液压与气动复习44

1、液压与气压传动液压与气压传动(第4版)左健民 主编主讲: 叶俊杰叶俊杰教学安排绪论绪论（2学时）学时）第一章第一章 流体力学基础流体力学基础（10学时）学时） 第二章第二章 液压动力元件液压动力元件（6学时）学时）第三章第三章 液压执行元件液压执行元件（4学时）学时）第四章第四章 液压控制元件（液压控制元件（8学时）学时）第五章第五章 液压辅助元件（液压辅助元件（2学时）学时）第六章第六章 液压基本回路（液压基本回路（6学时）学时）第七章第七章 典型液压传动系统（典型液压传动系统（2学时）学时）第十章第十章 气压传动基础知识气压传动基础知识 （2学时）学时） 液压传动所用的工作介质为液压油或其

2、它合成液体，气液压传动所用的工作介质为液压油或其它合成液体，气压传动所用的工作介质为空气由于这两种流体的性质不同压传动所用的工作介质为空气由于这两种流体的性质不同，所以液压传动和气压传动又各有其特点。所以液压传动和气压传动又各有其特点。 液压传动液压传动传递动力大，运动平稳，但由于液体粘性大，在传递动力大，运动平稳，但由于液体粘性大，在流动过程中阻力损失大，因而不宜作远距离传动和控制；流动过程中阻力损失大，因而不宜作远距离传动和控制； 气压传动气压传动由于空气的可压缩性大，且工作压力低（由于空气的可压缩性大，且工作压力低（ 通常通常在在 1.0MPa以下以下 ），所以），所以传递动力不大传递动

3、力不大，运动也不如液压，运动也不如液压传动平稳，传动平稳，但空气粘性小，传递过程中阻力小、但空气粘性小，传递过程中阻力小、 速度快、速度快、反应灵敏，反应灵敏，因而气压传动能用于远距离的传动和控制。因而气压传动能用于远距离的传动和控制。 液压传动以液体的压力能传递动力液压传动以液体的压力能传递动力于是FpFpA 液压传动以液体的流量传递运动液压传动以液体的流量传递运动于 是qAVqV 液压传动过程中经过液压传动过程中经过 能量转换能量转换机械能液压能液压能机械能u液压传动工作过程分析： 液压传动以液体为工作介质液压传动以液体为工作介质两次两次机床工作台液压系统的工作原理图 液压动力元件：液压动

4、力元件：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵齿轮泵、叶片泵、柱塞泵液压执行元件；液压执行元件；液压马达，液压缸液压马达，液压缸液压控制元件：液压控制元件：方向控制阀芯，压力控制方向控制阀芯，压力控制阀、流量控制阀阀、流量控制阀液压辅助元件：液压辅助元件：管路、邮箱、过滤器、密管路、邮箱、过滤器、密封装置、蓄能器封装置、蓄能器第一章 流体力学基础体积压缩系数体积压缩系数 ，即单位压力变化下的体积相对变化量，即单位压力变化下的体积相对变化量来表示来表示 pVV0液体体积压缩系数的倒数，称为体积弹性模量液体体积压缩系数的倒数，称为体积弹性模量，简称体，简称体积模量。即积模量。即= 。 3. 3. 粘性粘性液体在外

5、力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的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内聚力要阻止分子相对运动运动而产生的一种而产生的一种内摩擦力内摩擦力，这种现象就叫粘性。，这种现象就叫粘性。Ft = Adudy式中式中 称为粘性系数或粘度，是衡量液体粘性的标准。粘度称为粘性系数或粘度，是衡量液体粘性的标准。粘度称动力粘度，单位称动力粘度，单位Pa s（帕（帕 秒）。以前沿用的单位为秒）。以前沿用的单位为P（泊，（泊，dyne s/cm ）即即=dyduFt/A=dydu/液体流动时相邻液层间的内摩擦力液体流动时相邻液层间的内摩擦力Ft 与液层接触面积与液层接触面积A液

6、层间的速度梯度液层间的速度梯度du/dy成正比即成正比即第二节 液体静力学 一、液体静压力及其特性一、液体静压力及其特性二、液体静压力基本方程二、液体静压力基本方程 三、压力的表示方法及单位三、压力的表示方法及单位四、帕斯卡原理四、帕斯卡原理 五、液体静压力对固体壁面的作用力五、液体静压力对固体壁面的作用力 1-2.1 液体静压力及其特性 （一）（一） 液体的静压力液体的静压力作用在液体上的力有两种类型：质量力和表面力。作用在液体上的力有两种类型：质量力和表面力。质量力：质量力：作用在液体的所有质点上（重力、惯性力）作用在液体的所有质点上（重力、惯性力）表面力：表面力：作用在液体的表面上，如切

7、向力和法向作用在液体的表面上，如切向力和法向 。 1-2.3 压力的表示方法及单位压力的表示方法及单位压力的表示方法压力的表示方法绝对压力：以绝对真空作为基准所表示的压力绝对压力：以绝对真空作为基准所表示的压力 相对压力：以大气压力作为基准所表示的压力（表压）相对压力：以大气压力作为基准所表示的压力（表压） 由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也称表压力。力也称表压力。绝对压力相对压力关系绝对压力相对压力关系 绝对压力与相对压力的关系为：绝对压力与相对压力的关系为： 绝对压力绝对压力=相对压力相对压力+大气压力大气压力绝对压

8、力小于大气压时绝对压力小于大气压时, 负相对压力负相对压力数值部分叫做真空度。即数值部分叫做真空度。即 真空度真空度=大气压大气压-绝对压力绝对压力 由此可知，当以大气压为基准计算压力由此可知，当以大气压为基准计算压力时，基准以上的正值是表压力，基准以时，基准以上的正值是表压力，基准以下的负值就是真空度。下的负值就是真空度。 1-2.5 液体静压力对固体壁面的作用力 为承受部分曲面投影圆的直径为承受部分曲面投影圆的直径 当固体壁面是曲面时，作用在曲面各点的液体静压力是不平行的，曲面上当固体壁面是曲面时，作用在曲面各点的液体静压力是不平行的，曲面上液压作用力在某一方向上的分力等于液体静压力和液压

