采掘机械与液压传动 第1篇4-6章

第四章液压马达第一节液压马达的结构特点和主要技术参数一、结构特点和分类液压马达是液压系统的一种执行元件（另一种是液压缸）。它将液压泵提供的液体压力能转变为其输出轴的机械能（扭矩和转速）。从能量观点看，马达和泵是可逆的，即泵可做马达用，反之亦然。由于用途和工作条件不同，对它们的性能要求也不一样，所以相同结构类型的泵、马达之间存在差别。1、液压马达应能正、反转运行，内部结构具有对称性，液压泵通常是单向旋转的。2、泵必须有自吸能力要求，马达无，但要具备变化容积的初始密封性。3、为适应调速需要，液压马达转速范围应足够大。特别是它对最低稳定转速有一定的要求，而液压泵都是在高速稳定下工作的，其转速基本不变。4、为了改善液压泵的吸液性能和避免出现气蚀现象，通常吸液口比排液口大，而液压马达吸排液口尺寸可以一样。由于以上原因，所以很多同类型的液压泵和液压马达是不能互逆使用的。液压马达的分类：按结构可以分为⑴齿轮式液压马达⑵叶片式液压马达⑶柱塞式液压马达，其中又分为轴向柱塞式液压马达和径向柱塞式液压马达两种。高速小扭矩马达：低速大扭矩马达：mNM1500min/200150r～nmNM1500min/200150r～n二液压马达的主要技术参数和职能符号1、主要技术参数（1）排量qM：不考虑液体在马达内的泄漏时推动主轴每转一周所需要的工作液体体积，ml/r。马达排量的大小只取决于马达本身的工作原理和结构尺寸，与工作条件和转速无关。（2）输入流量和容积效率进入马达进液口的液体流量称为输入流量，单位为l/min，设泄露流量为，则推动马达作功流量为,所以马达容积效率为：MQ'MMQQ'MMvmQQQMMQVMMQ（3）输出转速（4）马达的输出扭矩MM（5）马达的输出功率NM和总效率ηM2职能符号如图1-4-1所示。min)/(103rqQnMvmMM)(1026mNqPMmMMMMMn)(10606kwPQNMMMmMVMM第二节齿轮式马达和叶片式一齿轮式马达的工作原理和技术参数1、工作原理（如图1-4-2）2、技术参数的计算（1）排量（2）平均输出转速（3）平均输出扭矩二叶片式马达的工作原理及结构特点1、双作用式叶片马达的工作原理（如图1-4-3）2、技术参数计算zBmqM22vmMMMqQnmMMMMqPM（1）排量式中s—叶片厚度；z—叶片（2）平均输出转速（r/min）（3）平均输出扭矩3、双作用叶片马达的结构特点（1）每个叶片底部都装有燕式弹簧，把叶片顶紧在定子内表面上。（2）叶片径向安装。MqszrRrRBqM)()(2MvmMMqQnmMMMMqPM)(mN（3）叶片槽底部壳体（装有并联的单向阀）与压力液体相通以增加初始密封性。（4）具有体积小，转动惯量小，输出扭矩均匀，动作灵敏，适于高频、快速的换向传动系统。第三节轴向柱塞马达轴向柱塞马达有斜盘式和斜轴式两种类型。一、工作原理（如图1-4-5）二、主要技术参数计算1、排量2、平均输出转速3、平均输出扭矩DztgrdqM24)/(rmlvmMMMqQn)(rpmmMMMqPM)(mNMqMnMM第四节内曲线多作用式径向柱塞马达它是一种低速大转矩马达。一、工作原理（如图1-4-6）主要由定子、转子、柱塞组和配流轴等主要部件组成。这种马达既有轴转结构，也有壳转结构。二、主要参数计算1、排量2、平均输出转速3、平均输出扭矩MM三、典型结构横梁传递切向力的马达。图1-4-7sxYzdqM24MqMnvmMMMqQnmMMMqPM第五章液压缸第一节概述液压缸也称油缸，它的功用与液压马达类似。常用液压缸类型见表1-5-1。单作用液压缸：活塞只是一个方向动作，靠液压力推动。回程靠自重或外力将活塞杆推回。双作用液压缸：活塞只是两个方向动作，也靠液压力推动。第二节常用液压缸一、双作用单活塞杆推力液压缸组成：主要由缸筒、活塞、活塞杆、密封件、缸盖等组成。