1、,液压传动与控制,机械科学与工程学院 机械电子工程系 王同建 Email：wangtj,课程简介,液压传动是当代先进科学技术之一，液压技术的应用程度已经成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一，发达国家95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动技术。 特点：应用为主的技术。 通过本课程的学习，应掌握液压传动技术基本原理及组成，典型液压元件的结构、工作原理，典型回路原理特点及应用。能够分析中等复杂程度的液压系统，能设计简单的液压系统。有一定的实验动手能力，独立完成配套实验。,课程简介,上课时间： 6-15周，周四5-6节 6-14周，周五7-8节（双周） 考核方式：
2、 闭卷考试 成绩组成： 平时20%，出勤、作业、实验 考试80%,目 录,第1章 绪 论 第2章 液压动力元件 第3章 液压执行元件 第4章 液压控制元件 第5章 液压辅助元件 第6章 基本液压回路 第7章 典型液压系统分析* 第8章 液压系统的设计* 第9章 电液伺服与比例控制*,第一章 绪论,内容提要：本章主要介绍液压传动与控制技术的发展概况及趋势、应用领域、工作原理与特征、优缺点、工作介质的性质以及液压油的污染与控制。 通过本章的学习，要求重点掌握液压传动的工作原理与特征、工作介质的性质以及液压油的污染与控制。,返回总目录,第一章 绪论,1.1 液压传动的发展概况 1.2 液压传动的工作
3、原理及特征 1.3 液压传动的优缺点 1.4 液压传动的工作介质 1.5 液压油的污染与控制,返回总目录,1.1 液压传动的发展概况,1.1.1 液压传动发展历史 1653年帕斯卡提出的流体静压力传递原理（即帕斯卡原理） 1795年英国人约瑟夫布拉曼研制水压机 20世纪初石油工业的兴起和耐油橡胶的出现 战争和军事需要刺激了液压新技术新工艺 战后在航空航天、国防工业以及汽车和机床工业的广泛应用中，液压技术经受了考验，西方各国相继成立了行业协会和专业学会，这一时期也称得上是液压工业的黄金岁月,本章目录,20世纪70年代液压元件开始向标准化、集成化、小型化方向发展 电液比例控制在20世纪80年代成为
4、液压技术研究发展的热点 20世纪90年代以后随着绿色和环保成为全球共识，水压技术的研究又得到重视 液压技术的应用程度已经成为衡量一国工业水平的重要标志之一,1.1.1 液压传动发展历史,本章目录,1.1.2 我国液压行业历史及现状,我国液压行业起步较晚，20世纪50年代初到60年代为起步阶段，当时大部分机床厂都有专门的液压车间生产液压件，自产自用 6070年代，液压技术的应用逐渐从机床行业推广到农业机械和工程机械等领域 8090年代进入快速发展阶段 液压工业从2000年到2010年，年年增长的只有中国一家，我国2010年液压工业的营业额是2000年的9.6倍，平均年增长率为25.5%，而世界平
5、均年增长率仅5.3%。,本章目录,我国液压工业的年产值（1999-2011）,在国外，液压工业的发展速度高于机械工业。据统计，各国液压工业产值约占机械工业产值的23%，而我国的液压气动行业占国民经济的比例却很小，图1-3是2000年到2007年我国的液压气动行业占国民经济的比例。这充分说明我国液压技术使用率还很低，需努力扩大其应用领域。,1.1.2 我国液压行业历史及现状,本章目录,我国液压行业主要产品为上世纪80年代引进消化吸收产品和其后跟踪开发产品，基本能适应国产主机一般配套要求，为重大成套工程配套品种满足率约70%左右。 我国的液压元件尽管产值产量不低，但高端产品几乎全部由国外占据，同时
