液压与气动技术复习课件

1、2022/7/27殷国栋 1复习1）能源装置（动力装置）将机械能转换成流体压力能的装置 例如：液压泵（齿轮泵、叶片泵、柱塞泵）、气泵2）执行装置（元件）将流体压力能转换成机械能的装置例如：液压缸、气缸、液压马达、气动马达液压与气压传动系统的组成2022/7/27殷国栋 2复习5）传动介质传递能量的流体例如：液压油、压缩空气等4）辅助装置（元件）除上述装置之外的其它装置例如：油箱、过滤器、油管、蓄能器等例如：溢流阀、节流阀、换向阀、减压阀、开停阀等3）控制调节装置（元件）对系统中流体压力、流量或流动 方向进行控制或调节的装置，主要是各种阀体2022/7/27殷国栋 3液压泵-复习 液压泵的工作原

2、理： 液压泵是将机械能转换为液压能的能量转换装置。液压泵的工作原理都是依靠密封容积的周期性变化来工作，因此也称为容积式液压泵。 容积式液压泵的工作原理是：利用周期性变化的密封容积和 相应的配流装置，主要类型有：柱塞泵、叶片泵和齿轮泵。2022/7/27殷国栋 4液压泵-复习 液压泵的基本工作条件： 具有若干个体积可以周期变化的密封空间（工作腔） 液压泵的输出流量与工作腔容积的变化量以及单位时间内的变化次数成正比，与其它因素无关 为保证液压泵正常吸油，油箱必须与大气相通，或采用密封 的充压油箱 具有相应的配流机构 配流机构的作用在于将吸油口与压油口隔开，以保证液压泵有规律地连续吸排液体。2022

3、/7/27殷国栋 5液压泵-复习工作压力（p）：液压泵出口处的实际压力。 工作压力取决于负载的大小和排油管路上的压力损失，与液压泵的流量无关。额定压力（ps）：液压泵在正常工作条件下，按被试验标准 规定连续运行的最高压力。排量（V）：液压泵运转一周所排出的油液体积。排量可以调节的液压泵称为变量泵，排量不可以调节的液压泵称为定 量泵。 排量仅与泵的几何尺寸相关。 液压泵的主要性能参数： 2022/7/27殷国栋 6液压泵-复习 理论流量（qt）：在不考虑泄漏的前提下，液压泵单位时间 内所输出的油液体积， qtVn。 V为液压泵的排量（m3/s），n为液压泵的主轴转速（r/s） 实际流量（q）：在

4、某一工况下，单位时间内所排出的液体 体积，q qtql。其中，ql为因泄漏和压缩造成的损失。 额定流量（qs）：液压泵在正常工作条件下，按被试验标准 规定（即额定转速和额定压力）下的输出流量。2022/7/27殷国栋 7液压泵-复习输入功率（Pi）：驱动液压泵主轴的机械功率。 PiTi. 2Tin ，其中Ti为扭矩，为角速度，n为转速输出功率（P）：液压泵在实际工作过程中，吸、压油口间 的压力差p（Pa）与输出流量q（m3/s）的乘积。 P p. q 在实际计算中，若油箱与大气相通，则液压泵吸、出油 口的压差可以用出口压力p代替，即 Ppq2022/7/27殷国栋 8液压泵-复习液压泵工作过程

5、中存在一定的功率损失，主要包括容积损失和机械损失。容积损失：由于泄漏、油受压收缩等原因，液压泵的实际输出流量q总是小于其理论流量qt，称为容积损失。液压泵的实际输出流量q：液压泵的容积效率随着液压泵工作压力的增大而减小，且随液压泵结构类型的不同而不同。 容积损失可以用容积效率来衡量：2022/7/27殷国栋 9液压泵-复习液压泵工作过程中，机械运动部件之间的摩擦会造成摩擦转矩损失，液体的粘性也会形成摩擦损失。机械损失：液压泵因摩擦而造成的转矩损失，可以用机械效率m来表征。液压泵的总效率 ：液压泵输出功率与输入功率之比。2022/7/27殷国栋 10液压泵-复习柱塞泵工作原理：利用柱塞在缸体中作

6、往复运动而形成的密封容积的 变化来实现吸油和压油。 特点：配合精度高、密封性好 结构紧凑、容积效率及总效率高 主要零部件均承受压应力，材料强度得以充分利用 流量调节方便，易于实现变量化 适合于高压、大流量场合 2022/7/27殷国栋 11液压泵-复习 变量机构： 改变斜盘倾角，即可改变柱塞泵的排量2022/7/27殷国栋 12液压泵-复习根据密封工作腔在转子转动一周过程中吸、排油液次数的不同，叶片泵可以分为： 单作用叶片泵：每周完成一次吸、排油动作 双作用叶片泵：每周完成两次吸、排油动作 叶片泵的特点： 结构较复杂，工作平稳、噪音较小，寿命较长 工作压力较高、流量的脉动性小，对油液的污染较敏

