四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義

1、第 1 章 緒論生產(chǎn)機(jī)械一般由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)部分，控制部分和工作機(jī)構(gòu)等組成。傳動(dòng)部分的傳動(dòng)類型：機(jī)械傳動(dòng)、電力傳動(dòng)、液體傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)及他們的組合（復(fù) 合傳動(dòng)）。液體傳動(dòng) 液壓傳動(dòng) 利用液體的壓力能來(lái)傳 遞能量液體傳動(dòng) 液力傳動(dòng) 利用液體的動(dòng)能來(lái)傳遞 能量 本課程主要介紹以液體為工作介質(zhì)的液壓傳動(dòng)技術(shù)。1.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理及組成1.1.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理以如圖 1.1所示的驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)的液壓系統(tǒng)為例。1、介紹液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作過(guò)程。厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第1頁(yè)簡(jiǎn)要說(shuō)明進(jìn)出油路線。四川理工學(xué)院 液壓傳動(dòng)及控制講義 第 2 頁(yè) 二位三通換向閥 9 處于左位，

2、三位四通換向閥15處于中位，液壓泵 4 的負(fù)載 為溢流閥 7，這時(shí)系統(tǒng)的壓力為溢流閥7的調(diào)定壓力。工作臺(tái)固定不動(dòng)。 三位四通換向閥 15 處于左位，工作臺(tái)向右運(yùn)動(dòng)，并且可以通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥13 的開口量大小調(diào)節(jié)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的速度。 三位四通換向閥 15 處于右位，工作臺(tái)向左運(yùn)動(dòng)，并且可以通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥13 的開口量大小調(diào)節(jié)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的速度。 二位三通換向閥 9 處于右位時(shí)，液壓泵通過(guò)其卸荷，此時(shí)液壓泵工作壓力為零。2、往復(fù)運(yùn)動(dòng)和調(diào)速的實(shí)現(xiàn)方法。 往復(fù)運(yùn)動(dòng)：利用三位四通換向閥15的左位和右位。 調(diào)速：利用節(jié)流閥13調(diào)節(jié)流入液壓缸 18的流量。3、液壓泵出口壓力（工作壓力） 液壓泵的出口壓力大小取決于

3、其后所帶的負(fù)載的大小。4、執(zhí)行元件（液壓缸）的速度 執(zhí)行元件的速度取決于流入執(zhí)行元件（液壓缸）的流量。1.1.2液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成1、動(dòng)力裝置：機(jī)械能液壓能 典型液壓元件：液壓泵2、控制調(diào)節(jié)元件：控制工作介質(zhì)的流動(dòng)壓力、流量及方向，從而控制執(zhí)行元件的 力（力矩） 、運(yùn)動(dòng)速度及運(yùn)動(dòng)方向。壓力控制元件：溢流閥 ，減壓閥，順序閥典型液壓元件 流量控制元件：節(jié)流閥 ，調(diào)速閥方向控制元件：?jiǎn)蜗蜷y ，換向閥3、執(zhí)行元件：液壓能機(jī)械能 典型液壓元件：液壓缸，液壓馬達(dá)4、輔助裝置：除動(dòng)力裝置、控制調(diào)節(jié)裝置、執(zhí)行元件以外的其他器件都稱為輔助 裝置。5、工作介質(zhì)：用來(lái)傳遞壓力能，并起到潤(rùn)滑和冷卻的作用。液壓傳動(dòng)系

4、統(tǒng)中通常 稱為液壓油液。1.2液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)1、與電動(dòng)機(jī)相比，在相等體積下，液壓裝置能產(chǎn)生更大的動(dòng)力。2、對(duì)速度的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，且調(diào)速范圍大。3、工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實(shí)現(xiàn)頻繁的換向。厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院 液壓傳動(dòng)及控制講義 第 3 頁(yè)4、易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，能實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)。5、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。6、易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。7、無(wú)法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。8、傳動(dòng)效率低。9、對(duì)油溫的變化比較敏感。10、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時(shí)不易診斷。1.3液壓傳動(dòng)的概況1.3.1液壓傳動(dòng)的現(xiàn)狀（學(xué)生自學(xué)）1.3.2液壓傳動(dòng)的發(fā)展高壓，高速，大功率，高效率，低噪聲，

5、長(zhǎng)壽命，高度集成化、小型化與輕量化 一體化和執(zhí)行元件柔性化等方面。1.4液壓傳動(dòng)的圖形符號(hào)液壓元件的表示方法：圖形符號(hào)（圖 1.2）、半結(jié)構(gòu)式（圖 1.1）。 一般用圖形符號(hào)表示液壓元件，液壓元件的圖形符號(hào)由GB/T786.1-2001規(guī)定。在 圖形符號(hào)不能表達(dá)或特殊需要時(shí)，才采用半結(jié)構(gòu)式。1.5液壓傳動(dòng)工作介質(zhì)的性質(zhì)和選擇1.5.1液壓工作介質(zhì)的種類一、種類石油基液壓油、合成液體、乳化液（水包油/油包水）二、石油基液壓油 石油基液壓油是以精煉后的機(jī)械油為基料，按需要加入適當(dāng)?shù)奶砑觿┒瞥?。三、石油基液壓油中使用的添加?、改善油液化學(xué)性質(zhì)的添加劑，如抗氧化劑，防繡劑等2、改善油液物理性質(zhì)的添

6、加劑，如增粘劑，抗磨劑等。1.5.2液壓工作介質(zhì)的性質(zhì)（可壓縮性/粘性）一、密度 單位體積的液體質(zhì)量稱為密度。一般認(rèn)為密度不受溫度和壓力的影響。厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第4頁(yè)(1.7)(1.8)二、可壓縮性和膨脹性 可壓縮性指液體受壓力的作用而使體積發(fā)生變化的性質(zhì)。膨脹性指液體受溫度影 響而使體積發(fā)生變化的性質(zhì)?？蓧嚎s性的表示方法：液體的體積壓縮系數(shù)k；液體的體積彈性模量K。 且K1/k。三、粘性及其表示方法1、液體在外力作用下，流動(dòng)或有流動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，液體內(nèi)部分子間的內(nèi)聚力要阻礙液體分子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由此產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，這種現(xiàn)象稱為粘性。2、液體粘性的大小用粘度來(lái)表示。液

7、體粘度有三種表示方法： 動(dòng)力粘度 （Pa s）。又稱絕對(duì)粘度 運(yùn)動(dòng)粘度 。液體的動(dòng)力粘度與其密度 的比值稱為液體的運(yùn)動(dòng)粘度，即：m2 / s不同運(yùn)動(dòng)粘度單位之間的換算關(guān)系：1m2/ s 104St 106cSt（厘斯） 在工程實(shí)際中經(jīng)常用到液體的運(yùn)動(dòng)粘度。機(jī)械油的牌號(hào)用用40時(shí)，運(yùn)動(dòng)粘度（單位為cS）t的平均值來(lái)表示的。例如：VG32， 表示這種機(jī)械油在 40時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度的平均值為32cS。t 相對(duì)粘度，又稱條件粘度 我國(guó)常采用恩氏粘度。恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度之間的關(guān)系：7.31 E 6.31 10 6 m2 / sE3、粘度與液體壓力和溫度之間的關(guān)系。1.5.3對(duì)液壓工作介質(zhì)的要求（學(xué)生自學(xué)）1.

