机械基础-(液压传动)

液压传动第三篇液压传动用液体为工作介质来实现能量传递的传动方式称为液体传动。液体传动按其工作原理的不同可以分成两类。主要以液体动能进行工作的称为液力传动；而主要以液体压力能进行工作的称为液压传动。我们主要讲液压传动。液压传动第一节液压传动的基本知识第一节、液压传动的工作原理一、液压传动的原理和组成液压传动的工作原理是以油液为工作介质，依靠液体在密封容积变化中的压力能实现运动和动力传递的。液压传动装置本质上是一种能量转换装置，它首先将机械能转换为便于输送的液压能，然后又将液压能转换为机械能做功，驱动工作机构完成各种动作。液压传动实际上就是机械能——压力能——机械能的能量转化过程。液压传动液压千斤顶的工作原理液压千斤顶的动画第一节液压传动的基本知识液压传动第一节液压传动的基本知识二、液压传动系统的组成与图形符号1液压传动系统的组成图17-2机床工作台液压传动系统a)、b)结构图c)结构简图1—油箱2—过滤器3—液压泵4—溢流阀5—节流阀6—换向阀液压传动第一节液压传动的基本知识液压传动系统除工作介质（液压油）之外，由以下四个部分组成：（1）动力元件这类元件是将原动机输入的机械能转换为液压能的装置，其作用是为液压系统提供压力油，是系统的动力源，如各类液压泵。（2）执行元件这类元件是将液体的压力能转换为机械能的装置，其作用是在压力油的推动下输出力和速度（或力矩和转速），以驱动工作部件，如各类液压马达和液压缸。（3）控制调节元件这类元件的作用是用来控制液压系统中油液的压力、流量和流动方向，以保证执行元件实现各种预期的工作运动，如溢流阀、节流阀和换向阀等。（4）辅助元件除上述元件之外的其他元件。其作用是保证系统正常工作，如油箱、油管、管接头、过滤器、压力计等。液压传动第一节液压传动的基本知识2液压传动系统的图形符号在绘制液压传动系统图时，应该以传动原理图来表示。液压传动的原理图通常有两种表示方法：一种是以元件的结构图来表示的原理图，如上例中图17-2a所示。另一种是为了简化原理图的绘制，而采用图形符号绘制而成的原理图，如图10-2c所示。这种图简单，便于绘制，一般液压传动系统图应按照国家标准所规定的液压图形符号绘制。用图形符号绘制液压传动系统原理图应注意：元件的图形符号只表示元件的职能和连通系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也不表示系统管路布置的实际位置和各元件的是实际安装位置；图形符号应以静态或零位置表示；当组成系统的元件无法用图形符号表示时，允许采用结构简图表示。液压传动二节液压传动的基本参数及应用一、液压传动的两个基本参数——压力和流量1、压力（213页）图17-4静止液体内部的压力2、流量（214页）液压传动第二节液压传动的基本参数及应用二、压力损失和流量损失（214页）三、液压油1.液压油的可压缩性和粘性油液是液压传动系统中最常用的工作介质，同时也是液压元件的润滑剂。油液的主要性质有密度、可压缩和粘性等。液体受压力的作用后，其体积缩小的性质成为可压缩性。一般情况下，在液压传动常用的压力范围内，液压油的可压缩性对液压系统影响不大，可以忽略不计。液体在受外力作用下流动时，液体分子之间的内聚力会阻碍分子间的相对运动而产生内摩擦力，这一特性称为液体的粘性。粘性的大小可以用粘度来表示。粘度大，内摩擦力就大，液体就不易流动。油液的粘度是其最重要的特性之一，也是用来选择液压油的主要依据。油液的粘度是随温度变化而变化的。液压传动第一节液压传动的基本知识2液压油的性能要求①合适的粘度和良好的粘温性能；②良好的润滑性能；③纯度高、杂质少；④良好的抗泡性和空气释放性；⑤良好的抗氧化性、抗磨性和防腐防锈性；⑥对金属及密封材料有良好的相容性；⑦闪点和燃点高，流动点和凝点低；⑧同时还应对人体无害、对环境污染小、价格便宜、寿命长。3液压油的选用正确选用液压油对提高液压系统的工作性能及可靠性，以及延长系统使用寿命都是十分重要的。在选用液压油时，一般根据液压系统的使用性能和工作环境等因素确定液压油的品种及其合适的粘度。