第三章-补充知识-液压传动基础知识-精简版2020

液压传动第一章液压传动概述第一节液压传动的定义、工作原理及组成一、基本概念1、液压传动的定义用液体作为工作介质，在密封的回路里，以液体的压力能进行能量传递的传动方式，称之为液压传动。2、液压控制的定义液压控制与液压传动的不同之点在于液压控制是一个自动控制系统，具有反馈装置，系统具有较强的抗干扰能力,所以系统输出量的精度高。二、工作原理1、系统组成基本组成元件：1-杠杆手柄；2-小缸体；3-小活塞；4、6-单向阀；5-吸油管；7、10-管道；8-大活塞；9-大缸体；11-截止阀；12-油箱。2、工作原理。泵吸油过程。泵压油和重物举升过程。。重物落下过程。三、液压系统的组成1、能源装置:把机械能转化成液体压力能的装置，常见的是液压泵。2、执行装置:把液体压力能转化成机械能的装置，一般常见的形式是液压缸和液压马达。3、控制调节装置:对液体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置。这类元件主要包括各类控制阀或者由各种阀构成的组合装置。这些元件的不同组合组成了能完成不同功能的液压系统。4、辅助装置:指以上三种组成部分以外的其它装置，如各种管接件、油管、油箱、过滤器、蓄能器、压力表等，起连接、输油、贮油、过滤、贮存压力能和测量等作用。5、传动介质:传递能量的液体介质，即各种液压工作介质。第二节液压传动的工作特性及应用一、工作特性1、力比关系在液压传动中工作压力取决于负载，而与流入的液体多少无关。注意：负载包括：有效负载、无效负载（如摩擦力）以及液体的流动阻力。2、运动关系①活塞移动速度正比于流入液压缸中油液流量q，与负载无关。也就是说，活塞的运动速度可以通过改变流量的方式进行调节。基于这一点，液压传动可以实现无级调速。②活塞的运动速度反比于活塞面积，可以通过对活塞面积的控制来控制速度。3、功率关系在不计各种功率损失的条件下，液压传动系统的输出功率Wv等于功率Fv，并且液压传动中的功率可以用压力p和流量q的乘积来表示。总结上述：在液压传动中压力p和流量q是最基本、最重要的两个参数。第三节液压传动的优缺点一、液压传动的主要优点与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点1、液压传动的各种元件、可根据需要方便、灵活地来布置；2、重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快；3、操纵控制方便，可实现大范围的无级调速(调速范围达2000:1)；4、可自动实现过载保护；5、一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；6、很容易实现直线运动；7、容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。二、液压传动的主要缺点与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下缺点1、由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄漏不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。2、工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。3、液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。由于液体介质的泄漏及可压缩性影响，不能得到严格的定比传动。4、液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平。5、油液污染2)、油水乳化型抗燃工作液油水乳化液是指互不相溶的油和水，使其中的一种液体以极小的液滴均匀地分散在另一种液体中所形成的抗燃液体。分水包油乳化液和油包水乳化液两大类。(1)水包油乳化液(类组号YRA)(2)油包水乳化液(类组号YRB)：YRB—40、YRB—60、YRB—90、YRB—130。3)、高水基型抗燃工作液工作液不是油水乳化液。其主体为水，占95％，其余5％为各种添加剂(抗磨剂、防锈剂、抗腐剂、乳化剂、抗泡剂、极压剂、增粘剂等)。