8、5.4液壓工作介質(zhì)的選擇一、選擇液壓油液的類型 首選專用液壓油。、選擇液壓油液的粘度根據(jù)液壓泵的要求來(lái)確定液壓油液的粘度；使用時(shí)注意控制液壓油液的油溫1.6液壓傳動(dòng)工作介質(zhì)的污染及控制液壓油液的污染是液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因。厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工1.6.1工作介質(zhì)污染的原因1、殘留物的污染2、侵入物的污染3、生成物的污染1.6.2工作介質(zhì)污染的危害1.6.3工作介質(zhì)污染的控制1、減少外來(lái)的污染2、濾除系統(tǒng)產(chǎn)生的雜質(zhì)3、控制液壓油液的工作溫度4、定期檢查更換液壓油液本章作業(yè)：1-11(P17，) 1-13(P18)四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第5頁(yè)厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工第 2 章 液壓傳動(dòng)流體力學(xué)

9、基礎(chǔ)2.1液體靜力學(xué)2.1.1液體的壓力（指的是物理學(xué)中講的壓強(qiáng) p=F/A）作用在液體上的力有兩種：質(zhì)量力和表面力 靜止液體的壓力的重要性質(zhì)：1、方向：沿內(nèi)法線方向作用于承壓面；2、大?。阂后w內(nèi)任一點(diǎn)處的壓力在各個(gè)方向上都相等。2.1.2靜止液體中的壓力分布一、分布特點(diǎn)：1、壓力組成：質(zhì)量力形成的壓力和表面力形成的壓力；2、靜止液體內(nèi)部的壓力p 隨液體深度h呈直線規(guī)律分布；3、距離自由液面深度相同的各點(diǎn)組成等壓面，這一等壓面為水平面。二、應(yīng)用舉例例 1：教材例2.1（P20。） （學(xué)生自學(xué)）重要結(jié)論：從例 2.1可以看出，表面力形成的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于質(zhì)量力形成的壓力，因 此，在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中近似

10、地認(rèn)為整個(gè)液體內(nèi)部的壓力是處處相等的，并且等于表面 力形成的壓力。例 2：如圖所示，有一直徑為 d，重量為 G 的活塞侵在液體中，并在力 F 的作用 下處于靜止?fàn)顟B(tài)，若液體的密度為，活塞侵入深度為h，試確定液體在測(cè)量管內(nèi)的上 升高度x。四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第6頁(yè)厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第7頁(yè)解：活塞受力分析： 活塞受到向下的力：F 下 F G活塞受到向上的力：d2F上 g h x4 由于活塞在F作用下受力平衡，則 F下F 上 根據(jù)、式可得：x 4F2 G h d 2 g2.1.3壓力的表示方法和單位壓力有兩種表示方法：絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力。絕對(duì)壓力：以絕對(duì)真空為

11、基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行度量的壓力相對(duì)壓力：以標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行度量的壓力，高于大氣壓稱表壓力，低于 大氣壓稱真空度。壓力的法定計(jì)量單位是帕（Pa），1Pa=1N/m2。1at（工程大氣壓，即Kgf/cm2）=1.01972105帕。1atm（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）=0.986923105帕。2.1.4靜止液體中的壓力傳遞一、帕斯卡原理 在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力可以等值傳遞到液體內(nèi)各點(diǎn)。二、應(yīng)用舉例 例1：P22，例 2.4例 2：液壓缸直徑 D 150mm，柱塞直徑 d100mm，液壓缸中充滿油液。如果柱 塞上作用著 F50000N的力，不計(jì)油液重量，求圖示兩種情況下液壓缸中的的壓力分 別等于多少？

12、厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第8頁(yè)解：如圖a）所示，p1所以：p14F柱塞受力平衡，假設(shè)液壓缸中的壓力等于p1，則：4 50000 6.37 106 MPa3.14 0.12F p2 4D2 d 2D2p2 43.14 0.12如圖 b）所示，柱塞缸受力平衡，假設(shè)液壓缸中的壓力等于p2，則：所以： p2 4F 4 50000 6.37 106 MPa2.1.5液體靜壓力作用在固體壁面上FPA（學(xué)生自學(xué)）2.2液體動(dòng)力學(xué) 液壓傳動(dòng)技術(shù)關(guān)注的問(wèn)題：整個(gè)液體在空間某一特定點(diǎn)處或特定區(qū)域的平均運(yùn)動(dòng) 情況。2.2.1基本概念一、理想液體，定常流動(dòng)和一維流動(dòng)1、理想液體：既無(wú)粘性又不可

13、壓縮的假想液體稱為理想液體。2、定常流動(dòng)：液體流動(dòng)時(shí)，如果液體中任一空間點(diǎn)處的壓力、速度和密度等都不 隨時(shí)間變化，則稱這種流動(dòng)為定常流動(dòng)（或穩(wěn)定流動(dòng)，恒定流動(dòng)）。3、一維流動(dòng)：當(dāng)液體整個(gè)作線性流動(dòng)時(shí)，稱為一維流動(dòng)。 二、流線，流管和流束1、流線是流場(chǎng)中一條條的曲線，它表示同一瞬時(shí)流場(chǎng)中各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。2、流管：在流場(chǎng)中給出一條不屬于流線的任意封閉曲線，沿該封閉曲線上的每一 點(diǎn)作流線，由這些流線組成的表面稱為流管。厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第9頁(yè)0.102m/ s3、流束：流管內(nèi)的流線群稱為流束。三、通流截面，流量和平均流速1、通流截面：在流束中與所有流線正交的截面稱為通

14、流截面。2、流量：在單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某一截面的液體的體積稱為體積流量，簡(jiǎn)稱流量。3、平均流速：假設(shè)通過(guò)某一通流截面上各點(diǎn)的流速均勻分布，液體以此均布流速 v流過(guò)此通流截面的流量等于以實(shí)際流速u 流過(guò)的流量，即：q udA vA所以，通流截面上的平均流速：v q A2.2.2連續(xù)性方程一、連續(xù)性方程 連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的一種具體的表現(xiàn)形式。 液體在同一連通管道內(nèi)作定常流動(dòng)的連續(xù)方程： q vA const 常數(shù) 即：在同一連通管道內(nèi)，任意兩個(gè)通流截面的流量相等，并且等于平均流速與通 流截面的面積之積。二、應(yīng)用舉例例 1：如圖 2.10 所示，已知流量 qt25L/min，小活塞桿

15、直徑 d1 20mm，小活塞 直徑 D175mm，大活塞桿直徑d2=40mm，大活塞直徑D2125mm，假設(shè)沒有泄漏流 量，求大小活塞的運(yùn)動(dòng)速度v1，v2。（P25，例 2.5）解：根據(jù)液體在同一連通管道中作定常流動(dòng)的連續(xù)方程q vA ，求大小活塞的運(yùn) 動(dòng)速度 v1，v2。q125L/ min14 D12 d1241 3.14 752 202 mm2厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 10 頁(yè)q1 D224212 v1D11 4 11 D22420.037m / s壓力損失沿程壓力損失 局部壓力損失2.2.3伯努利方程1、理想液體作恒流流動(dòng)時(shí)，任意微元體具有的三種能量形式：壓力