9、作用力在某一方向上的分力等于液体静压力和曲面在该方向的垂直面内曲面在该方向的垂直面内投影面积投影面积的乘积。的乘积。第三节 液体动力学基本概念基本概念理想液体、定常流动、一维流动、迹线、流线、流管、流束、理想液体、定常流动、一维流动、迹线、流线、流管、流束、通流截面、流量、平均流速、层流、紊流、雷诺数通流截面、流量、平均流速、层流、紊流、雷诺数液体流动基本方程液体流动基本方程 流量连续性方程（质量守恒）流量连续性方程（质量守恒） 伯努利方程（能量守恒）伯努利方程（能量守恒） 动量方程动量方程 1-3.2 液体流动基本方程一一. 流量连续性方程（质量守恒定律）流量连续性方程（质量守恒定律） 图图

10、1-5 连续性方程连续性方程推导简图推导简图设液体作定常流动，且不可压缩，在设液体作定常流动，且不可压缩，在微小截面上微小截面上各点的速度可以认为是相等各点的速度可以认为是相等的。根据质量守恒定的。根据质量守恒定律，在律，在dt时间内时间内流入流入此微小流束的此微小流束的质量应等于质量应等于从从此微小流束此微小流束流出的质量流出的质量，故有，故有 由于两通流截面是任意取的，故有由于两通流截面是任意取的，故有 上式称为不可压缩液体作定常流动时的连续性方程。上式称为不可压缩液体作定常流动时的连续性方程。它说明通过流管任一通流截面的流量相等。此外还说明当它说明通过流管任一通流截面的流量相等。此外还说

11、明当流量一定时，流速和通流截面面积成反比。流量一定时，流速和通流截面面积成反比。如用平均速度表示，得 二二. 伯努利方程（能量守恒定律）伯努利方程（能量守恒定律） 伯努利方程就是能量守恒定律在流动液体中的表现形式。要说明流动液体的能量问题，必须先讲述液流的受力平衡方程，亦即它的运动微分方程。 实际液体总流的伯努力方程实际液体总流的伯努力方程2211 121 21222wpvpvz gz gh gg=1= . 2wqwh dqhq其中 是动紊流；层能修正系数，平均能量损流耗例例 液压泵装置如图所示液压泵装置如图所示,油箱和大气相通油箱和大气相通. 试试试分析吸油高度试分析吸油高度h对泵工作性能的

12、影响对泵工作性能的影响.以油箱液面为基准面，对油箱液面以油箱液面为基准面，对油箱液面1-1和泵进口处截面和泵进口处截面2-2 列伯努利方程列伯努利方程1122液压原装置1112 0 0 appzvzh22222awppvghh g解：解：221112221222wpvpvz gz ghgg22222awvppghh g吸油口真空度为：吸油口真空度为：1 把油液提升到一定高度所需把油液提升到一定高度所需压力压力2 产生一定流速所需压力产生一定流速所需压力3 吸油管内压力损失吸油管内压力损失 吸油口真空度包括：吸油口真空度包括：初始条件：初始条件：三、动量方程三、动量方程 液体作用在固体壁面上的力

13、，用动量定理来求解比较方便。动量定理指出：液体作用在固体壁面上的力，用动量定理来求解比较方便。动量定理指出：作用在物体上的力的大小等于物体在力作用方向上的动量的变化率，即作用在物体上的力的大小等于物体在力作用方向上的动量的变化率，即 在定常流动下，上式可表示为：在定常流动下，上式可表示为：F备注：外力 为矢量。方程左边为外力和；方程右边为流出控制表面和流入控制表面的动量变化第四节 定常管流的压力损失计算 实际液体具有粘性，在流动时就有阻力，为了克服阻力，就必然要消耗能量，这样就有能量损失。就是伯努力方程中的损耗项。: 油液沿等直径直管流动时由于内外摩擦力引起的损失。：油液流经局部障碍(如弯管、

14、接头、管道截面突然扩大或收缩)，油液与固体壁面碰撞和摩擦。 一、流态、雷诺数1层流和紊流（湍流）2雷诺数（与流速、管径运动粘度有关）雷诺数（与流速、管径运动粘度有关）圆管道：圆管道：非圆截面管道：非圆截面管道：雷诺数相同则液体流动状态相同。雷诺数相同则液体流动状态相同。ReRe ReRe cc层流紊流第五节 孔口和缝隙流量一、孔口液流特性一、孔口液流特性 ：在液压系统的管路中，装有截面突然收缩的装置，称为节流装置(如节流阀如节流阀)。当小孔的通流长度与孔径之比l/d05时称之为薄壁小孔，如图1-10所示。收缩现象：收缩现象：1-1截面处流速较低，流过小孔时液体质点突然加速，惯性力作用下形成收缩

15、面2-2.这一过程造成能力损伤，使油液发热。收缩系数：收缩系数：收缩截面面积与孔口截面面积之比。1流经薄壁小孔的流量 图1-10由伯努力方程推出液流通过薄壁小孔的流量：式中Cd=CvCc为小孔流量系数流量系数（Cc为收缩系数，为收缩系数，A为孔口面积）为孔口面积）。二流经细长小孔的流量计算：所谓细长小孔，一般指小孔的长径比ld4时的情况。液体流经细长孔时，一般都是层流状态。可由层流流量计算公式获得细长小孔流量：薄壁小孔的流量:2qqC Ap影响流量的因素：粘度（油温）粘度（油温）压力差压力差节流阀等元件做成薄壁孔形式节流阀等元件做成薄壁孔形式例：如图液压系统中，已知泵的流量 ，液压缸内径100

16、mm，负载F=30KN,回油腔压力近似为零，液压缸的进油管d=20mm，总长即为管的垂直高度H=5m，进油路总的局部阻力系数 ，油液密度为 ，工作温度下的运动粘度 求：泵的供油压力。 331.5*10/qms7.2330.9*10/kg m246/vmms解题思路：1.多两截面需要用到伯努力方程2.求出两个截面的速度3.求出两截面的动能系数4.分析层流还是紊流5.确定压力损失系数，沿程压力损失，局部压力损失。（本题中局部压力损失已知）221112221222wpvpvz gz ghg在截面1-1和截面2-2之间列伯努力方程：1-1面为层流：32260.19*100*10Re41323204.6