6、许多液压元件属于安全领域，也无法获得，而且这一差距似乎有增大趋势。,1.1.2 我国液压行业历史及现状,本章目录,工程机械,1.1.3 应用领域,本章目录,工程机械,1.1.3 应用领域,本章目录,工程机械,1.1.3 应用领域,盾构机 直径为17.45米,全长110米重达7千吨,本章目录,汽车起重机,工程机械,1.1.3 应用领域,本章目录,摊铺机,工程机械,1.1.3 应用领域,本章目录,挖掘装载机,路面冷铣刨机,工程机械,1.1.3 应用领域,本章目录,拖式混凝土输送泵,工程机械,1.1.3 应用领域,最高垂直高度417米,本章目录,工程机械,1.1.3 应用领域,混凝土搅拌运输车&泵车
7、,本章目录,垃圾车,消防车,1.1.3 应用领域,本章目录,注塑机,1.1.3 应用领域,本章目录,运动模拟器,1.1.3 应用领域,本章目录,航空航天领域,1.1.3 应用领域,本章目录,汽车领域,可变气门正时 （VVT） 自动变速 防抱死制动系统（ABS） 液压助力转向 正如路甬祥院长所说：“由于流体特性及其应用领域的多样化及复杂性，流体传动与控制技术在未来有着无穷无尽的研究领域和无止境的应用范围。”,1.1.3 应用领域,本章目录,继续与信息、数字、智能及网络技术相结合 模块化电液传动与控制技术 小型化和集成化 极端环境的应用领域 更为严格的环保标准 仿生学流体技术的开发 纯水液压技术
8、向着高压化、高速化、集成化、大流量、大功率、高效率、长寿命、低噪声方向发展,1.1.4 发展趋势,本章目录,1.传动方式的分类 原动机传动机工作机 传动通常分为机械传动、电气传动和流体传动以及它们的组合复合传动等。 机械传动发展最早、目前应用最普遍的传动形式 电气传动在有交流电源的场合得到了广泛的应用 流体传动液体传动和气体传动,1.2 液压传动的工作原理及特征,以液体作为工作介质，并以其压力能进行能量传递的方式，即为液压传动。,本章目录,1.2.1 液压传动的工作原理及特征,图1-4 液压传动工作原理图,本章目录,动画,特征一：力（或力矩）的传递是按照帕斯卡定律（静压传递定律）进行的。,图1
9、-4 液压传动工作原理图,压力取决于负载,1.2.1 液压传动的工作原理及特征,压力的国际单位是帕斯卡（Pa），实际中常用兆帕（MPa）这一单位，1MPa106Pa，另外在工程中也常用单位巴（bar），1bar=1kgf/cm20.1MPa，欧美国家习惯使用psi（磅/平方英寸）作单位，1psi=0.069bar =0.0069MPa。,本章目录,1.2.1 液压传动的工作原理及特征,液压系统中的压力就是指压强，液体压力通常有绝对压力、相对压力(表压力)、真空度三种表示方法。因为在地球表面上，一切物体都受大气压力的作用，而且是自成平衡的，即大多数测压仪表在大气压下并不动作，这时它所表示的压力值
