液压基础知识

液压基础知识培训（一）2020年4月20日主要内容•液压基础知识•液压泵基础知识•齿轮泵结构原理•齿轮泵使用及维修第一节液压传动的基础知识液压传动：利用液体的压力能来传递动力，利用液体静压传递原理来实现。静压传递原理(帕斯卡原理)：加在密闭液体上的压强，能够大小不变地由液体向各个方向传递。12AFAWP液压传动的基本原理液压术语•工作压力：系统工作时的压力Mpakg/f决定于负载（液传动的特点）•最高压力（系统压力）：压力阀调定，安全压力溢流阀•流量：单位时间流过的液体量ml/min，决定了执行机构的动作速度•泄漏、排量、响应时间、反馈、开环、闭环等压力的计量单位•相对压力（表压力）:以大气压力为基准，测量所得的压力是高于大气压的部分•绝对压力:以绝对零压为基准测得的压力•绝对压力=相对压力+大气压力•真空度:如果液体中某点的绝对压力小•于大气压力，则称该点出现真空。此时相对压力为负值，常将这一负相对压力的绝对值称为该点的真空度•真空度=|负的相对压力|=|绝对压力-大气压力|图2—2绝对压力、相对压力和真空度表压力p绝对压力真空度绝对压力绝对压力p=0•法定单位:牛顿/米2(N/m2)即帕（Pa）1MPa=106Pa•单位换算:1工程大气压（at）=1公斤力/厘米2（kgf/m2）≈105帕=0.1MPa1米水柱（mH20）=9.8×103Pa1毫米汞柱（mmHg）=1.33×102Pa1bar≈0.1Mpa=14.5psi压力的传递•帕斯卡原理:若在处于密封容器中静止液体的部分边界面上施加外力使其压力发生变化，只要液体仍保持其原来的静止状态不变，则液体中任一点的压力均将发生同样大小的变化。•液压传动是依据帕斯卡原理实现力的传递、放大和方向变换的。•液压系统的压力完全决定于外负载。图2-4帕斯卡原理泄漏•配合间隙•泄漏:当流体流经这些间隙时就会发生从压力高处经过间隙流到系统中压力低处或直接进入大气的现象(前者称为内泄漏，后者称为外泄漏)•泄漏主要是由压力差与间隙造成的液压油最常用的液压油名称及代号是：•基础油（HH）•普通液压油（HL）•抗磨液压油（HM）•低温液压油（HV）例如：L-HM32液压油粘度推荐使用范围环境温度5℃～40℃40℃～80℃粘度40℃粘度(mm2/s)40℃粘度(mm2/s)液压泵类型齿轮泵30～7054～110叶片泵p≤7MPa30～5043～77叶片泵p＞7MPa54～7065～95轴向式柱塞泵43～7770～172径向式柱塞泵30～12865～270液压油的使用控制油温防止污染定期抽检、定期更换油箱储油充分确保密封液压传动的主要优缺点主要优点：（1）无级调速；（2）功率体积比功率大，元件布置灵活；（3）易实现过载保护；（4）工作平稳；（5）便于实现自动化；（6）元件能够自行润滑，使用寿命长；（7）液压元件易实现系列化、标准化和通用化。主要缺点：（1）传动比不稳定,不能保证严格的传动比（泄漏，压缩性）（2）对油温变化敏感；（3）不宜远距离输送动力，传动效率较低（4）元件制造精度要求高，加工装配较困难，且对油液的污染较敏感。成本高（5）不易查找故障。（6）易对环境造成污染。•动力部分•执行部分•控制部分•辅助部分•介质液压系统构成液压传动系统的组成1.动力源:它将电动机（发动机）输出的机械能转变为工作液体的压力能。一般为液压泵。2.执行元件:包括液压缸和马达。它把液体的压力能转变为往复直线运动或转动的机械能。3.控制元件：包括对液压系统中液压压力、流量（速度）和方向进行控制和调节的压力阀、流量阀和方向阀，实现液压系统的工作循环。4.辅助元件：为保证液压系统正常工作所需的上述三类元件以外的装置，在系统中起到输送、贮存、加热、冷却、过滤和测量等作用。包括管路、管接头、油箱、过滤器、蓄能器及各种指示和控制仪器。5.工作介质：进行能量和信号传递的媒介，一般为液压油或水乙二醇。