其优点是成本低，抗燃性好，不污染环境。其缺点是粘度低，润滑性差。3、海水或淡水舰船液压系统，以海水(或淡水)为工作介质，液压泵直接从海洋(或江河)中吸入海水(或淡水)，高压海水(或淡水)进入执行元件工作后直接排入海洋(或江河)。液压动力元件起着向系统提供动力源的作用，是系统不可缺少的核心元件。液压系统是以液压泵作为系统提供一定的流量和压力的动力元件，液压泵将原动机（电动机或内燃机）输出的机械能转换为工作液体的压力能，是一种能量转换装置。一、液压泵的工作原理及特点液压泵是液压传动系统中的能量转换元件，液压泵由原动机驱动，把输入的机械能转换为油液的压力能，再以压力、流量的形式输入到系统中去，它是液压传动的心脏，也是液压系统的动力源。在液压系统中，液压泵容积式的，依靠容积变化进行工作。1.液压泵的工作原理第一节液压泵概述第三章液压动力元件(液压泵)a.单向定量液压泵b.双向定量液压泵c.单向变量液压泵d.双向变量液压泵三、液压泵的图形符号第二节齿轮泵齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵,其主要特点是结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性能好，对油液污染不敏感，工作可靠；其主要缺点是流量和压力脉动大，噪声大，排量不可调。它一般做成定量泵,按结构不同,齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵,而以外啮合齿轮泵应用最广。一、外啮合齿轮泵原理和结构1.结构：齿轮、壳体、端盖等(一)外啮合齿轮泵的结构三、优缺点和用途优点：体积小，重量轻，结构紧凑，工作可靠，自吸性能好，对油液污染不敏感，便于制造、维修。缺点：效率低，流量脉动大，噪声高。用途：工程机械、机床低压系统。四、内啮合齿轮泵1.渐开线齿轮泵特点:结构紧凑，尺寸小，重量轻流量脉动小，噪声小。2.摆线齿轮泵（转子泵）特点:结构简单，体积小重叠系数大，传动平稳吸油条件好脉动小，噪声小齿形复杂，加工精度要求高，造价高。应用：机床低压系统第三节叶片泵叶片泵的结构较齿轮泵复杂,但其工作压力较高,且流量脉动小,工作平稳,噪声较小,寿命较长。所以它被广泛应用于机械制造中的专用机床、自动线等中低液压系统中，但其结构复杂，吸油特性不太好，对油液的污染也比较敏感。根据各密封工作容积在转子旋转一周吸、排油液次数的不同，叶片泵分为两类，即完成一次吸、排油液的单作用叶片泵和完成两次吸、排油液的双作用叶片泵。单作用叶片泵多为变量泵，工作压力最大为7.0Mpa，双作用叶片泵均为定量泵，一般最大工作压力亦为7.0Mpa，结构经改进的高压叶片泵最大的工作压力可达16.0～21.0Mpa。一、单作用叶片泵1.结构：转子、定子、叶片、配油盘、壳体、端盖等。特点：●定子和转子偏心；●定子内曲线是圆；●配油盘有二个月牙形窗口。●叶片靠离心力伸出。二、双作用叶片泵1.结构特点：●定子和转子同心；●定子内曲线由四段圆弧和四段过渡曲线组成；●配油盘上有四个月牙形窗口。第四节柱塞泵柱塞泵是靠柱塞在缸体中作往复运动造成密封容积的变化来实现吸油与压油的液压泵，与齿轮泵和叶片泵相比，这种泵有许多优点。首先，构成密封容积的零件为圆柱形的柱塞和缸孔，加工方便，可得到较高的配合精度，密封性能好，在高压工作仍有较高的容积效率；第二，只需改变柱塞的工作行程就能改变流量，易于实现变量；第三，柱塞泵中的主要零件均受压应力作用，材料强度性能可得到充分利用。由于柱塞泵压力高，结构紧凑，效率高，流量调节方便，故在需要高压、大流量、大功率的系统中和流量需要调节的场合，如龙门刨床、拉床、液压机、工程机械、矿山冶金机械、船舶上得到广泛的应用。柱塞泵按柱塞的排列和运动方向不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。轴向式径向式（一）工作原理1.工作原理密封工作腔（缸体孔、柱塞底部）由于斜盘倾斜放置，使得柱塞随缸体转动时沿轴线作往复运动，底部密封容积变化，实现吸油、排油。吸油过程：柱塞伸出→V↑→p↓→吸油；排油过程：柱塞缩回→v↓→p↑→排油。一、轴向柱塞泵*缸体转动*斜盘、配油盘不动缸体、柱塞、配油盘、斜盘*柱塞伸出低压油机械装置{2.