这类液压缸的特点是活塞两侧的有效作用面积不等，在相同的液压力和流量作用时，活塞杆双向的出力和运动速度不同：出力大时速度低，出力小时速度高。123456891271110推拉力和运动速度计算：1、普通油路连接时2、差动连接时由此可见，单活塞杆推力油缸在差动连接时，伸出速度更高，但推力却小得多。）（）（拉推拉推2222224444dDQVDQVpdDFpDFpdF2424dQV二、双伸缩液压缸组成：一级缸、二级缸、活柱、大小导向套、底阀和大小活塞等组成。如图1-5-4s230Y型立柱，一级缸内径D=230，最大高度为4500，最小高度为1982，总行程达2518。三、齿条式液压缸（如图1-5-5）主要用在工作机构的回摆运动上。如某些部分断面掘进机的工作机构左右摆动装置和短工作面采煤机工作机构摇臂的回转运动都是由其实现的。其输出扭矩和角速度分别为tttDDQDDQDPDM2228248)(mN第六章液压控制阀第一节概述液压控制阀又称液压阀，是液压系统中的控制元件。控制和调节系统中工作液体的压力、流量和方向，以满足对执行机构（液压缸、液压马达）所提出的压力、速度和换向的要求，从而使执行机构实现预期的动作。主要分为三类：1、压力控制阀：控制工作液体的压力，实现执行机构提出的力或力矩的要求。这类阀主要溢流阀，安全阀，减压阀，卸荷阀，顺序阀，平衡阀等；2、流量控制阀：控制和调节系统流量，从而改变执行机构的运动速度。主要有节流阀，调速阀和分流阀等。3、方向控制阀：用于控制和改变系统中工作液体的流动方向，以实现执行机构运动方向的转换。方向控制阀可分为二通、三通、四通和多通阀等。操纵方式有：手动、液压、电液、电磁和机械换向。各种液压阀的阀口数量因阀而异，一般分为5种。用字母所表示的阀口功能说明如下：压力油口（P）：进入压力油的油口。减压阀、顺序阀的出油口也是压力油口。回油口（O或T）：低压油口，阀内的低压油由此流出，流向下一个元件或油箱。泄油口（L）：低压油口，阀体中漏到空腔中的低压油经它回到油箱。工作油口：指方向阀的A、B油口，由它连接执行元件。控制油口（K）：使控制阀动作的外接控制压力油由此进入。第二节压力控制阀一溢流阀（安全阀）1、作用：调节系统的工作压力。在定量泵调速系统中，溢流稳压，常开，调定压力较低。在容积调速系统中，限定最高压力，常闭，安全保护。职能符号如右图所示：国产溢流阀分为三个系列：P系列的低压溢流阀：0.2～2.5MPaY系列的中压溢流阀：0.6～6.2MPaYF系列的高压溢流阀：0.6～32MPa2、结构和工作原理（1）直动式溢流阀（图1-6-2）组成：阀芯1、阀座2、密封圈3、弹簧6、调压螺钉7等零件组成。2）先导式溢流阀（图1-6-3）组成：阀体1、主阀阀座2、主阀阀芯3、主阀弹簧4、先导阀弹簧7、调压螺钉8、先导阀阀芯5、先导阀阀座9、螺堵6等。3、应用举例（1）作溢流阀用，保持系统压力的基本稳定；（2）作安全阀用，溢流阀常闭，当负载增大使系统的压力超过溢流阀调定的压力是，溢流阀开启，油液流回油箱，保证液压系统的安全；（3）作卸荷阀用，溢流阀在近于零压下溢流，液压泵卸荷空运转。二、减压阀用于单泵供液同时需要两种以上工作压力的传动系统中。其作用是将主回路中高压工作液体的压力降为所需要的压力值，以满足系统分支液压元件的工作需要。通常要求能自动保持其输出压力值基本不变。1、工作原理按调节要求不同，可分为定压、定比、定差三种减压阀。定压减压阀（如图1-6-7）应用最为广泛。减压阀有直动和先导式两种。职能符号如右图所示：其中P1——一次油路，P2——二次油路。2、应用举例：机床夹紧回路三、顺序阀利用液体压力来自动控制液体传动系统中各执行元件动作先后顺序的液压元件。根据控制液体的来源不同，可分为直控顺序阀和远控顺序阀。1、工作原理（图1-6-9）2、应用：作为卸荷阀使用，如图四、压力继电器压力继电器是利用液体压力控制的电气开关，将液体压力信号转变为电信号，控制各种电气元件（电磁阀、电机、时间继电器等）的动作，实现系统的自动控制和安全保护。