16、能(p/)g、位 能(z)、動(dòng)能(u2/)g。2、根據(jù)能量守恒和轉(zhuǎn)換定律，液流微元體具有的三種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)換， 在三者的總和為定值。所以，理想液體伯努利方程：p/gzu2/gconst常( 數(shù))(2.13)3、實(shí)際的液體： 在流動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生能量損耗(粘性存在產(chǎn)生的內(nèi)磨擦力；管 道形狀和尺寸驟然變化使液體產(chǎn)生擾動(dòng)，消耗能量)。 用平均流速 v代替實(shí)際流速u。 引入動(dòng)能修正系數(shù).。所以實(shí)際液體的伯努利方程：22p1/gz11v1 /gp2/gz22v2 /g+hw(2.14)hw能量損耗；1、2動(dòng)能修正系數(shù)。4、伯努利方程應(yīng)用舉例(學(xué)生自學(xué))2.2.4動(dòng)量方程1、動(dòng)量方程是動(dòng)量定律在流體

17、力學(xué)中的具體應(yīng)用，利用動(dòng)量方程可以求解在某一 方向上，液流對(duì)通道固體壁面的作用力。2、作恒定流動(dòng)的液體的在某一方向上的動(dòng)量定理：FxFx q 1v1x 2v2x(2.25)2.3液體流動(dòng)時(shí)的壓力損失2.3.1液體的流動(dòng)狀態(tài)一、液體的流動(dòng)狀態(tài)1、層流：層流時(shí)，液體的流速低，液體質(zhì)點(diǎn)受粘性約束，不能隨意運(yùn)動(dòng)，粘性力 起主導(dǎo)作用，液體的能量主要消耗在液體之間的摩擦損失上。2、紊流：紊流時(shí)，液體的流速較高，粘性的制約作用減弱，慣性力起主導(dǎo)作用， 液體的能量主要消耗在動(dòng)能損失上。厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院 液壓傳動(dòng)及控制講義第 11 頁(yè)(2.26)(2.33)(2.34)v22(2.35)(2.36

18、)、液體在管道中流動(dòng)狀態(tài)的判斷依據(jù)：臨界雷諾數(shù)Recr1、雷諾數(shù) ReRe vd2、臨界雷諾數(shù)Recr液流由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r(shí)的雷諾數(shù)和用紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鲿r(shí)的雷諾數(shù)是不同的，后 者的數(shù)值小，所以一般用后者作為判斷液流狀態(tài)的依據(jù)，稱為臨界雷諾數(shù)，記作Recr。三、常見液流管道的臨界臨界雷諾數(shù)P32，表 2.2所示。2.3.2沿程壓力損失1、層流時(shí)的沿程壓力損失64 l v2 64 l v2l v2pdv d 2 Re d 2 d 2 為沿程阻力系數(shù)。層流時(shí)，與雷諾數(shù)Re有關(guān)。2、紊流時(shí)的沿程壓力損失 p l v2 pd2為沿程阻力系數(shù)，紊流時(shí)，除與雷諾數(shù)有關(guān)外，還與管壁的粗糙度有關(guān)，即： f Re,

19、 /d 。2.3.3局部壓力損失一、局部壓力損失產(chǎn)生的原因 液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、突變截面以及閥口、濾網(wǎng)等局部裝置時(shí)，液流方向和流速發(fā)生變化，在這些地方形成旋渦、氣穴、并發(fā)生強(qiáng)烈的撞擊現(xiàn)象，由此而造成 的壓力損失稱為局部壓力損失。二、局部壓力計(jì)算公式1、計(jì)算公式一為局部阻力系數(shù)。2、計(jì)算公式二厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院 液壓傳動(dòng)及控制講義第 12 頁(yè)(2.37)(2.39)4d4q 128 l p(2.41)pn為閥在額定流量qn下的壓力損失(可以從閥的產(chǎn)品樣本或設(shè)計(jì)手冊(cè)中查出) qn為通過(guò)閥的額定流量 q為通過(guò)閥的實(shí)際流量、應(yīng)用舉例例1：P35，例 2.8 提示：圓管層流時(shí)，動(dòng)能修正

20、系數(shù)2，動(dòng)量修正系數(shù) 4/3。圓管紊流時(shí)，動(dòng)能修正系數(shù)1.05，動(dòng)量修正系數(shù) 1.042.4孔和隙縫流量2.4.1孔口流量1. 薄壁孔口流量(l/d 0.5：)2 p 2 p q A2v2 CvCe ATCqAT流量系數(shù)Cq查P37，圖 2.202、短孔孔口流量 短孔流量計(jì)算公式仍是式(2.39)，只是流量系數(shù)Cq查 P37，圖 2.21。3、細(xì)長(zhǎng)孔口流量4、各種孔口通用流量計(jì)算公式(主要用于定性分析)q CAT p (2.42)5、孔口流量計(jì)算應(yīng)用舉例例：圓柱形滑閥如圖所示，已知閥心直徑d2cm，進(jìn)口處壓力p198105Pa，出53口處壓力 p295105Pa，油的密度為900kg/m3，閥

21、口的流量系數(shù)Cq0.65，閥口開 口度 x=0.2cm。求通過(guò)閥的流量 q。一、整個(gè)管路系統(tǒng)的總壓力損失應(yīng)為所有沿程壓力損失和所有局部壓力損失之和，2.3.4 管路系統(tǒng)總壓力損失即：p p p厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 13 頁(yè)2 3 105900332.1 10 3m3 /s(2.45)解：閥口類型：薄壁孔口 薄壁小孔流量計(jì)算公式：已知：流量系數(shù)Cq0.65；密度為 900kg/m3通流截面為底面直徑為d，高度 x 的圓柱面，所以通流截面積：224 2ATd=x3.1421020.2 1021.26 104m2閥口兩端的壓差：5 5 5pp1p2=9810 9510

22、310 Pa注意：在計(jì)算的時(shí)候一定要單位統(tǒng)一，建議采用國(guó)際單位：力(N)、長(zhǎng)度(m)、時(shí) 間(s)、質(zhì)量(kg)2.4.2隙縫流量一、平行平板隙縫流量1、壓差流量：由于隙縫前后存在壓差引起的液流流量。對(duì)于平行平板的壓力流動(dòng)的流量為：1b2h l p。2、剪切流量：由于構(gòu)成隙縫的平板的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的液流流量。對(duì)于平行平板的壓力流動(dòng)的流量為： u0 bh 。23、平行平板隙縫流量等于壓差流動(dòng)與剪切流動(dòng)之和，即：bh3u0q p 0 bh12 l2、圓環(huán)隙縫流量1、流過(guò)同心圓環(huán)隙縫的流量，將d取代平行板隙縫公式(2.45)中的 0.65 1.26 10 4b，則有：厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓

23、傳動(dòng)及控制講義第 14 頁(yè)dh312 lu0 dh2(2.49)應(yīng)用舉例：P39，例 2.9(學(xué)生自習(xí))2、流過(guò)偏心圓環(huán)隙縫的流量(2.51)3、圓環(huán)平面隙縫流量(2.52)h3 q r p 6 ln r1注意：圓環(huán)平面隙縫流動(dòng)的流量只有壓差流量，無(wú)剪切流量；圓環(huán)平面隙縫得位2.5空穴現(xiàn)象和液壓沖擊2.5.1空穴現(xiàn)象一、空穴現(xiàn)象的定義：當(dāng)流動(dòng)液體中某處的壓力低于空氣分離壓時(shí)，原先溶于液 體中的空氣就會(huì)分離出來(lái)，產(chǎn)生大量氣泡，這種現(xiàn)象稱為空穴現(xiàn)象。二、空穴現(xiàn)象易發(fā)處：閥口和液壓泵的進(jìn)口處。三、空穴現(xiàn)象的危害(P51)1、液體在低壓部分產(chǎn)生空穴后，到高壓部分氣泡又重熔解于液體中，周圍得高壓 液體迅

