液压传动与气动技术课件完整版课件全套教学教程最全整套电子教案电子讲义

1、学习情境一 认识液压系统和气压系统学习情境一 认识液压系统和气压系统项目1：认识机床液压和气压系统知识点液压与气压传动系统的基本原理液压与气压传动系统的组成及图形符号液压与气压传动系统的应用技能点 能正确区分液压与气压系统的各组成部分工作任务搭接一个简单液压传动系统项目1：认识机床液压和气压系统知识点传动类型传动装置有以下几种：机械传动：链条、杠杆、齿轮等，以机械元件传递能量；电力传动：强电、弱电、电磁感应等，以电流、电压借助导体传递能量；液压传动：液压千斤顶、液压机床、汽车液压吊等，以高压液压传递能量；气压传动：气控制、气刹车等，以压缩空气传递能量；复合传动：机-电、机-液、机-电液、机-电

2、-控制等；液压与气压传动是机械设备中应用广泛的传动方式之一。传动类型传动装置有以下几种：液压与气压传动系统液压传动与气压传动系统以有压流体（压力油和压缩空气）为传动介质来实现各种机械传动和自动控制的传动装置； 元件 回路 系统 介 质液压与气压传动都是借助于密封容积的变化，利用流体的压力能与机械能之间的转换来传递能量的；液压与气压传动系统液压传动与气压传动系统液压与气压传动系统工作原理液压传动与气压传动系统工作原理（以液压千斤顶为例介绍）简化模型力、运动和功率关系两个重要概念容积式液压传动液压与气压传动系统工作原理液压传动与气压传动系统液压与气压传动系统的工作原理简化模型液压与气压传动系统的工

3、作原理简化模型液压与气压传动系统工作原理力比关系等压特性根据帕斯卡定律“平衡液体内某一点的液体压力等值地传递到液体内各处”，即：输出端的力之比等于俩活塞面积之比；P1=P2=P=F/A1=W/A2 或 ：W/F=A2/A1液压与气压传动系统工作原理力比关系液压与气压传动系统工作原理运动关系等体积特性假设活塞3向下移动L1，则液压缸被挤出的液体体积为A1L1。这部分液体进入液压缸9，使活塞8上升L2，其让出的体积为A2L2 。即： A1L1=A2L2 或 L2/L1=A1/A2进一步认为这些动作是在时间t内完成，活塞3的速度v1=L1/t，活塞8的速度v2=L2/t，则有： V2/V1=A1/A

4、2这说明输出，输入的位移和速度都与二活塞面积成反比。上式可写成： A1V1=A2V2液压与气压传动系统工作原理运动关系液压与气压传动系统工作原理功率关系能量守恒特性 FV1=WV2注：等式左边和右边分别代表输出和输入的功率。这说明能量守恒也适用于液压传动。 通过以上分析，上述模型中两个不同面积的活塞和液压缸相当于机械传动中的杠杆，其面积比相当于杠杆比，即A1/A2 =b/a。因之采用液压传动可达到传递动力，增力，改变速比等目的，并在不考虑损失的情况下保持功率不变。液压与气压传动系统工作原理功率关系液压与气压传动系统工作原理两个重要概念液压传动中的液体压力取决于负载，而与流入的液体多少无关流量决

5、定速度，而与液体压力大小 无关流量q ：单位时间内流过某一截面积为A的流体体积q=Av q=A1v1=A2v2 液压与气压传动中的功率P可以用压力p和流量q的乘积来表示，压力p和流量q是流体传动中最基本、最重要的两个参数，它们相当于机械传动中的力和速度，它们的乘积即为功率。液压与气压传动系统工作原理两个重要概念q=Av q=A1v1液压与气压传动系统工作原理容积式液压传动主动活塞运动后使一定体积的液体挤出，这些液体进入从动液压缸，使从动活塞产生运动，而二者间的运动关系是依靠主动件挤出的液体体积与从动件所得到的液体体积相等来保证的。这种传动称为容积式液压传动。区别：工业上另外有一种依靠液体的动能

6、及其转换来实现力和运动的传递的方法，称为动力液力传动。液压与气压传动系统工作原理容积式液压传动液压与气压传动系统工作原理通过对液压千斤顶的分析可以得出：具有一定压力的介质来传动；传动过程中必须经过两次能量转换；传动必须中密封容器内进行，而且容积要发生变化；液压与气压传动系统工作原理通过对液压千斤顶的分析可以得出：液压与气压传动系统的组成磨床工作台的液压传动系统1床身 2头架 3砂轮 4主轴 5尾架 6导轨 7工件 8工作台 液压与气压传动系统的组成磨床工作台的液压传动系统1床身 2液压与气压传动系统的组成磨床工作台的液压传动系统从例子可以看出: （1）液压传动是以液体作为工作介质来传递动力的。

7、 （2）液压传动是以液体在密封容腔（泵的出口到液压缸）内所形成的压力能来传递动力和运动的。 （3）液压传动中的工作介质是在受控制、受调节的状态下进行工作的。液压与气压传动系统的组成磨床工作台的液压传动系统从例子可以看液压与气压传动系统的组成通过动力元件（液压泵）将原动机（如电动机）输入的机械能转换为液体压力能，再经密封管道和控制元件等输送至执行元件（如液压缸），将液体压力能又转换为机械能以驱动工作部件；液压传动系统中的能量转换和传递情况如图所示，这种能量的转换能够满足生产中的需要。液压与气压传动系统的组成通过动力元件（液压泵）将原动机（如电液压与气压传动系统的组成典型的气压传动系统 气压系统的

8、工作原理是利用空气压缩机将电动机或其它原动机输出的机械能转变为空气的压力能，然后在控制元件的控制和辅助元件的配合下，通过执行元件把空气的压力能转变为机械能，从而完成直线或回转运动并对外作功；液压与气压传动系统的组成典型的气压传动系统 气压系统的液压与气压传动系统的组成液压与气压传动系统由五部分组成动力元件：液压泵或气源装置其功能是将原动机输入的机械能转换成流体的压力能，为系统提供动力 执行元件：液压缸或气缸、液压马达或气马达功能是将流体的压力能转换成机械能，输出力和速度或转矩和转速，以带动负载进行直线运动或旋转运动 液压与气压传动系统的组成液压与气压传动系统由五部分组成液压与气压传动系统的组成

