劳动出版社精品课件 《机械知识（第五版）》 A041156第八章液压传动

1、液压传动属于流体传动，其工作原理与机械传动有着本质的不同。目前世界各国已普遍采用液压技术，特别是在机床、工程机械、汽车、船舶等行业得到了广泛的应用。如图所示，挖掘机工作臂的移动和消防车云梯的升降都需要很大的动力，你知道这种巨大的力都是靠什么传递压力产生的吗?,气动液压千斤顶,压力机,液压技术的应用示例：,液压升降台,手动液压搬运车,液压技术的应用示例：,8-1 概 述 8-2 液压泵 8-3 液压缸 8-4 液压控制阀 8-5 辅助装置 8-6 液压基本回路,8-1 概述,一、液压传动的工作原理及组成,液压传动的工作原理,系统工作时，由电动机驱动液压泵2通过过滤器3从油箱4中吸入液压油，将油液加压后输出到系统管路中。 在图示状态下，液压泵输出的压力油经节流阀7、手动换向阀8进入液压缸9的左腔，推动活塞并通过活塞杆带动工作台向右移动，液压缸右腔的油液经换向阀流回油箱。 如果将手动换向阀切换至中间位置，各通路相互截止，工作台停止移动。 若换至左侧位置，则液压泵输出的油液经换向阀后进入液压缸的右腔，推动活塞使工作台向左移动,此时液压缸左腔的油液经换向阀流回油箱。,液压传动系统中，节流阀可控制

2、系统油液的流量，以调节工作台的移动速度，溢流阀起溢流、稳压和控制系统中最高压力的作用，压力表用于观察系统中压力的大小，过滤器用来防止杂质进入液压传动系统。,由上述传动系统的工作过程可以看出，液压传动系统工作时要实现压力能与机械能之间的转换，其工作原理是利用运动着的压力液体迫使系统内密封容积发生改变来传递运动和动力。,液压传动系统的组成,液压传动系统一般由动力元件（液压泵）、执行元件（液压缸）、控制元件（各种控制阀）、辅助元件（油箱、压力表、管道等）和工作介质（液压油）组成。,二、液压传动的特点,与机械传动相比，液压传动的优点有： 在功率相同的条件下，液压系统体积小，重量轻，结构紧凑； 运行平稳，能方便地实现换向和无级变速，易于实现程序控制和过载保护； 元件能自行润滑，使用寿命长。,与机械传动相比，液压传动的缺点是： 油液容易泄漏，传动比不准确且传动效率低； 系统的性能受温度变化的影响大，不宜在很高或很低的温度条件下工作； 制造精度要求较高，成本较高，同时使用和维护要求的技术水平也较高。,液压传动系统的工作介质多为矿物油，称为液压油。 黏度是反映油液黏性的主要指标，黏度大则表明油液运动时

3、的内摩擦力大，油液不易流动。黏度大的油液适用于重载、低速的系统；反之，黏度小的油液流动性好，适用于轻载、高速的系统。 影响油液黏度的主要因素是温度，温度升高会使油液的黏度变小，温度下降会使油液黏度增大。因此，环境温度高时，宜选用黏度较大的油液；环境温度低时，宜选用黏度较小的油液。,三、液压传动系统压力和流量的概念,1.压力的形成及其传递 流体的压力（压强）是指流体或容器壁单位面积上所受的法向力，通常用p表示， 法定单位为：Pa（N/ m2），压力值较大时用kPa（103Pa）或MPa（106Pa）。,帕斯卡定律：密封容器中的静止流体，在一处受到压力作用时，这个压力可以等值地传递到连通容器内的所有点上。液压传动中，液体中压力的传递遵循帕斯卡定律。,液压千斤顶压力的形成以及传递如图所示。,结论：液压系统中的压力取决于负载。,【例81】试分析如图所示液压系统，当外负载F0或F0时（图a），系统中液压泵的输出压力为多少？当外负载为一块固定挡铁时（图b），即F 时，系统中液压泵的输出压力又是多少?,液压传动系统中的压力,解：由公式pF/A可得： F0时，p0； F0时，p F/A ； F 时，p

