基础知识-液压传动知识

1、第二册基础知识第3章液压传动知识,检验员（NC-1）培训,场（厂）内专用机动车辆检验员（NC-1）取证专业培训,目录,液压技术基础知识流体力学基础液压泵液压阀液压缸系统回路液压技术在叉车中的应用,第一节 液体静力学,第二节 液体动力学,第三节 管道中液流的特性,第一章 液压流体力学基础,第四节 孔口和缝隙液流,习惯上把液体在单位面积上所受的内法线方向的法向应力称为压力，例如当A面积上作用有法向力F时，液体内某点处的压力即定义为,第一节 液体静力学,一、压力及其性质,液体的压力有如下重要性质：静止液体内任意点处的压力在各个方向上都相等。,二、重力作用下静止液体中的压力分布,（一）静压力基本方程,液体静压力分布有如下特征：静止液体内任一点的压力由两部分组成。静止液体内的压力随液体深度呈线性规律递增。同一液体中，离液面深度相等的各点压力相等。,（二）静压力基本方程的物理意义,静压力基本方程的物理意义是：静止液体内任何一点具有压力能和位能两种能量形式，且其总和保持不变，即能量守恒。但是两种能量形式之间可以相互转换。,根据度量基准的不同，压力有两种表示方法：以绝对零压力作为基准所表示的压力，称为

2、绝对压力；以当地大气压力为 基准所表示的压力， 称为相对压力。绝对压 力与相对压力之间的关 系如图3-3所示。,三、压力的表示方法及单位,在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值传递到液体中所有各点。这就是帕斯卡原理，或称静压传递原理。帕斯卡原理是液压传动的一个基本原理。,四、帕斯卡原理,第二节 液体动力学,一、基本概念,（一）理想液体、恒定流动和一维流动,（二）流线、流管和流束,（三）通流截面、流量和平均流速,（四）流动液体的压力,设在流动的液体中取一控制体V（见图3-10），它内部液体的质量为m，单位时间内流入、流出的质量流量为qm1、qm2，根据质量守恒定律，qm1- qm2 应等于该时间内控制体V中液体质量的变化率dm/dt。由于qm1=1q1、 qm2 =2q2、m=V，因此,二、连续方程,这就是流体流过具有固定边界控制体时通用的连续方程。,实验证明，液体在圆管中的流动状态不仅与管内的平均流速v有关，还和管径d、液体的运动粘度有关。而用来判别液流状态的是由这三个参数所组成的一个称为雷诺数Re的无量纲数,第三节 管道中液流的特性,一、流态与雷诺数,（一）层流和湍流,（二）雷

3、诺数,液体在圆管中的层流流动是液压传动中的最常见现象，在设计和使用液压系统时，就希望管道中的液流保持这种状态。图3-18所示为液体在等径水平圆管中作恒定层流时的情况。,二、圆管层流,湍流时流速变化情况如图3-19所示。,三、圆管湍流,对于充分的湍流流动，其流通截面上的流速分布图形如图3-20所示。,（一）沿程压力损失,四、压力损失,(二)局部压力损失,（三）波纹管中的压力损失,（四）液压系统管路的总压力损失,薄壁小孔是指小孔的长度和直径之比l/d0.5的孔，一般孔口边缘做成刃口形式，如图3-25所示。,第四节 孔口和缝隙液流,一、薄壁小孔,当孔的长度和直径之比0.5l/d4时，称为短孔，短孔加工比薄壁小孔容易，因此特别适合于作固定节流器使用。,二、短孔和细长孔,当孔的长度和直径之比l/d4时，称为细长孔。,三、缝隙液流,（一）平行平板缝隙,图3-31所示为在两块平行平板所形成的缝隙间充满了液体，缝隙高度为h，缝隙宽度和长度为b和l，且一般恒有bh和lh。,液压系统基本组成,液压系统由动力元件，控制元件，执行元件和相关管路附件组成。动力元件：提供系统动力 一般是电机带动液压泵组成。控制元

4、件：相关的液压阀实现速度、压力、方向等控制功能执行元件：液压马达或者液压缸驱动相关的机械部件，实现其动作和功能。,第一节 概述,第二节 柱塞泵,第二章 液 压 泵,第三节 叶片泵,第四节 齿轮泵,液压泵概述,液压泵是液压系统的动力元件，将原动机输入的机械能转换为压力能输出，为执行元件提供压力油。液压泵的性能好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性。液压泵的基本工作原理液压泵的主要性能参数液压泵的分类和选用液压泵的图形符号,液压泵基本工作原理,以单柱塞泵为例组成：偏心轮、柱塞、弹簧、缸体、两个单向阀。柱塞与缸体孔之间形成密闭容积。柱塞直径为d，偏心轮偏心距为e。偏心轮旋转一转，柱塞上下往复运动一次，向下运动吸油，向上运动排油。 泵每转一转排出的油液体积称为排量，排量只与泵的结构参数有关。 V=Sd 2/4=ed 2/2,液压泵正常工作的三个必备条件,必须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。单柱塞