9、液压与气压传动系统由五部分组成控制元件：压力、流量和方向控制阀，用是控制和调节系统中流体的压力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力（或力矩）、运动速度和运动方向 辅助元件：保证系统正常工作所需要的辅助装置，包括管道、管接头、油箱或储气罐、过滤器和压力计 工作介质：传递能量的流体。通常为液压油和压缩空气液压与气压传动系统的组成液压与气压传动系统由五部分组成液压传动系统的图形符号图形表示（以千斤顶为例）装配图结构原理图职能符号图液压传动系统的图形符号图形表示（以千斤顶为例）液压与气压传动的应用液压与气压传动的应用液压与气压传动在各类机械中的应用 行业名称应 用 举 例 行业名称 应

10、用 举 例工程机械 矿山机械 建筑机械 冶金机械 锻压机械 机械制造挖掘机，装载机、推土机 凿石机、开掘机、提升机、液压支架打桩机、液压千斤顶、平地机 轧钢机、压力机、步进加热炉 压力机、模锻机、空气锤 组合机床、冲床、自动线、气动扳手轻工机械 灌装机械 汽车工业 铸造机械 纺织机械打包机、注塑机 食品包装机、真空镀膜机、化肥包装机 高空作业车、自卸式汽车、汽车超重机 砂型压实机、加料机、压铸机 织布机，抛砂机、印染机液压与气压传动的应用液压与气压传动的应用液压与气压传动在各类液压与气压传动的应用液压传动的优点可在大范围内实现无级调速；液压传动装置的重量轻，结构紧凑，惯性小；液压装置工作平稳，

11、换向冲击小，便于实现频繁换向；液压装置易于实现过载保护；液压传动容易实现自动化；液压元件易于实现标准化、系列化和通用化；液压传动可以输出大的推力或转矩，可实现低速大吨位运动；液压与气压传动的应用液压传动的优点液压与气压传动的应用液压传动的缺点液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使其无法保证严格的传动比；液压传动有较多的能量损失，传动效率相对较低；液压传动装置的工作性能对油温的变化比较敏感，不宜在较高或较低的温度下工作；液压传动在出现故障时不易找出原因；元件制造精度要求高，加工装配较困难；液压与气压传动的应用液压传动的缺点液压与气压传动的应用气压传动的优点工作介质是空气，来源于大自然空气的粘度很小，

12、所以流动时压力损失很小，节能、高效，适用于集中供应和远距离输送气动动作迅速，反应快，维护简单，调节方便特别适合于一般设备的控制工作适应性好。成本低，能自动过载保护液压与气压传动的应用气压传动的优点液压与气压传动的应用气压传动的缺点工作介质是空气，来源于大自然空气具有可压缩性，不易实现准确的传动比、空气的压力较低，只适用于压力较小的场合排气噪声较大，高速排气时应加消声器空气无润滑性能，故在气路中应设置给油润滑装置有问题难查找，工人水平要求高液压与气压传动的应用气压传动的缺点液压与气压传动的发展方向液压传动的发展方向液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声和高度集成化、数字化等方向发展气压传

13、动的发展方向气动技术正向节能化、小型化、轻量化、位置控制的高精度化，以及与机、电、液、气相结合的综合控制技术方向发展 液压与气压传动的发展方向液压传动的发展方向项目2：工作介质的选用知识点液压油的物理性质空气性质液压传动工作介质的选用液压油污染及控制技能点能正确选用液压油工作任务液压传动工作介质的选用项目2：工作介质的选用知识点液压油物理性质密度和重度 常用工作介质的密度 (kgm2) 种 类 20 种 类20 石油基液压油 850900 增粘高水基液1003 水包油乳化液 998 水一乙二醇液1060 油包水乳化液 932 磷酸酯液1150液压油的密度和重度因油的牌号而异，并且随着温度的上升

14、而减小，随着压力的提高而稍有增加；液压油物理性质密度和重度 常液压油物理性质可压缩性液体具有比钢铁大的多的可压缩性。体积压缩系数 k=-1/p*(V/V)p-压力的增量，V-被压缩的液体体积，V-体积的增量。由于V是负值（体积减小），在式子右边增加一个负号以保证k为正数。工程上常用液体体积弹性模量B来表示其可压缩性，取 B=1/k。液压油物理性质可压缩性工程上常用液体体积弹性模量B来表示其可液压油物理性质可压缩性 纯油的可压缩性随压缩过程、温度的变化而变动，但变动量不大，可不予考虑。在一般情况下，油的可压缩性对液压系统性能影响不大，但在高压情况下以及在研究系统动态性能时则不能忽略。 由于空气的

15、可压缩性很大，且与工作压力的改变而大幅度变化，所以游离空气对当量体积弹性模量影响很大。液压油物理性质可压缩性 纯油的可压缩性随压缩过程、温度液压油的物理性质粘性和粘度粘性液体在外力作用下流动时，其流动受到牵制，且在流动截面上各点的流速不同。各层液体间有相互牵制作用，这种相互牵制的力称作液体内的摩擦力或粘性力。这种现象被称为液体的粘性；Ff=Adu/dy Ff为单位面积上的摩擦力du/dy为速度梯度此式又称为牛顿内摩擦定律液压油的物理性质粘性和粘度液压油的物理性质粘性和粘度粘度：表示液体粘性大小动力粘度：又称绝对粘度 液体动力粘度的物理意义是：液体在单位速度梯度下流动或有流动趋势时，相接触的液层

