱溢流阀溢流阀play54

18、为何不能轻易拆卸液压元件？ 许多情况下，两个运动零部件之间，又由于结构上的关系，往往不能采用其他密封装置，所以必须要保持适当大小的间隙来密封，这种形式就被称为间隙密封。他的原理又是什么呢？ 比如拿一固定平面间的间隙来说，其间隙左端的压力大于右端的压力时，就会在间隙的两端形成压力差，又由于油有粘性的缘故，所以油在间隙中流动的时候，各个油层的速度是不相等的，在间隙的上下两个表面，油液分子与间隙表面粘附在一起，所以这层油层的速度为零，而间隙中心的油层的速度为最大。发生这种两油层间速度不相同时，每油层之间便要产生阻止油液运动的内摩擦力。在这个时候，如果间隙两端的压力差不足以克服该内部摩擦力时，油液就不

19、可能从缝隙中流出，自然形成密封作用。一、液压动力元件 -液压泵 液压泵俗称油泵。作为向系统提供一定的流量和压力的动力元件，液压泵由电动机带动将液压油从油箱吸上来并以一定的压力输送出去，使执行元件推动负载作功。 液压动力元件起着向系统提供动力源的作用，是系统不可缺少的核心元件。液压系统是以液压泵作为系统提供一定的流量和压力的动力元件，液压泵将原动机（电动机或内燃机）输出的机械能转换为工作液体的压力能，是一种能量转换装置。4.2 液压元件液压元件液压泵的类型及图形符号液压泵的类型：液压泵的类型： 齿轮泵齿轮泵叶片泵叶片泵柱塞泵柱塞泵按其结构不同可分为按其结构不同可分为按其输油方向能否改变可分为按其

20、输油方向能否改变可分为单向泵单向泵双向泵双向泵变量泵按其输出的流量能否调节可分为按其输出的流量能否调节可分为定量泵按其额定压力的高低可分为按其额定压力的高低可分为低压泵低压泵中压泵中压泵高压泵高压泵v液压泵的图形符号：液压泵的图形符号： 由于这种泵是依靠泵的密封工作腔的容积变化来实现吸油和压油的，因而称为容积式泵。 容积式泵的流量大小取决于密封工作腔容积变化的大小和次数。若不计泄漏，流量与压力无关。 1、液压泵的工作原理 观看视频 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，图所示的是一单柱塞液压泵的工作原理图，图中柱塞装在缸体中形成一个密封容积a，柱塞在弹簧的作用下

21、始终压紧在偏心轮1上。原动机驱动偏心轮旋转使柱塞作往复运动，使密封容积a的大小发生周期性的交替变化。当a有小变大时就形成部分真空，使油箱中油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀进入油箱a而实现吸油；反之，当a由大变小时，a腔中吸满的油液将顶开单向阀流入系统而实现压油。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，原动机驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油。液压泵的特点 单柱塞液压泵具有一切容积式液压泵的基本特点：(1)具有若干个密封且又可以周期性变化空间。液压泵输出流量与此空间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比，与其他因素无关。这是容积式液压泵的一个重要特性。(2)油箱内液

22、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。(3)具有相应的配流机构，将吸油腔和排液腔隔开，保证液压泵有规律地、连续地吸、排液体。液压泵的结构原理不同，其配油机构也不相同。如图的单向阀5、6就是配油机构。 容积式液压泵中的油腔处于吸油时称为吸油腔。吸油腔的压力决定于吸油高度和吸油管路的阻力，吸油高度过高或吸油管路阻力太大，会使吸油腔真空度过高而影响液压泵的自吸能力；油腔处于压油时称为压油腔，压油腔的压力则取决于外负载和排油管路的压力损失，从理论上讲排油压力与液压泵的流量无关。 容积式液压泵排

23、油的理论流量取决于液压泵的有关几何尺寸和转速，而与排油压力无关。但排油压力会影响泵的内泄露和油液的压缩量，从而影响泵的实际输出流量，所以液压泵的实际输出流量随排油压力的升高而降低。 液压泵的性能参数主要有压力、转速、排量、流量、功率和液压泵的性能参数主要有压力、转速、排量、流量、功率和效率。效率。 液压泵的主要性能参数液压泵的主要性能参数压力压力np额定压力额定压力 maxp最高允许压力最高允许压力 p工作压力工作压力 吸入压力吸入压力 在正常工作条件下，按试验标准在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转所允许的最高压力规定连续运转所允许的最高压力泵短时间内所允许泵短时间内所允许超载使用的极限