7、感叶片泵2022/7/27殷国栋 13液压泵-复习 齿轮泵多为定量泵。按结构可有两种形式：内啮合齿轮泵和 外啮合齿轮泵。其中，外啮合齿轮泵应用广泛。 齿轮泵的特点： 结构简单紧凑、体积小、重量轻 工作可靠、对油液污染不敏感、维护容易 自吸能力强 流量及压力的脉动性大，噪音大齿轮泵2022/7/27殷国栋 14执行元件-复习执行元件的输入功率：一定压力及流量的有压流体 输出功率：直线运动的力和速度 旋转运动的转矩和转速 执行元件的功能是：将流体的压力能转变成机械能的元件， 用来驱动机械设备或机构，以实现直线、旋转或摆动等运动。2022/7/27殷国栋 15执行元件-复习液压缸是用液压油的压力实现

8、机构的直线往复运动按照结构形式，液压缸类型有： 活塞缸 柱塞缸 伸缩缸 摆动缸活塞缸和柱塞缸实现往复运动，输出推力及速度；摆动缸实现小于360往复摆动，输出转矩和角速度；伸缩缸由两个或多个活塞式液压缸套装组成，可以获得长 的工作行程。2022/7/27殷国栋 16执行元件-复习活塞式液压缸根据使用要求不同，可分为双杆式和单杆式两种。差动液压缸的推力及速度计算：差动液压缸单杆活塞缸的左右油腔同时接通压力油。2022/7/27殷国栋 17执行元件-复习差动液压缸的特点：差动液压缸推力比非差动连接小，速度比非差动连接大；差动缸可以在不加大油源流量的前提下得到较快的运动速度；差动连接方式广泛应用于组合

9、机床的液压动力滑台及其它机械设备的快速运动中；如果要求差动缸快速运动和快速退回的速度相等，则需使 。2022/7/27殷国栋 18执行元件-复习 液压马达是一种旋转运动执行元件。它的工作原理与液压泵相 反，是利用压力油来驱动转子，以便向外输出旋转运动和扭 矩，从而将液体的压力能转化为机械能。 从能量转换的观点，液压泵和液压马达是可逆工作的液压元件。 它们具有相同的基本结构要素，如密封且周期变化的容积、配 流机构等。 但是，液压马达和液压泵的工作条件不同，性能要求也不一样， 两者之间存在很多区别。 例如：2022/7/27殷国栋 19执行元件-复习液压马达应能够实现正、反转，因而要求内部结构对称

10、液压马达的转速范围较大，且对低速稳定运转有较高要求液压马达是在输入压力油的条件下工作，不必具备自吸条件结论：虽然液压泵与液压马达结构相似，但不能可逆地工作。 根据结构类型，液压马达可以分为：齿轮式、叶片式、柱塞式 以及其它形式。 按照额定转速，液压马达可以分为高速和低速两大类。一般地， 转速高于500r/min的称为高速马达，其余为低速马达。2022/7/27殷国栋 20执行元件-复习高速液压马达也称为高速小转矩液压马达。它的基本型式有 齿轮式、螺杆式和轴向柱塞式等，特点是：转速较高、转动 惯量小、启动及制动容易、调速及换向的灵敏度高、输出转 矩较小（数十到数百N.m之间）。低速液压马达也称为

11、低速大转矩液压马达。它的主要型式是 径向柱塞式，也有部分为叶片式及齿轮式。主要特点：排量 大、体积大、转速低、转矩大（数千到数万N.m之间）可直 接与工作机构相连，无需减速装置，传动机构简单。2022/7/27殷国栋 21执行元件-复习 液压马达的基本性能参数工作压力、额定压力工作压力是指液压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，按照相关标准规定能 连续运转的最高压力。效率容积效率（v）：由于存在泄漏现象，液压马达的实际输入 流量q一定大于理论流量qt，容积效率为2022/7/27殷国栋 22执行元件-复习机械效率（m）：由于存在摩擦损失，液压马达的实际输出转 矩T一定小于理论

12、转矩Tt，机械效率为总效率（）：v .m 排量、转矩 液压马达在工作中输出转矩的大小由负载转矩决定。但是，推 动同样大小的负载，工作容腔大的马达压力要低于工作容腔小 的马达。因此，工作容腔大小是液压马达工作能力的重要标志。2022/7/27殷国栋 23执行元件-复习根据排量，可以计算给定压力下液压马达所输出的转矩的大小， 也可以计算在给定负载转矩下马达的工作压力。设液压马达进、出油口之间的压力差p，输入液压马达的流量 为q，液压马达输出的理论转矩为Tt，角速度为。 若不计功率损失，则输入的液压功率应等于输出的机械功率： 排量（V）是指在没有泄漏的前提下，马达轴转动一周所需要输 入的油液的体积2