16、间单位面积上产生的内摩擦力。 动力粘度的法定计量单位为Pas ，以前沿用的单位为P（泊），它们之间的关系是 1 Pas = 10 P液压油的物理性质粘性和粘度 液体动力粘度的物理意义是：液压油的物理性质粘性和粘度运动粘度： 我国液压油的牌号就是用它在温度为40时的运动粘度（厘斯）平均值来表示的。例如32号液压油，就是指这种油在40时的运动粘度平均值为32 mm2/s 我国液体的运动粘度没有明确的物理意义，但它在工程实际中经常用到。 它的法定计量单位为m2/s，以前沿用的单位为St（斯），它们之间的关系是： 1 m2/s = 104St = 106cSt（厘斯）液压油的物理性质粘性和粘度 我国液

17、压油的牌号就是用它在液压油的物理性质粘性和粘度相对粘度：原因：动力粘度和运动粘度是理论分析和计算时经常使用到的粘度单位，但它们都难以直接测量。采用特定的粘度计在规定的条件下测量出来的粘度。用相对粘度计测量出它的相对粘度后，再根据相应的关系式换算出运动粘度或动力粘度，以便于使用。中国、德国等采用的相对粘度为恩氏粘度E，美国用赛氏粘度SSU，英国用雷氏粘度R，等等液压油的物理性质粘性和粘度液压油的物理性质粘性和粘度粘度与温度的关系在液体温度略有升高，粘度显著下降粘度与压力的关系 压力增加，粘度增加一般情况下，压力对粘度的影响比较小，但压力小于5MP时，粘度值变化很小，可以忽略不计液压油的物理性质粘

18、性和粘度空气的性质空气的粘度粘度与温度的关系温度升高空气粘度增大粘度与压力的关系 压力变化对空气的粘度的影响很小，可以忽略不计空气的可压缩性与液体相比，具有明显的可压缩性空气的性质空气的粘度空气的性质空气的湿度空气中所含水分的程度绝对湿度：每立方米湿空气中所含水蒸气的质量； x=ms /V相对湿度：在某一温度和压力不变的条件下，其绝对湿度和饱和绝对湿度之比； =（x/xb）100%气动技术规定各种阀的相对湿度应小于95%当湿空气中有水分析出时，该空气称为饱和湿空气。空气的性质空气的湿度气动技术规定各种阀的相对湿度应小于95%液压传动工作介质的选用选用要求良好的化学稳定性良好的润滑性能，以减小元

19、件之间的磨损质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水份和水溶性酸碱等适当的粘度和良好的粘温特性凝固点和流动温度较低，以保证油液能在较低温度下使用自燃点和闪点要高有较快地排除油中游离空气和较好地与油中水份分离的能力没有腐蚀性，防锈性能好，有良好的相容性对人体无害，价格便宜。液压传动工作介质的选用选用要求液压传动工作介质的选用液压油的分类及特性分类名称代号组成及特性应用范围石油型精制矿物质油LHH无抗氧化剂循环润滑油、低压液压系统普通液压油LHLHH油，并改善其防锈和抗氧化性一般液压系统抗磨液压油LHMHL油，并改善其抗磨性低、中、高压液压系统，特别适合有防磨要求叶片泵的液压系统低温液压油LHVHM油

20、，并改善其粘温特性能在4020C的低温环境中工作，用于户外工作的工程机械和船用设备的液压系统高粘度指数液压油LHRHL油，并改善其粘温特性粘温特性优于LHV油，用于数控机床液压系统和伺服系统液压导轨油LHGHM油，并具有粘滑特性适用于导轨和液压系统共用一种油品的机床，地导轨有良好的润滑性和爬坡性其他液压油加入多种添加剂用于高品质的专用液压系统乳化型水包油乳化液HHFAE需要难燃液体的场合油包水乳化液LHFB合成型水乙二醇夜LHFC磷酸脂液LHFDR液压传动工作介质的选用液压油的分类及特性名称代号组成及特性应液压传动工作介质的选用选用原则液压系统的工作条件优先选用矿物油型液压油；液压配件的使用说

21、明书来选用，其中最重要的参数是粘度，直接影响系统的能量损失和泄漏；普通机械油在低压或要求不高的情况下也可使用；液压系统的工作环境若系统靠近300度以上的高温表面热源或有明火场所，应选用难燃型液压油；综合经济分析液压传动工作介质的选用选用原则液压油污染及其控制（自学）液压油液污染原因液压油液污染的危害液压油液污染的控制减少外来的污染滤除系统产生的杂质控制液压油液的工作温度定期检查更换液压油液液压油污染及其控制（自学）液压油液污染原因项目3：液压机输出力的确定知识点压力与流量液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量液压冲击与空穴现象气体高速流动与噪声 技能点液压传动系统输出力的计算工作任务液压传动系

22、统输出力的计算项目3：液压机输出力的确定知识点压力与流量静压力及其特性液体的静压力静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。p=limF/A （A0）若在液体的面积A上所受的作用力F为均匀分布时，静压力可表示为 p = F / A 液体静压力在物理学称压强，工程实际应用中习惯称为压力。液体静压力的特性 液体静压力垂直于承压面，方向为该面内法线方向。液体内任一点所受的静压力在各个方向上都相等。压力与流量静压力及其特性压力与流量静压力基本方程式在静压力基本方程式 p=p0+gh 重力作用下静止液体压力分布特征：压力由两部分组成：液面压力p0，自重形成的压力gh。液体内的压力与液体深度成正比。离液

23、面深度相同处各点的压力相等，压力相等的所有点组成等压面，重力作用下静止液体的等压面为水平面。静止液体中任一质点的总能量p/g+h 保持不变，即能量守恒。压力与流量静压力基本方程式压力与流量静压力基本方程式压力的表示法及单位绝对压力 以绝对真空为基准进行度量 相对压力或表压力 以大气压为基准进行度量 真空度 绝对压力不足于大气压力的那部分压力值单位 帕 Pa ( N / m2)压力与流量静压力基本方程式压力与流量液体动力学基本概念通流截面 垂直于流动方向的截面，也称为过流截面。 流量 单位时间内流过某一通流截面的液体体积，流量以q表示，单位为 m3 / s 或 L/min。 平均流速 实际流体流