24、压力超载使用的极限压力 实际工作时的输出压力，即实际工作时的输出压力，即液压泵出口的压力液压泵出口的压力 液压泵进口处的压力液压泵进口处的压力 2.排量和流量排量和流量 (1)排量V。液压泵每转一周,由其密封容积几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积叫液压泵的排量。排量可调节的液压泵称为变量泵;排量为常数的液压泵则称为定量泵。 (2)理论流量qi。理论流量是指在不考虑液压泵的泄漏流量的情况下,在单位时间内所排出的液体体积的平均值。显然,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量qi为： (3)实际流量q。液压泵在某一具体工况下,单位时间内所排出的液体体积称为实际流量,它等于理论流

25、量qi减去泄漏流量q,即： (4)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。转速转速n额定转速额定转速maxn最高转速最高转速minn最低转速最低转速液压泵的主要性能参数液压泵的主要性能参数在额定压力下，根据试验结果推荐能长在额定压力下，根据试验结果推荐能长时间连续运行并时间连续运行并保持较高运行保持较高运行效率的转速效率的转速 在额定压力下，能保证使用寿命和性能所在额定压力下，能保证使用寿命和性能所允许的短暂运行的最高转速允许的短暂运行的最高转速 为保证液压泵可靠工作或运行效率不致过为保证液压泵可靠工作或运行效率不致过低所允许的最低转速低

26、所允许的最低转速 3、液压泵正常工作的四个必备条件、液压泵正常工作的四个必备条件必须具有一个密封的容积；必须具有一个密封的容积；密封容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由密封容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大小变大吸油，由大变小吸油，由大变小压油；压油；要有配流装置。它的作用是：在吸油过程中密封容积与油要有配流装置。它的作用是：在吸油过程中密封容积与油箱相通，同时关闭供油管路；在压油过程中，密封容积与箱相通，同时关闭供油管路；在压油过程中，密封容积与供油管路相通，同时切断与油箱的连接。供油管路相通，同时切断与油箱的连接。吸油过程中，油箱必须和大气相通。这是实现吸油的必

27、要吸油过程中，油箱必须和大气相通。这是实现吸油的必要条件。条件。1 1）齿轮泵：是）齿轮泵：是液压泵中结构最简单的一种，且价格便宜，故在一般机械上被广泛使用；齿轮泵是定量泵，可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种。 外啮合齿轮泵：齿轮泵工作时，主动轮随电动机一起旋转并带动从动轮跟着旋转。当吸入室一侧的啮合齿逐渐分开时，吸入室容积增大，压力降低，便将吸人管中的液体吸入泵内；吸入液体分两路在齿槽内被齿轮推送到排出室。液体进入排出室后，由于两个齿轮的轮齿不断啮合，便液体受挤压而从排出室进入排出管中。主动齿轮和从动齿轮不停地旋转，泵就能连续不断地吸入和排出液体。泵体上装有安全阀，当排出压力超过规定压力时

28、，输送液体可以自动顶开安全阀，使高压液体返回吸入管。4、常见液压泵：、常见液压泵：齿轮泵动画齿轮泵动画 工作原理工作原理 1) 产生原因： 1，构成闭死容积Vb Vb由大小，p， 油液发热，轴承磨损。 Vb由小大，p ，产生气穴现象 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(1)泵体的内圆表面和齿顶径向间隙的泄漏。泄漏量相对较小，占总泄漏量的1015。(2)齿面啮合处间隙的泄漏。由于齿形误差会造成沿齿宽方向接触不好而产生问隙，使压油腔

29、与吸油腔之间造成泄漏，这部分泄漏量很少。(3)齿轮端面间隙的泄漏。齿轮端面与前后盖之问的端面间隙较大，此端面间隙封油长度又短，所以泄漏量最大，占总泄漏量的7075。3. 径向力不平衡1）在外啮合齿轮泵中，作用在整个齿轮外圆上的压力是不相等的，处在高压腔和吸油腔的两齿轮外圆和齿廓表面分别承受着工作压力和吸油腔压力，因在整个齿轮外圆与泵体内孔的间隙中存在泄漏，所以高压腔压力逐渐分级下降递减到吸油腔压力，其合力使齿轮的轮轴和轴承受到径向不平衡力，工作压力越高，径向不平衡力就越大。2）危害：轴承磨损、刮壳。3）措施：缩小压油口，增加径 向间隙。 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