10、为零，因此，它们测出的压力是高于大气压力的那部分压力。也就是说，它是相对于当地大气压(即以大气压为基准零值时)所测量到的一种压力，因此称它为相对压力或表压力。,本章目录,特征二：速度或转速的传递按“容积变化相等”的原则进行。,的物理意义是单位时间内 流过截面积为A的液体的体积，称为流量q,图1-4 液压传动工作原理图,1.2.1 液压传动的工作原理及特征,本章目录,特征三：功率传递,机械功率（忽略损失） 由上式可得,p泵吸、排油口之间的压差（MPa） q液压泵实际输出流量（L/min） P液压泵输出功率（kW）,1.2.1 液压传动的工作原理及特征,本章目录,1.2.2 液压传动系统的组成,1
11、.能源装置：即各种泵，其功能是把机械能转换成液体压力能的元件。如图1-4中的小油缸和单向阀组成一个单缸液压泵。 2.执行装置：即油缸（直线运动）和马达（旋转运动）。其主要功能把液体压力能转换成机械能的元件。如图1-4中的大油缸。 3.控制调节装置：即各种控制阀，其主要作用是通过对流体的压力、流量及流动方向的控制，来实现对执行元件的作用力、运动速度及运动方向等的控制；也用于实现过载保护、程序控制等。图1-4中的阀1、2即属控制元件。 4.辅助装置：上述三个组成部分以外的其它元件，如管道、接头、油箱、滤油器等，它们保证液压系统可靠、稳定地运行。 5.传动介质：用来传递能量的流体即液压油。,本章目录
12、,1.3 液压传动的优缺点及应用,1.液压传动的主要优点 1）体积小，重量轻，能容量大。 2）可方便的实现无级调速，调速范围大。 3）可灵活方便地布置传动机构。 4）与微电子技术结合，易于实现自动控制。 5）可实现过载保护。,本章目录,2.液压传动的主要缺点 1）传动效率低，且有泄漏。 2）工作时受温度变化的影响大。 3）噪声较大。 4）对污染敏感。 5）价格较贵。,1.3 液压传动的优缺点及应用,本章目录,1.4 液压传动工作介质,在液压传动系统中，工作介质用来传递动力和信号，对于液压传动系统来说液压油还起到润滑、冷却和防锈等作用。液压传动系统能否可靠、有效地工作，在很大程度上取决于系统中所
13、使用的工作介质。因此，必须对工作介质有一清晰的了解。,本章目录,1.4.1 液压工作介质的种类 在液压传动系统中所使用的工作介质大多数是石油基液压油，石油基液压油是以精炼后的机械油为基料，按需要加入适当的添加剂而制成，常用的添加剂有： 增粘剂、消泡剂、抗氧化剂、防锈蚀剂,1.4 液压传动工作介质,本章目录,1.4.2 液压油的物理性质,1.密度 单位体积液体的质量称为液体的密度。,本章目录,2.可压缩性,液体分子间存在一定间隙，液体受压缩后体积会缩小，这种性质称为液体的可压缩性。 压力为p0、体积为V0，如果压力增大p，则体积减小V，液体的可压缩性可用体积压缩系数k，即单位压力变化下的体积相对
14、变化量来表示,液体体积压缩系数的倒数称为体积弹性模量K K=1/k,本章目录,1.4.2 液压油的物理性质,3.粘性,液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，由于液体分子间的内聚力（吸引力）而产生的阻碍液体分子相互运动的内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。 性质： （1）液体只有在流动（或有流动趋势）时才会呈现粘性，静止液体是不呈现粘性的。 （2）温度升高时，粘度降低。 （3）压力增大时，粘度升高。,本章目录,1.4.2 液压油的物理性质,为比例常数，称为粘性系数或动力粘度。其法定计量单位为Pas(1Pas1Nsm2)。,本章目录,牛顿内摩擦定律,1.4.2 液压油的物理性质,运动粘度,它的法定