24、速填補(bǔ)原來(lái)的空間，形成無(wú)數(shù)微小范圍內(nèi)的液壓沖擊，這將引起噪聲，振動(dòng)等 有害現(xiàn)象。2、液壓系統(tǒng)受到空穴引起的液壓沖擊而造成零件得損壞。3、空穴現(xiàn)象使液體中帶有一定量的氣泡，從而引起流量的不連續(xù)及壓力的波動(dòng)。dh312 lp1 1.5 2 u0 dh2厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 15 頁(yè)(2.91)2、運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng)時(shí)的液壓沖擊At(2.92)四、減小空穴和氣蝕的措施(P51)1、減小孔口或隙縫前后的壓力降。2、降低泵的吸油高度，適當(dāng)加大吸油管直徑，限制吸油管的流速，盡量減小吸油 管路中的壓力損失。自吸能力差的泵要安裝輔助泵供油。3、管路要有良好的密封，防止空氣進(jìn)入。4、提高

25、液壓零件的抗氣蝕能力，采用抗腐蝕能力強(qiáng)的金屬材料，減小零件表面粗 糙度值等。2.5.2液壓沖擊一、液壓沖擊的定義 液體壓力突然急劇上升，形成很高的壓力峰值，這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊。二、液壓沖擊的危害(P51)1、液壓沖擊損壞密封裝置、管道或液壓元件，還會(huì)引起設(shè)備振動(dòng)，產(chǎn)生很大噪聲。2、有時(shí)液壓沖擊會(huì)使某些液壓元件，如壓力繼電器、順序閥等，產(chǎn)生誤動(dòng)作，影 響系統(tǒng)正常工作。三、液壓沖擊產(chǎn)生的原因(P51)閥門突然關(guān)閉或運(yùn)動(dòng)部件快速制動(dòng)等情況下，液體在系統(tǒng)中得流動(dòng)會(huì)突然受阻， 使得運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能在動(dòng)能和壓力能之間反復(fù)地進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成壓力振蕩(由于磨擦力 和管壁彈性力不斷消耗能力，壓力振蕩逐漸衰減，趨向

26、穩(wěn)定)。四、沖擊的計(jì)算。1、管道閥口關(guān)閉時(shí)的液壓沖擊五、減小液壓沖擊的措施1、盡可能延長(zhǎng)閥門關(guān)閉和運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng)換向的時(shí)間。2、正確設(shè)計(jì)閥口，限制管道流速及運(yùn)動(dòng)部件速度，使運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng)時(shí)速度變化比 較均勻。例如：機(jī)床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，管道流速限制在4.5m/s以下，液壓缸驅(qū)動(dòng)的運(yùn) 動(dòng)部件速度不宜超過(guò)10m/min等。3、在某些精度要求不高的工作機(jī)械上，使液壓缸兩腔油腔在換向閥回到中位時(shí)瞬 時(shí)互通。mv第 16 頁(yè)4、適當(dāng)加大管道直徑，盡量縮短管道長(zhǎng)度。厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院 液壓傳動(dòng)及控制講義5、采用軟管，增加系統(tǒng)的彈性，以減少壓力沖擊。作業(yè)：P53 2-7 P54 2-12第 3 章 液

27、壓傳動(dòng)動(dòng)力元件動(dòng)力元件是液壓系統(tǒng)的核心，它的性能直接影響到系統(tǒng)是否正常工作。其作用是 將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，再輸出到液壓系統(tǒng)中去。典型的動(dòng)力元件：液壓泵。3.1概述3.1.1液壓泵的工作原理一、液壓泵的工作原理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 17 頁(yè)1、液壓泵的工作原理：依靠密閉工作腔容積的交替變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和壓油，稱為 容積式液壓泵。2、圖形符號(hào)注意：輸入的是機(jī)械能（T，n）；輸出的是液體的壓力能（p，q）二、構(gòu)成液壓泵的基本條件1、密閉的工作腔2、密閉工作腔容易交替變化。容積增大時(shí)與吸油腔相通；容積減小時(shí)與壓油腔相 通。3、吸、壓油腔要互相分開并且具有良好密封性。

28、3.1.2液壓泵的性能參數(shù)一、壓力：工作壓力和額定壓力1、工作壓力p 是指液壓泵在實(shí)際工作時(shí)輸出油液的壓力值，即液壓泵出油口處壓 力值，也稱系統(tǒng)壓力。它取決于負(fù)載的大小。2、額定壓力 pn是指在保證液壓泵的容積效率、使用壽命和額定轉(zhuǎn)速的前提下，泵 連續(xù)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)允許使用的壓力最大限定值。二、流量和排量1、排量 V是指在無(wú)泄漏的情況下，泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所能排出的液體的體積。常用單位： 3mL/r。國(guó)際單位：m3/r。2、流量是指單位時(shí)間內(nèi)泵輸出的油液的流量，常用單位：L/min。國(guó)際單位：m3/s。 液壓泵的流量又分為：理論流量qt，實(shí)際流量q、額定流量qn和瞬時(shí)流量 qin。 理論流量 qt 是指在

29、無(wú)泄漏的情況下，單位時(shí)間泵所能排出液體的體積。理論流量 與排量、轉(zhuǎn)速的關(guān)系：qtVn。實(shí)際流量q 是指泵工作時(shí)的輸出流量。厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 18 頁(yè)pvqqtq qt kl pqtqtqt(3.7)pmTtT(3.10)pv pm(3.11)額定流量 qn是泵在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下輸出的流量。 瞬時(shí)流量qin是泵在每一瞬時(shí)的流量，一般指泵瞬時(shí)理論(幾何)流量三、功率1、理論功率：Ptp qtTt2nTt2、輸入功率：PiT2nT3、輸出功率：Pop q四、效率液壓泵的輸入功率Pi到輸出功率 Po總會(huì)有能量損失。這個(gè)能量損失包括：容積損失和機(jī)械損失1、容積損失，

30、是由于泄漏、空穴和液體受壓力而被壓縮引起的流量上的損失。容積損失用容積效率 pv 來(lái)表征。一般認(rèn)為泄漏量q與泵的工作壓力 p近似成線性關(guān)系。因此由公式(3.7)可以看出 容積效率與工作壓力p成線性關(guān)系。2、機(jī)械效率，是由于泵內(nèi)摩擦而引起的轉(zhuǎn)矩上的損失。機(jī)械損失用機(jī)械效率pm 來(lái)表征。3、總效率，泵的總效率是泵的輸出功率Po與輸入功率Pi之比。即：PoPoPtpqTtqTtPiPtPipqtTqtT由公式(3.11可) 以看出，總效率等于容積效率pv和機(jī)械效率 pm的乘積五、應(yīng)用舉例例1：P59，例 3.1(學(xué)生自學(xué))例 2 ：設(shè)液壓泵轉(zhuǎn)速 n 950r/min，排量為 Vp 168mL/r。在