30、字齿 渐开线摆线 齿轮泵的优缺点及应用:1. 优点：齿轮油泵的优点：1）结构简单，工艺性较好，成本较低。2）与同样流量的其他各类泵相比，结构紧凑，体积小。3）自吸性能好。无论在高、低转速甚至在手动情况下都能可靠地实现自吸。4）转速范围大。因泵的传动部分以及齿轮基本上都是平衡的，在高转速下不会产生较大的惯性力。5）油液中污物对其工作影响不严重，不易咬死。2. 缺点： 1）工作压力较低。齿轮泵的齿轮，轴及轴承上受的压力不平衡，径向负载大，限制了它压力的提高。齿轮泵主要用于中低压系统。2）容积效率较低。这是由于齿轮泵的端面泄漏大。3）流量脉动大，引起压力脉动大，使管道、阀门等产生振动，噪声大。2 2

31、）柱塞泵：）柱塞泵： 工作原理是柱塞在液压缸内作往复运动来实现吸油和压油。与齿轮泵相比，该泵能以最小的尺寸和最小的重量供给最大的动力，为一种高效率的泵，但制造成本相对较高，该泵用于高压、大流量、大功率的场合。它可分为轴向式和径向式两种形式。 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，可以在高压下工作。 柱塞沿径向放置的泵称为径向柱塞泵，柱塞轴向布柱塞沿径向放置的泵称为径向柱塞泵，柱塞轴向布置的泵称为轴向柱塞泵。置的泵称为轴向柱塞泵。为了连续吸油和压油，柱塞数必须大于等于

32、3。（1）轴向柱塞泵：柱塞泵是依靠柱塞在缸体内作往复运动的，使得密封油腔容积变化而实现吸油和压油。柱塞和配油盘形成若干个密封工作油腔。油缸体内均布着几个柱塞孔，柱塞在柱塞孔里滑动。当传动轴带着缸体和柱塞一起旋转时，柱塞在缸体内作往复运动。 转子的中心与定子中心之间有一偏心距e，柱塞径向排列安装在缸体中，缸体由原动机带动连同柱塞一起旋转，柱塞在离心力(或低压油)作用下抵紧定子内壁，当转子连同柱塞按图示方向旋转时，右半周的的柱塞往外滑动，柱塞底部的密封工作腔容积增大，于是通过配流轴轴向孔吸油；左半周的柱塞往里滑动，柱塞孔内的密封工作腔容积减小，于是通过配流轴轴向孔压油。转子每转一周，柱塞在缸孔内吸

33、油、压油各一次。当移动定子改变偏心距e的大小时，泵的排量就得到改变；当移动定子使偏心距从正值变为负值时，泵的吸、压油腔就互换。123465转子（2）定子（3）配油盘（5）吸油口（6）压油口（1）叶片（4）组成：端盖3、单作用叶片泵单作用泵：转子每转一周，每个叶片伸缩一次，完成一次吸油压油变量泵：改变偏心距即改变排量非平衡式：转子受单方向不平衡作用力，轴负载大4 双作用叶片泵转子和定子同心放置定子内表面由 4条封闭曲线(圆弧曲线)4条工作曲线(过渡曲线)双作用泵：转子转一周,叶片伸缩两次完成两次吸油压油平衡式：吸油区、压油区径向对称，转子所受径向力平衡 液压泵是液压系统提供一定流量和压力的油液动

34、力元件,它是每个液压系统不可缺少的核心元件,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。 选择液压泵的原则是: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。 表4-1列出了液压系统中常用液压泵的主要性能。 一般来说,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、

35、功率大的场合往往选择柱塞泵。二 液压执行元件1、定义： 液压执行元件将液体的液压能转换为机械能的转换装 置。2、分类： 液压执行元件可分为液压马达和液压缸两大类。 液压马达可以实现连续的回转运动。 液压缸 直线运动的液压缸：可以实现直线往复运动， 输出推力（或拉力）和直线运动速度。 摆动液压缸：实现往复摆动，输出角速度液压马达 一、液压马达的分类及特点 1、 高速液压马达高速液压马达：额定转速高于500r/min的属于高速液压马达 。 高速液压马达的基本形式高速液压马达的基本形式 有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。 它们的主要特点是：转速较高，转动惯量小，便于起动和制动，调节 （调速和换