15、计量单位为m2s。,我国液压油的牌号就是用它在温度为40时的运动粘度平均值来表示的。例如L-HL22普通液压油，就是指这种油在40时的运动粘度平均值为22mm2s。,本章目录,1.4.2 液压油的物理性质,相对粘度 中国、德国、前苏联等采用恩氏粘度：E 恩氏粘度计,本章目录,1.4.2 液压油的物理性质,4.对液压传动工作介质的要求,1）合适的粘，40=（1540）10-6m2/s，良好的粘温性能。 2 ）润滑性能好。 3 ）质地纯净，杂质含量少。 4 ）对金属和密封件有良好的兼容性。 5 ）对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性，使用寿命长。 6 ）消泡性好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好。
16、 7 ）体积膨胀系数小，比热容大。 8 ）凝固点低，流动性好，闪点高（明火能使油面上油蒸气闪燃，而油液本身不燃烧时的温度）。 9 ）对人体无害，成本低。,本章目录,1.4.2 液压油的物理性质,1.5 液压油的污染与控制,液压系统多数故障与液压油受到污染有关，因此控制液压油的污染是十分重要的。 一、液压油污染的原因 已被污染的新油 残留污染 侵入污染 生成污染 二、液压油污染的控制 1减少外来的污染 2滤除系统产生的杂质 3控制液压油液的工作温度 4定期检查更换液压油液,本章目录,油液污染度 指单位体积油液中固体颗粒污染物的含量，是评定油液污染程度的重要指标。目前油液污染度普遍采用颗粒污染度的
17、表示方法，即单位体积油液中所含各种尺寸的颗粒数。颗粒尺寸范围可用区间表示，如515m，1525m等；也可用大于某一尺寸表示，如5m，15m等。,本章目录,1.5 液压油的污染与控制,NAS 1638固体颗粒污染物等级 按照油液中在515、1525、2550、50100和100m 5个尺寸区间内最大允许颗粒数划分为14个污染物等级,本章目录,1.5 液压油的污染与控制,ISO 4406固体颗粒污染度国际标准 采用两个数码表示油液的污染度等级，前面的数码代表1mL油液中尺寸大于5m的颗粒数的等级，后面的数码代表1mL油液中尺寸大于15m的颗粒数的等级,1.5 液压油的污染与控制,本章目录,本章应该
18、掌握的知识点,1. 液压传动概念； 2. 液压传动系统的工作原理及特征； 3. 液压传动系统的组成部分及各部分作用； 4. 液压油粘性的性质； 5. 液压传动系统的优、缺点；,本章目录,习 题,在图示液压系统中，泵的额定压力为ps2.5MPa，流量q=10L/min，溢流阀调定压力py1.8MPa，两油缸活塞面积相等，A1=A2=30cm2，负载R1=3000N，R2=4200N，其他忽略不计。试分析：液压泵启动后两个缸如何运动及运动速度分别是多少？,内容提要：本章主要介绍液压泵的工作原理与性能参数。通过本章的学习，要求重点掌握液压泵的主要性能参数及计算，齿轮式、叶片式、柱塞式液压泵的工作原理