24、动时，速度的分布规律很复杂。假设通流截面上各点的流速均匀分布，平均流速为v=q/A。压力与流量液体动力学基本概念压力与流量流量连续性方程流量连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的表达方式液体在管内作恒定流动，任取1、2两个通流截面，根据质量守恒定律，在单位时间内流过两个截面的液体流量相等，即： 1v1 A1 = 2v2 A2 不考虑液体的压缩性则得 q = v A = 常量流量连续性方程说明了恒定流动中流过各截面的不可压缩流体的流量是不变的。因而流速与通流截面的面积成反比。压力与流量流量连续性方程流量连续性方程说明了恒定流动中流过各压力与流量伯努利方程伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的表达

25、方式。理想流体的伯努利方程 p1 /g + Z1 + v12 / 2g = p2 /g + Z2 + v22 / 2g在管内作稳定流动的理想流体具有压力能，势能和动能三种形式的能量，它们可以互相转换，但其总和不变，即能量守恒。 压力与流量伯努利方程压力与流量伯努利方程实际流体的伯努利方程 p1/g + Z1+1v12/ 2g = p2 /g+ Z2+2 v22/ 2g + hw实际流体存在粘性，流动时存在能量损失，hw 为单位质量液体在两截面之间流动的能量损失。用平均流速替代实际流速， 为动能修正系数。压力与流量伯努利方程液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量管道流动由于流动液体具有粘性，以及

26、流动时突然转弯或通过阀口会产生撞击和旋涡，因此液体流动时必然会产生阻力。为了克服阻力，流动液体会损耗一部分能量，这种能量损失可用液体的压力损失来表示。压力损失即是伯努利方程中的hw项。压力损失由沿程压力损失和局部压力损失两部分组成。液流在管道中流动时的压力损失和液流运动状态有关。流态、雷诺数沿程压力损失局部压力损失液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量管道流动液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量流态，雷诺数通过实验发现液体在管道中流动时存在两种流动状态。层流粘性力起主导作用紊流惯性力起主导作用液体的流动状态用雷诺数来判断。雷诺数Re = v d / ，v 为管内的平均流速d 为管道内径为液体

27、的运动粘度雷诺数为无量纲数。 如果液流的雷诺数相同，它的流动状态亦相同。一般以液体由紊流转变为层流的雷诺数作为判断液体流态的依据，称为临界雷诺数，记为Recr。 当ReRecr，为层流；当ReRecr，为紊流。液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量流态，雷诺数液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量沿程压力损失 液体在等直径管中流动时因摩擦而产生的损失，称为沿程压力损失。因液体的流动状态不同沿程压力损失的计算有所区别。层流时的沿程压力损失 ：通流截面上的流速在半径方向按抛物线规律分布 。通过管道的流量 q =（d 4/128l ）p管道内的平均流速 v = (d 2/32l )p 沿程压力损失

28、p =（64/Re)( l /d ) v 2 /2 =（l /d ）v 2 /2 为沿程阻力系数，实际计算时对金属管取= 75 / Re。紊流时的沿程压力损失 ： p =（l /d）v 2 /2除了与雷诺数有关外，还与管道的粗糙度有关。 = f（Re，/ d ），为管壁的绝对粗糙度，/d 为相对粗糙度。液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量沿程压力损失液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量局部压力损失液体流经管道的弯头、接头、阀口等处时，液体流速的大小和方向发生变化，会产生漩涡并发生紊动现象，由此造成的压力损失称为局部压力损失。p= v 2 / 2 为局部阻力系数，具体数值可查有关手册。液流流

29、过各种阀的局部压力损失可由阀在额定压力下的压力损失ps来换算：p= ps（q / qs ）2整个液压系统的总压力损失应为所有沿程压力损失和所有的局部压力损失之和。p = p + p液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量局部压力损失液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量压力损失整个液压系统的总压力损失应为所有沿程压力损失和所有的局部压力损失之和。p = p + p液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量压力损失液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量孔口流动在液压元件特别是液压控制阀中，对液流压力、流量及方向的控制通常是通过特定的孔口来实现的，它们对液流形成阻力，使其产生压力降，其作用类似电阻，称其

30、为液阻。“孔口流动”主要介绍孔口的流量公式及液阻特性。薄壁小孔 当长径比 l / d 0.5 时称为薄壁小孔，一般孔口边缘都做成刃口形式。当液流经过管道由小孔流出时，由于液体惯性作用，使通过小孔后的液流形成一个收缩断面，然后再扩散，这一收缩和扩散过程产生很大的能量损失。液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量孔口流动液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量薄壁小孔经整理得到流经薄壁小孔流量 q = CdAo（2p /）1/2 A0小孔截面积；Cd流量系数，Cd=CvCc Cv称为速度系数 ；Cc称为截面收缩系数。流量系数Cd的大小一般由实验确定，在液流完全收缩的情况下，当Re10 5时，可以认为是

31、不变的常数，计算时按Cd=0.600.61 选取 薄壁小孔因沿程阻力损失小，q 对油温变化不敏感，因此多被用作调节流量的节流器。液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量薄壁小孔液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量短孔和细长孔当长径比 0.5 l / d 4 时，称为短孔。流经短孔的流量 q = CdA0(2p/)1/2Cd 应按曲线查得，雷诺数较大时，Cd基本稳定在0.8 左右。短管常用作固定节流器。当长径比 l / d 4 时，称为细长孔。流经细长孔的流量 q =（d 4 / 128l ）p 液流经过细长孔的流量和孔前后压差成正比，和液体粘度成反比。流量受液体温度影响较大。液体流动时压力损失