36、向）灵敏度高。通常高速液压马达的输出扭矩不大，仅 几十Nm到几百Nm，所以又称为高速小扭矩液压马达。 2、低速液压马达、低速液压马达：额定转速低于500r/min的则属于低速液压马达。 低速液压马达的基本形式是低速液压马达的基本形式是 径向柱塞式，例如多作用内曲线式、单作 用曲轴连杆式和静压 平衡式等。 低速液压马达的主要特点是：排量大，体积大，转速低，有的可低到每 分钟几转甚至不到一转。通常低速液压马达的输出扭矩较大，可达 几千 到几万 ，所以又称为低速大扭矩液压马达。 液压马达和油泵的相同点1、从原理上讲，马达和泵是可逆的。 泵用电机带动，输 出的是压力能（压力和流量）；马达输入压力油，输

37、出 的是机械能（转矩和转速）。 2、从结构上看，马达和泵是相似的。3、马达和泵的工作原理均是利用密封工作容积的变化吸油 和排油的。 泵工作容积增大时吸油，减小时排出高压 油；马达工作容积增大时进入高压油，减小时排出低 压油。 液压马达和油泵的不同点1、泵是能源装置，马达是执行元件。2、泵的吸油腔一般为真空（为改善吸油性和抗气蚀耐力），通常进口尺寸大于出口，马达排油腔的压力稍高于大气压力，没有特殊要求，可以进出油口尺寸相同。 3、泵的结构需保证自吸能力，而马达无此要求。 4、马达需要正反转（内部结构需对称），泵一般是单向旋转。 5、马达的轴承结构，润滑形式需保证在很宽的速度范围内使用，而泵的转速

38、虽相对比较高，但变化小，故无此苛刻要求。6、马达起动时需克服较大的静摩擦力，因此要求起动扭矩大，扭矩脉动小，内部摩擦小（如齿轮马达的齿数不能象齿轮泵那样少）。 7、叶片马达的叶片依靠根部的扭转弹簧，使其压紧在定子表面上，而叶片泵 的叶片则依靠根部的压力油和离心力压紧在定子表面上。8、泵与原动机装在一起，主轴不受额外的径向负载。而马达直接装在 轮子上或与皮带、链轮、齿轮相连接时，主轴将受较高的径向负载 二、液压执行元件二、液压执行元件-液压缸液压缸 液压缸是液压系统中的执行元件，是将液压能转换为机械能的能量转换液压缸是液压系统中的执行元件，是将液压能转换为机械能的能量转换装置，一般用来实现装置，

39、一般用来实现往复往复直线运动直线运动。液压缸属于执行元件，它是把压力能转。液压缸属于执行元件，它是把压力能转换成往复直线运动机械能，输出推力和速度的能量转换装置。液压缸结构简换成往复直线运动机械能，输出推力和速度的能量转换装置。液压缸结构简单，工作可靠，与杠杆、连杆、齿轮齿条、棘轮棘爪、凸轮等机构配合，能单，工作可靠，与杠杆、连杆、齿轮齿条、棘轮棘爪、凸轮等机构配合，能实现多种机械运动，其应用比液压马达更为广泛。实现多种机械运动，其应用比液压马达更为广泛。按结构形式可分为活塞式、柱塞式和组合式三大类；按作用方式可分为按结构形式可分为活塞式、柱塞式和组合式三大类；按作用方式可分为单作用式单作用式

40、和和双作用式双作用式两种。两种。 单作用液压缸的压力油只从缸的一侧输入，液压缸只能实现一个方向的单作用液压缸的压力油只从缸的一侧输入，液压缸只能实现一个方向的运动，反向运动（回油）则需借助于弹簧力、重力等外力。双作用液压缸的运动，反向运动（回油）则需借助于弹簧力、重力等外力。双作用液压缸的压力油可以从缸两侧交替或同时输入，液压缸可以实现两个方向的往复运动。压力油可以从缸两侧交替或同时输入，液压缸可以实现两个方向的往复运动。液压缸按结构型式不同分类液压缸按结构型式不同分类活塞式活塞式柱塞式柱塞式摆动式摆动式伸缩式伸缩式单作用液压缸柱塞式液压缸单活塞杆式液压缸双活塞杆式液压缸伸缩式液压缸弹簧复位式