19、、结构特点及主要性能特点；了解不同类型的泵之间的性能差异及适用范围，为正确选用合适的液压泵奠定基础。,返回总目录,第二章 动力元件,2.1 液压泵概述 2.2 齿轮泵 2.3 叶片泵 2.4 螺杆泵 2.5 柱塞泵 2.6 液压泵的选用,返回总目录,第二章 动力元件,液压泵的类型很多，常用的类型主要可分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵，而对每一类还可进一步细分，如柱塞泵可分为轴向和径向柱塞泵；叶片泵可分为单作用与双作用泵；齿轮泵可分为外啮合泵和内啮合泵；螺杆泵可分为双螺杆泵和三螺杆泵等。根据泵的排量是否可以改变，又可分为定量泵、变量泵；调节排量的方式有手动和自动两种；而自动调节又分为限压式、恒
20、功率式、恒压式等。,本章目录,2.1.1 液压泵的工作原理及特点,1.液压泵的工作原理,2.1 液压泵概述,本章目录,动画,2.液压泵的特点,1）具有若干个密封且又可以周期性变化的工作容积 2）油箱内的绝对压力必须大于等于大气压力 3）具有相应的配流机构,2.1.1 液压泵的工作原理及特点,本章目录,2.1.2 液压泵的主要性能参数,一、压力p（MPa） 工作压力 额定压力 峰值压力,本章目录,1）排量V 2）理论流量 qi qi = Vn V液压泵的排量（m3/s） n液压泵主轴转速（r/s）,2.排量V和流量q（l/min）,2.1.2 液压泵的主要性能参数,本章目录,3）实际流量q 实际
21、流量q小于理论流量qi 因为泵的各密封间隙有泄漏，其泄漏量为ql 。泵的泄漏量与泵的输出压力有关，压力越高，泄漏量ql增加，即泄漏损失ql与泵的密封程度、工作压力和液压油粘度有关。所以泵的实际流量是随泵的输出压力变化而变化的，而泵的理论流量与泵的输出压力无关。 4）额定流量qn,2.1.2 液压泵的主要性能参数,本章目录,三、功率和效率,1.液压泵的功率损失 1）容积损失 容积效率 因此液压泵的实际输出流量q为,2.1.2 液压泵的主要性能参数,本章目录,2）机械损失 机械效率 Ti理论转矩 T0实际转矩,2.1.2 液压泵的主要性能参数,本章目录,2. 液压泵的功率,1）输入功率Pi Pi=
22、T0 T0输入转矩 角速度 2）输出功率Po Po=pq p泵吸、排油口之间的压差（Pa） q液压泵实际输出流量（m3/s） P液压泵输出功率（W） 工程中多用下面的公式：,p泵吸、排油口之间的压差（MPa） q液压泵实际输出流量（L/min） P液压泵输出功率（kW）,2.1.2 液压泵的主要性能参数,本章目录,3. 液压泵的总效率,2.1.2 液压泵的主要性能参数,本章目录,2.2 齿轮泵,优点：结构简单、尺寸小、重量轻、制造方便、价格低廉、工作可靠、自吸能力强、抗油液污染能力强，维护容易。 缺点：径向力不平衡、磨损严重，内部泄漏比较大，噪声大，流量脉动大，排量不能调节。 上述特点使得齿轮
23、泵通常被用于工作环境比较恶劣的各种低压、中压系统中。,本章目录,2.2.1 齿轮泵的工作原理,本章目录,动画,2.2.2 齿轮泵的流量和脉动率,本章目录,一、困油现象,2.2.3 齿轮泵存在的问题,本章目录,二、内泄漏 这里所说的泄漏是指液压泵的内部泄漏，即一部分液压油从压油腔流回吸油腔， 没有输送到系统中去。泄漏降低了液压泵的容积效率。 （1）轴向间隙齿轮端面与侧板之间的间隙泄漏， 这部分泄漏量约占总泄漏量的75%-80%。减小端面泄漏是提高齿轮泵容积效率的主要途径。 （2）径向间隙齿轮齿顶圆与泵体之间间隙 （3）两个齿轮的齿面啮合处。,2.2.3 齿轮泵存在的问题,本章目录,三、径向力不平