4、 。,【结果分析】 例题进一步印证了“流体传动系统内压力的大小取决于外负载”的原理。 当外负载趋于无穷时，若不停止供油，又没有安全措施，液压缸内压力会无限升高直至破坏。,2.流量与平均流速,流量单位时间内流过某通流截面的流体体积称为流量，用Q表示，单位为m3/s或L/min，换算关系为： 1m3 /s 6104 L/min 平均流速流体单位时间内在管道 （或缸） 内的流动距离，用v表示，单位为m/s 。,（3）液压、气动系统一旦组成，其管道（或缸）的截面积就已确定，调节执行元件的运动速度只需调节流量，且运动速度与系统内的压力大小无关。,流体流动的连续性,根据质量守恒定律和流体流动的连续性，对流量与平均流速之间关系可得出以下结论：,（1）在无分支管道内流动的流体，Q1Q2Q3。 （2）流速与过流断面积成反比，即A1v1A2v2A3v3。,【例82】如图，假若小活塞1面积 A11.2104 m2 ，大活塞2面积A29.6104 m2，管道3的截面积A30.16104 m2。己知小活塞向下移动速度v10.2 m/s ，试求大活塞的上升速度v2和油液在管道3内的流速v3。,解：大活塞向上运动的

5、速度v2为,油液在管道内的运动速度v3为,【结果分析】 由以上结果可验证，在无分支管道中流动的流体，管道截面积小处的平均流速大，而管道截面积大处的平均流速小。,液压泵是液压系统中的动力元件，它们能将原动机（电动机、内燃机等） 输出的机械能转换为压力油的压力能。,82 液 压 泵,一、液压泵的工作原理,偏心轮1旋转时，柱塞2在偏心轮和弹簧4的作用下往复伸缩，使泵内密封腔a 容积发生周期性变化，当容积由小变大时，泵内形成局部真空，油箱6中的油液在大气压作用下经单向阀5被吸入泵中而实现吸油；反之，当容积由大变小时，油液受挤压而顶开单向阀7输出到系统中而实现压油。 这种依靠密封容积的变化进行工作的泵称为容积泵，工作介质为液体时称为容积式液压泵。,容积式液压泵工作的基本条件是: 1.必须具有大小可变化的密封容积。泵的输油量与密封容积变化的大小及单位时间内变化的次数（变化频率）成正比。 2.必须具有配流装置 （如单向阀）。 3.油箱必须与大气相通或保持一定的压力，以保证工作腔形成真空时能吸入油液。,二、液压泵的种类及图形符号,1.液压泵的种类 按照结构不同，分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等； 按其输油

6、方向能否改变，分为单向泵和双向泵； 按其输出的流量能否调节，分为定量泵和变量泵； 按其额定压力高低不同，分为低压泵、中压泵和高压泵等。,2.液压泵的图形符号 为了方便绘制液压传动系统图，国家标准对液压元件规定了统一的图形符号。,选用液压泵时，应以系统中执行元件所需的最大流量和最大工作压力为依据，综合考虑各种因素。 确定型号时，要使其铭牌上标定的流量（或排量）和压力均大于系统所要求的液体最大流量和最大压力。泵的铭牌上标出的流量或压力值为额定值。,齿轮泵有外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种结构形式。,外啮合齿轮泵,1.齿轮泵,三、常用液压泵,内啮合齿轮泵,密封腔（多个）由齿槽、泵体和端盖围成。 齿轮泵没有单独的配流装置，齿轮的啮合线起配流作用。 定量泵，流量、压力有脉动。 径向液压力不平衡。 一般只用于低压轻载系统中。,外啮合齿轮泵由一对齿数相等的齿轮1和齿轮2、泵体3、前端盖、后端盖以及传动轴等组成。,2.叶片泵,叶片泵按转子每转吸油和排油次数不同分为单作用叶片泵和双作用叶片泵。,1转子 2叶片 3配油盘 4定子 5泵体,单作用叶片泵,双作用叶片泵,单作用叶片泵 密封腔由叶片2、定子4内表面

7、、转子1和配油盘3围成。 泵转子转动一周，每个密封空间完成一次吸油和一次压油。 可作为单向变量泵，也可作为双向变量泵。 径向受力不平衡，工作压力不宜过高。,单作用叶片泵的工作原理,双作用叶片泵 定子内表面近似椭圆形，由两段长圆弧、两段短圆弧和四段过渡曲线组成。 转子旋转一周，每个密封腔完成两次吸油和两次压油。 流量不能调节，属于定量泵。 转子受力平衡，适用于中压液压系统。,双作用叶片泵工作原理,3.柱塞泵,柱塞泵按柱塞的排列方式不同分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两类。,径向柱塞泵,轴向柱塞泵,轴向柱塞泵,轴向柱塞泵工作原理 1转动轴 2斜盘 3柱塞 4泵体 5配油盘,泵体旋转一周， 每个柱塞往复运动一次，完成一次吸油和一次压油。 改变斜盘倾角的大小，就能改变柱塞往复运动行程的大小，从而改变泵的流量。 改变斜盘的倾斜方向，可以改变泵进、出油口的位置。,径向柱塞泵,径向柱塞泵工作原理 1压油口 2吸油口 3衬套 4柱塞 5转子 6配流轴 7定子,对于径向柱塞泵，调节转子偏心距e的大小，可以改变泵的输油量。 改变偏心距的方向，可改变泵的输油方向。 轴向柱塞泵和径向柱塞泵均可用作单向变量泵或双向变