41、液压缸双活塞杆式液压缸单活塞杆式液压缸伸缩式液压缸双作用液压缸柱塞缸只能制成单作用缸。为保证柱塞缸有足够的推力和稳定性，一般柱塞较粗，重量较大，水平安装时易产生单边磨损，故柱塞缸适宜于垂直安装使用。为减轻柱塞的重量，有时制成空心柱塞。特点及应用：柱塞缸结构简单，制造方便，常用于工作行程较长的场合，如大型拉床，矿用液压支架等。 柱塞式液压缸单活塞杆液压缸，活塞杆只从液压缸的一端伸出，液压缸的活塞在两腔有效作用面积不相等，当向液压缸两腔分别供油，且压力和流量都不变时，活塞在两个方向上的运动速度和推力都不相等，即运动具有不对称性。双活塞杆液压缸，可实现等速往复运动。活塞杆式液压缸 活塞式液压缸的内壁

42、要求精加工，当液压缸较长时加工就显得比较困难，因此在行程较长时多采用柱塞缸。Q&A一、一、柱塞式液压缸柱塞式液压缸1 1、柱塞式液压缸的特点、柱塞式液压缸的特点 柱塞式液压缸为柱塞式液压缸为单作用缸单作用缸，即工作时靠压力油即工作时靠压力油推动，返回靠弹簧或自重完成。推动，返回靠弹簧或自重完成。优点：优点：缸内壁不需精加工缸内壁不需精加工、工艺性好工艺性好、成本低成本低、制造容易。制造容易。应用：应用：行程较长的场合行程较长的场合，如导轨磨床如导轨磨床、龙门刨床。若龙门刨床。若要求往复工作运动时要求往复工作运动时，常将柱塞缸成对使用常将柱塞缸成对使用，即由两即由两个柱塞缸分别完成相反方向运动。

43、个柱塞缸分别完成相反方向运动。单柱塞缸单柱塞缸单向液压驱动，回程靠外力。单向液压驱动，回程靠外力。 如上图如上图a) )所示所示，柱塞式液压缸只能单方向向右运动，柱塞式液压缸只能单方向向右运动，反向退回时靠外力，如弹簧力、重力等完成。反向退回时靠外力，如弹簧力、重力等完成。若要求若要求往复工作运动时往复工作运动时，常将柱塞缸成对使用常将柱塞缸成对使用，即由两个柱即由两个柱塞缸分别完成相反方向运动塞缸分别完成相反方向运动。如图如图b) )所示所示。a)双柱塞缸双柱塞缸双向液压驱动双向液压驱动b)3、推力推力和和速度速度计算计算 mmdppAF24 (323) 2、柱塞液压缸的柱塞液压缸的图形符号

44、图形符号 (324) dqAqvvv24FPvdq增力油缸增力油缸F1p2p 由两个单活塞杆缸串联在一起，当压力油通入两缸左腔时，串联活塞由两个单活塞杆缸串联在一起，当压力油通入两缸左腔时，串联活塞向右运动，两缸右腔的油液同时排出，其向右运动，两缸右腔的油液同时排出，其推力等于两腔推力之和推力等于两腔推力之和，即即:mdDpdDpDpF)(42)(4422222121式中式中： p1进油压力进油压力；p2回油压力回油压力；若忽略回油压力若忽略回油压力，即即p2=0，则则： 22222111()(2)444mmFpDpDdPDd 这种液压缸用于径向安装尺寸受到限制而输出力这种液压缸用于径向安装尺

45、寸受到限制而输出力又要求很大的场合。又要求很大的场合。 增力油缸的增力油缸的图形符号图形符号：二、二、活塞式液压缸活塞式液压缸 活塞式液压缸活塞式液压缸按作用方式分按作用方式分有有单作用单作用、双作用双作用之分之分； 双作用又分双作用又分双双作用作用双双活塞杆活塞杆和和双双作用作用单单活塞杆活塞杆。按其安装方式按其安装方式不同不同，又分又分缸固定缸固定式和式和活塞杆固定活塞杆固定式式两种两种： 活塞式液压缸活塞式液压缸单作用单作用双作用双作用双作用双作用双双活塞杆活塞杆双作用双作用单单活塞杆活塞杆 单作用活塞缸单作用活塞缸工作时靠压力油推动，返回时靠工作时靠压力油推动，返回时靠 自重自重( (