PTABABPT溢流阀液压泵液压控制回路液压控制回路ABPT溢流阀液压泵PTAB第二节液压泵基础知识•动力部分：将原动机的机械能转换为油液的压力能（液压能）。电机、液压泵液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵等手动泵双联泵径向柱塞泵一、液压泵（容积式泵）的工作原理1.工作原理液压泵是一种能量转换装置，它将机械能转换为液压能，是液压传动系统中的动力元件，为系统提供压力油液。靠封闭工作腔的容积变化来工作V↑,p↓,吸油；V↓,p↑,压油2.液压泵正常工作的四个基本条件①存在密封容积并且发生变化。密封容积的变化是液压泵实现吸液和排液的根本原因。所以，这种泵又称为容积式液压泵。②密封容积在变化过程中，分别与吸、排液腔相沟通。③吸液腔与排液腔必须隔开，即不能同时相互沟通。④油箱内液体绝对压力必须不小于大气压力，这是容积式液压泵能吸液的外部条件。•值得指出的是，以上四个基本条件尽管是由单柱塞泵吸液和排液过程中总结出来的，但它完全适合于其他结构形式的容积式液压泵。•二、液压泵的主要性能参数•1.压力•液压泵的压力通常指泵的排液口排出液体所具有的相对压力值，常用单位为帕(Pa或MPa)。•在液压泵中，常提到的压力有额定压力、最高压力和实际压力三种形式。•⑴额定压力--是指根据试验标准规定，液压泵在正常工作条件下所允许的连续运转情况下的最大压力值，即液压泵铭牌标注的压力值(亦称公称压力)，通常用pH表示。•⑵最高压力—是指根据试验标准规定，液压泵超过额定压力后所允许的短暂运转情况下的最大压力值，常用pk表示。显然，同一台泵的pHpk。液压泵的最高压力通常要受强度和密封条件的限制。•⑶实际工作压力—是指液压泵在实际工作条件下，排液口所具有的具体压力值，简称为工作压力。通常所提液压泵的压力就是指实际工作压力。•液压泵正常工作时，其工作压力p≤pH•2.排量和流量•⑴排量qB（mL/r或L/r）在不考虑泄漏的情况下，液压泵每转一转所排出的液体体积。它只与液压泵的工作容积的几何尺寸有关。qB=A·h(A—柱塞截面积；h—柱塞行程）•⑵理论流量QBt：QBt=qB·nB（L/min）•式中：qB—排量；nB—转数。•⑶实际流量QB：QB=QBt-ΔQB（L/min）•由于泄漏量ΔQB随着压力p的增大而增大，所以实际流量QB随着压力p的增大而减小。hAqBhAqB•3.效率•液压泵的效率是表征液压泵在能量转换过程中功率损耗的一个系数，可用ηB表示。•液压泵的效率包括容积效率(记为ηBv)和机械效率(记为ηBm)。•液压泵的容积效率—是指实际流量QB与理论流量QBt的比值，即•可见，液压泵的容积效率ηBv反映出泵容积损失大小。•当泵的工作压力愈高，泄漏系数愈大，泵的排量愈小，转速愈低，零件之间隙愈大，油液黏度愈低，泵的容积效率就愈低，容积损失就愈大。BtBBtBBtBtBBvQQQQQQQ1•液压泵的机械效率ηBm是指理论功率与实际输入功率之比值，即•式中△Nm——机械磨损所消耗的机械功率；•NBt——泵的理论机械功率；•NBi——泵的输入机械功率；•MBt——泵的理论输入扭矩；•MB——泵的实际输入扭矩；•ηBm——泵的机械效率。BBtBimBiBiBtBmMMNNNNN•可见，泵的机械效率能反映出泵的机械损失大小。•液压泵的机械磨损主要体现在轴与轴承、轴与密封件和相对运动的零件之间，若它们之间的磨损愈大，导致机械功率损耗愈大，机械效率就愈低。•液压泵的总效率等于容积效率与机械效率的乘积，即BmBvBT-△T=Ttqpt-△q=qp输入功率PsrPsr=Tω=2πnT输出功率PpoPpo=ppqp理论功率PptPpt=2πnTt=ppqpt=ppVpnp机械损失容积损失液压泵的效率产生机械损失的原因产生容积损失的原因机械摩擦、粘性摩擦高压腔向低压腔的内泄漏，压力越高，泄漏量越大pVpmp机械效率容积效率srptpmPPη输入功率理论功率ptppvqq理论流量输出流量总效率4液压泵的功率液压泵是将原动机输入的机械能转换成输出液体压力能的转换装置。