第十七章液壓傳動(dòng)17.1液壓傳動(dòng)基本知識(shí)17.2液壓動(dòng)力元

第十七章液壓傳動(dòng)17.1液壓傳動(dòng)基本知識(shí)

17.2液壓動(dòng)力元件17.3液壓執(zhí)行元件17.4液壓控制元件17.5液壓輔助元件17.6液壓基本回路17.7液壓系統(tǒng)應(yīng)用舉例第十七章液壓傳動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解主要液壓元件，并熟悉其工作原理；2.掌握液壓基本回路的工作原理；3.能夠識(shí)讀基礎(chǔ)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖；4.熟悉液壓傳動(dòng)在汽車中的應(yīng)用。17.1液壓傳動(dòng)基本知識(shí)17.1.1液壓傳動(dòng)的工作原理

17.1.2液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的圖形符號(hào)及組成17.1.3液壓油17.1.4液壓傳動(dòng)的力學(xué)基礎(chǔ)

17.1.1液壓傳動(dòng)的工作原理1.液壓傳動(dòng)是利用密閉容積中受壓液體來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)方式。

2.液壓傳動(dòng)的工作原理有以下幾個(gè)要點(diǎn)（1）液壓傳動(dòng)是以密封容積中的有壓液體作為傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的工作介質(zhì)。（2）執(zhí)行元件所能承載的大小與油液壓力和液壓缸活塞有效作用面積有關(guān)，它的運(yùn)動(dòng)速度取決于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入缸內(nèi)油液容積的多少。（3）液壓傳動(dòng)裝置本質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，液壓泵先把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為便于輸送的液壓能，通過(guò)液壓回路，執(zhí)行元件又將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出做功。17.1.2液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的圖形符號(hào)及組成1.液壓圖形符號(hào)的含義

2.液壓系統(tǒng)的組成

（1）動(dòng)力元件。一般是液壓泵（2）執(zhí)行元件。一般指作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸、作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)。（3）控制元件。指各種閥類元件。（4）輔助元件。（5）傳動(dòng)介質(zhì)。3.液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)17.1.3液壓油液壓傳動(dòng)是以液體（通常是液壓油）作為工作介質(zhì)來(lái)進(jìn)行能量傳遞的。1．液壓油的物質(zhì)性質(zhì)1）粘性液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，這一特性稱為液體的粘性。（1）動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度的物理意義是：液體在單位速度梯度下流動(dòng)時(shí)，接觸液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力。（2）運(yùn)動(dòng)粘度在相同溫度下，液體的動(dòng)力粘度和它的密度的比值稱為運(yùn)動(dòng)粘度。我國(guó)生產(chǎn)的液壓油采用40°C時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度值（mm2/s）為其粘度等級(jí)標(biāo)號(hào)，即油的牌號(hào)。2）粘度和溫度的關(guān)系油的粘度隨溫度變化的性質(zhì)稱為油液的粘溫特性。

2．液壓油的選擇為減小油液的泄漏損失，在使用溫度較高、壓力較高或轉(zhuǎn)速較低時(shí)，應(yīng)采用粘度較大的液壓油；

17.1.4液壓傳動(dòng)的力學(xué)基礎(chǔ)1．壓力在液壓傳動(dòng)中，習(xí)慣將液體的壓強(qiáng)p稱為壓力。液壓缸中的工作壓力p隨外界負(fù)載的變化而變化。2．流量單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一截面的液體體積稱為體積流量q活塞運(yùn)動(dòng)速度的大小由輸入液壓缸的流量來(lái)決定。17.2液壓動(dòng)力元件17.2.1液壓泵的基本概念17.2.2齒輪泵17.2.3葉片泵17.2.4柱塞泵17.2.5液壓泵的使用17.2.1液壓泵的基本概念1.液壓泵的用途和分類液壓泵是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)力元件。它的作用是將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成液壓能，給系統(tǒng)提供具有一定壓力和流量的工作液體。2液壓泵的工作原理17.2.2齒輪泵齒間所形成的密封容積逐漸增大，出現(xiàn)了部分真空，因此油箱中的油液就在大氣壓力的作用下，經(jīng)吸油管和齒輪泵入口進(jìn)入吸油腔。隨著壓油腔輪齒的逐漸嚙合，密封容積逐漸減小，油液就被擠出。17.2.3葉片泵1．單作用葉片泵的工作原理這種葉片泵轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)工作空間只完成一次吸油和壓油，因此稱為單作用葉片泵。偏心量的改變會(huì)引起葉片泵輸油量的相應(yīng)變化，偏心量增大，輸油量也會(huì)隨之增大。單作用式葉片泵是變量液壓泵2.雙作用葉片泵的工作原理定子內(nèi)表面軸向曲線近似為橢圓，該曲線由四段圓弧和四段過(guò)渡曲線所組成。

轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)工作空間要完成兩次吸油和壓油，所以稱之為雙作用葉片泵。雙作用式葉片泵的流量不可調(diào)，是定量泵。17.2.4柱塞泵柱塞泵是靠柱塞在缸體中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使密封容積發(fā)生變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油與壓油的。泵的輸油量決定于柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程長(zhǎng)度，也就是決定于斜盤的傾角γ，γ越大，輸油量也就越大。17.2.5液壓泵的使用齒輪泵每一對(duì)齒輪嚙合過(guò)程中的容積變化是不均勻的，這就形成較大的流量脈動(dòng)，并產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。一般只能用于低壓、輕載系統(tǒng)。葉片泵的輸油量均勻，壓力脈動(dòng)較小，容積效率較高。軸向柱塞泵能在高壓和高轉(zhuǎn)速下工作，并具有較高的容積效率，因此在高壓系統(tǒng)中應(yīng)用較多。17.3液壓執(zhí)行元件17.3.1液壓馬達(dá)17.3.2液壓缸17.3.1液壓馬達(dá)1.齒輪馬達(dá)由于a和b均小于齒高h(yuǎn)，所以在兩個(gè)齒輪I、Ⅱ上受到的液壓力并不平衡（如圖所示），在這兩個(gè)力的作用下，齒輪就可以按圖示方向輸出轉(zhuǎn)矩2.葉片式液壓馬達(dá)由于液壓力的作用而產(chǎn)生的推力差也都形成力矩。這些力矩的方向相同，它們的總和是推動(dòng)轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的總力矩。液壓馬達(dá)（或液壓泵）的每轉(zhuǎn)排油量稱為排量，以V表示，單位為m3／r或cm3／r

17.3.2液壓缸液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)的機(jī)械能1．活塞式液壓缸在無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)，因活塞有效面積大，所以速度小，推力大；在有桿腔進(jìn)油時(shí)，因活塞有效面積小，所以速度大，推力小。2.液壓缸差動(dòng)連接當(dāng)單桿液壓缸兩腔互通并接入壓力油時(shí)，活塞可作差動(dòng)快速運(yùn)動(dòng)。液壓缸的這種油路連接，稱為差動(dòng)連接。液壓缸的差動(dòng)連接是在不增加液壓泵流量的情況下實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)的有效方法。17.4液壓控制元件17.4.1液壓控制閥概述17.4.2方向控制閥17.4.3壓力控制閥17.4.4流量控制閥17.4.1液壓控制閥概述液壓閥可分為三大類：方向控制閥，如單向閥、換向閥等；壓力控制閥，如溢流閥、順序閥、減壓閥和壓力繼電器等；流量控制閥，如節(jié)流閥、調(diào)速閥等。液壓控制閥應(yīng)滿足以下基本要求。（1）動(dòng)作靈敏，工作平穩(wěn)可靠，沖擊、振動(dòng)和噪聲盡可能小。（2）油液流經(jīng)閥時(shí)的阻力損失要小。（3）密封性要求良好，泄漏量小。（4）結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單緊湊，體積小，通用性強(qiáng)，壽命長(zhǎng)。17.4.2方向控制閥方向控制閥在液壓系統(tǒng)中主要是用來(lái)連通油路或切換油流的方向，從而控制執(zhí)行元件的啟動(dòng)、停止或改變其運(yùn)動(dòng)方向。1．單向閥1）普通單向閥：普通單向閥控制油液只能按一個(gè)方向流動(dòng)而反向截止，故稱單向閥。一般單向閥的開(kāi)啟壓力約在0.035～0.05MPa，用作背壓閥時(shí)，開(kāi)啟壓力一般在0.2～0.6MPa。2）液控單向閥與普通單向閥相比，增加了一個(gè)控制油口X當(dāng)控制油口X處無(wú)壓力油通入時(shí)，液控單向閥起普通單向閥的作用；當(dāng)控制油口X通入壓力油時(shí)，進(jìn)、出油口接通，油液可以反向流動(dòng)。2．換向閥