46、或弹簧或弹簧) )的作用实现的作用实现。1 1、单作用活塞式液压缸单作用活塞式液压缸1）图形符号图形符号24vvqADvq2114mmp ApFD3）基本计算（基本计算（速度速度v和和推力推力F计算）计算）（若不考虑泄漏若不考虑泄漏 ）1vm p1 DvFq 双作用活塞式液压缸又分双作用活塞式液压缸又分双双作用作用双双活塞杆活塞杆、双双作用作用单单活塞杆两种活塞杆两种；根据安装方式不同又有根据安装方式不同又有缸缸筒筒固定式固定式和和活塞活塞杆杆固定固定式式两种两种。 2、双作用双作用活塞式液压缸活塞式液压缸双作用双作用活塞式活塞式液压缸液压缸双作用双作用双双活塞杆活塞杆双作用双作用单单活塞杆活

47、塞杆液压液压缸缸固定固定式式活塞活塞杆杆固定固定式式液压液压缸缸固定固定式式活塞活塞杆杆固定固定式式双活塞杆式液压缸单活塞杆式液压缸伸缩式液压缸双作用液压缸双作用双杆双作用双杆缸固定缸固定双作用双杆双作用双杆杆固定杆固定1 1）双作用双作用双活塞杆双活塞杆式液压缸式液压缸 液压液压缸固定缸固定式工作原理式工作原理 压力油压力油p1 流量为流量为q 从从a 口口进入缸进入缸左腔左腔，当液压油的作用当液压油的作用力克服阻力后力克服阻力后，活塞和与之相连的工作台一起活塞和与之相连的工作台一起从左向右从左向右运动运动，缸缸右腔右腔的油液的油液( (p2) )则从则从b 口口流出流出，若若改变进油方向改

48、变进油方向， 液压油从液压油从b口流入缸口流入缸右腔右腔，工作台的运动工作台的运动反向反向。p1qap2b 活塞活塞杆固定杆固定式式工作原理工作原理 压力压力p1 的液压油从孔口的液压油从孔口a 流入缸流入缸左腔左腔，缸筒和工作台缸筒和工作台 从右向左从右向左运动运动，缸缸右腔右腔的油液的油液( (p2) )则从孔口则从孔口b 流出流出，改改变进油方向变进油方向，液压油从液压油从b口流入缸口流入缸右腔右腔，缸体缸体向右向右运动运动。abp1qp2速度计算速度计算 双杆活塞缸的两个活塞杆的直径通常是相等的双杆活塞缸的两个活塞杆的直径通常是相等的(直径用直径用d 表示表示)，故其左右两腔的有效工作

49、面积也是故其左右两腔的有效工作面积也是相等的相等的(缸筒直径用缸筒直径用D 表示表示)。当进入液压缸的流量当进入液压缸的流量相同时，其往返相同时，其往返(正反正反)速度相等速度相等；)2(42dDqAvqvv4工作台工作台( (不属于液压缸组成部分不属于液压缸组成部分) )4vFvFqq1缸筒缸筒2活塞杆活塞杆3活塞活塞双双作用作用双双杆液压杆液压缸缸固定固定工作台的工作台的最大活动范围最大活动范围是活塞有效行程是活塞有效行程L 的的3 倍倍。vvFFqq缸筒缸筒活塞杆活塞杆活塞活塞工作台工作台双双作用作用双双杆活塞杆活塞杆杆固定固定工作台的工作台的最大活动范围最大活动范围是缸有效行程是缸有效

50、行程L 的的2 倍倍 双作用双作用双活塞杆双活塞杆式液压缸的式液压缸的图形符号图形符号应用：应用： 缸固定安装方式占地面积大缸固定安装方式占地面积大，常用于小型机床常用于小型机床( (设备设备) )。 杆固定杆固定占地面积较小占地面积较小，适用于中型及大型机床适用于中型及大型机床( (设备设备) ) 。2) 2) 双作用双作用单活塞杆单活塞杆式式液压缸液压缸 如图所示如图所示，单杆活塞缸单杆活塞缸也有也有缸固定缸固定式和式和杆固杆固定定式式两种两种安装方式安装方式，无论是缸固定式还是杆固定无论是缸固定式还是杆固定式，其式，其工作台的最大活动范围工作台的最大活动范围都是活塞都是活塞(缸筒缸筒)有