17、6*10Dv2-2面为层流：75/ Re75/20740.03660.166*10 pa第六节 空穴现象和液压冲击空穴现象空穴现象: 流动的液体，流动的液体，如果压力低于其空气分离压时如果压力低于其空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，从而导致液体中充满大量的气泡，这种现象称为空穴现象。分离出来，从而导致液体中充满大量的气泡，这种现象称为空穴现象。气蚀现象气蚀现象: 由于空穴现象产生的由于空穴现象产生的气泡随液体流到较高压力处气泡随液体流到较高压力处，气泡承受不了高压而破裂，气泡承受不了高压而破裂，产生局部液压冲击产生局部液压冲击。当附着在金属表面的气泡

18、破灭，它所产生的局部高温高压。当附着在金属表面的气泡破灭，它所产生的局部高温高压会使金属剥落。会使金属剥落。液压冲击液压冲击 在液压系统中，由于某种原因使液体在液压系统中，由于某种原因使液体压力突然产生很高的峰值压力突然产生很高的峰值，这种现，这种现象称为液压冲击。象称为液压冲击。产生原因：阀门突然关闭或运动部件快速制动的场合产生原因：阀门突然关闭或运动部件快速制动的场合第二章 液压动力元件 液压系统组成：液压系统组成： 液压执行元件液压执行元件 液压动力元件液压动力元件 液压控制元件液压控制元件 液压辅助元件液压辅助元件液压系统是以液压系统是以液压泵液压泵作为向系统作为向系统提供提供一定的一

19、定的流量和压力的动力流量和压力的动力元件元件，液压泵将原动机（电动，液压泵将原动机（电动机或内燃机）输出的机或内燃机）输出的机械能转机械能转换换为工作液体的为工作液体的压力能压力能, 是一是一种能量转换装置。种能量转换装置。第一节第一节 液压泵概述液压泵概述第二节第二节 齿轮泵齿轮泵第三节第三节 叶片泵叶片泵第四节第四节 柱塞泵柱塞泵第五节第五节 液压泵的噪声液压泵的噪声第六节第六节 液压泵的选用液压泵的选用 本章目录本章目录 常用的液压泵及液压马达常用的液压泵及液压马达按按其结构形式可分为其结构形式可分为三大类三大类： 齿轮式齿轮式叶片式叶片式柱塞式柱塞式齿轮式液压泵齿轮式液压泵齿轮式液压马

20、达齿轮式液压马达叶片式液压泵叶片式液压泵叶片式液压马达叶片式液压马达 柱塞式液压泵柱塞式液压泵柱塞式液压马达柱塞式液压马达 第一节 液压泵概述 一一.液压泵的工作原理及特点液压泵的工作原理及特点 1. 液压泵的工作原理液压泵的工作原理 液压泵是靠液压泵是靠密封容腔容积的变化密封容腔容积的变化 来工作的。一般称为来工作的。一般称为容积式液压泵容积式液压泵。 当凸轮当凸轮1 1由原动机带动旋转由原动机带动旋转1凸轮凸轮 ；2柱塞；柱塞；3泵体泵体 4 4弹簧；弹簧；5.65.6单向阀单向阀2.液压泵的特点液压泵的特点（1) 1) 具有若干密封而又可以周期性变化的的空间具有若干密封而又可以周期性变化

21、的的空间 容积由小变大容积由小变大-吸吸油；容积由大变小油；容积由大变小-压油压油（2 2）油箱内液体的绝对压力必须恒等于或油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力大于大气压力 这是容积式液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，或采用封闭的充压油箱。与大气相通，或采用封闭的充压油箱。 （3）具有相应的配流机构（单向阀、油箱）具有相应的配流机构（单向阀、油箱） 将吸液腔和排液腔隔开，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。液压泵地结构原理不同，其配流机保证液压泵有规

22、律地连续吸排液体。液压泵地结构原理不同，其配流机构也不相同。构也不相同。二.液压泵的主要性能参数u流量与排量流量与排量（1） 排量排量V 指在无泄漏情况下，液压泵转一转所能排出的油液体积。 可见，排量的大小只与液压泵中密封工作容腔的几何尺寸和个数有关。（2） 理论流量理论流量qt 指在无泄漏情况下，液压泵单位时间内输出的油液体单位时间内输出的油液体积积。其值等于泵的排量V 和泵轴转数n的乘积，即 tqVnu 液压泵的功率液压泵的功率1）输入功率输入功率Pi驱动液压泵的机械功率驱动液压泵的机械功率，由电动机或柴油机给出，由电动机或柴油机给出，即即 2 2）输出功率输出功率p po o 液压泵输出

23、的液压功率，即泵液压泵输出的液压功率，即泵的实际流量的实际流量q q与泵与泵的进、出口压差的进、出口压差pp的乘积。的乘积。第二节 齿轮泵液压泵分为液压泵分为定量泵和变量泵定量泵和变量泵。齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压。齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵，泵，结构上分为分为外啮合齿轮泵和内啮合外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。齿轮泵。外啮合齿轮泵应用广泛。一一. .外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵（一）外啮合齿轮泵的工作原理（一）外啮合齿轮泵的工作原理右侧的齿轮逐渐脱离啮合右侧的齿轮逐渐脱离啮合，密封容腔的，密封容腔的体积逐渐增大，体积逐渐增大，形成局部真空形成局部真空，油箱中的，油箱中的油液在大

24、气压力的作用下经泵的吸油口进油液在大气压力的作用下经泵的吸油口进入这个腔体，因此这个容腔称为入这个腔体，因此这个容腔称为吸油腔吸油腔。（三）外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点（三）外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点 外啮合齿轮泵的外啮合齿轮泵的泄漏、困油和径向液压力不平衡泄漏、困油和径向液压力不平衡 是影响齿轮泵性能指是影响齿轮泵性能指标和寿命的三大问题。标和寿命的三大问题。1.1.泄漏外啮合齿轮泵的泄漏存在着三个可能产生泄漏的部位：外啮合齿轮泵的泄漏存在着三个可能产生泄漏的部位：齿轮端面和端齿轮端面和端盖间盖间（泄漏量（泄漏量75% 75% 80%80%） ；齿轮外圆和壳体内孔间；齿轮外圆和壳体内孔