24、衡,2.2.3 齿轮泵存在的问题,本章目录,四、高压齿轮泵的特点,2.2.3 齿轮泵存在的问题,本章目录,2.2.4 内啮合齿轮泵,图2-9内啮合渐开线齿轮泵工作原理图,图2-10 内啮合摆线齿轮泵工作原理图,本章目录,动画,动画,2.3 叶片泵,优点：流量脉动小，工作平稳，噪声较低，寿命较长。 缺点：结构复杂，吸油特性不好，抗污染能力较差，对油液的污染比较敏感。 广泛应用于专用机床、自动线等中低压液压系统中。 按照转子旋转一周密闭工作腔吸排油次数不同，分为单作用叶片泵和双作用叶片泵，单作用叶片泵多为变量泵，双作用叶片泵均为定量泵。,本章目录,2.3.1 单作用叶片泵,一、单作用叶片泵的工作原
25、理,本章目录,动画,二、单作用叶片泵的排量和流量,2.3.1 单作用叶片泵,本章目录,三、单作用叶片泵的特点,1.改变定子与转子之间的偏心距即可改变流量，偏心反向时，吸油排油方向也相反； 2.处于排油腔的叶片顶部受到压力油的作用，要把叶片推入叶片槽内 3.转子受到的径向液压力不平衡，因此这种泵一般不宜用于高压。 4为了更有利于叶片在惯性力作用下向外伸出，而使叶片有一个与旋转方向相反的倾斜角，称后倾角，一般为24。,2.3.1 单作用叶片泵,本章目录,2.3.2 双作用叶片泵,一、工作原理,本章目录,动画,二、排量和流量,2.3.2 双作用叶片泵,本章目录,三、双作用叶片泵的结构特点,2.3.2
26、 双作用叶片泵,本章目录,1.配油盘,三、双作用叶片泵的结构特点,2.3.2 双作用叶片泵,本章目录,2.定子曲线,3.叶片倾角,三、双作用叶片泵的结构特点,2.3.2 双作用叶片泵,本章目录,四、提高双作用叶片泵压力的措施,1.减小作用在叶片底部的油液压力,2.减小叶片底部的承受压力油作用的面积,3.使叶片顶端和底部的液压作用力平衡,2.3.2 双作用叶片泵,本章目录,2.3.3 双级叶片泵和双联叶片泵,一、双级叶片泵,二、双联叶片泵,本章目录,2.3.4 限压式变量叶片泵,一、工作原理,二、特性曲线,本章目录,三、限压式变量叶片泵与双作用叶片泵的区别,1.叶片底部通油情况 2.叶片倾角 3
27、.结构,2.3.4 限压式变量叶片泵,本章目录,2.4 螺杆泵,本章目录,2.5 柱塞泵,柱塞泵是依靠柱塞在其缸体内往复运动时泵内的密封工作腔发生容积变化来实现吸油和压油的。由于柱塞与缸体内孔均为圆柱表面，容易得到高精度的配合，所以这类泵的特点是 ： 容积效率高，可达9298，额定工作压力高，可达35MPa 易于改变排量 流量压力脉动小，运转平稳 工作转速高，功率重量比是所有泵中最大的 零件制造精密，成本高；使用时对油液的清洁度要求高 广泛应用于高压、大流量、大功率的液压系统中，如工程机械、航空、武器装备、冶金、船舶等各个工业部门。 按照柱塞的排列和运动方向不同可分为：轴向柱塞泵和径向柱塞泵；
28、轴向柱塞泵是指柱塞与缸体的轴线相平行，可分为斜盘式轴向柱塞泵和斜轴式轴向柱塞泵。,本章目录,2.5.1 径向柱塞泵,一、工作原理,二、排量和流量的计算,本章目录,2.5.2 轴向柱塞泵,一、轴向柱塞泵的工作原理,斜盘式,本章目录,动画,一、轴向柱塞泵的工作原理,斜轴式,2.5.2 轴向柱塞泵,本章目录,二、排量和流量,实际上，柱塞泵的输出流量是脉动的，就柱塞数而言，柱塞数为奇数时的脉动率比偶数柱塞小，且柱塞数越多，脉动率越小，故柱塞泵的柱塞数一般都为奇数。从结构工艺性和脉动率综合考虑，柱塞个数常取Z=7、9或11。,2.5.2 轴向柱塞泵,本章目录,三、斜盘式轴向柱塞泵的结构,1.直轴式,2.