32、和流经小孔及缝隙流量短孔和细长孔液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量缝隙流动平板缝隙： 两平行平板缝隙间充满液体时，压差作用会使液体产生流动（压差流动）；两平板相对运动也会使液体产生流动（剪切流动）。通过平板缝隙的流量 q = b h 3p / 12l u ob h / 2在压差作用下，流量q 与 缝隙值h 的三次方成正比，这说明液压元件内缝隙的大小对泄漏量的影响非常大。液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量缝隙流动液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量缝隙流动环形缝隙：相对运动的圆柱体与孔之间的间隙为圆柱环形间隙。根据两者是否同心又分为同心圆柱环形间隙和偏心环形间隙。通过其间的流量也包括压

33、差流动流量和剪切流动流量。设圆柱体直径为d，缝隙值为h，缝隙长度为 l 。通过通过同心圆柱环形缝隙的流量公式： q = （d h 3 / 12l ）p d h uo / 2 当圆柱体移动方向和压差方向相同时取正号，方向相反时取负号。液体流动时压力损失和流经小孔及缝隙流量缝隙流动液压冲击和空穴现象液压冲击液压冲击因某些原因液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值 ，这种现象称为液压冲击。瞬间压力冲击不仅引起振动和噪声，而且会损坏密封装置、管道、元件，造成设备事故。液压冲击的类型 管道阀门突然关闭时的液压冲击运动部件制动时产生的液压冲击液压冲击和空穴现象液压冲击液压冲击和空穴现象液压冲击减少

34、液压冲击的措施使直接冲击改变间接冲击，用减慢阀的关闭速度和减小冲击波传递距离来达到；限制管中油液的流速v；用橡胶软管或在冲击源处设置蓄能器，以吸收液压冲击的能量；在容易出现液压冲击的地方，安装限制压力升高的安全阀。液压冲击和空穴现象液压冲击液压冲击和气穴现象气穴现象气穴现象液压系统中，某点压力低于液压油液所在温度下的空气分离压时，原先溶于液体中的空气会分离出来，使液体产生大量的气泡，这种现象称为气穴现象。当压力进一步减小低于液体的饱和蒸汽压时，液体将迅速汽化，产生大量蒸汽气泡使气穴现象更加严重。气穴现象多发生在阀口和泵的吸油口。 气穴现象的危害 大量气泡使液流的流动特性变坏，造成流量和压力不稳

35、定；气泡进入高压区，高压会使气泡迅速崩溃，使局部产生非常高的温度和冲击压力，引起振动和噪声；液压冲击和气穴现象气穴现象液压冲击和气穴现象气穴现象气穴现象的危害 当附着在金属表面的气泡破灭时，局部产生的高温和高压会使金属表面疲劳，时间一长会造成金属表面的侵蚀、剥落，甚至出现海绵状的小洞穴，这种气蚀作用会缩短元件的使用寿命，严重时会造成故障。减少气穴现象的措施 减小阀孔前后的压力降，一般使压力比p1/p23.5。尽量降低泵的吸油高度，减少吸油管道阻力。各元件联接处要密封可靠，防止空气进入。增强容易产生气蚀的元件的机械强度。液压冲击和气穴现象气穴现象气体高速流动与噪声气压传动设备运转时，常出现气体高

36、速流动，气缸气阀的高速吸排气，流动速度非常高，会产生很刺耳的噪声。解决办法合理设计排气通道形状；安装消音装置。气体高速流动与噪声气压传动设备运转时，常出现气体高速流动，气结 束 结 束 学习情境二 液压动力元件的选用与拆装学习情境二 液压动力元件的选用与拆装项目1：液压泵的选择知识点液压泵的工作原理及主要性能参数齿轮泵的工作原理、结构和应用单、双作用叶片工作原理、结构和应用轴向、径向柱塞泵的工作原理、结构和应用液压泵存在的问题技能点 液压泵的拆装、常见故障现象及排除方法工作任务拆装液压泵项目1：液压泵的选择知识点液压泵的工作原理及主要性能参数容积式液压泵工作原理液压泵是靠密封工作腔的容积变化来

37、工作的。它具有一定的密封容积，而且其密封容积是变化的，同时还要有吸压油部分。液压泵输出油液流量的大小，由密封工作腔的容积变化量和单位时间内的变化次数决定。因此这类液压泵又称为容积式泵。 容积式液压泵结构简图1偏心轮；2柱塞；3缸体；4弹簧；5吸油阀；6压油阀液压泵的工作原理及主要性能参数容积式液压泵工作原理 液压泵的工作原理及主要性能参数容积式液压泵的特点液压泵容积式泵必定有一个或若干个周期变化的密封容积。密封容积变小使油液被挤出，密封容积变大时形成一定真空度，油液通过吸油管被吸入。密封容积的变换量以及变化频率决定泵的流量。合适的配流装置。不同形式泵的配流装置虽然结构形式不同，但所起作用相同，

38、并且在容积式泵中是必不可少的。容积式泵排油的压力决定于排油管道中油液所受到的负载。液压泵的工作原理及主要性能参数容积式液压泵的特点液压泵的工作原理及主要性能参数液压泵的分类按其单位时间内所能输出的油液的体积定量泵变量泵按结构形式齿轮泵叶片泵（单作用和双作用）柱塞泵（轴向和径向）液压泵的工作原理及主要性能参数液压泵的分类液压泵的工作原理及主要性能参数性能参数压力工作压力：指泵的输出压力，其数值决定于外负载。如果负载是串联的，泵的工作压力是这些负载压力之和；如果负责是并联的，则泵的工作压力决定于并联负载中的最小负载压力；额定压力：是指根据实验结果而推荐的可连续使用的最高压力反映泵的能力（一般为泵铭