25、间以及以及两个齿轮的两个齿轮的齿面啮合处齿面啮合处。2.困油困油 为了使齿轮平稳地啮合运转，根据为了使齿轮平稳地啮合运转，根据齿轮啮合原理，齿轮的重叠系数应齿轮啮合原理，齿轮的重叠系数应该大于该大于1, ,即存在两对轮齿同时进入即存在两对轮齿同时进入啮合的时候啮合的时候。 封闭容腔先随齿轮转动逐渐减小以后封闭容腔先随齿轮转动逐渐减小以后又逐渐增大。又逐渐增大。容腔减小：容腔减小：容腔增大：容腔增大：使使被困油液受挤压被困油液受挤压而产生高压，并而产生高压，并从缝隙中流出，导致从缝隙中流出，导致油液发热油液发热，同，同时也使轴承受到不平衡负载的作用时也使轴承受到不平衡负载的作用 ；会造成局部真空

26、会造成局部真空，使溶于油液中的，使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴。气体分离出来，产生气穴。 消除困油方法消除困油方法开槽原则：l 封闭容腔减小封闭容腔减小，让卸荷槽与泵的压油腔相通，这样可使封闭容腔中的高压油排到压油腔中去；l 封闭容腔增大，使卸荷槽与泵的吸油腔相通，使吸油腔的油及时补入到封闭容腔中，从而避免产生真空，这样使困油现象得以消除。两两 端盖板端盖板 上开一对矩形上开一对矩形 卸荷槽卸荷槽卸荷槽卸荷槽消除困油现象的方法消除困油现象的方法注意事项：注意事项：在开卸荷在开卸荷 槽时，槽时，必须保证齿轮泵吸、压油腔任何时候不能通过卸荷必须保证齿轮泵吸、压油腔任何时候不能通过卸荷槽直接相

27、通槽直接相通，否则将使泵的容积效率降低很多。，否则将使泵的容积效率降低很多。若卸荷槽间距过大则若卸荷槽间距过大则困油现象不能彻底消除。困油现象不能彻底消除。3.径向不平衡力径向不平衡力原因：原因：1.1.压油腔压力高压油腔压力高 ， 吸油腔压吸油腔压力低力低 2. 2.压力油沿齿顶圆周泄漏使压力沿压力油沿齿顶圆周泄漏使压力沿齿轮旋转方向递增齿轮旋转方向递增 工作压力越大，径向不平衡力越大。工作压力越大，径向不平衡力越大。后果：后果：轴弯曲，齿顶接触泵体。轴弯曲，齿顶接触泵体。解决办法：解决办法：减小压油口减小压油口，单向旋转。，单向旋转。第三节 叶片泵 叶片泵按结构可分为单作用式叶片泵按结构可

28、分为单作用式( (完成一次吸、排油液完成一次吸、排油液) )和双作用和双作用式（完成两次吸、排油液）两大式（完成两次吸、排油液）两大类。类。 单作用叶片泵多用于变量泵，双单作用叶片泵多用于变量泵，双作用叶片泵均为定量泵。作用叶片泵均为定量泵。一.单作用叶片泵密封容腔：转子转动时，于离心密封容腔：转子转动时，于离心力作用，叶片顶部始终压在定子力作用，叶片顶部始终压在定子内圆表面上。内圆表面上。1.1.单作用叶片泵工作原理单作用叶片泵工作原理（密封容积和变化）（密封容积和变化）吸油腔和压油腔：吸油腔和压油腔：2.2.特点：1.1. 变量泵：变量泵：改变定子和转子的偏心。改变定子和转子的偏心。2.2

29、.叶片底部通油叶片底部通油3 3。由于转子受到。由于转子受到不平衡力不平衡力的作用，所以单的作用，所以单作用叶片泵作用叶片泵不适合不适合用于用于高压工况。高压工况。二二.双作用叶片泵双作用叶片泵(定量泵定量泵)定子定子配油盘配油盘工作原理：密封容积和变化工作原理：密封容积和变化叶片数：叶片数：当叶片数为当叶片数为4 4的整数倍并且大于的整数倍并且大于8 8。定子曲线：定子曲线：叶片倾角：叶片倾角：为保证叶片所受合理与运动为保证叶片所受合理与运动方向一致，减少叶片受弯的力，叶片前方向一致，减少叶片受弯的力，叶片前倾一定角度。倾一定角度。径向力：径向力：转轴所受径向力平衡，无径向转轴所受径向力平衡

30、，无径向不平衡力。不平衡力。根部通油：根部通油：定量泵：定量泵：双作用叶片泵转一转，吸。双作用叶片泵转一转，吸。压油各两次，为定量泵泵。压油各两次，为定量泵泵。u 结构特点：结构特点：三.限压式变量叶片泵1.工作原理及特点：工作原理及特点：转子轴向固定不动，定子随着出转子轴向固定不动，定子随着出油口压力与弹簧压力差左右摆动。油口压力与弹簧压力差左右摆动。定子左边控制活塞作用着泵的出定子左边控制活塞作用着泵的出口压力油，右边作用着调压弹簧口压力油，右边作用着调压弹簧力。力。 当压力进一步增大，泄漏量增加。偏心距所产生的流量刚好能补偿泵的内部泄当压力进一步增大，泄漏量增加。偏心距所产生的流量刚好能

31、补偿泵的内部泄漏时漏时 ，泵的输出流量为零。，泵的输出流量为零。 这意味着不论外负载如何增加，泵的输出压力不这意味着不论外负载如何增加，泵的输出压力不会再增高。这也是会再增高。这也是“限压限压”的由来。的由来。 既是定量泵又是变量泵既是定量泵又是变量泵 外反馈式：液压泵出口压力油引到柱塞外反馈式：液压泵出口压力油引到柱塞上，再加到定子上上，再加到定子上第四节第四节 柱柱 塞塞 泵泵 柱塞泵是依靠柱塞泵是依靠柱塞柱塞在缸体中在缸体中往复运动往复运动，使，使密封工作容腔的容积发生变化密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油的。来实现吸油、压油的。 工作压力高：工作压力高：主要零件均受压力主要零件