1、继电器的结构和工作原理（图1-6-11）按结构形式可分为柱塞式、弹簧管式、膜片式和波纹管式四种。2、应用电磁溢流阀做卸荷阀使用的卸荷回路第三节流量控制阀一、节流阀：主要应用于由定量泵供油的小流量系统中。1、作用：利用改变流通面积来改变通过节流阀的流量，从而改变油缸或油马达的运动速度，也可用来进行加载和提供背压。2、原理和结构液体流经任何形状节流口的流量，都遵循以下流量特性关系式：式中Q—通过节流口的流量。k—节流口形状及液体性质参数，主要取决于油温对油液粘度的影响。f—节流口通流截面积。△p—节流口前后压力差。m—指数，由节流口形状决定，其值0.5≤m≤1。因此：当节流口形状一定，前后压力差不变时，通过节流口的流量与节流口的通流面积成正比，即节流口开大，流量就大，反之流量就小。mpkQf①L形节流阀的结构（如图1-6-13）L形三角槽式节流阀②LDF单向节流阀（如图1-6-14）主要缺点：△p变，则Q变，故节流阀只限于外载荷变化不大或对速度稳定性要求不高的场合。为了克服这一缺点，可采用流量稳定的调速阀。二、调速阀节流阀的进油口串联一个定差减压阀，使液压泵的输出压力p1减小到p2后进入节流口，然后利用减压阀芯的自动调节作用，使节流口前后的压力差保持不变，从而保证流经调速阀的流量恒定。调速阀中的减压阀又称压力补偿器。工作原理（图1-6-15）min/05.0minlQMPaP3.6maxmin/100632510lQ、、、调速阀要求：1、只能单向使用。2、3、可与单向阀并联组成单向调速阀。Q型调速阀结构（如图1-6-16）Q型P=0.5～6.3MPaQmin=30ml/minQF型P=32MPa三、分流阀1、作用分流阀又称同步阀，保证两个或两个以上执行元件工作时同步运动。分为两类：（1）等量分流阀：把流量向几个出油口平均分配（2）比例分流阀：按一定比例向各出油口分配流量MPa～pp5.04.0312、原理载荷相同：分流阀的出油口压力p3和p4相等，因为可变节流口c、d完全相同，所以油腔6、7中的压力p1、p2也相等。故节流口的压力差△p1=p0-p1=p0-p2=△p2，流量Q1=Q2，从而使执行机构能同步运动。载荷不同（假设出油口压力p3p4）：压力差p1-p2减小，Q1减小Q2增加，又使节流口a、b上的压降发生变化，油腔6的压力p1上升，油腔7的压力p2下降，所以阀芯向左移动，从而又使可变节流口的压降发生变化，使p1减小而p2增加，这样直到压力平衡，从而使执行机构能适应负载的变化而保持运动的同步。第四节方向控制阀一、方向控制阀的功用和分类功用：控制工作液体流向和通断。分类：单向阀、换向阀。二、单向阀只允许工作液体单一方向流动，分为普通单向阀和液控单向阀两类。1、单向阀2、液控单向阀两个液控单向阀组成一个液压锁。如图1-6-19/201p2pk三、换向阀1、作用和分类作用：利用阀芯与阀体相对位置的变化，来变换通油孔道的相互连接关系，从而达到控制液体流动方向的目的。分类：根据阀芯相对于阀体的运动方式，可分为转阀式换向阀和滑阀式换向阀两种。换向过程换向阀阀芯的工作位置数目通常分为二位和三位，在功能符号中用一个方框符号来代表其一个工作位置，有几个方框，就表示有几“位”。进出油口的数目（通路数）可分为二通、三通、四通、五通等几种。箭头表示内部油路相通；表示不通。位和通路的组合可构成二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等各种不同工作功能的换向阀。按照改变阀芯位置的操作方式不同换向阀可分为：（1）手动换向阀：（2）机动换向阀：（3）电磁换向阀：（4）液动换向阀：（5）电磁液动换向阀：2、几种常见的换向阀手动换向阀电磁滑阀液动滑阀3、三位换向阀的滑阀机能阀芯在中间位置时各油口间各种