体现机械能的重要参数是转矩和角速度，反映液体压力能的主要参数则是液体的压力和流量。三、分类螺杆泵多柱塞式卧式（三柱塞）单柱塞式径向式斜轴（摆缸）式直轴（斜盘）式横轴式柱塞泵双作用式（平衡式）单作用式（非平衡式）叶片泵内啮合式外啮合式齿轮泵按液压泵的结构不同分类•若按液压泵的吸、排油方向能否改变，可分为单向泵和双向泵。•单向泵是指吸、排油方向不能改变的泵，符号为；而吸、排油方向可以改变的泵称为双向泵，其符号为•若按泵的排量是否能够调整，又可分为定量泵和变量泵。•以双向泵为例，定量泵和变量泵的符号分别为四、职能符号第三节齿轮泵结构及原理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。最广泛结构简单、价廉、应用外啮合齿轮泵工困难结构紧凑、噪音小、加内啮合齿轮泵齿轮泵一、外啮合齿轮泵的结构及工作原理外啮合齿轮泵的工作原理：•吸油腔轮齿脱开啮合，V↑，实现吸油；•压油腔轮齿进入啮合，V↓，实现压油。•结构特点：•1.降低齿轮泵的噪音•齿轮泵的瞬时流量是呈周期性变化的，也是产生噪音的主要根源。•解决办法—同轴安装两套齿轮，每套齿轮之间相互错开半个齿距。•2.泄漏与间隙补偿措施•泄漏点：端面间隙、径向间隙、啮合间隙。•间隙补偿措施：•3.液压径向力及平衡措施•液压径向力：影响轴承寿命；齿轮轴变形，齿顶刮削泵体内圈。•径向力平衡措施：开设平衡槽。二、内啮合齿轮泵（一）分类⑴渐开线齿形内啮合齿轮泵⑵摆线齿形内啮合齿轮泵（二）特点尺寸小、重量轻、运动平稳、噪音低；在高速时ηv高；在低速高压下，压力脉动大，ηv低；一般用于中低压系统。内啮合齿轮泵中的小齿轮是主动轮，大齿轮为从动轮，在工作时大齿轮随小齿轮同向旋转。内啮合齿轮泵压油窗口吸油窗口月牙板从动内齿轮主动小齿轮渐开线齿形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。（三）内啮合齿轮泵工作原理内啮合齿轮泵主动小齿轮从动内齿轮摆线齿形啮合齿轮泵又称摆线转子泵。在这种泵中，小齿轮和内齿轮只相差一齿，因而不需设置隔板。压油窗口吸油窗口第四节齿轮泵的使用及维修一、选用齿轮泵时应遵循的原则•1、根据不同压力级来选用合适的齿轮泵。目前，齿轮泵分为：低压（0~2.5MPa）、中压（2.5~8MPa）、中高压（8~16MPa）、高压（16~32MPa）、超高压（大于32MPa）等几个级别。•2、由于齿轮泵是定量泵，选用齿轮泵的流量时要尽可能的与所要求的流量相符合，以免不必要的功率损失。•3.尽量采用多联泵来解决多个液压源的问题，以便实现节省功率和合理使用的目的。•4.齿轮泵的转向应根据原动机的转向来确定，并且泵的转速要与原动机的转速范围相匹配。•5.系统选用过滤器的精度应与泵的压力相匹配。低压齿轮泵的污染敏感度较低，所以允许系统选用过滤精度较低的过滤器；而高压齿轮泵的污染敏感度较高，要求系统所选用的过滤器精度也应比较高。•6.根据主机对噪声的要求选择液压泵，由于液压泵存在流量脉动现象，液压泵的噪声根据其结构不同对比如下：螺杆泵叶片泵齿轮泵柱塞泵。其中内啮合齿轮泵噪声又小于外啮合齿轮泵。二、齿轮泵安装使用时应注意的一些问题•1、油泵的安装，传动不允许采用对油泵产生径向力的方式（如皮带传动或齿轮传动），建议采用轴套式或联轴节传动方式，两轴的同轴度偏差：轴套式不大于0.05mm,弹性联轴器不大于0.1mm。•2、对进油口要安装可靠，不得漏气。进油管要有足够的通油面积，油的流速一般不得超过1m/s。•3、当油泵的吸油口高于油箱的油面时，其高度差不