第2单元 液压动力元件及执行元件ppt课件

1、液压与气动技术第二单元 液压动力元件及执行元件2021420教学内容：液压泵的任务原理重点液压泵的主要性能及参数难点液压泵的构造液压泵与电动机参数的选用液压缸重点液压马达 液压系统是以液压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保送出去，使执行元件推进负载作功。 2. 液压动力元件 由于这种泵是依托泵的密封任务腔的容积变化来实现吸油和压油的，因此称为容积式泵。 容积式泵的流量大小取决于密封任务腔容积变化的大小和次数。假设不计走漏，流量与压力无关。 液压泵的分类方式很多，它可按压力的大小分为低压泵、中压泵和高压泵。也可按流量能否可调理分为定

2、量泵和变量泵。又可按泵的构造分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵，其中齿轮泵和叶片泵多用于中、低压系统，柱塞泵多用于高压系统。 观看动画。2.1液压泵的任务原理 液压泵正常任务的三个必备条件必需具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积；密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大吸油，由大变小压油；密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。2.1液压泵的任务原理 1、压力1任务压力：液压泵实践任务时的输出压力称为任务压力。任务压力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。2额定压力：液压泵在正常任务

3、条件下，按实验规范规定延续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。3最高允许压力：在超越额定压力的条件下，根据实验准规定，允许液压泵短暂运转的最高压力值，称为液压泵的最高允许压力，超越此压力，泵的走漏会迅速添加。 2. 2液压泵的主要性能和参数 2、排量 排量是泵主轴每转一周所排出液体体积的实际值，如泵排量固定，那么为定量泵；排量可变那么为变量泵。普通定量泵因密封性较好，走漏小，在高压时效率较高。 2. 2液压泵的主要性能和参数 3、流量：为泵单位时间内排出的液体体积L/min，有实际流量Qth和实践流量Qac两种。 21 式中：q 泵的排量L / r n 泵的转速r/min 22 Q 泵运转时，

4、油会从高压区走漏到低压区，是泵的走漏损失。 2. 2液压泵的主要性能和参数 4、容积效率和机械效率泵的容积效率：泵的机械效率： Tth 泵的实际输入扭矩 Tac 泵的实践输入扭矩2. 2液压泵的主要性能和参数 5、泵的总效率、功率 泵的总效率(厄塔)： 泵实践输出功率 电动机输出功率 泵的功率： 式中：p 泵输出的任务压力MPa Qac 泵的实践输出流量L /min，1L =103cm3。2. 2液压泵的主要性能和参数 例题21 某液压系统，泵的排量q10m L/r，电机转速n1200rpm，泵的输出压力p=5Mpa 泵容积效率v0.92，总效率0.84，求： 1 泵的实际流量； 2泵的实践流

5、量； 3泵的输出功率； 4驱动电机功率。2. 2液压泵的主要性能和参数 解：1泵的实际流量 Qth=q.n.10-3=10120010-312 L/min 2) 泵的实践流量 Qac Qth .v120.9211.04 L/min 3)泵的输出功率 4驱动电机功率 2. 2液压泵的主要性能和参数 泵性能目的公式记忆实际转矩记住它 , 等于排量乘压差 .实际流量记得住 , 等于排量乘转速 .功率等于p 乘 q , 也等转矩乘转速 .能流方向分得清 , 乘除效率不模糊 .计算单位要一致 , 角度一概用弧度.2. 2液压泵的主要性能和参数 1、齿轮泵：液压泵中构造最简单的一种，且价钱廉价，故在普通机

6、械上被广泛运用；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。1外啮合齿轮泵：其的构造和动作原理如图22所示。 2. 3液压泵的构造 1、齿轮泵：液压泵中构造最简单的一种，且价钱廉价，故在普通机械上被广泛运用；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。1外啮合齿轮泵：其的构造和动作原理如图22所示。 2. 3液压泵的构造 1、齿轮泵：液压泵中构造最简单的一种，且价钱廉价，故在普通机械上被广泛运用；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。1外啮合齿轮泵：其的构造和动作原理如图22所示。 2. 3液压泵的构造 1、齿轮泵：可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种。1外