51、有效行程效行程L 的的2 倍倍。 单杆活塞缸由于单杆活塞缸由于左右两腔的有效工作面积不左右两腔的有效工作面积不相等相等，所以两腔所产生的所以两腔所产生的推力推力和和左右方向的速左右方向的速度不相等度不相等。双作用双作用单杆活塞缸单杆活塞缸缸固定缸固定式式缸筒缸筒活塞杆活塞杆33活塞活塞工作台工作台工作台的最大活动范围是有效行程工作台的最大活动范围是有效行程L 的的2 倍倍双作用双作用单杆活塞单杆活塞缸缸杆固定杆固定式式缸筒缸筒活塞杆活塞杆33活塞活塞44工作台工作台工作台的最大活动范围是有效行程工作台的最大活动范围是有效行程L 的的2 倍倍q1v1F若输入的油液流量为若输入的油液流量为q，则速

52、度则速度v1为为：DqAqvvv2411 压力油进入无杆腔压力油进入无杆腔(以无杆腔作为工作油腔以无杆腔作为工作油腔) 压力油进入有杆腔压力油进入有杆腔(以有杆腔作为工作油腔以有杆腔作为工作油腔)q2v2F速度速度v2为为： 2222()4vvqvqAdD 双作用双作用单活塞杆单活塞杆式液压缸的式液压缸的图形符号图形符号 3 3、 差动油缸差动油缸1）差动连接差动连接当当双作用单杆液压缸双作用单杆液压缸左右两腔同时左右两腔同时 通压力油时通压力油时，由于油缸左由于油缸左、右两腔的有右两腔的有 效工作面积不相等效工作面积不相等，两腔的推力也不相两腔的推力也不相 等等，从而产生差动运动从而产生差动

53、运动，这种油路的连这种油路的连 接形式称接形式称差动连接差动连接。 （简单定义差动连接简单定义差动连接双作用单杆油缸左右两腔相双作用单杆油缸左右两腔相互接通并同时输入压力油时互接通并同时输入压力油时，称为称为差动连接差动连接。) ) qqqq3v3F双作用单杆液压缸的双作用单杆液压缸的差动连接差动连接qqq+ qA1A2v3F3 差动连接时的速度差动连接时的速度v3，推力，推力F3 解得解得 dqAqAAqvvvv2432132322123134)(4)() (DvdDqAAvqAqqvvvv差动连接的意义差动连接的意义： 采用差动连接时，不增大油泵的供油量却可得到采用差动连接时，不增大油泵的

54、供油量却可得到较大的速度较大的速度。 活塞反向运动，其速度活塞反向运动，其速度v2 从上面推导可知从上面推导可知，差动连接不能使运动反向差动连接不能使运动反向.要要活塞活塞反向反向运动运动必须进行如下油路设计必须进行如下油路设计)(42222dDvvqAqv这种的油路设计既可以这种的油路设计既可以差动差动连接连接，又可以又可以反向运动反向运动。 A1A2Ddq2v反向反向运动的速度运动的速度v2在在传动系统及其元件中，安置密封装置和密封元件的作用，传动系统及其元件中，安置密封装置和密封元件的作用，在于防止工作介质的泄漏及外界尘埃和异物的侵入。设置于在于防止工作介质的泄漏及外界尘埃和异物的侵入。

55、设置于、起、起的元件称为的元件称为。液压传动的工作介质，在系统及元件的容腔内流动或暂存时，由液压传动的工作介质，在系统及元件的容腔内流动或暂存时，由于压力、间歇、粘度等因素的变化，而导致少量工作介质越过容于压力、间歇、粘度等因素的变化，而导致少量工作介质越过容腔边界，由高压腔向低压腔或外界流出，这种腔边界，由高压腔向低压腔或外界流出，这种“”现象现象称为称为。 1243、液压缸的密封、缓冲和排气、液压缸的密封、缓冲和排气泄漏分为泄漏分为和和两类。两类。在液压系统中在液压系统中, 液压元件各零件之间如有相对的运动液压元件各零件之间如有相对的运动,就必须有一就必须有一定的配合间隙。定的配合间隙。