液压传动第一节液压传动的基本知识四、液压传动特点1液压传动的优点1）液压传动能实现较大范围的无级调速。2）在同等功率下，液压传动装置体积小，重量轻，结构紧凑。3）液压传动工作平稳，反应快，可快速启停和换向，换向冲击小。4）由于液压元件已经标准化，通用化和系列化，故液压系统的设计、制造、使用和维护都比较方便。2液压传动的缺点1）液压传动不能保证严格的传动比。2）液压传动对油温变化较敏感，因此不宜在很高或很低的温度下工作。3）液压传动由于存在较多的能量损失，故不宜做远距离传动。液压传动四川师范大学工学院2020/11/23液压传动行业名称应用举例行业名称应用举例工程机械矿山机械建筑机械冶金机械锻压机械机械制造轻工机械挖掘机、装载机、推土机凿石机、开掘机、提升机、液压支架打桩机、液压千斤顶、平地机轧钢机、压力机、步进加热炉压力机、横锻机、空气锤组合机床、冲床、自动线打包机、注塑机灌装机械汽车工业铸造机械纺织机械智能机械食品包装机、化肥包装机自卸式汽车、汽车起重机砂型压实机、加料机、压铸机织布机、抛砂机、印染机折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、机器人等液压传动液压传动系统由以下五个部分组成1.动力元件功用是把机械能转换成流体压力能，一般是液压泵。2.执行元件功用是把液体的压力能转换成机械能，一般指作直线运动的液压缸和作回转运动的液压马达。3.控制调节元件功用是控制和调节液压系统中流体的压力、流量和流动方向。如溢流阀、节流阀、换向阀等。4.辅助元件各种油管、油箱、滤油器等元件它们是保证系统正常工作不可缺少的组成部分。5.工作介质传递能量的液体，通常指液压油。液压传动1．图17-1中液压千斤顶的小缸将转换。2．液压系统由、、、和五部分组成。3．液压泵的输入，输出。4．液压缸是将液体的压力能转变为的能量转换元件，液压马达是将液体的压力能转变为的能量转换元件。5．液压阀功用是控制液压系统中液体的、和。液压传动第十八章常用液压元件一、液压泵和液压马达液压泵是液压系统的动力元件，是将输入的机械能转换为工作液体的压力能的能量转换装置，是系统的动力源。液压泵按照结构可分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等；按照泵的额定压力又可分为低压泵、中压泵和高压泵；按泵的吸、排液口能否互换，可分为单向泵和双向泵；在工作过程中输出的流量可以调节的液压泵叫变量泵，不能调节的泵叫定量泵。液压马达是液压系统的执行元件，是把输入的液压能转换成输出的机械能，驱动工作机构做功。1液压泵和液压马达的工作原理及分类液压传动系统中使用的液压泵和液压马达都是容积式的。图18-1所示为单柱塞液压泵的结构原理图。偏心轮由电动机带动旋转，在偏心轮1和弹簧4的作用下，柱塞2做直线往复运动。缸体孔和柱塞形成一个密封的工作腔，凸轮每转动一圈，柱塞就吸油和压油一次。密封工作腔工作容积的变化是能实现吸、排油液的根本原因，所以又被称为容积式液压泵。第一节常用液压元件液压传动工作原理动图图18-1液压传动第一节常用液压元件液压泵的图形符号如图10-4所示图10-4液压泵的图形符号a)一般液压泵b)单向定量泵c)单向变量泵液压马达和液压泵一样，也是依靠密封工作容积的变化实现能量的转换。从工作原理上来说，液压泵和液压马达是可逆的液压元件。但是由于液压泵和液压马达的使用目的和性能要求不同，所以同类型的液压泵和液压马达之间，仍然存在许多差别。大部分不能互逆工作。液压传动第一节常用液压元件2齿轮泵齿轮泵是一种常用的液压泵。它结构简单，体积小，制造方便，价格低廉，重量轻，自吸性能好，对油的污染不敏感；但流量和压力脉动大，噪声大，排量不可调，一般做成定量泵。齿轮泵被广泛用于各个行业。齿轮泵按照啮合形式的不同，有外啮合和内啮合两种结构形式。其中外啮合齿轮泵应用较广。（1）外啮合齿轮的工作原理。如图10-5所示。