31、額定壓力 pn=295105Pa 和同樣轉(zhuǎn)速下，測(cè)得的實(shí)際流量為150L/min，額定工況下的總效率為0.87，求：1)泵的理論流量 qt；2)泵在額定工況下，泵的容積效率pv3)泵在額定工況下，泵的機(jī)械效率pm4)泵在額定工況下，所需電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率5)泵在額定工況下，驅(qū)動(dòng)泵的轉(zhuǎn)矩解：1) 泵的理論流量 qt分析：理論流量計(jì)算公式：qt=Vpn； qt=q/pv。由于已知排量Vp 和轉(zhuǎn)速 n，所厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院以用公式。即：液壓傳動(dòng)及控制講義第 19 頁(yè)qpvqtqt=Vpn=168 mL/r 950r/min159.6L/min2)泵在額定工況下，泵的容積效率pv分析：容積效率計(jì)

32、算公式： pvq/qt； pvp/pm。由于已知理論流量和實(shí)際 流量，所以用公式，即：150L / min0.94159.6L/min3)泵在額定工況下，泵的機(jī)械效率pm 分析：機(jī)械效率計(jì)算公式： pmTt/T； pmp/pv。由于已知總效率和容積 效率 pv，所以用公式，即：pmp/pv0.87/0.94=0.834)泵在額定工況下，所需電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率 分析：電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率即液壓泵的輸入功率Pi，輸入功率的計(jì)算公式：PiT 2n；T PiPo/pq/。由于已知實(shí)際流量q、工作壓力p及總效率，所以用公式。 即：Pi Po pq 295 105P0a.87157L/min 84.77kW5)泵在額定

33、工況下，驅(qū)動(dòng)泵的轉(zhuǎn)矩 分析：驅(qū)動(dòng)泵的轉(zhuǎn)矩即實(shí)際轉(zhuǎn)矩T。實(shí)際轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式： TTt/pm； TPi/2n。由于已知輸入功率、轉(zhuǎn)速，所以選用公式，即：Pi84.77kWT i 852.5N m 2 n 2 3.14 950r /min注意：液壓泵各性能參數(shù)之間的聯(lián)系。3.2齒輪泵3.2.1齒輪泵的工作原理一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 明確外嚙合齒輪泵的構(gòu)成。厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 20 頁(yè)、齒輪泵的工作原理1、密閉工作腔：兩端蓋、泵體內(nèi)表面、齒輪外表面。2、密閉工作腔容積交替變化：齒輪旋轉(zhuǎn)過(guò)程中輪齒反復(fù)的進(jìn)入、脫離嚙合。進(jìn)入 嚙合一側(cè)為壓油腔，脫離嚙合一側(cè)為吸油腔。3、吸、壓油腔分開

34、。嚙合點(diǎn)沿嚙合線移動(dòng)，將吸、壓油腔分開。所以齒輪泵沒有 專門的配油盤。3.2.2齒輪泵的排量和流量1、排量2V 6.66Zm2 B (3.13)厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 21 頁(yè)2、流量平均流量：q Vn pv 6.66Zm2 Bn pv 注意：齒輪泵的瞬時(shí)流量是脈動(dòng)的，流量脈動(dòng)的大小用流量脈動(dòng)率來(lái)表征。并且 齒數(shù)越少，流量脈動(dòng)率越大，相同情況下，內(nèi)嚙合齒輪泵的流量脈動(dòng)率要小得多。3.2.3齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、泄漏 外嚙合齒輪泵壓油腔的壓力油泄漏到低壓腔去的三條途徑：1、泵體內(nèi)表面和齒頂徑向間隙的泄漏。漏油量占總漏油量的10%15%左右。 2、齒面嚙合處間隙的泄漏。漏

35、油量很少。3、齒輪端面間隙的泄漏。漏油量占總漏油量的70%75%左右。是齒輪泵泄漏的主要途徑二、徑向不平衡力1、產(chǎn)生徑向不平衡力的原因：由于壓油腔和吸油腔之間存在壓差，泵體內(nèi)表面與 齒頂之間的徑向間隙，使壓油腔壓力逐漸分級(jí)下降到吸油腔壓力。這些液壓力的合力F 就是作用在軸上的徑向不平衡力。徑向不平衡隨著齒輪泵壓力提高而加劇。（如圖3.6 所 示）2、徑向不平衡力的危害 使軸彎曲，從而引起齒頂與泵殼體相接觸，產(chǎn)生磨損，降低軸承壽命。3、減小徑向不平衡力及危害的方法 縮小壓油口的直徑。 增大泵體內(nèi)表面與齒頂圓的間隙，使齒輪在徑向不平衡力作用下，齒頂也不能 和泵體相接觸厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院

36、 液壓傳動(dòng)及控制講義第 22 頁(yè) 開壓力平衡槽。此法較小了徑向不平衡力，但使內(nèi)泄漏增加，容積效率降低，使用少。（如圖 3.7所示）三、困油現(xiàn)象1、困油現(xiàn)象產(chǎn)生的原因 為了保證齒輪平穩(wěn)地嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)，吸、壓油腔嚴(yán)格地密封以及連續(xù)均勻地供油，根 據(jù)齒輪嚙合原理，必須使齒輪的重合度1（1），這樣就使得齒輪泵在工作時(shí)總有兩 對(duì)輪齒同時(shí)進(jìn)入嚙合，形成一個(gè)封閉容腔（困油區(qū)）。2、困油區(qū)的特點(diǎn) 困油區(qū)容積先隨著齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸減小，然后又逐漸增大。3、困油現(xiàn)象的危害 困油區(qū)容積減小會(huì)使被困油液受擠壓而產(chǎn)生高壓，并從隙縫中流出，導(dǎo)致油液發(fā) 熱，軸承等機(jī)件受到附加的不平衡負(fù)載；困油區(qū)容積增大又會(huì)造成局部真空，產(chǎn)生空 穴

37、現(xiàn)象。4、消除困油的方法：在兩端蓋板上開一對(duì)矩形卸荷槽 開卸荷槽的原則 困油區(qū)容積減小時(shí)，使卸荷槽與壓油腔相通；困油區(qū)容積增大時(shí)，使卸荷槽與吸 油腔相通；保證壓油腔、吸油腔任何時(shí)候都不能通過(guò)卸荷槽直接相通；保證能夠徹底 消除困油現(xiàn)象。 根據(jù)以上原則，無(wú)變位的標(biāo)準(zhǔn)齒輪泵，卸荷槽的間距應(yīng)為：2a pb cosmcos （3.18）式中：為齒輪分度圓上的壓力角。pb為標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基節(jié)。厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 23 頁(yè)3.2.4提高外嚙合齒輪泵壓力的措施1、限制外嚙合齒輪泵壓力提高的原因是泄漏，而外嚙合齒輪泵泄漏的主要途徑是 端面泄漏。所以，要提高外嚙合齒輪泵的壓力就要減小端

38、面泄漏。2、減小端面泄漏的方法：齒輪端面間隙自動(dòng)補(bǔ)償裝置。3、常見的齒輪端面自動(dòng)補(bǔ)償裝置：浮動(dòng)軸套（P65，圖 3.10）或彈性側(cè)板。3.2.5內(nèi)嚙合齒輪泵（學(xué)生自學(xué)）3.2.6螺桿泵（學(xué)生自學(xué)）3.3葉片泵葉片泵按結(jié)構(gòu)來(lái)分有：雙作用葉片泵、單作用葉片泵。單作用葉片泵主要作變量 泵；雙作用葉片泵作定量泵。3.3.1雙作用葉片泵一、雙作用葉片泵的工作原理1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（P67，圖 3.14）明確雙作用葉片泵的構(gòu)成。2、雙作用葉片泵的工作原理 密閉工作腔：由相鄰兩葉片、定子、轉(zhuǎn)子、兩端配油盤構(gòu)成。 密閉工作腔容積交替變化：定子內(nèi)表面曲線吸油：如圖3.15所示，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，右上、左下1/4周，密閉