7、啮合齿轮泵：其的构造和动作原理如图22所示，它由装在壳体内的一对齿轮所组成齿轮两侧有端盖罩住，壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封任务腔。 外啮合齿轮运转时走漏途径有二：一为齿顶与齿轮壳内壁的间隙，其次为齿端面与侧板之间的间隙，当压力添加时，前者不会改动，但后者挠度大增，此为外啮合齿轮泵走漏最主要的缘由，故不适宜用作高压泵。 2. 3液压泵的构造 1外啮合齿轮泵：外啮合齿轮运转时走漏途径有二：一为齿顶与齿轮壳内壁的间隙，其次为齿端面与侧板之间的间隙端面走漏占8085 ，当压力添加时，前者不会改动，但后者挠度大增，此为外啮合齿轮泵走漏最主要的缘由，故不适宜用作高压泵。 处理方法：端面间隙补

8、偿采用静压平衡措施：在齿轮和盖板之间添加一个补偿零件，如浮动轴套、浮动侧板。 2. 3液压泵的构造 液压油在渐开线齿轮泵运转过程中，因齿轮相交处的封锁体积随时间改动，常有一部分的液压油被封锁在齿间，如图23所示，称为困油景象，因液压油不可紧缩将使外接齿轮泵产生极大的震动和噪音，故必需在侧板上开设卸荷槽，以防止其发生。2. 3液压泵的构造 液压油在渐开线齿轮泵运转过程中，因齿轮相交处的封锁体积随时间改动，常有一部分的液压油被封锁在齿间，如图23所示，称为困油景象，因液压油不可紧缩将使外接齿轮泵产生极大的震动和噪音，故必需在侧板上开设卸荷槽，以防止其发生。卸荷措施：在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽开

9、设卸荷槽的原那么：两槽间距a为最小闭死容积，而使闭死容积由大变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。2. 3液压泵的构造 2内啮合齿轮泵：图24a为有隔板的内啮合齿轮泵，图24b为摆动式内啮合齿轮泵，它们共同的特点是由于内外齿轮转向一样，齿面间相对速度小，运转时噪音小；又因齿数相异，绝对不会发生困油景象，但因外齿轮的齿端必需一直与内齿轮的齿面紧贴，以防内漏，故不适用于较高的压力，泵的额定压力可达成 30 MPa 。2. 3液压泵的构造 2. 3液压泵的构造 齿轮泵的优缺陷及运用优点：构造简单，制造工艺性好，价钱廉价，自吸才干较好，抗污染才干强，而且能耐冲击性负载。2. 缺陷：流量脉

10、动大，走漏大，噪声大，效率低，零件的互换性差，磨损后不易修复。3. 运用：用于环境差、精度要求不高的场所，通常p10MPa，如工程机械、建筑机械、农用机械等。2. 3液压泵的构造 2、螺杆泵：如图25所示，液压油沿螺旋方向前进，转轴径向负载各处均相等，脉动少，故运动时噪音低，可高速运转，适宜作大容量泵。但紧缩量小，不适宜高压，普通用于燃油、光滑油泵而不用作液压泵。2. 3液压泵的构造 2、叶片泵 其优点是：运转平稳、压力脉动小，噪音小；构造紧凑、尺寸小、流量大； 其缺陷是：对油液要求高，如油液中有杂质，那么叶片容易卡死；与齿轮泵相比构造较复杂。 它广泛的运用于机械制造中的公用机床、自动线等中、

11、低压液压系统中。 该泵有两种构造方式：一种是单作用叶片泵，另一种是双作用式叶片泵。2. 3液压泵的构造 1单作用叶片泵，其任务原理如图26所示，单作用叶片泵由转子1、定子2、叶片3和端盖等组成。定子具有圆柱形内外表，定子和转子的间有偏心距e，叶片装在转子槽中，并可在槽内滑动，当转子回转时，由于离心力的作用，使叶片紧靠在定子内壁。2. 3液压泵的构造 1单作用叶片泵，其任务原理如图26所示，单作用叶片泵由转子1、定子2、叶片3和端盖等组成。定子具有圆柱形内外表，定子和转子的间有偏心距e，叶片装在转子槽中，并可在槽内滑动，当转子回转时，由于离心力的作用，使叶片紧靠在定子内壁。2. 3液压泵的构造