13、022/7/27殷国栋 24执行元件-复习液压马达输出的实际转矩为：液压马达的转速取决于供液的流量q和液压马达的排量V。考虑 到容积效率，马达的转速为: 调速范围 液压马达的调速范围以允许的最大转速和最低转速之比表示调速范围宽的液压马达应既具有好的高速性能，又具有好的低速稳定性。 2022/7/27殷国栋 25控制元件-复习 控制元件： 通过控制流体的流动方向、压力或流量来控制执行元件的运动方向、承载能力和运动速度，以满足系统对设备性能的要求 根据用途不同，可分为： 方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀2022/7/27殷国栋 26控制元件-复习 用来通断油路或改变油液的流动方向以控制执行元件的

14、启动与停止，改变运动方向 方向控制阀的功用： 方向控制阀分类： 单向阀 换向阀2022/7/27殷国栋 27控制元件-复习 单向阀：功用：控制油液的单向流动，避免反向倒流性能要求：正向流动阻力小，反向密封性能好，动作灵敏主要用途：安装在泵的出口，防止系统压力冲击对泵的影响，并防止泵不工作时油液倒流到油箱中；分割流体，防止油路之间的干扰；与其它阀组合使用。2022/7/27殷国栋 28控制元件-复习换向阀：功用：利用阀芯与阀体的相对运动，使油路接通、关断或改 变油流方向，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。 性能要求： 油液流经换向阀时的压力损失小 互不相通的油口间的泄漏小

15、 换向平稳、迅速、可靠2022/7/27殷国栋 29控制元件-复习 定义： 在液压系统中，用于控制油液压力高低的液压阀，称为 压力控制阀，简称压力阀。 工作原理：利用阀芯上的液压力和弹簧力相平衡2022/7/27殷国栋 30控制元件-复习压力控制阀的分类： 液压系统中，能源装置所能提供的压力范围往往是有限的。但是，不同执行元件工作时对压力的要求不尽相同。例如： 要求限制液压系统的最高压力，如安全阀； 用于稳定液压系统中某处有恒定的压力值或压力差或压力比， 如溢流阀、减压阀； 利用液压力作为信号实现动作控制，如顺序阀、压力继电器。2022/7/27殷国栋 31控制元件-复习溢流阀 功用：通过阀口

16、的溢流，使被控制的系统或回路的压力保持恒定，以实现稳压、调压或限压，进而实现对液压系统的安全保护。溢流阀的功用 作溢流阀，溢流阀有溢流时，可维持阀进口亦即系统压力恒定 作安全阀，系统超载时，溢流阀才打开，对系统起过载保护作 用，而平时溢流阀是关闭的 作背压阀，溢流阀（一般为直动式的）装在系统的回油路上， 产生一定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性。 用先导式溢流阀对系统实现远程调压或使系统卸荷2022/7/27殷国栋 32控制元件-复习 减压阀：利用油液在某个地方的压力损失，使出口压力低于进口压力，并保持恒定，故又称定值减压阀 分类： 根据减压阀控制的压力不同，可以分为： 定值输出减压阀

17、定差输出减压阀 定比输出减压阀减压阀的出口压力基本保持恒定减压阀进出口的压力之比保持恒定减压阀进、出油口的压力之差近似保持不变2022/7/27殷国栋 33控制元件-复习 减压阀功用： 用来降低液压系统中某一回路的油液压力，从而利用一个油 源可以提供两个或几个不同的压力输出 使出口压力（二次压力）低于进口压力（一次压力） 当油压压力不稳定时，在回路中串入一个减压阀，可以得到 一个稳定的较低的压力。 应用于各种设备的夹紧机构、润滑系统和控制系统2022/7/27殷国栋 34控制元件-复习 顺序阀 控制液压系统中各执行元件动作的先后顺序。 通过改变控制方式、卸油方式和二次油路的接法，顺序法也 可以

18、作为背压阀或卸荷阀使用。 与单向阀组成平衡阀，保证液压缸不因自重而下落。2022/7/27殷国栋 35控制元件-复习 顺序阀分类： 根据控制压力来源的不同，可分为：内控式和外控式。其中 内控式用阀的进油口压力控制阀芯的启闭，外控式用外来的控 制压力控制阀芯的启闭。2022/7/27殷国栋 36控制元件-复习流量控制阀的功能： 通过改变阀口的通流面积或通流通道的长度，来控制通过阀口或回路的流量，以实现调节执行元件（如液压缸或马达）的运行速度的液压阀类。 分类： 节流阀 调速阀 溢流节流阀 分流集流阀 2022/7/27殷国栋 37控制元件-复习流量控制原理（小孔流量公式）： 节流阀的节流口有三种基本形式：薄壁小孔、细长小孔和厚 壁小孔。 通过节流口的流量q与其前后的压力差p、节流口的通流面 积A之间存在如下关系： 在压力差p一定的前提下，改变阀口的通流面积A，即可以 改变通过阀的流量。2022/7/27殷国栋 38控制元件-复习 节流阀 功用：与定量泵、溢流阀和执行元件等组成节流调速系统，以 控制执行元件的运动速度 。 调速阀 特点：在节流阀的前面串接一定差式减压阀，并利用减压阀芯 的自动调节作用，使节流阀前后的压差基本保持恒定，从而保 证通过节流阀的流量的基本稳定。气动三联件：过滤器、减压阀、油雾器2022