32、均受压力 易于变流量：易于变流量：仅需要改变柱塞行程仅需要改变柱塞行程 径向径向柱塞泵：柱塞泵： 配流轴式径向柱塞泵配流轴式径向柱塞泵 阀配流径向柱塞泵阀配流径向柱塞泵轴向轴向柱塞泵：斜盘式轴向柱塞泵柱塞泵：斜盘式轴向柱塞泵 斜轴式无铰轴向柱塞泵斜轴式无铰轴向柱塞泵分类：柱塞泵按分类：柱塞泵按柱塞的排列和运动方向柱塞的排列和运动方向不同不同第三章 液压执行元件第一节第一节 液压马达液压马达第二节第二节 液压缸液压缸液压泵、马达的图形符号液压泵、马达的图形符号 第一节 液压马达液压执行元件是将液压执行元件是将压力能转化为机械能压力能转化为机械能，它包括，它包括液压缸和液压马达液压缸和液压马达。

33、从能量转换的观点来看，从能量转换的观点来看，液压泵与液液压泵与液压马达是可逆工作的液压元件压马达是可逆工作的液压元件，因为，因为它们具有它们具有同样的基本结构要素同样的基本结构要素-密闭密闭而而又可以又可以周期变化的容积和相应的配油周期变化的容积和相应的配油机构机构。 但实际是不可逆的。但实际是不可逆的。 马达要求可以正反转马达要求可以正反转 马达在输入压力油条件下工作，因而马达在输入压力油条件下工作，因而不必具备自吸能力。不必具备自吸能力。二、液压马达的工作原理二、液压马达的工作原理1.1.叶片式液压马达叶片式液压马达工作原理：工作原理：压力油与压油腔相通，按压力油与压油腔相通，按“差动面积

34、差动面积”原理工作。原理工作。 优点：优点：体积小、重量轻、惯性小，体积小、重量轻、惯性小， 缺点：泄漏量较大，低速工作时不平缺点：泄漏量较大，低速工作时不平稳稳。 液压马达要求可以正反转，叶片径向放置； 为了使叶片根部始终通有压力油，吸、压油腔通入叶片根部的通路上设置单向阀； 在叶片根部设置预紧弹簧；工作压力和额定压力工作压力是指马达实际工作时的压力。额定压力是指马达在正常工作条件下，按试验标准规定能连续运转的最高压力。排量和理论流量 排量是指在没有泄漏的情况下，马达轴旋转一周所需输入的液体体积。理论流量是指在没有泄漏的情况下，达到要求转速所需输入液体的流量。效率和功率 容积效率：由于有泄漏

35、损失，为了达到液压马达所要求的转速，实际输入的流量输入的流量q必须大于理论输入流量qt，容积效率为 机械效率：由于有磨擦损失，液压马达的实际输出转矩T一定小于理论转矩Tt。机械效率为 液压马达的总效率为液压马达的输入功率输入功率为 液压马达的输出功率输出功率为 转矩和转速 转矩和转速是液压马达输出的两个最重要物理量，是输出机械能的表现形式。液压马达产生的理论转矩为液压马达输出的实际转矩为 三、液压马达的性能参数式中，p液压马达进、出口的压力差；w，n液压马达的角速度和转速。m =TTt= v mPi =pq=pVnPo=T w =2nTTt=Tt=1pV21pVm2tvqq第二节 液压缸供油作

36、供油作用方式用方式单作用（单作用（单方向进油单方向进油）:压力油只通向缸的一腔压力油只通向缸的一腔,反方向必须依反方向必须依靠外力来实现靠外力来实现.双作用双作用:液压缸两个方向的运动都由压力油的控制来实现液压缸两个方向的运动都由压力油的控制来实现.液压缸是液压系统中的液压缸是液压系统中的执行元件执行元件，它的职能是将液压能转换成机械能。，它的职能是将液压能转换成机械能。双杆式双杆式单杆式单杆式固定方式固定方式缸体固定缸体固定活塞杆固定活塞杆固定1dD1. 双杆式活塞缸双杆式活塞缸 双杆式活塞缸的活塞双杆式活塞缸的活塞两端都有一根两端都有一根直径相等的直径相等的活塞杆活塞杆伸出，它根据伸出，它

37、根据安装方式不同又可以分为安装方式不同又可以分为缸筒固定式和活塞杆固定式两种。缸筒固定式和活塞杆固定式两种。 运动部件移动范围较大运动部件移动范围较大，安安装形式占地面积大，适用于较装形式占地面积大，适用于较大型机械。大型机械。安装形式占地面积小，适用安装形式占地面积小，适用于小型机械。于小型机械。 由于双杆活塞缸两端的活塞杆由于双杆活塞缸两端的活塞杆直径直径通常是相等的，因此它左、右两通常是相等的，因此它左、右两腔的腔的有效面积也相等有效面积也相等。当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油。当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，液压缸左、右两个方向的液时，液压缸左、右两个方向的推

38、力和速度相等。推力和速度相等。式中为活塞的有效工作面积。式中为活塞的有效工作面积。 作用力和运动速度作用力和运动速度2. 单杆式活塞缸（单杆式活塞缸（无杆腔进油、有杆腔进油无杆腔进油、有杆腔进油）1 12 2p pA Aq qv vp p1 1A A2 2F F1 11 1F F1 1v v2 2p p1 1q q2 2p pd dd d1)无杆腔进油无杆腔进油2221222111)(44pdDpDApApF 推力和速度推力和速度2)有杆腔进油有杆腔进油)dD(qAqv22224221221221244pDpdDApApF 推力和速度推力和速度3)差动连接差动连接特点：两腔同时通入压力特点：两