12、叶片泵叶片槽根部全部通压力油会带来以下副作用：定子的吸油腔部被叶片刮研，呵斥磨损；减少了泵的实际排量；能够引起瞬时实际流量脉动。2. 3液压泵的构造 1单作用叶片泵：改动转子与定子的偏心量，即可改动泵的流量，偏心越大，流量越大，如调成几乎是同心，那么流量接近于零。因此单作用叶片泵大多为变量泵。 另外还有一种限压式变量泵，当负荷小时，泵输出流量大，负载可快速挪动，当负荷添加时，泵输出流量变少，输出压力添加，负载速度降低，如此可减少能量耗费，防止油温上升。2. 3液压泵的构造 2双作用叶片泵 双作用式叶片泵如图27所示，定子内外表近似椭圆，转子和定子同心安装，有两个吸油区和两个压油区对称布置。转子

13、每转一周，完成两次吸油和压油。双作用叶片泵大多是定量泵。 2. 3液压泵的构造 叶片泵的运用用于中低压、要求较高的系统中。2. 油液粘度要适宜，转速不能太低，5001500rpm。3. 要留意油液的清洁，油不清洁容易使叶片卡死。4. 通常只能一方向旋转，假设旋转方向错误，会呵斥叶片折断。 2. 3液压泵的构造 4、柱塞泵： 任务原理是柱塞在液压缸内作往复运动来实现吸油和压油。与齿轮泵和叶片泵相比，该泵能以最小的尺寸和最小的分量供应最大的动力，为一种高效率的泵，但制造本钱相对较高，该泵用于高压、大流量、大功率的场所。它可分为轴向式和径向式两种方式。 柱塞沿径向放置的泵称为径向柱塞泵，柱塞轴向布置

14、的泵称为轴向柱塞泵。为了延续吸油和压油，柱塞数必需大于等于3。2. 3液压泵的构造 1轴向柱塞泵：如图28所示，可分为直轴式图a所示和斜轴式图b所示两种，该两种泵都是变量泵，经过调理斜盘倾角，即可改动泵的输出流量。 2. 3液压泵的构造 2径向柱塞泵：柱塞运动方向与液压缸体的中心线垂直，又可分为固定液压缸式和回转液压缸式两种。 2. 3液压泵的构造 2径向柱塞泵：柱塞运动方向与液压缸体的中心线垂直，又可分为固定液压缸式和回转液压缸式两种。 2. 3液压泵的构造 柱塞泵 特点: 1任务压力高，容积效率高，p2040MPa，Pmax可到100MPa； 2流量大，易于实现变量； 3主要零件均受压，使

15、资料的强度得以充分利用，寿命长，单位功率分量小。2. 3液压泵的构造 5、液压泵的图形符号2. 3液压泵的构造 1、选择液压泵的原那么能否要求变量：径向柱塞泵、轴向柱塞泵、单作用叶片泵是变量泵。任务压力：柱塞泵压力31.5MPa；叶片泵压力6.3MPa,高压化以后可达16MPa；齿轮泵压力2.5MPa，高压化以后可达21MPa。任务环境：齿轮泵的抗污染才干最好。噪声目的：低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆泵，双作用叶片泵和螺杆泵的瞬时流量均匀。效率：轴向柱塞泵的总效率最高；同一构造的泵，排量大的泵总效率高；同一排量的泵在额定工况下总效率最高。2. 4液压泵与电动机参数的选用 1、液压泵

16、大小的选用 液压泵的选择，通常是先根据对液压泵的性能要求来选定液压泵的型式，再根据液压泵所应保证的压力和流量来确定它的详细规格。 液压泵的的任务压力是根据执行元件的最大任务压力来决议的，思索到各种压力损失，泵的最大任务压力P泵可按下式确定： P泵k压P缸 式中：P泵 一液压泵所需求提供的压力，Pa, k压一 系统中压力损失系数，取1.3 1.5 P缸 一液压缸中所需的最大任务压力，Pa2. 4液压泵与电动机参数的选用 1、液压泵大小的选用 液压泵的选择，通常是先根据对液压泵的性能要求来选定液压泵的型式，再根据液压泵所应保证的压力和流量来确定它的详细规格。 液压泵的输出流量取决于系统所需最大流量