39、工作腔容積，厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院 液壓傳動(dòng)及控制講義第 24 頁(yè)產(chǎn)生局部真空，油箱中的油液在大氣壓的作用下進(jìn)入吸油腔，實(shí)現(xiàn)吸油。壓油：右下、左上 1/4周，密閉工作腔容積，壓力，油液受擠壓，進(jìn)入液壓系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)壓油。轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，密閉工作腔吸油、壓油兩次。所以稱為雙作用葉片泵。 吸、壓右腔分開是通過(guò)配油盤來(lái)實(shí)現(xiàn)的。二、雙作用葉片泵的排量和流量（學(xué)生自學(xué)）三、雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、定子工作表面曲線 定子工作面曲線組成：兩端大半徑為R的圓弧b1，b2和兩段小半經(jīng)為r 的圓弧 a1，a2，以及圓弧之間的四段過(guò)渡曲線b1a2和 a1b2 組成。（如圖 3.17，所示）厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工Z

40、 相鄰葉片間的夾角(3.23)四川理工學(xué)院 液壓傳動(dòng)及控制講義 第 25 頁(yè) 對(duì)過(guò)渡曲線的要求：保證葉片在轉(zhuǎn)子槽中滑動(dòng)時(shí)徑向速度和加速度變化均勻， 并且使葉片在過(guò)渡曲線和圓弧的交界處的加速度突變較小。 常用過(guò)渡曲線：阿基米德螺線，等加速等加速曲線等。2、配油盤 封油區(qū)夾角 卸荷三角槽 原因：當(dāng)相鄰兩葉片從定子封油區(qū)突然轉(zhuǎn)入壓油窗口時(shí)，其油液迅速達(dá)到泵的 輸出壓力，油液瞬間被壓縮，使壓油腔中油液倒流進(jìn)來(lái)，泵的瞬時(shí)流量較少，引起流 量脈動(dòng)和噪聲。位置：卸荷三角槽開在從定子封油區(qū)進(jìn)入壓油窗口一邊厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院 液壓傳動(dòng)及控制講義 第 26 頁(yè)尺寸：卸荷三角槽的尺寸通常由實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。

41、環(huán)形槽使葉片根部始終與壓油腔相通。 吸、壓油區(qū)對(duì)稱分布，徑向液動(dòng)力基本平衡，使泵軸及軸承的壽命長(zhǎng)。所也稱 為平衡式葉片泵。3、葉片傾角 葉片傾角的方向及大?。貉匦D(zhuǎn)方向向前，一般1012 葉片傾角的作用：使葉片的壓力角減小，保證葉片在轉(zhuǎn)子槽中能夠靈活移動(dòng)， 較少磨損。（見圖 3.22）四、高壓雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 即：提高雙作用葉片泵壓力的措施。 1、減小泄漏。端面間隙自動(dòng)補(bǔ)償（同齒輪泵）2、較小葉片對(duì)定值內(nèi)表面的作用力 由于 FpA，所以要減小作用力，就必須減小p或 A。 減小作用在葉片底部的油壓力。（減小 p） 減小葉片底部受壓力油作用的面積。（ 減小 A） 采用雙葉片結(jié)構(gòu)。（減小 p）

42、 采用復(fù)合葉片（子母葉片） 結(jié)構(gòu) （減小 p）3.3.2單作用葉片泵一、單作用葉片泵的工作原理1、密閉工作腔：由相鄰兩葉片、定子、轉(zhuǎn)子、兩端配油盤構(gòu)成2、密閉工作腔容積交替變化：定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心。厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 27 頁(yè)吸油：如圖3.25所示，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在右側(cè) 1/2周，密閉工作腔容積，產(chǎn)生 局部真空，油箱中的油液在大氣壓的作用下進(jìn)入吸油腔，實(shí)現(xiàn)吸油。壓油：在左側(cè)1/2周，密閉工作腔容積，壓力，油液受擠壓，進(jìn)入液壓系統(tǒng)，實(shí) 現(xiàn)壓油。轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，實(shí)現(xiàn)一次吸油和壓油。所以稱為單作用葉片泵。3、吸、壓右腔分開是通過(guò)配油盤來(lái)實(shí)現(xiàn)的。二、單作用葉片泵的排量

43、和流量（學(xué)生自學(xué)）三、單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1、定子和轉(zhuǎn)子偏心：通過(guò)改變偏心量可以改變單作用葉片泵的排量，因此可以把 單作用葉片泵做成變量泵。2、葉片傾角 葉片傾角的方向及大小：沿旋轉(zhuǎn)方向向后，一般2030 葉片傾角的作用：使葉片所受的慣性力和葉片的離心力等的合力與轉(zhuǎn)子中葉片 槽的方向一致，以免葉片葉片伸出受阻。（如圖3.26 a所） 示）3、配油盤 吸油腔一側(cè)，葉片根部與吸油腔相通；壓油腔一側(cè)，葉片根部與壓油腔相通。 吸、壓油腔分布不對(duì)稱，稱為非平衡式葉片泵，或非卸荷式葉片泵。3.3.3單作用變量葉片泵限壓式變量葉片泵一、限壓式變量葉片泵的工作原理與特性1、外反饋限壓式變量葉片泵厚德達(dá)理

44、勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院 液壓傳動(dòng)及控制講義 第 28 頁(yè) 通過(guò)偏心調(diào)節(jié)螺釘 1，使定子、轉(zhuǎn)子之間具有偏心 e0（它決定泵的最大流量）； 調(diào)節(jié)預(yù)緊力調(diào)劑螺釘2，使限壓彈簧有一個(gè)預(yù)壓縮量x0。 當(dāng)系統(tǒng)壓力較小，且 pAKsx0，即： p Ksx0 。定子向右移動(dòng)x，偏心量 e=e0 Ax，泵的流量 q 減??； 當(dāng)偏心逐漸較小為量時(shí)，液壓泵出口壓力達(dá)到最大 pc。此時(shí)，彈簧的壓縮量為 xx0e0。且有 pcAKs（x0e0），即：pcKs（x0e0）/A。厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 29 頁(yè)2、內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵 吸、壓油窗口相對(duì)泵中心線y 不是對(duì)稱的，存在偏角。 依靠壓油

45、腔壓力直接作用在定子上來(lái)控制定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心二、限壓式變量葉片泵的壓力流量特性（圖 3.31）1、當(dāng)p pb時(shí)，定量泵（AB 段）。2、當(dāng) p pb時(shí)，變量泵，并且p，q （BC段）。3、BC段的斜率與 Ks的關(guān)系：Ks,BC越平緩；Ks,BC越陡。4、調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)螺釘1，可以改變偏心e0，改變最大流量qmax。使AB 段上下平 移；調(diào)劑預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺釘 2，可以改變彈簧預(yù)壓縮量x0，改變拐點(diǎn)壓力pb和最大壓力 pc，使 BC段左右平移。三、限壓式變量葉片泵的應(yīng)用用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要快慢速的液壓系統(tǒng)。常與調(diào)速閥構(gòu)成限壓式變量葉片泵調(diào)速 閥容積節(jié)流調(diào)速回路3.4柱塞泵厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院