39、腔同时通入压力油由于油由于A1A2.产生推力产生推力差差,活塞向右运动有杆腔活塞向右运动有杆腔排出的油液进入无杆腔排出的油液进入无杆腔,加加快活塞的速度快活塞的速度12pAqvp1A2F331pqq2p=2p=p3dD 推力和速度推力和速度231314DvAvq)dD(vAvq223232421qqq22134dqAAqv2212134)(dpAAppApAF 差动缸随度快，推力小，该结构常被用于机械设备的快速运动中。差动缸随度快，推力小，该结构常被用于机械设备的快速运动中。第四章 液压控制元件 在液压系统中，通常利用液压控制阀来对液流的在液压系统中，通常利用液压控制阀来对液流的流动方向、流动

40、方向、压力的高低以及流量的大小压力的高低以及流量的大小进行预期的进行预期的控制控制，以满足负载的，以满足负载的工作要求。工作要求。 概述 方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀第一节 概述 液压阀工作原理：液压阀工作原理：利用利用阀芯和阀体阀芯和阀体内作内作相对运动相对运动来控制阀口的大小，来控制阀口的大小，实现实现压力、流量和方向的控制压力、流量和方向的控制。流经阀口的流量。流经阀口的流量q与压力差和阀口面积与压力差和阀口面积有关，始终满足压力流量方程。流量计算符合孔口流量公式。有关，始终满足压力流量方程。流量计算符合孔口流量公式。mqKA p通过薄壁小孔的流量：通过薄壁小孔的流量：22d22v

41、cqA vC C ApC Ap 按用途分类：压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀按用途分类：压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀 方向控制阀：方向控制阀：单向阀、液控单向阀、换向阀、单向阀、液控单向阀、换向阀、比例换向阀比例换向阀 压力控制阀：压力控制阀：溢流阀、减压阀、顺序阀、比例压力控制阀溢流阀、减压阀、顺序阀、比例压力控制阀 流量控制阀：流量控制阀：节流阀、调速阀、分流阀、比例流量控制阀节流阀、调速阀、分流阀、比例流量控制阀第二节 方向控制阀一、作用一、作用 控制液流方向，从而改变执行元件的运动方向。控制液流方向，从而改变执行元件的运动方向。二、分类二、分类 单向阀单向阀 换向阀换向阀1.单

42、向阀单向阀 职能符号职能符号 作用：作用：只许油液单向流动，反向不通。只许油液单向流动，反向不通。背压阀背压阀：( (单向阀的变形单向阀的变形) ) 弹簧较硬弹簧较硬2、液控单向阀、液控单向阀 职能符号1PC2P组成：普通单向阀组成：普通单向阀+小活塞缸小活塞缸4-2.2 换向阀一、换向阀的工作原理：一、换向阀的工作原理： 利用利用阀芯对阀体的相对运动阀芯对阀体的相对运动，使，使油路接通、关断油路接通、关断或或变换油流的方向，变换油流的方向，从而实现液压执行元件及其驱动机构的启动、停止或变换运动方向。从而实现液压执行元件及其驱动机构的启动、停止或变换运动方向。按按阀芯工作时在阀体中所处的位置阀

43、芯工作时在阀体中所处的位置：二位和三位等：二位和三位等按换向阀所控制的按换向阀所控制的通路数不同通路数不同：二通、三通、四通和：二通、三通、四通和五通等。五通等。三位五通换向阀三位五通换向阀1）手动换向阀）手动换向阀二、换向阀结构二、换向阀结构2） 机动换向阀机动换向阀机动换向阀又称机动换向阀又称行程阀行程阀，主要用来，主要用来控制机械运动部件的行程控制机械运动部件的行程，借助借助于于安装在安装在工作台上的档铁或凸轮迫使阀芯运动工作台上的档铁或凸轮迫使阀芯运动，从而控制液流方向，从而控制液流方向 . 3） 电磁换向阀电磁换向阀利用利用电磁铁电磁铁的的通电吸合通电吸合与与断电释放断电释放而直接推

44、动阀芯来控制而直接推动阀芯来控制液流方向液流方向。它是它是电气电气系统和系统和液压液压系统之间的信号系统之间的信号转换元件转换元件。1.推杆；推杆；2.阀芯；阀芯；3.弹簧弹簧4） 液动换向阀（液动换向阀（液体操纵，弹簧复位液体操纵，弹簧复位）利用控制油路的压力油来改变阀芯位置的换向阀。左图中利用控制油路的压力油来改变阀芯位置的换向阀。左图中阀芯是阀芯是由其由其两端密封腔两端密封腔中油液的压差中油液的压差来移动的。来移动的。1.中位机能中位机能阀芯在中间位置时，各油口的连通情况称为换向阀的中位机阀芯在中间位置时，各油口的连通情况称为换向阀的中位机能能。对于三位阀有对于三位阀有中位机能中位机能、

45、左位机能和右位机能、左位机能和右位机能, 三. 换向阀的性能和特点 两个方向换向时性能不同两个方向换向时性能不同P、A、B 、O全通，执行元件处于全通，执行元件处于浮浮动状态动状态，外力作用下可移动，外力作用下可移动，液压泵液压泵卸荷卸荷。制动时制动时油口互通，较油口互通，较O型型平稳平稳；换向精度不高换向精度不高。滑阀式换向阀的中位机能滑阀式换向阀的中位机能 AO口连通，口连通，PB口封闭，执口封闭，执行元件处于闭锁状态，液压泵行元件处于闭锁状态，液压泵不卸荷不卸荷PABO全闭，执行元件停止运全闭，执行元件停止运动。系统不卸荷，动。系统不卸荷，液压缸充满油液，液压缸充满油液，启动启动平稳平稳

46、；制动制动时突然关闭两个油口，时突然关闭两个油口，运动惯性引起液压冲击大，换向精度运动惯性引起液压冲击大，换向精度高（油口同时关闭）。高（油口同时关闭）。PAB口连通，口连通，O口封闭，口封闭，可形成可形成差动回路差动回路。两腔均有。两腔均有压力油，启、制动平稳。压力油，启、制动平稳。AB口连通，口连通，PO口封闭，口封闭，执行元件处于闭锁状态，液压执行元件处于闭锁状态，液压泵不卸荷泵不卸荷A/B关闭，启动、制动性能好关闭，启动、制动性能好3 3）液压卡紧现象）液压卡紧现象 在中、高压系统中，当阀芯停止运动一段时间后（一般约在中、高压系统中，当阀芯停止运动一段时间后（一般约5分钟分钟以后），这