1）換向閥工作原理滑閥式換向閥是利用閥芯在閥體內(nèi)做軸向滑動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)換向作用的。不同的位數(shù)和通數(shù)是由閥體上的沉割槽和閥芯上臺(tái)肩的不同組合而成的2）換向閥圖形符號(hào)位數(shù)用方格（一般為正方格，五通閥用長(zhǎng)方格）數(shù)表示；

在一個(gè)方格內(nèi)，箭頭、封閉符號(hào)“⊥”或“┳”與方格的交點(diǎn)數(shù)為油口通路數(shù)，即“通”數(shù)。三位閥常態(tài)位各油口的連通方式稱為中位機(jī)能。3）幾種常見(jiàn)的換向閥電磁換向閥是利用電磁鐵吸力操縱閥芯換位來(lái)控制液流方向的控制閥。液動(dòng)換向閥依靠油壓作用于滑閥閥芯的位置，以實(shí)現(xiàn)油路的切換。電液換向閥是由電磁閥和液動(dòng)閥組合而成。17.4.3壓力控制閥在液壓系統(tǒng)中，壓力控制閥主要用來(lái)控制系統(tǒng)或回路的壓力，或利用壓力作為信號(hào)來(lái)控制其他元件的動(dòng)作。這類閥工作原理的共同特點(diǎn)是利用作用在閥芯上的液壓力與彈簧力相平衡來(lái)進(jìn)行工作。1.溢流閥溢流閥的主要功用是控制和調(diào)整液壓系統(tǒng)的壓力，以保證系統(tǒng)在一定的壓力或安全壓力下工作。1）直動(dòng)式溢流閥直動(dòng)式溢流閥是依靠系統(tǒng)中的壓力油直接作用在閥芯上與彈簧力等相平衡，以控制閥芯的啟閉動(dòng)作。2）先導(dǎo)式溢流閥先導(dǎo)閥內(nèi)的彈簧用來(lái)調(diào)定主閥的溢流壓力，主閥控制溢流量。2.順序閥順序閥是以壓力為信號(hào)自動(dòng)控制油路通斷的壓力控制閥，常用于控制系統(tǒng)中多個(gè)執(zhí)行元件動(dòng)作的先后順序。1）直動(dòng)式溢流閥由于閥出油口接壓力油路，因此其上端彈簧處的泄油口必須另接一油管通油箱，這種連接方式稱為外泄，泄漏油由閥的出油口流回油箱，這種連接方式稱為內(nèi)泄。2）先導(dǎo)式順序閥順序閥與溢流閥的不同之處是：順序閥的出油口通向系統(tǒng)的另一壓力油路即工作油路，而溢流閥出口接油箱。3.減壓閥1）減壓閥作用和類型減壓閥是利用液流流經(jīng)縫隙產(chǎn)生壓力降的原理，使得出口壓力低于進(jìn)口壓力的壓力控制閥，減壓閥縫隙越小，壓力損失越大，減壓作用就越強(qiáng)。2）減壓閥與溢流閥的主要區(qū)別（1）減壓閥利用出口油壓與彈簧力平衡；而溢流閥則利用進(jìn)口油壓與彈簧力平衡。（2）減壓閥的進(jìn)、出油口均有壓力，所以彈簧腔的泄油需要從外部單獨(dú)接回油箱（稱外部回油）；而溢流閥的泄油可沿內(nèi)部通道經(jīng)回油口流回油箱（稱內(nèi)部回油）。（3）非工作狀態(tài)時(shí)，減壓閥的閥口常開(kāi)（為最大開(kāi)口）；而溢流閥則是常閉的。4.壓力繼電器壓力繼電器是將系統(tǒng)或回路中的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置。它可利用液壓力來(lái)啟閉電氣觸點(diǎn)發(fā)生電信號(hào)，從而控制電氣元件（如電機(jī)、電磁鐵和繼電器等）的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電機(jī)啟停、液壓泵卸荷等。17.4.4流量控制閥利用改變閥口通流截面的大小或通流通道的長(zhǎng)短來(lái)改變液阻（液阻即為小孔縫隙對(duì)液體流動(dòng)產(chǎn)生的阻力），以達(dá)到調(diào)節(jié)通過(guò)閥口的流量的目的。1.節(jié)流閥只適用于負(fù)載和溫度變化不大或速度穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合2.調(diào)速閥調(diào)速閥與節(jié)流閥的不同之處是帶有壓力補(bǔ)償裝置，調(diào)速閥是由定差減壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)而成的組合閥。無(wú)論負(fù)載如何變化，只要節(jié)流閥通流面積不變，液壓缸的速度亦會(huì)保持基本恒定。17.5液壓輔助元件液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的輔助裝置包括油管、管接頭、油箱、濾油器、蓄能器、密封元件、冷卻器和熱交換器等。1油管與管接頭2濾油器線隙式過(guò)濾器，過(guò)濾精度較低，多用于吸液管路和回液管路。燒結(jié)式過(guò)濾器，過(guò)濾精度高，適用于精濾。3．蓄能器蓄能器是儲(chǔ)存壓力油的一種容器。它在系統(tǒng)中的作用是：在短時(shí)間內(nèi)供應(yīng)大量壓力油，以實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的快速運(yùn)動(dòng)；補(bǔ)償泄露以保持系統(tǒng)壓力；消除壓力脈動(dòng)；緩和液壓沖擊。4．密封裝置在液壓系統(tǒng)中，密封裝置是用來(lái)防止工作介質(zhì)的泄漏和外界灰塵、氣體等的侵入。17.6液壓基本回路17.6.1方向控制回路17.6.2壓力控制回路17.6.3流量控制回路17.6.1方向控制回路在液壓系統(tǒng)中，利用方向閥控制油液通斷和換向，使執(zhí)行元件啟動(dòng)、停止或變換運(yùn)動(dòng)方向，稱為方向控制回路。1.啟?；芈繁幂敵龅挠鸵航?jīng)二位三通電磁閥回油箱，使泵在很低的壓力工況下運(yùn)轉(zhuǎn)（稱為卸荷）2.鎖緊回路最簡(jiǎn)單的方法是利用三位換向閥的M型或O型中位機(jī)能封閉液壓缸兩腔，活塞即被鎖緊。最常用的方法是采用液控單向閥實(shí)現(xiàn)鎖緊。