46、 液壓傳動(dòng)及控制講義 第 30 頁(yè)柱塞泵的特點(diǎn)：工作壓力高；易于變量（變量泵）；流量范圍大。3.4.1 徑向柱塞泵一、徑向柱塞泵工作原理1、密閉工作腔：由配油軸、柱塞孔、柱塞構(gòu)成。2、密閉工作腔容積交替變化：定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心。吸油：如圖3.32所示，轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在上面1/2周，密閉工作腔容積，產(chǎn)生 局部真空，油箱中的油液在大氣壓的作用下進(jìn)入吸油腔，實(shí)現(xiàn)吸油。壓油：在下面1/2周，密閉工作腔容積，壓力，油液受擠壓，進(jìn)入液壓系統(tǒng)，實(shí) 現(xiàn)壓油。注意：配油軸固定不動(dòng)。3、吸、壓油腔通過(guò)配油軸分開。二、徑向柱塞泵排量和流量（學(xué)生自學(xué)）三、閥配流徑向柱塞泵的工作原理徑向柱塞泵的配油方式：軸配油（圖

47、 3.32）、閥配油（圖 3.33）1、密閉工作腔：由單向閥4、5及柱塞 2，閥體孔構(gòu)成2、密閉工作腔容積交替變化：偏心輪的偏心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。吸油：如圖3.33，當(dāng)偏心e從 eminemax時(shí)，密閉工作腔容積，產(chǎn)生局部真空， 油箱中的油液在大氣壓的作用下進(jìn)入吸油腔，實(shí)現(xiàn)吸油。壓油：當(dāng)偏心e從 emaxemin時(shí)，密閉工作腔容積，壓力，油液受擠壓，進(jìn)入液 壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)壓油。3、吸、壓油腔通過(guò)單向閥4、5分開。厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工3.4.2 軸向柱塞泵（簡(jiǎn)要介紹）一、軸向柱塞泵的工作原理1、斜盤式（圖 3-34）2、斜軸式改變缸體軸線與斜盤法線之間的夾角，可以做成變量泵。二、軸向柱塞泵的排量和流量（學(xué)生

48、自學(xué)）三、軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)（學(xué)生自學(xué)）3.5各種液壓泵的性能比較及應(yīng)用（學(xué)生自學(xué)）作業(yè)：P95 3-5 3-9 3-10 3-17厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 31 頁(yè)q cv4q cvD2 d 2(3.1)第 4 章 液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件 （ 液壓缸、液壓馬達(dá) ）4.1液壓缸的分類和特點(diǎn)按照液壓缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同分為：活塞式、注塞式、擺動(dòng)式4.1.1 活塞缸活塞式液壓缸按結(jié)構(gòu)形式分為：雙桿活塞缸、單桿活塞缸活塞式液壓缸的固定方式分為：缸筒固定、活塞桿固定 一、雙桿活塞桿1、固定，活塞缸的運(yùn)動(dòng)范圍是活塞有效行程的3倍；活塞固定，活塞缸的運(yùn)動(dòng)范 圍是活塞有效行程的2倍。2、活塞缸

49、的速度和推力22F p1 p2 A cm p1 p2 4 D2 d2 cm (3.2)厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 32 頁(yè)1、F12、四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 33 頁(yè)、單桿活塞缸無(wú)桿腔進(jìn)油（圖 4.2 a所） 示）q cvv1F23、4q cv2A1D 2(4.3)2 2 2p1A1 p2A2 cm p1 4 D p2 4 D dcmcm4 D2 p1 p2 4 d2p2 cm有桿腔進(jìn)油（圖 4.2 b所） 示）q cv v2A14q cvD 2 d2p1A2 p2A1 cmp1 4 D2 d2 p2 4 D2224 D2 p1 p2 4 d2p1cmcm(4

50、.4)(4.5)(4.6)差動(dòng)連接（圖 4.3所示）厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工(4.8)q cv 4q cvA1 A2d 22 2 2 2F3 p1 A1 A2 cm p1 D D d cm d p1 cm (4.9)4 4 4注意：差動(dòng)連接時(shí)，活塞向有桿腔一方運(yùn)動(dòng)(缸體固定)；差動(dòng)連接用于快進(jìn)與快退速度相同的場(chǎng)合。差動(dòng)連接實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，有桿腔進(jìn)油實(shí)現(xiàn)快退，即v2=v3，則：D 2d 。三、活塞缸的安裝和選用(學(xué)生自學(xué))四、應(yīng)用舉例1、活塞缸并聯(lián)例：圖示液壓系統(tǒng)，液壓缸活塞的面積 A1A2 A320cm2，所受的負(fù)載 F1 4000N，F(xiàn)26000N，F(xiàn)38000N，泵的流量 q，試分析：1)三個(gè)液壓缸是

51、怎樣動(dòng)作的？2)液壓泵的工作壓力有何變化？3)各液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度？解：推動(dòng)液壓缸運(yùn)動(dòng)所需的壓力：四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 34 頁(yè)F14000 6p1 1 4 2 106 N m 2MPa1A1 20 10 4 推動(dòng)液壓缸運(yùn)動(dòng)所需的壓力：厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 35 頁(yè)v1v2v3q20 10 425q 102q1 12L / min2A1100cm22 10 2m/sF26000 6p2 2 4 3 10 N m 3MPa2A2 20 10 4推動(dòng)液壓缸運(yùn)動(dòng)所需的壓力：p3 F38000 4 4 106 N m 4MPa3A3 20 10 41)三個(gè)缸的動(dòng)

52、作順序：缸、缸、缸。2)液壓泵的工作壓力變化： 缸運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓泵工作壓力p2Mpa。 缸運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓泵工作壓力p3Mpa。 缸運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓泵工作壓力 p4Mpa。 三缸運(yùn)動(dòng)都停止時(shí)，液壓泵工作壓力p5Mpa。3)各個(gè)液壓的運(yùn)動(dòng)速度：總結(jié)：液壓缸并聯(lián)時(shí)，負(fù)載最小的液壓缸最先動(dòng)作；當(dāng)一個(gè)缸在運(yùn)動(dòng)時(shí)，其他液 壓缸靜止，液壓泵輸出的流量全部流入運(yùn)動(dòng)的液壓缸。2、液壓缸串聯(lián) 圖示兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同相互串聯(lián)的液壓缸，無(wú)桿腔的面積A1100cm2，有桿腔面積 A2 80cm2，缸 1輸入壓力 p1=9105Pa，輸入流量 q1=12L/min，不計(jì)損失和泄漏，求：1)兩缸承受相通負(fù)載時(shí)(F1=F2)，該負(fù)載的數(shù)值

53、及兩缸的運(yùn)動(dòng)速度？12)缸2的輸入壓力時(shí)缸1的一半時(shí)(p2 12 p1)，兩缸各能承受多少負(fù)載？3)缸1不承受負(fù)載時(shí)(F1=0)，缸 2能承受多大的負(fù)載。厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工解：1) 求 F1、F2？F1 F2p1A1 p2A2 F1F1 F2 5KNp2 A1 F2求兩個(gè)的運(yùn)動(dòng)速度v1，v2？v2四川理工學(xué)院v1A2A1v1 80cm2100cm2液壓傳動(dòng)及控制講義1.6 10 2m/s12） 已知： p2 p1 ，求 F1、F2？21 p2 2 p1p1A1 p2A2 F1p2 A1 F2F1 5.4KNF2 4.5KN3) 已知F10，求 F2？F1 0p1A1 p2A2 F1F2 11.