47、以后），这个阻力可以大到几百牛顿，使阀芯重新移动十分费力，这就是所谓的液压卡紧现个阻力可以大到几百牛顿，使阀芯重新移动十分费力，这就是所谓的液压卡紧现象。象。卡紧原因：卡紧原因：脏物进入缝隙脏物进入缝隙；温度升高，阀芯膨胀温度升高，阀芯膨胀；但主要原因是；但主要原因是滑阀副几何形状滑阀副几何形状和同心度变化和同心度变化引起的径向不平衡力的作用，其主要包括：引起的径向不平衡力的作用，其主要包括： a a 阀芯和阀体间无阀芯和阀体间无几何形状误差几何形状误差，轴心线平行但不重合，轴心线平行但不重合 b b 阀芯因阀芯因加工误差加工误差而带有倒锥，轴心线平行但不重合而带有倒锥，轴心线平行但不重合 c

48、 c 阀芯表面有局部突起阀芯表面有局部突起减小径向不平衡力措施：减小径向不平衡力措施：1 1） 提高制造和装配精度提高制造和装配精度2 2） 阀芯上开阀芯上开环形均压槽环形均压槽原则：原则：3-53-5个，宽度个，宽度0.3-0.5mm0.3-0.5mm，深度，深度0.8-1mm0.8-1mm第三节 压力控制阀在液压传动系统中在液压传动系统中,控制油液压力高低控制油液压力高低的液压阀称之为的液压阀称之为压力控制阀压力控制阀，简称压力阀。这类阀的简称压力阀。这类阀的共同点共同点是是利用利用作用在阀芯上的作用在阀芯上的液压力液压力和和弹簧力相弹簧力相平衡的原理工作平衡的原理工作的。的。分类分类 按

49、用途：按用途： 溢流阀溢流阀 减压阀减压阀 顺序阀顺序阀 平衡阀平衡阀 卸荷阀卸荷阀 按阀芯结构：按阀芯结构： 滑阀滑阀 球阀球阀 锥阀锥阀 按工作原理：按工作原理： 直动式直动式 先导式先导式 4-3.1 溢流阀 （一）溢流阀的作用和性能要求（一）溢流阀的作用和性能要求1溢流阀的作用溢流阀的作用在液压系统中用来在液压系统中用来维持定压是溢流阀的主要用途维持定压是溢流阀的主要用途。它常用于节流调速系统中，。它常用于节流调速系统中，和流量控制阀配合使用和流量控制阀配合使用，调节进入系统的流量，并保持系统的压力基本恒定。用，调节进入系统的流量，并保持系统的压力基本恒定。用于过载保护的溢流阀一般称为

50、于过载保护的溢流阀一般称为安全阀安全阀。 溢流阀按其溢流阀按其结构形式和基本动作结构形式和基本动作方式可归结为：方式可归结为：2.先导式溢流阀先导式溢流阀 远程控制口远程控制口K ，调整主阀上端油液压力：，调整主阀上端油液压力：主阀弹簧主阀弹簧阀芯阀芯阻尼孔阻尼孔导阀导阀弹簧弹簧远程控制口远程控制口工作原理：工作原理：K口打开，远程控制调压阀压力小于溢流阀口打开，远程控制调压阀压力小于溢流阀先导压力时，先导压力时，p 由远程控制油压决定；由远程控制油压决定；K口堵上，口堵上，p 由先导阀由先导阀ps 决定。决定。K接油箱，主阀芯上端压力为接油箱，主阀芯上端压力为0，主阀芯开，主阀芯开启很大。启

51、很大。当进油口压力较低，导阀上压力不足以当进油口压力较低，导阀上压力不足以克服弹簧克服弹簧5，导阀关闭，阀芯，导阀关闭，阀芯2关闭。关闭。压力增加，导阀开启，油液经阻尼孔压力增加，导阀开启，油液经阻尼孔3经经导阀回油箱。由于阻尼孔作用，阀芯上导阀回油箱。由于阻尼孔作用，阀芯上端压力小于下端压力，主阀芯开启。端压力小于下端压力，主阀芯开启。由于阻尼孔产生的压力差较小，弹簧由于阻尼孔产生的压力差较小，弹簧5应应该较软。该较软。职能符号职能符号减压阀是使出口压力（二次压力）低于进口压力（一次压力）的一种减压阀是使出口压力（二次压力）低于进口压力（一次压力）的一种压力控制阀。压力控制阀。4-3.2 减

52、压阀 p2 阀芯上移阀芯上移阀口减小阀口减小 p ， p2= p1 -p ， p1一定，一定，p ， p2； p2 阀芯下移阀芯下移阀口开大阀口开大 p ， p， p2= ps 。工作原理图工作原理图直动式减压阀直动式减压阀阀不工作，阀芯位于最下端，进、出油口常开。阀不工作，阀芯位于最下端，进、出油口常开。进油口进油口出油口出油口1.直动式直动式减压阀减压阀溢流阀溢流阀减压阀减压阀减压阀和溢流阀区别：减压阀和溢流阀区别： 减压阀出油口接负载，控制出油口压力，减压阀出油口接负载，控制出油口压力，导阀要导阀要接油箱（卸荷口要单独接油箱）；接油箱（卸荷口要单独接油箱）；溢流阀出油口溢流阀出油口接油箱

53、，控制进油口压力；接油箱，控制进油口压力； 是否常开是否常开4-3.3 顺序阀顺序阀作用：作用： 顺序阀利用压力控制阀口通断的压力阀，用来控制液压系统中各执顺序阀利用压力控制阀口通断的压力阀，用来控制液压系统中各执行元件动作的先后顺序。行元件动作的先后顺序。直动式顺序阀直动式顺序阀进油口进油口P较小，进出油口不通。较小，进出油口不通。P增加增加能够克服弹簧预紧力，阀芯上移。能够克服弹簧预紧力，阀芯上移。直动式顺序阀工作原理：直动式顺序阀工作原理：直动式顺序阀直动式顺序阀 溢流阀溢流阀1.顺序阀出油口接负载，溢流阀出口接邮箱。顺序阀出油口接负载，溢流阀出口接邮箱。2.顺序阀进出油口均为压力油，出