典型结构(二)典型结构SCY14-1型轴向柱塞泵（p=32MPa）斜盘配油盘变量机构压盘缸体滑靴配油盘传动轴四、径向柱塞泵1.结构特点：定子不动缸体（转子）转动偏心距e配油轴（不动）衬套（与缸体紧配合）第六节液压泵的选用液压泵是液压系统提供一定流量和压力的油液动力元件,它是每个液压系统不可缺少的核心元件,合理的选择液压泵对于降低液压系统的能耗、提高系统的效率、降低噪声、改善工作性能和保证系统的可靠工作都十分重要。选择液压泵的原则是:根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的要求,首先确定液压泵的类型,然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格型号。表4-1列出了液压系统中常用液压泵的主要性能。一般来说,由于各类液压泵各自突出的特点,其结构、功用和动转方式各不相同,因此应根据不同的使用场合选择合适的液压泵。一般在机床液压系统中,往往选用双作用叶片泵和限压式变量叶片泵;而在筑路机械、港口机械以及小型工程机械中往往选择抗污染能力较强的齿轮泵;在负载大、功率大的场合往往选择柱塞泵。第四章液压执行元件第一节概述1、定义：液压执行元件－将液体的液压能转换为机械能的转换装置。2、分类：液压执行元件可分为液压马达和液压缸两大类。液压马达－可以实现连续的回转运动。液压缸直线运动的液压缸：可以实现直线往复运动，输出推力（或拉力）和直线运动速度。摆动液压缸：实现往复摆动，输出角速度第二节液压马达一、液压马达的分类及特点1、高速液压马达：额定转速高于500r/min的属于高速液压马达。高速液压马达的基本形式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。它们的主要特点是：转速较高，转动惯量小，便于起动和制动，调节（调速和换向）灵敏度高。通常高速液压马达的输出扭矩不大，仅几十Nm到几百Nm，所以又称为高速小扭矩液压马达。2、低速液压马达：额定转速低于500r/min的则属于低速液压马达。低速液压马达的基本形式是径向柱塞式，例如多作用内曲线式、单作用曲轴连杆式和静压平衡式等。低速液压马达的主要特点是：排量大，体积大，转速低，有的可低到每分钟几转甚至不到一转。通常低速液压马达的输出扭矩较大，可达几千到几万，所以又称为低速大扭矩液压马达。第三节液压缸作用：压力能——机械能用于实现直线往复运动活塞缸单杆双杆柱塞缸伸缩缸一、液压缸的类型和特点分类{单作用双作用{按作用方式按结构{{（一）、活塞式液压缸1、单杆活塞缸（1）.结构：缸体、活塞、活塞杆、密封、缸盖等职能符号：单杆单作用活塞缸单杆双作用活塞缸双向液压驱动单向液压驱动，回程靠外力。（1）.结构特点：两侧有效工作面积一样。mmppdDApApFF))((4)(21222121)(42221dDqAqvvvv2、双杆活塞缸（2）.基本参数：（3）、应用职能符号：l——活塞有效工作行程。（4）.安装方式缸固定L=3l杆固定L=2l{两个方向力和速度一样的场合。3、活塞式液压缸典型结构1．缸底2．卡键3、5、9、11．密封圈4．活塞6．缸筒7．活塞杆8．导向套10．缸盖12．防尘圈13．耳轴－缓冲－排气二、柱塞缸（一）单柱塞缸●单向液压驱动，回程靠外力。三、其它形式液压缸1．一级缸筒2．一级活塞3．二级缸筒4．二级活塞伸缩液压缸增压缸齿轮齿条缸四、摆动马达（摆动缸）1.结构：叶片、缸体、输出轴双叶片式单叶片式第五章液压控制阀第一节概述一、作用控制液流的方向、压力和流量。二、分类1、按用途：压力控制阀；流量控制阀；方向控制阀。2、按控制方式分类：A、开关（或定值控制）阀：借助于手轮、手柄、凸轮、电磁铁、弹簧等来开关液流通路，定值控制液流的压力和流量的阀类，统称普通液压阀。B、伺服控制阀：其输入信号（电气、机械、气动等）多为偏差信号（输入信号与反馈信号的差值），可以连续成比例的控制液压系统中压力流量的阀类，多用于要求高精度、快速响应的闭环液压控制系统。C、比例控制阀：这种阀的输出量与输入信号成比例。它们是一种可按给定的输入信号变化的规律，成比例的控制系统中液流的参数的阀类，多用于开环液压程序控制系统。D、数字控制阀：用数字信息直接控制的阀类。3、按结构形式分类滑阀（或转阀）；锥阀；球阀；喷嘴挡板阀；射流管阀。4、按连接方式分类A、螺纹联接阀；B、法兰连接阀；C、板