17、及走漏量，即Q泵K流.Q缸式中： Q泵液压泵所需输出的流量，m3/min。 K流系统的走漏系数，取1.11.3 Q缸一液压缸所需提供的最大流量，m3/min。 假设为多液压缸同时动作，Q缸应为同时动作的几个液压缸所需的最大流量之和。 在P泵、Q泵求出以后，就可详细选择液压泵的规格，选择时应使实践选用泵的额定压力大于所求出的P泵值，通常可放大25%。泵的额定流量略大于或等于所求出的Q缸值即可。 2. 4液压泵与电动机参数的选用 2、电动机参数的选择驱动液压泵所需的电动机功率可按下式确定： KW式中：PM电动机所需的功率，kw p泵泵所需的最大任务压力，Pa, Q泵泵所需输出的最大流量，m3/mi

18、n 泵的总效率。 各种泵的总效率大致为：齿轮泵0.6 0.7，叶片泵0.6 0.75；柱塞泵0.8 0.85。2. 4液压泵与电动机参数的选用 3、计算举例：例22 知某液压系统如图212所示，任务时，活塞上所受的外载荷为F=9720N，活塞有效任务面积A0.008m2，活塞运动速度v=0.04m/s。.问应选择额定压力和额定流量为多少的液压泵？驱动它的电机功率应为多少?2. 4液压泵与电动机参数的选用 例23如图212所示的液压系统，巳知负载F=30000N，活塞有效面积A=0.01m2，空载时的快速前进的速度为0.05 m/s，负载任务时的前选速度为0.025 m/s，选取k压1.5，k流

19、1.3 0.75 ，.试从以下知泵中选择一台适宜的泵，并计算其相应的电动机功率。 知泵如下：YB-32型叶片泵，Q额32L/min，p额63kgf/cm2YB-40型叶片泵，Q额.40 L/min，p额63kgf/cm2YB-50型叶片泵，Q. 额.50 L/min，p额63 kgf/cm22. 4液压泵与电动机参数的选用 27 某液压泵的转速为950r/min，排量为q168ml/r 在额定压力29.5Mpa和同样转速下，测的实践流量为150l/min，额定工况下的总效率为0.87，求：1 泵的实际流量；2 泵的容积效率和机械效率；3 泵在额定工况下，所需电机驱动功率。28 知某液压系统任务

20、时所需最大流量Q5104m3/s，最大任务压力p40105Pa，取k压1.3，k流1.1，试从以下表中选择液压泵。假设泵的效率0.7，计算电机功率。 CBB50型泵 Q50 L/min，p25105Pa YB40型泵 Q40 L/min，p63105Pa思索题与习题液压缸是使负载作直线运动的执行元件。1、液压缸分类分为单作用式液压缸和双作用式液压缸两类。单作用式液压缸又分为无弹簧式、附弹簧式、柱塞式三种，如图31所示。双作用式液压缸又分为单杆形，双杆形两种，如图32所示。3.1液压缸 液压缸及其分类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液压缸及其分类单活塞杆式液压缸双活塞杆式

21、液压缸伸缩式液压缸液压缸及其分类增压缸弹簧复位式液压缸串联式液压缸伸缩式液压缸 缸体固定： (3倍缸体长) 活塞杆固定： (2倍缸体长)双杆缸运动范围 : 受安装方式影响 动画演示2、液压缸构造：图33为液压缸构造图，选用液压缸时，首先思索活塞杆长度由行程决议，再根据回路的最高压力选出适宜的液压缸。3.1液压缸 2、液压缸构造1缸筒主要是由钢材制成，缸筒内要经过精细加工，外表粗糙度Ra0.08um，以减少密封件的摩擦。2盖板：通常由钢材制成，有前端盖和后端盖，安装在缸筒的前后两端，盖板和缸筒的衔接方法有焊接、拉杆、法兰、罗纹衔接等。3活塞的资料通常用钢或铸铁，也可采用铝合金。活塞和缸筒内壁间需

22、求密封，采用的密封件有O形环、V形油封、U形油封、X形油封和活塞环等。而活塞应有一定的导向长度，普通取活塞长度为缸筒内径的0.61.0倍。3.1液压缸 4活塞杆：是由钢材做成实心杆或空心杆，外表经淬火再镀铬处置并抛光。5缓冲安装：为了防止活塞在行程的终点与前后端盖板发生碰撞，引起噪音，影响工件精度或使液压缸损坏，常在液压缸前后端盖上设有缓冲安装，以使活塞移到快接近行程终点时速度减慢下来终至停顿。如图33b所示前后端盖上的缓冲阀附近有单向阀的构造。当活塞接近端盖时，缓冲环插入端盖板油出入口，强迫压油经缓冲阀的孔口流出，促使活塞的速度缓慢下来。相反，当活塞从行程的尽头将离去时，如压油只作用在缓冲环