39、牌上所标的压力）在额定压力下运行时，泵有足够的流量输出，较高效率最高压力：泵的极限压力，不允许长期在最高压力下运行液压泵的工作原理及主要性能参数性能参数液压泵的工作原理及主要性能参数排量和流量排量（V）：液压泵其轴每转一转，由其密封容积几何尺寸变化计算而得出的排出（输入）液体的体积；流量（qt)：液压泵在单位时间内排出液流的体积；理论流量：实际流量：额定流量：在额定压力和额定转速下的流量（qn)泄漏流量液压泵的工作原理及主要性能参数排量和流量泄漏流量液压泵的工作原理及主要性能参数功率与效率功率pi：液压泵由电机驱动，输入量是转矩和转速（角速度），输出量是液压的压力和流量；理论功率是：功率损失：

40、容积损失机械损失液压泵的工作原理及主要性能参数功率与效率液压泵的工作原理及主要性能参数容积损失指液压泵流量上的损失原因：由于液压泵内部高压腔的泄漏、油液的压缩以及在吸油过程中由于吸油阻力太大、油液粘度大以及液压泵转速高等原因而导致油液不能全部充满密封工作腔表示：容积效率则液压泵的实际输出流量为液压泵的工作原理及主要性能参数容积损失液压泵的工作原理及主要性能参数机械损失机械损失是指液压泵在转矩上的损失。原因：由于液压泵体内相对运动部件之间因机械摩擦而引起的摩擦转矩损失以及液体的粘性而引起的摩擦损失。表示：用机械效率表示,它等于液压泵的理论转矩Ti与实际输入转矩T0之比,设转矩损失为T,则液压泵的

41、机械效率为液压泵的工作原理及主要性能参数机械损失液压泵的工作原理及主要性能参数总效率液压泵特性曲线液压泵在低压时，机械摩擦损失在总损失中所占的比重较大，其机械效率很低。随着工作压力的提高，机械效率很快提高。在达到某一值后，机械效率大致保持不变，从而表现出总效率曲线几乎和容积效率曲线平行下降的变化规律。液压泵的工作原理及主要性能参数总效率液压泵在低压时，机械摩擦齿轮泵齿轮泵齿轮泵概述齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种泵，它的抗污染能力强，价格最便宜。但一般齿轮泵容积效率较低，轴承上不平衡力大，工作压力不高。齿轮泵的另一个重要缺点是流量脉动大，运行时噪声水平较高，在高压下运行时尤为突出。齿轮泵主要用

42、于低压或噪声水平限制不严的场合。一般机械的润滑泵以及非自吸式泵的辅助泵都采用齿轮泵。结构分类外啮合齿轮泵内啮合齿轮泵齿轮泵概述外啮合齿轮泵实物结构外啮合齿轮泵实物结构外啮合齿轮泵工作原理工作原理两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿轮包围的密闭容积分成两部分，轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，经压油口排油，退出啮合的一侧密闭容积增大，经吸油口吸油。外啮合齿轮泵工作原理工作原理两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿外啮合齿轮泵的排量公式V = 2z m 2 B z 齿数，m 齿轮模数，B 齿宽齿轮节圆直径一定时，为增大泵的排量，应增大模数，减小齿数。齿轮泵的齿轮多为修正齿轮。齿轮泵的瞬时理论流量是脉动的，这是

43、齿轮泵产生噪声的主要根源。为减少脉动，可同轴安装两套齿轮，每套齿轮之间错开半个齿距，组成共压油口和吸油口的两个分离的齿轮泵。外啮合齿轮泵的排量公式V = 2z m 2 B外啮合齿轮泵结构特点泄漏与间隙补偿措施齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处泄漏。端面泄漏占8085。端面间隙补偿采用静压平衡措施：在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引入压力油，让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力，其差值由一层很薄的油膜承受。外啮合齿轮泵结构特点泄漏与间隙补偿措施在齿轮和盖板之间增加一外啮合齿轮泵结构特点液压径向力及平衡措施齿谷内的油液由吸油区的低压逐步增压到压油区的

44、高压。作用在齿轮轴上液压径向力和轮齿啮合力的合力 F液压径向力的平衡措施之一：通过在盖板上开设平衡槽，使它们分别与低、高压腔相通，产生一个与液压径向力平衡的作用。平衡径向力的措施都是以增加径向泄漏为代价。外啮合齿轮泵结构特点液压径向力及平衡措施齿谷内的油液由吸油区外啮合齿轮泵结构特点困油现象与卸荷措施困油现象产生的原因 齿轮重迭系数1，在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个与吸、压油腔均不相通的闭死容积，此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化，先由大变小，后由小变大。困油现象描述外啮合齿轮泵结构特点困油现象与卸荷措施困油现象产生的原因 外啮合齿轮泵结构特点困油现象与卸荷措施困油现象的危害 闭死容

45、积由大变小时油液受挤压， 导致压力冲击和油液发热，闭死容积由小变大时，会引起汽蚀和噪声。卸荷措施 在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽开设卸荷槽的原则 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。外啮合齿轮泵结构特点困油现象与卸荷措施内啮合齿轮泵实物结构内啮合齿轮泵实物结构内啮合齿轮泵工作原理工作原理：内齿轮与侧板所围成的密闭容积被齿啮合线分割成两部分，当传动轴带动小齿轮旋转时，轮齿脱开啮合的一侧密闭容积增大，为吸油腔；轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，为压油腔。特点：1、无困油现象2、流量脉动小，噪声低内啮合齿轮泵工作原理特点：内啮合齿轮泵渐开线齿形

46、内啮合齿轮泵中，小齿轮和内齿轮之间要装一块月牙隔板，以便把吸油腔和压油腔隔开摆线齿形内啮合齿轮泵小齿轮和内齿轮只相差一齿，因而不需设置隔板 内啮合齿轮泵1吸油腔；2压油腔；3隔板 内啮合齿轮泵渐开线齿形内啮合齿轮泵摆线齿形内啮合齿轮泵 螺杆泵工作原理相互啮合的螺杆与壳体之间形成多个密闭容积，每个密闭容积为一级。当传动轴带动主螺杆顺时针旋转时，左端密闭容积逐渐形成，容积增大为吸油腔；右端密闭容积逐渐消失，容积减小为压油腔。螺杆泵工作原理叶片泵叶片泵叶片泵叶片泵又分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。双作用叶片泵只能作定量泵用，单作用叶片泵可作变量泵用。双作用叶片泵因转子旋转一周，叶片在转子叶片槽内滑动