8、量泵。柱塞泵一般效率较高，输出压力可以较大，多用于高压液压传动系统。,齿轮泵、叶片泵、柱塞泵的比较,齿轮泵结构简单，易于制造，价格便宜，工作可靠，维护方便；流量和压力脉动大，易产生振动和噪声，因此一般只用于低压轻载系统中。 叶片泵流量均匀、运转平稳、噪声小；但对油的过滤要求较高，结构较复杂，价格较高。 柱塞泵一般效率较高，输出压力可以较大，多用于高压液压系统。,液压缸（油缸）是液压系统中的执行元件。作用是将流体的压力能转换为机械能；输入量是液体的流量和压力，输出的是运动速度和力。,83 液压缸,液压缸的种类： 活塞式 柱塞式 摆动式,活塞式液压缸,一、双杆活塞缸,a）外形图 b）结构图 c）图形符号 1法兰盘 2密封圈 3导向套 4密封垫 5活塞 6缸体 7活塞杆 8缸盖,双杆活塞缸左、右两腔的有效面积 A 相等。 交替进入缸两腔的流体压力 p 和流量 Q 不变时，活塞缸在左、右两个方向上产生的推力 F 和运动速度 v 分别相等。,双杆活塞缸,双杆活塞缸按固定方式不同有缸体固定和活塞杆固定两种。,缸体固定,工作台运动范围为活塞缸有效行程L的三倍。 适用于有效行程较短的中小型设备。,活塞

9、杆固定,工作台运动范围为活塞缸有效行程L的两倍。 适用于有效行程较长的大中型设备。,二、单杆活塞缸,有缸体固定和活塞杆固定两种形式，但它们的工作台移动范围都是活塞缸有效行程的两倍。,单杆活塞缸左、右两腔的有效面积不相等。 当交替进入缸两腔的流体压力p和流量Q不变时，活塞缸在左、右两个方向上输出的推力F和往复运动速度v也不同。,三、液压缸的密封和缓冲,1.液压缸的密封 目的：为了尽量减少液压油的泄漏，阻止有害杂质侵入系统。常用的密封有间隙密封和密封圈密封两种。,2. 液压缸的缓冲,目的：为了防止活塞运动到行程未端时，由于惯性力的作用与缸盖发生撞击，从而引起振动和噪声，甚至损坏液压缸。,措施：缓冲装置一般是在缸体内设置缓冲结构，也可在缸体外设置缓冲回路。,如图所示为常用的排气塞结构。液压缸需要排气时，拧松排气塞螺钉，使活塞全行程空载往返数次，空气便通过锥面间隙经排气小孔排出。排气完毕，再拧紧排气螺钉，使液压缸进入正常工作状态。,锥台式缓冲结构 三角槽式缓冲结构,四、液压缸的排气装置,液压系统在安装过程中会带入空气，并且油液中也会混有空气。使液压缸的运动出现振动、爬行和前冲等现象，影响系统工作。 措施：在液压缸的最高处设置进、出油口，在最高处设置排气装置，如排气塞、排气阀。,控制阀是液压系统的控制元件，用以控制和调节系统中流体的压力、流量和流动方向，以保证液压系统与气动系统的设计要求。 控制阀根据其功能不同，一般分为： 方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀,84 液压控制阀,一、方向控制阀,系统中用以控制液体流动方向或液体通断的阀，称为方向控制阀，包括单向阀和换向阀。,单向阀,换向阀,单向阀由阀体1、阀芯2和弹簧3组成。为了减小液体流过的压力损失，单向阀中的弹簧一般较软。,使压力夜体只能沿一个方向流动，所以称为单向阀，也称为止回阀。,1.单向阀,【单向阀应用实例：液压千斤顶】,图中，单向阀4、5为配流装置。,1杠杆 2、7活塞 3、8液压缸 4、5单向阀 6放油阀 9油箱,液控单向阀的结构及工作原理,液控单向阀的工作原理如图b所示，当控制油口X未通控制压力油

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