54、油口通向系统另一路压力油，顺序阀进出油口均为压力油，出油口通向系统另一路压力油，所以所以泄油口必须单独接邮箱。泄油口必须单独接邮箱。减压阀减压阀顺序阀和溢流阀不同：顺序阀和溢流阀不同：4-3.4 压力继电器压力继电器 压力继电器是一种将油液的压力信号转换成电信号的电液控制元件。压力继电器是一种将油液的压力信号转换成电信号的电液控制元件。1柱塞柱塞2-杠杆杠杆3-弹簧弹簧4-开关开关进油口23 流量控制阀就是依靠改变阀口通流流量控制阀就是依靠改变阀口通流面积面积（节流口局部阻力）（节流口局部阻力）的大小的大小或或通流通道的长短通流通道的长短来控制流量的液压阀。来控制流量的液压阀。 第四节 流量控

55、制阀定差减压阀定差减压阀节流阀节流阀（P3A）（P2A1）（P2A2）调速阀调速阀=节流阀节流阀+定差减压阀定差减压阀工作原理工作原理（减压、稳压）（减压、稳压）p1一定一定p3阀芯下移阀芯下移 开口开口h 液阻减小液阻减小p2 ，p = p3- p2 =C ;p3阀芯上移阀芯上移 开口开口 h 液阻增加液阻增加 p2 ，p = p3- p2 =C。 管路和管接头管路和管接头 油箱油箱 过滤器过滤器 密封装置密封装置 蓄能器蓄能器 冷冷却器却器 分水滤气器分水滤气器 油雾器油雾器 消声器消声器第五章 液压辅助元件在液压与气压传动系统中，在液压与气压传动系统中，辅助元件辅助元件用来保证系统正常用

56、来保证系统正常工作。液压与气压传动系统的辅助元件和其它元件一样，工作。液压与气压传动系统的辅助元件和其它元件一样，都是系统中不可缺少的组成部分。都是系统中不可缺少的组成部分。对系统的性能、温升、噪声和寿命等的影响很大。因此，对系统的性能、温升、噪声和寿命等的影响很大。因此，对它们的设计（主要是油箱）和选用应予以足够的重视。对它们的设计（主要是油箱）和选用应予以足够的重视。第二节第二节 油箱油箱一一. .功用和结构功用和结构油箱的功用主要是油箱的功用主要是储存油液储存油液，此外还起着，此外还起着散发油液散发油液中的中的热量热量、逸出逸出混在油液中的混在油液中的气体气体、沉淀沉淀油中的油中的污物污

57、物等作用。等作用。防止油液防止油液易于散热和维护易于散热和维护。油箱要进行油温控油箱要进行油温控。油箱内壁要油箱内壁要二二. .过滤器过滤器过滤器按过滤过滤器按过滤精度精度来分可分为来分可分为粗过滤器粗过滤器和和精过滤器精过滤器两大类；按两大类；按滤芯的结滤芯的结构构可分为网式、线隙式、磁式、烧结式、和纸质等；按可分为网式、线隙式、磁式、烧结式、和纸质等；按过滤的方式过滤的方式可分为可分为表面型、深度型和中间型过滤器表面型、深度型和中间型过滤器，下面分别叙述之。，下面分别叙述之。三三. .蓄能器蓄能器 蓄能器用来蓄能器用来储存和释放流体的压力能储存和释放流体的压力能。第六章第六章 液压基本回路

58、液压基本回路液压基本回路就是能够完成某种特定控制功能的液压元液压基本回路就是能够完成某种特定控制功能的液压元件和管道的组合。件和管道的组合。 压力控制回路压力控制回路 速度控制回路速度控制回路 多缸工作控制回路多缸工作控制回路 其他回路其他回路第一第一节压力控制回路节压力控制回路 压力控制回路是利用压力控制回路是利用压力控制阀压力控制阀来控制系统整体或某来控制系统整体或某一部分的压力，以满足液压执行元件对力或转距要求的回一部分的压力，以满足液压执行元件对力或转距要求的回路，这类回路包括路，这类回路包括调压、减压、增压、卸荷、平衡和锁紧调压、减压、增压、卸荷、平衡和锁紧等多种回路。等多种回路。（

59、3）多级调压回路）多级调压回路1312sssspppp 调压回路调压回路 当液压系统中的当液压系统中的某一支油路需要油路较高但流量又不大的压某一支油路需要油路较高但流量又不大的压力油力油，若采用高压泵又不经济，或者根本就没有这样高压力的液，若采用高压泵又不经济，或者根本就没有这样高压力的液压泵时，就要采用增压回路。压泵时，就要采用增压回路。第一节 压力控制回路单作用单作用增压缸的增压回路（只能间歇增压）增压缸的增压回路（只能间歇增压）双作用双作用增压缸的增压回路（可实现连续增压）增压缸的增压回路（可实现连续增压）按增压方式分类：按增压方式分类：四、卸荷回路的作用四、卸荷回路的作用 卸荷回路的功

60、用是在液压泵驱动电动机不频繁启闭的情况下卸荷回路的功用是在液压泵驱动电动机不频繁启闭的情况下，使，使液压泵在功率损耗接近于零的情况下运转液压泵在功率损耗接近于零的情况下运转。速度控制回路调速回路调速回路快速回路快速回路速度换接回路速度换接回路节流调速回路：节流调速回路：进油、回油、旁路节流调速回路进油、回油、旁路节流调速回路容积调速回路容积调速回路容积节流调速回路容积节流调速回路液压缸差动连接回路液压缸差动连接回路双泵供油回路双泵供油回路快速与慢速的换接回路快速与慢速的换接回路两种慢速的换接回路两种慢速的换接回路 根据流量阀在回路中的位置不同，分为根据流量阀在回路中的位置不同，分为进油节流调速