47、两次，完成两次吸油和压油而得名。单作用叶片泵转子每转一周，吸、压油各一次，故称为单作用。叶片泵叶片泵又分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。双作用叶片泵只双作用叶片泵结构组成定子 其内环由两段大半径R 圆弧、两段小半径 r 圆弧和四段过渡曲线组成转子 铣有Z个叶片槽，且与定子同心，宽度为B叶片 在叶片槽内能自由滑动左、右配流盘 开有对称布置的吸、压油窗口传动轴双作用叶片泵结构组成双作用叶片泵工作原理由定子内环、转子外圆和左右配流盘组成的密闭工作容积被叶片分割为四部分，传动轴带动转子旋转，叶片在离心力作用下紧贴定子内表面，因定子内环由两段大半径圆弧、两段小半径圆弧和四段过渡曲线组成，故有两部分密闭容积

48、将减小，受挤压的油液经配流窗口排出，两部分密闭容积将增大形成真空，经配流窗口从油箱吸油。排量公式1定子 2转子 3叶片V = 2B（R 2 r 2）- 2 z BS（R - r）/ cos 为叶片倾角双作用叶片泵工作原理由定子内环、转子外圆和左右配流盘组成的密双作用叶片泵的结构特点径向力平衡。为保证叶片自由滑动且始终紧贴定子内表面，叶片槽根部全部通压力油。合理设计过渡曲线形状和叶片数（z8），可使理论流量均匀，噪声低。定子曲线圆弧段圆心角配流窗口的间距角 叶片间夹角（= 2/ z ）。为减少两叶片间的密闭容积在吸压油腔转换时因压力突变而引起的压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽。双作用叶

49、片泵的结构特点径向力平衡。高压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，造成磨损；减少了泵的理论排量； 可能引起瞬时理论流量脉动。 这样，影响了泵的寿命和额定压力的提高。高压叶片泵叶片槽根部全部通压力油会带来以下副作用： 高压叶片泵提高双作用叶片泵额定压力的措施： 采用浮动配流盘实现端面间隙补偿 减小通往吸油区叶片根部的油液压力（p） 减小吸油区叶片根部的有效作用面积阶梯式叶片（s ）子母叶片（b ）柱销式叶片 （b ）高压叶片泵提高双作用叶片泵额定压力的措施：双联叶片泵将两个双作用叶片泵的主要工作部件装在一个泵体内，同轴驱动，并在油路上实现二泵并联工作，就构成

50、双联叶片泵。双联叶片泵有两个各自独立的出油口，在使用时，两泵的输出流量可以分开工作，也可以合并使用。 双联叶片泵多用于机床进给系统，这时的双联泵采用一小流量泵和一大流量泵进行组合。当执行机构带动工作部件作轻载快进或快退时，可以使小流量和大流量两泵同时供给低压油；当重载慢速工进时，高压小流量泵单独供油，大流量泵输出的油在极低的压力下流回油箱，实现卸荷。系统中采用双联泵可以节省功率损耗，减少油液发热。双联叶片泵将两个双作用叶片泵的主要工作部件装在一个泵体内，同单作用叶片泵结构组成定子 内环为圆转子 与定子存在偏心e，铣有z 个叶片槽叶片 在转子叶片槽内自由滑动，宽度为B左、右配流盘 铣有吸、压油窗

51、口传动轴工作原理排量公式V= 4BzRe sin(/z )单作用叶片泵结构组成V= 4BzRe sin(/z )单作用叶片泵的特点可以通过改变定子的偏心距 e 来调节泵的排量和流量。径向液压作用力不平衡，因此限制了工作压力的提高。单作用叶片泵的额定压力一般不超过7MPa。叶片槽根部分别通油，叶片厚度对排量无影响。因叶片矢径是转角的函数，瞬时理论流量是脉动的。叶片数取为奇数，以减小流量的脉动。由于转子受有不平衡的径向液压作用力，所以这种泵一般不宜用于高压。单作用叶片泵的特点可以通过改变定子的偏心距 e 来调节泵的排限压式变量叶片泵变量原理定子下边控制活塞作用着泵的出口压力油，上边作用着调压弹簧力

52、，当FFt，定子将向偏心减小的方向移动，泵的输出流量减小。限压式变量叶片泵变量原理限压式变量叶片泵特性曲线变量原理调节压力调节螺钉的预压縮量，即改变特性曲线中拐点B 的压力大小 pB，曲线 BC 沿水平方向平移。调节定子右边的最大流量调节螺钉，可以改变定子的最大偏心距emax，即改变泵的最大流量，曲线 AB上下移动。更换不同刚度的弹簧，即改变了BC 的斜率，泵的最高压力pc也就不同。限压式变量叶片泵特性曲线变量原理柱塞泵柱塞泵柱塞泵类型：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。为了连续吸油和压油，柱塞数必须大于等于3。径向柱塞泵配流轴式径向柱塞泵阀配流径向柱塞泵轴向柱

53、塞泵斜盘式轴向柱塞泵斜轴式无铰轴向柱塞泵柱塞泵类型：柱塞沿径向放置的泵称为径向柱塞泵，柱塞轴向布置的配流轴式径向柱塞泵结构组成缸体 均布有七个柱塞孔，柱塞底部空间为密闭工作腔。柱塞 其头部滑履与定子内圆接触。定子 与缸体存在偏心。配流轴传动轴配流轴式径向柱塞泵结构组成配流轴式径向柱塞泵工作原理排量公式 径向柱塞泵工作原理1定子；2转子；3配流轴；4衬套；5柱塞；a吸油腔；b压油腔V =（d 2 / 2 ）e z e 定子与缸体之间的偏心距 Z 柱塞数配流轴式径向柱塞泵工作原理 径向柱塞泵工作原理配流轴式径向柱塞泵结构特点配流轴配流，因配流轴上与吸、压油窗口对应的方向开有平衡油槽，使液压径向力得