5、泵是通过两个单向阀来实现这一要求的。,液压泵的主要性能参数,液压泵的压力工作压力 p ：泵工作时的出口压力，大小取决于负载。额定压力 ps ：正常工作条件下按实验标准连续运转的最高压力。吸入压力：泵的进口处的压力。液压泵的排量、流量和容积效率排量V：液压泵每转一转理论上应排除的油液体积，又称为理论排量或几何排量。常用单位为cm3/r。排量的大小仅与泵的几何尺寸有关。,平均理论流量 q t：泵在单位时间内理论上排出的油液体积，q t= n v ，单位为 m3/s 或 L/min 。实际流量 q ：泵在单位时间内实际排出的油液体积。在泵的出口压力 0 时，因存在泄漏流量q，因此q = q t- q 。瞬时理论流量 qsh ：任一瞬时理论输出的流量，一般泵的瞬时理论流量是脉动的，即qshq t。额定流量 q s ：泵在额定压力，额定转速下允许连续运转的流量。容积效率v：v= q /q t =（q t - q）/ q t =1-q /qt=1-kp /nV 式中 k 为泄漏系数。,泵的功率和效率输入功率 P r： 驱动泵轴的机械功率为泵的输入功率，P r= T输出功率 P：泵输出液压功率， P

6、 = p q总效率p ：p = P / P r= p q / T=vm式中m为机械效率。泵的转速：额定转速 n s：额定压力下能连续长时间正常运转的最高转速。最高转速 n max：额定压力下允许短时间运行的最高转速。最低转速n min：正常运转允许的最低转速。转速范围：最低转速和最高转速之间的转速。,液压泵的分类和选用,按运动部件的形状和运动方式分为齿轮泵，叶片泵，柱塞泵，螺杆泵。齿轮泵又分外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵叶片泵又分双作用叶片泵，单作用叶片泵和凸轮转子泵柱塞泵又分径向柱塞泵和轴向柱塞泵按排量能否变量分定量泵和变量泵。单作用叶片泵，径向柱塞泵和轴向柱塞泵可以作变量泵选用原则：是否要求变量 要求变量选用变量泵。工作压力 柱塞泵的额定压力最高。 工作环境 齿轮泵的抗污能力最好。噪声指标 双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵。效率 轴向柱塞泵的总效率最高。,液压泵的图形符号,第二节 柱塞泵,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塞泵斜盘式轴向柱塞泵斜轴式无铰轴向柱塞泵,配

7、流轴式径向柱塞泵,配流轴式径向柱塞泵工作原理,工作原理缸体 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,排量公式 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。,缸体,柱塞滑履组,配流盘,第三节 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。,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

8、的吸、压油窗口传动轴,双作用叶片泵工作原理,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 V = 2B（R 2 r 2）- 2 z BS（R - r）/ cos 为叶片倾角,第四节 齿轮泵,齿轮泵是利用齿轮啮合原理工作的，根据啮合形式不同分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。因螺杆的螺旋面可视为齿轮曲线作螺旋运动所形成的表面，螺杆的啮合相当于无数个无限薄的齿轮曲线的啮合，因此将螺杆泵放在齿轮泵一起介绍。,外啮合齿轮泵,结构组成一对几何参数完全相同的齿轮，齿宽为B，齿数为z泵体前后盖板长短轴工作原理 （动画） 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。,外啮合齿轮泵的排量公式,V = 2z m 2 B z 齿数，m 齿轮模数，

9、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。,选择液压泵的原则,是否要求变量 径向柱塞泵、轴向柱塞泵、单作用叶片泵是变量泵。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。,第一节 概 述,第二节 方向控制阀,第三章 液 压 阀,第三节 压力控制阀,第四节 流量控制阀,第一节 概 述,一、液压阀的作用,液压阀是用来控制液压系统中油液的流动方向或调节其压力和流量的，因此它可以分为方向阀、压力阀和流量阀三大类。压力阀和流量阀利用通流截面的节流作用控制着系统的压力和流量，而方向阀则利用流道的更换控制着油液的流动方向。,按机能分类：压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀按结构分类：滑阀、座阀、射流管阀、喷嘴挡板阀按操纵方法分类：手动阀、机/液/气动阀、电动阀,

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