17.6.2壓力控制回路1.調(diào)壓回路

多級(jí)調(diào)壓回路2.減壓回路當(dāng)某個(gè)執(zhí)行元件或某一支油路所需要的工作壓力低于系統(tǒng)主油路的工作壓力或要求有較穩(wěn)定的工作壓力時(shí)，可采用減壓回路。3.增壓回路

當(dāng)液壓系統(tǒng)的某一支油路需要壓力較高而流量又不大的壓力油時(shí)可采用增壓回路4.保壓回路

使系統(tǒng)在液壓缸不動(dòng)或僅有微小位移的情況下穩(wěn)定地維持壓力。5.卸荷回路

當(dāng)液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件停止運(yùn)動(dòng)后，液壓泵輸出的油液在低壓下流回油箱，稱為液壓泵的卸荷。1）換向閥卸荷回路用換向閥中位機(jī)能的卸荷回路，卸荷方法比較簡(jiǎn)單，當(dāng)壓力較高，流量較大時(shí)，容易產(chǎn)生沖擊，故適用于低壓、小流量液壓系統(tǒng)2）復(fù)合泵的卸荷回路當(dāng)工作負(fù)載小時(shí)，雙泵共同向系統(tǒng)供油，實(shí)現(xiàn)輕載快速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)工作負(fù)載增大時(shí)，由泵1單獨(dú)向系統(tǒng)供油，實(shí)現(xiàn)重載慢速運(yùn)動(dòng)。17.6.3速度控制回路1.節(jié)流調(diào)速回路

利用改變通流截面積大小的方法調(diào)節(jié)進(jìn)入執(zhí)行元件的流量，達(dá)到改變執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的目的，稱為節(jié)流調(diào)速。1）進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路溢流閥處于常開(kāi)狀態(tài)，泵的出口壓力恒定。2）旁路節(jié)流調(diào)速回路在調(diào)速過(guò)程中，泵的出口壓力基本等于負(fù)載壓力，因而效率較高。2.容積調(diào)速回路

依靠改變變量泵或變量馬達(dá)的排量來(lái)調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的回路。17.7液壓系統(tǒng)應(yīng)用舉例1.汽車液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)當(dāng)汽車直線行駛或等半徑轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，方向盤不動(dòng)。液壓缸的兩腔均與回油路相通，液壓缸活塞處于平衡狀態(tài)，不起助力作用。左轉(zhuǎn)方向盤，螺桿隨之向左轉(zhuǎn)動(dòng)，滑閥相對(duì)閥體向左移動(dòng)，改變油路通道；當(dāng)向右打方向盤時(shí)，滑閥右移，活塞右移，通過(guò)機(jī)械裝置作用使車輪右轉(zhuǎn)。放松方向盤，滑閥在中位彈簧的作用下恢