54、到平衡，容积效率较高。柱塞头部装有滑履，滑履与定子内圆为面接触，接触面比压很小。可以实现多泵同轴串联，液压装置结构紧凑。改变定子相对缸体的偏心距可以改变排量，且变量方式多样。配流轴式径向柱塞泵结构特点配流轴配流，因配流轴上与吸、压油窗轴向柱塞泵结构图轴向柱塞泵结构图轴向柱塞泵缸体柱塞滑履组配流盘轴向柱塞泵缸体柱塞滑履组配流盘斜盘式轴向柱塞泵结构组成缸体 均布Z 个柱塞孔，分布圆直径为D柱塞滑履组 柱塞直径为d斜盘 相对传动轴倾角为配流盘传动轴斜盘式轴向柱塞泵结构组成斜盘式轴向柱塞泵工作原理排量公式1斜盘；2柱塞；3缸体；4配流盘；5传动轴 V =（d 2 / 4 ）D z tg 改变斜盘倾角可

55、以改变泵的排量斜盘式轴向柱塞泵工作原理1斜盘；2柱塞；3缸体；4配斜盘式轴向柱塞泵结构特点三对磨擦副：柱塞与缸体孔，缸体与配流盘，滑履与斜盘。容积效率较高，额定压力可达31.5MPa。泵体上有泄漏油口。传动轴是悬臂梁，缸体外有大轴承支承。为减小瞬时理论流量的脉动性，取柱塞数为奇数：5，7，9。为防止密闭容积在吸、压油转换时因压力突变引起的压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽或减振孔。斜盘式轴向柱塞泵结构特点三对磨擦副：柱塞与缸体孔，缸体与配流斜轴式无铰轴向柱塞泵工作原理与斜盘式轴向柱塞泵类似，只是缸体轴线与传动轴不在一条直线上，它们之间存在一个摆角，柱塞与传动轴之间通过连杆连接。传动轴旋

56、转通过连杆拨动缸体旋转，强制带动柱塞在缸体孔内作往复运动。特点：柱塞受力状态较斜盘式好，不仅可增大摆角来增大流量，且耐冲击、寿命长。 斜轴式轴向柱塞泵工作原理1配流盘；2柱塞；3缸体；4连杆；5传动轴a吸油窗口；b压油窗口斜轴式无铰轴向柱塞泵工作原理 液压泵存在的问题噪声原因泵的流量脉动和压力脉动造成泵构件的振动泵的工作时压油腔和吸油腔相同时，产生液体流量和压力突变，对噪声影响甚大。空穴现象。泵内流道截面的突然扩大和收缩或急转弯等时噪声加大。机械原因引起的噪声。液压泵存在的问题噪声液压泵存在的问题噪声解决措施消除液压泵内的油液压力的急剧变化。为吸收液压泵内部流量和压力的脉动，可在液压泵的出口装

57、置消音器。装在油箱上的泵应使用橡胶垫减震。压油管的一段用高压软管，对泵和管路的连接进行隔振。可采用直径较大的吸油管及大容量的吸油过滤器，防止泵产生空穴现象。液压泵存在的问题噪声项目2：液压泵的选用知识点液压泵的输出流量、工作压力及电动机功率液压泵的选用并了解有关计算技能点正确选用液压泵工作任务液压泵的选用项目2：液压泵的选用知识点选用液压泵的原则选用液压泵的原则：根据主机工作的情况、功率大小、系统对工作性能的要求，首先确定液压泵的类型，然后按系统要求的压力、流量大小确定其规格型号。选用液压泵的原则选用液压泵的原则：根据主机工作的情况、功率大选用液压泵注意事项是否要求变量 径向柱塞泵、轴向柱塞泵

58、、单作用叶片泵是变量泵。工作压力 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。工作环境 齿轮泵的抗污染能力最好。噪声指标 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；同一结构的泵，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。选用液压泵注意事项是否要求变量 径向柱塞泵、轴向柱塞泵、液压泵的特点及应用范围优点缺点应用范围齿轮泵结构简单、体积小、质量小、自吸能力强，工作可靠；寿命长，容易制造、便于维修、成本低，可以高速运转。流量和压力脉动大

59、，噪声也大，排量不可调节，容积效率低。压力也不高。压力范围为131.5MPa。各种机械的润滑系统，采煤机牵引部闭式液压系统的辅助泵，操纵控制系统的供油泵；其他机械的中、低压液压系统；总之，齿轮泵多用于压力不很高，传递功率不大，对工作机构运动速度要求不很精确的液压系统。液压泵的特点及应用范围优点缺点应用范围齿轮泵结构简单、体积小液压泵的特点及应用范围优点缺点应用范围叶片泵运转平稳、噪声低、流量脉动小、体积小、质量小、流量大等转速低一些，对油液污染比齿轮泵敏感；结构复杂制造工艺要求高。在低、中压系统常作为辅助泵或润滑泵，低压的液压系统的采煤机用叶片泵作为主泵。在机床、工程机械、船舶、压铸机和冶金设

60、备中使用也较多。柱塞泵容积效率高、压力比较高一般为2040MPa最高可 达70MPa。寿命长、噪声小。排量大转速高，流量可调节。结构复杂、加工精度高价格贵；使用、维修要求高。多用于高大功率的液压系统中。采煤机的主机和要求中、高压的液压系统。柱塞泵是使用最广泛的液压泵。液压泵的特点及应用范围优点缺点应用范围叶片泵运转平稳、噪声低确定液压泵的工作压力和流量确定工作压力根据执行元件的最大工作压力来确定液压泵的工作压力；P泵K压P缸计算公式中：P泵液压泵所需要提供的压力； K压系统中压力损失系数；取1.31.5. P缸液压缸或马达所需要的最大工作压力。确定液压泵的工作压力和流量确定工作压力P泵K压P缸