23、上，活塞要挪动的那一瞬间将非常不稳定甚至无足够力量推进活塞，故必需使压油经缓冲阀内的止回阀作用在活塞上，如此才干使活塞平稳的前进。6放气安装：在安装过程中或停顿任务的一段时间后，空气将渗入液压系统内，缸筒内如存留空气，将使液压缸在低速时产生爬行、颤抖景象，换向时易引起冲击，因此在液压缸构造上要能及时排除缸内留存的气体。普通双作用式液压缸不设专门的放气孔，而是将液压油出入口布置在前后盖板的最高处。大型双作用式液压缸那么必需在前后端盖板设放气栓塞。对于单作用式液压缸液压油出入口普通设在缸筒底部，在最高处设放气栓塞。7密封安装：液压缸的密封安装用以防止油液的走漏，液压缸的密封主要是指活塞、活塞杆处的

24、动密封和缸盖等处的静密封。常采用O形密封圈和Y形密封圈。3.1液压缸 3、液压缸的参数计算 图34所示，液压缸缸体固定，液压油从A口进入作用在活塞上，产生一推力F，经过活塞杆以抑制负荷W，活塞以速度向前推进，同时将活塞杆侧内的油液经过B口流回油箱。相反，如高压油从B口进入，那么活塞后退。3.1液压缸 3、液压缸的参数计算1速度和流量 假设忽略走漏，那么速度和流量的关系如下： Q =A 31 =Q/A 32式中：Q 液压缸的输入流量m3/s或L/min ,L=1103m3 A 液压缸活塞上有效任务面积 活塞挪动速度 通常活塞上任务有效面积是固定的，由式32可知，活塞的速度取决于输入液压缸的流量，

25、又由实际上可知，速度和负载无关。3.1液压缸 2推力和压力 推力F是压力为p的液压油作用在任务有效面积为A的活塞上，以平衡负载W，假设液压缸回油接油箱，那么P0 =0，故： F = W = p.A ( N) (33)式中：p 液压缸的任务压力MPa A 液压缸活塞上有效任务面积mm2 推力F可看成是液压缸的实际推力，由于活塞的有效面积固定，故压力取决于总负载。3.1液压缸 3.1液压缸 3.1液压缸 图36所示为单杆活塞的另一种结合方式。它把右腔的回油管道和左腔的进油管道接通。这种结合方式称为差动结合。活塞前进的速度及推力F为： 故： 显然，差动结合时活塞运动速度较快，产生的推力较小。所以差动

26、结合常用于空载快进场所。4、其他液压缸1摆动缸：摆动式液压缸也称摆动马达。3.1液压缸 4、其他液压缸1摆动缸：摆动式液压缸也称摆动马达。当它通入液压油时，它的主轴输出小于3600的摆动运动。图37a所示为单叶片式摆动缸，它的摆动角度较大，可达3000、当摆动缸进出油口压力为p1和p2，输入流量为q时，它的输出转矩T和角速度为： (310) (311) 式中：b为叶片的宽度，R1,R2为叶片底部、顶部的回转半径。 图37b所示为双叶片式摆动缸，它的摆动角度和角速度为单叶片式的一半，而输出角度是单叶片式的两倍。3.1液压缸 4、其他液压缸2增压缸：在某些短时或部分需求高压的液压系统中，常用增压缸

27、与低压大流量泵配协作用，单作用增压缸的任务原理如图38a所示，输入低压力p1的液压油，输出高压力为p2的液压油，增大压力关系如式312。 312 单作用增压缸不能延续向系统供油，图38 b为双作用式增压缸，可由两个高压端延续向系统供油。3.1液压缸 4、其他液压缸3伸缩缸：图39所示，伸缩式液压缸由两个或多个活塞式液压缸套装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒，可获得很长的任务行程。伸缩缸广泛的用于起重运输车辆上。 图39a是单作用式，图39b是双作用式。3.1液压缸 4、其他液压缸4齿轮缸：图310所示，它由两个柱塞和一套齿轮齿条传动安装组成，当液压油推进活塞左右往复运动时，齿条就推进齿轮往复转动，从而由齿轮驱开