图10-5外啮合齿轮泵的工作原理图1、3—齿轮2、4—传动轴5—泵体齿轮泵原理图液压传动第一节常用液压元件泵体内相互啮合的一对齿轮1和3、两端盖和泵体一同构成了密封工作容积。同时两齿轮轮齿的啮合接触线又将密封工作容积分成左右两隔开的工作腔，形成了吸油腔（轮齿退出啮合）和排油腔（轮齿进入啮合）两部分。当齿轮按图105所示方向旋转时，右侧吸油腔内的齿轮脱离啮合，容积不断增大，形成了局部真空，油液在大气压力的作用下被从油箱经吸油管吸入吸油腔。在左侧压油腔工作容积逐渐减小，油液受到挤压经压油管排出进入系统。这就是齿轮泵的吸油和排油过程。外啮合齿轮泵由于结构上的原因，存在以下几个问题：1)困油现象：齿轮泵在工作过程中就会有一部分油液被围困在两对齿轮所形成的密封的油腔之中。这个密封的容积大小随着齿轮的转动不断发生变化。当容积由大变小时，被封闭的油液受到挤压作用，油液发热，使齿轮和轴承受到很大的额外的径向载荷。当密闭的容积由小变大时，又会形成局部真空，使得油液中的气体分离出来，产生气穴现象。困油现象会使齿轮泵产生强烈的噪声和振动，从而影响工作的平稳性和使用寿命。为消除困油现象，通常在泵两侧盖板上开卸荷槽，使封闭腔容积减少时与压油腔相通，容积增大时与吸油腔相通。液压传动第一节常用液压元件2)径向不平衡力：径向不平衡作用力，使齿轮和轴承承受载荷。当径向不平衡力很大时，会使轴弯曲变形，导致齿顶与壳体内表面接触摩擦，产生磨损。同时也会加速轴承的磨损，降低轴承的寿命。为减小径向不平衡力的影响，通常采取缩小压油口同时适当增大径向间隙的方法。3)泄漏：齿轮泵在工作时，即存在轴向间隙、径向间隙和啮合处间隙，这会使液压油从压油腔泄漏。端面轴向间隙是主要泄漏渠道。泵的压力越高，间隙泄漏就会越大。为减小泄漏，通常采用端面间隙自动补偿装置来减小端面轴向间隙泄漏。液压传动第一节常用液压元件3叶片泵叶片泵具有流量均匀、运转平稳、噪声低、体积小、重量轻等优点。它多用于对速度平稳性要求较高的中低压系统。按照工作原理，叶片泵可分为单作用式和双作用式两类。图10-7单作用叶片泵的工作原理图1—压油口2—转子3—定子4—叶片5—吸油口叶片泵机构原理图液压传动第一节常用液压元件（1）单作用叶片泵图107所示为单作用叶片泵的工作原理图。由传动轴带动泵的转子转动。这种泵的转子每转一周，每个密封容积完成一次吸油和压油过程，故称单作用泵。由于转子上受到不平衡作用力，所以单作用叶片泵又称为非平衡式叶片泵。其径向不平衡力随泵的工作压力提高而提高，因此轴承负载较大，泵的工作压力不能太高，一般不超过7MPa。只要改变转子和定子中心之间的偏心距的大小和偏心方向，就可改变泵的排量和输油方向，而变成变量泵。图10-8双作用叶片泵的工作原理1—定子2—压油口3—转子4—叶片5—吸油口液压传动第一节常用液压元件双作用叶片泵如图10-8所示，为双作用叶片泵的工作原理图。转子每转过一周，叶片在槽内往复运动两次，完成吸油和压油，故称为双作用式叶片泵。由于双作用叶片泵的两个吸油和两个压油口呈对称分布，作用在转子上的液压力平衡，因此这种叶片泵又称为平衡式叶片泵。双作用叶片泵排量不可调，是定量泵。液压传动第一节常用液压元件4柱塞泵柱塞泵是依靠柱塞在缸体柱塞孔内往复运动，使密封容积产生变化来实现吸油、压油的。由于柱塞和缸体孔的配合表面为圆柱面，工艺性能好，容易获得较高的配合精度，因此密封性能好，泄漏小，容积效率高；同时柱塞泵主要零件处于受压状态，受力状态好，材料的强度性能得到充分利用，能承受很高的压力，故柱塞泵在高压系统中应用很普遍。轴向柱塞泵轴向柱塞泵是指柱塞轴线平行于缸体轴线的一种多柱塞泵。它分为斜盘式和斜轴式两种。如果改变斜盘倾角δ，就可以改变柱塞的往复行程长度，因而也就改变了泵的排量。如果改变斜盘倾角δ的方向，就能改变吸、压油的方向，这就成为双向变量轴向柱塞泵。液压传动第一节常用液压元件图10-10轴向柱塞泵的工作原理图1—斜盘2—柱塞3—缸体4—配流盘5—传动轴图10-10所示为斜盘式轴向柱塞泵的工作原理图。它主要由斜盘1、柱塞2、缸体3、配流盘4等组成。缸体每转动一次，每个柱塞完成一次