56、压力油就会由配合间隙从高压区流向低压区压力油就会由配合间隙从高压区流向低压区, 产产生泄漏。生泄漏。 泄漏可使液压系统的功能下降泄漏可使液压系统的功能下降, 严重的会导致液压系统严重的会导致液压系统失效。失效。 在实际中在实际中, 泄漏是无法避免的泄漏是无法避免的, 完全达到完全达到“零泄漏零泄漏”是不可是不可能的。能的。 我们只有设法尽量减小液压系统的泄漏量我们只有设法尽量减小液压系统的泄漏量, 以提高液压系以提高液压系统的功效。统的功效。内泄漏内泄漏指在系统或元件内部工作介质由高压腔向低压腔的泄漏；指在系统或元件内部工作介质由高压腔向低压腔的泄漏；外泄漏外泄漏则是由系统或元件内部向外界的泄

57、漏。则是由系统或元件内部向外界的泄漏。 单位时间内泄漏的工作介质的体积称为单位时间内泄漏的工作介质的体积称为。125v1.正确选用和装配密封件。正确选用和装配密封件。（1）安装 O 形圈时,不要将其拉到永久变形的位置。（2）安装 Y 形和 V 形密封圈时, 注意安装方向,避免因装反而漏油。 v2. 活塞杆或密封导向套的磨损及解决方法。活塞杆或密封导向套的磨损及解决方法。（1）如果活塞杆和密封导向套互相偏心, 就会对导向套形成侧向负载, 导致导向套表面的过度磨损, 进而损坏密封并产生泄漏。（2） 对于行程较长, 活塞杆直径过小的液压缸,由于刚性不足, 在推力的作用下, 活塞杆易发生挠曲而造成导向

58、套承受侧向力。 v3. 合理设计和加工密封沟槽。合理设计和加工密封沟槽。 （1）密封沟槽的设计应严格按照标准要求进行,合理设计密封槽尺寸及公差, 使安装后的静密封件变形后能填塞配合表面的微观凹坑。v4. 液压油的污染及其控制。液压油的污染及其控制。（1）液压系统中的油液一旦被污染, 将会导致液压缸中的元件磨损,密封性能下降,效率降低,产生泄漏。v5. 防止液压系统油温过高。防止液压系统油温过高。（1）油温过高,会使液压油粘度下降,润滑油膜变薄并易损坏,润滑性能变差,从而导致液压油泄漏增加, 良好的密封效果很大程度上取决于良好的密封效果很大程度上取决于与与，世界各国的标准对此都有较严格的，世界各

59、国的标准对此都有较严格的规定。规定。，或，或，装配后就会引起泄漏；如果，装配后就会引起泄漏；如果，或，或，则会导致，则会导致O形密封圈橡胶应力松弛而形成泄漏。形密封圈橡胶应力松弛而形成泄漏。同样，若同样，若，也会因其过早老化而引，也会因其过早老化而引起密封装置泄漏。起密封装置泄漏。 127，唇口一定要对着压力高的一侧，才能起密封，唇口一定要对着压力高的一侧，才能起密封作用。作用。 ，Y型密封圈的根部因材质塑性变形而被型密封圈的根部因材质塑性变形而被挤入密封耦合面的间歇，故应控制滑移耦合件间的挤入密封耦合面的间歇，故应控制滑移耦合件间的的大的大小，使其小，使其规定的规定的，见，见。对于工作压力。

60、对于工作压力的的Y形密封圈，为保证其使用寿命，防止密封圈的根部被形密封圈，为保证其使用寿命，防止密封圈的根部被挤入配合间隙，应在密封圈根部处安装挡圈，如挤入配合间隙，应在密封圈根部处安装挡圈，如所示所示 。 液压控制元件主要是各种控制阀，在液压系统中控制液体流动方向、流量大小和压力的高低，以满足执行元件的工作要求。 控制阀应满足的基本要求： （1）动作准确，灵敏，可靠，工作平稳，无冲击和振动。 （2）密封性能好，泄漏少。 （3）结构简单，制造方便，通用性好。 根据用途和工作特点的不同，控制阀分为三大类： （1）方向控制阀：单向阀、换向阀等； （2）压力控制阀：溢流阀、减压阀、顺序阀、卸压阀等；