54、25KNp2 A1 F2第 36 頁(yè)總結(jié)：液壓串聯(lián)時(shí)，求速度時(shí)，前一液壓缸的輸出為后一液壓缸的輸入；求力時(shí) 對(duì)每一個(gè)液壓進(jìn)行受力平衡分析。4.1.2 柱塞缸（簡(jiǎn)單介紹）1、柱塞缸只能制成單作用缸，要實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，則必須使用兩個(gè)柱塞缸?；爻炭?用缸徑較小的柱塞缸。2、柱塞缸可用于大型或超長(zhǎng)行程的場(chǎng)合。（這時(shí)活塞缸不易實(shí)現(xiàn)）3、柱塞缸的輸出力F 及運(yùn)動(dòng)速度 v的計(jì)算公式v q cvv 2 cvD2(4.10)(4.11)44.1.3 擺動(dòng)缸1、擺動(dòng)缸輸出轉(zhuǎn)矩并實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)，它有單葉片和雙葉片兩種形式。如圖4.7所 示。厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工(4.12)(4.13)2、擺動(dòng)液壓缸的擺動(dòng)軸輸出轉(zhuǎn)矩T和角速

55、度 的計(jì)算公式T Zb D 2 d 2 p1 p2 cm88q cvZb D 2 d24.2其它型式的常用缸（學(xué)生自學(xué)）1、增壓缸2、多級(jí)缸3、齒條活塞缸4、氣液阻尼缸4.3缸的結(jié)構(gòu)液壓缸一般由缸體組件（缸筒、缸蓋等）、活塞組件（活塞、活塞桿等）、密封件和連 接件、緩沖裝置和排氣裝置等五部分組成。厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 37 頁(yè)四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 38 頁(yè)4.3.1缸體組件1、缸體組件的組成缸體組件通常由缸筒、缸蓋、缸底、導(dǎo)向環(huán)和支承環(huán)等組成。2、缸體組件的連接形式（缸筒和缸蓋）3、導(dǎo)向套對(duì)活塞桿或活塞氣導(dǎo)向的和支承的作用4.3.2活塞組件活塞組件由活

56、塞、活塞桿和連接件等構(gòu)成。一、活塞組件的連接形式（活塞與活塞桿）厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 39 頁(yè)1、螺紋式連接結(jié)構(gòu)。如圖4.21 a)2、半環(huán)式連接結(jié)構(gòu)。如圖4.21 b)3、整體式結(jié)構(gòu)4、焊接式結(jié)構(gòu)5、錐銷式連接二、活塞和活塞桿的材料 活塞一般用鑄鐵或鋼制造，要求有一定強(qiáng)度和良好的耐磨性?；钊麠U用鋼制造，它必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，并要求其表面耐磨、防繡。因此 表面需鍍鉻。三、活塞的密封形式a) O形密封圈密封 b) L形密封圈密封 c)Y形密封圈密封 d) 小 Y 形密封圈密封四、活塞桿伸出端結(jié)構(gòu)1、液壓缸常用的伸出端端蓋結(jié)構(gòu)(如圖 4.23所示)2、活塞桿頭部的

57、連接形式(如圖 4.25所示)厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 40 頁(yè)內(nèi)、外螺紋連接常用于標(biāo)準(zhǔn)化液壓缸；雙耳環(huán)連接、半耳連接多用于非標(biāo)準(zhǔn)化液 壓缸。4.3.3緩沖裝置1、緩沖原理：使活塞或缸筒在其走向行程終端時(shí)，在出口腔內(nèi)產(chǎn)生足夠的緩沖壓 力，即增大工作介質(zhì)出口阻力，從而降低液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度，避免活塞與缸蓋相撞。2、液壓缸中常用的緩沖裝置4.3.4排氣裝置1、排氣裝置一般都是安裝在液壓缸的最高部位處。2、應(yīng)用場(chǎng)合：速度穩(wěn)定性要求高的液壓缸和大型液壓缸。3、排氣裝置的兩種結(jié)構(gòu)形式：排氣閥和排氣塞。4.4液壓缸的設(shè)計(jì)厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 41 頁(yè)4

58、.4.1缸主要尺寸的計(jì)算對(duì)于活塞缸，缸主要尺寸指：1、缸內(nèi)徑 D和活塞桿直徑。根據(jù)最大總負(fù)載Fmax和選取的工作壓力p 來(lái)確定。2、液壓缸的缸筒長(zhǎng)度。由活塞最大行程，活塞長(zhǎng)度，活塞導(dǎo)向長(zhǎng)度，活塞桿密封 長(zhǎng)度和特殊要求的的其它長(zhǎng)度確定?；钊L(zhǎng)度B=（0.61.0）D；導(dǎo)向套長(zhǎng)度 A（0.6 1.5）d；液壓缸缸筒的長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的2030倍。3、缸的進(jìn)出口直徑d0。v為液壓缸配管內(nèi)液體的平均流速（一般取 v45m/s）。注意：缸的進(jìn)出口直徑d0是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值。計(jì)算出來(lái)之后需圓，然后整按照標(biāo)準(zhǔn)選 取。4.4.2缸的強(qiáng)度計(jì)算和校核（學(xué)生自學(xué)）1、缸筒壁厚的計(jì)算2、活塞桿直徑的校核3、液壓缸固定螺栓直

59、徑計(jì)算4、活塞桿穩(wěn)定性計(jì)算。4.5緩沖裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算4.5.1緩沖裝置的工作原理（學(xué)生自學(xué)）4.5.2液壓缸緩沖裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算一、緩沖裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算主要是確定：緩沖行程l（緩沖柱塞的長(zhǎng)度）、緩沖柱塞直 徑 d。二、設(shè)計(jì)計(jì)算的步驟：1、先確定緩沖行程的長(zhǎng)度即緩沖柱塞直徑。2、校核強(qiáng)度，合格則采用初選值；不合格則重新選擇。4.6液壓馬達(dá)4.6.1液壓馬達(dá)的分類、特點(diǎn)及應(yīng)用厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院液壓傳動(dòng)及控制講義第 42 頁(yè)齒輪式高速液壓馬達(dá) 葉片式液壓馬達(dá) 高速液壓馬達(dá) 葉柱片塞式式 低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)4.6.2液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)（簡(jiǎn)要講述）1、壓力2、流量和排量3、轉(zhuǎn)速和容積效率4、

60、轉(zhuǎn)矩和機(jī)械效率5、功率和總效率4.6.3高速液壓馬達(dá)1、高速液壓馬達(dá)的特點(diǎn) 轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，便于啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速和換向。2、高速液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)型式 齒輪式、葉片式、柱塞式。4.6.4低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)1、低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)的特點(diǎn) 轉(zhuǎn)矩大，低速穩(wěn)定性好，因此可以直接與工作機(jī)構(gòu)相連，不需要減速裝置，使傳 動(dòng)結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。2、低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)型式 單作用曲軸連桿徑向柱塞使液壓馬達(dá)、多作用內(nèi)曲線徑向注塞式液壓馬達(dá)。作業(yè)：P129 4-10 4-11思考：P129 4-1 4-9第 5 章 液壓傳動(dòng)控制調(diào)節(jié)元件厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工四川理工學(xué)院 液壓傳動(dòng)及控制講義第 43 頁(yè)2、按控制方式分3、