29、5.2 轴向柱塞泵,本章目录,2.5.2 轴向柱塞泵,本章目录,三对摩擦副 （1）滑靴与斜盘,（2）缸体与配流盘,（3）柱塞和缸体,2.5.2 轴向柱塞泵,本章目录,2通轴式轴向柱塞泵,2.5.2 轴向柱塞泵,本章目录,2.5.3 柱塞泵的变量控制方式,1.手动变量机构,本章目录,二、手动伺服变量机构,2.5.3 柱塞泵的变量控制方式,本章目录,三、恒压变量控制机构,2.5.3 柱塞泵的变量控制方式,本章目录,四、负荷传感变量控制机构,2.5.3 柱塞泵的变量控制方式,本章目录,五、恒功率控制 1双弹簧恒功率变量,a）位移直接反馈 b）位移-力反馈,2.5.3 柱塞泵的变量控制方式,本章目录,
30、2杠杆式恒功率变量机构,2.5.3 柱塞泵的变量控制方式,本章目录,六、正、负流量控制变量,图2-35 负流量控制 图2-36 正流量控制,2.5.3 柱塞泵的变量控制方式,本章目录,2.6 液压泵的选用,本章目录,总 结,1.泵的相关计算 2.外啮合齿轮泵工作原理，会判断吸排油口 3.齿轮泵的三条内泄漏途径 4.齿轮泵的困油现象及解决措施 5.齿轮泵的径向力 6.单、双作用叶片泵工作原理，会判断吸排油口 7.单、双作用叶片泵叶片倾角方向及原因 8.柱塞泵工作原理，会判断吸排油口 9.柱塞泵柱塞个数及原因，斜盘式轴向柱塞泵工作过程三对摩擦副 10.液压泵的选用,本章目录,习 题,2.9已知泵输
31、出压力pp10MPa，排量Vp=20mL/r，机械效率pm=0.95，容积效率pv=0.9；其他损失忽略不计，试求：1）泵转速np为1500r/min时，液压泵的理论流量qpt，液压泵的实际流量qp2）泵输出的液压功率Ppo，所需的驱动功率Ppr。 解：泵的理论流量 qpt=Vn=2010-31500=30L/min 泵的实际流量qp=qptv=300.9=27 L/min,泵的输出功率,泵的输入功率,本章目录,2.10某液压泵的转速为950r/min，排量Vp=168mL/r，在额定压力25.9MPa和同样转速下，测得的实际流量为150L/min，额定工况下的总效率为0.87 求：（1）泵的
32、理论流量qt。（2）泵的容积效率v和机械效率m。 （3）泵在额定工况下所需的电动机驱动功率Pi。（4）驱动泵的转矩Ti。 解：（1）泵的理论流量qt=Vpn=16810-3950=159.6L/min （2）泵的容积效率v =qqt=150159.6=94% 泵的机械效率m =v =0.870.94=92.6%,（3）泵的输出功率,泵的输入功率,（4）泵的理论转矩,泵的驱动转矩Ti = Tt m=692.50.926=747.8（ Nm ）,习 题,本章目录,第三章 液压执行元件,3.1 液压缸 3.2 液压马达,本章重点介绍液压缸与液压马达的功用、工作原理、性能参数及主要结构。通过本章的学习
33、，了解不同类型液压缸与液压马达的性能及适用范围，为正确选用液压缸及液压马达奠定基础。,返回总目录,3.1 液压缸,3.1.1 液压缸的分类及工作特点 一、活塞式液压缸 1单活塞杆双作用液压缸典型结构,本章目录,3.1.1 液压缸的分类及工作特点,v2与v1之比称为液压缸的速度比， 一般用v表示,本章目录,3.1.1 液压缸的分类及工作特点,本章目录,2双杆活塞缸,a）缸筒固定 b）活塞杆固定,3.1.1 液压缸的分类及工作特点,本章目录,二、柱塞式液压缸,3.1.1 液压缸的分类及工作特点,本章目录,三、伸缩式液压缸,3.1.1 液压缸的分类及工作特点,本章目录,四、摆动式液压缸,3.1.1
34、液压缸的分类及工作特点,本章目录,五、增压缸,3.1.1 液压缸的分类及工作特点,本章目录,六、齿轮齿条式液压缸,3.1.1 液压缸的分类及工作特点,本章目录,3.1.1 液压缸的分类及工作特点,本章目录,七、增速缸,3.1.1 液压缸的分类及工作特点,本章目录,3.1.2 液压缸组件构造,本章目录,一、缸体结构,a）焊接连接 b）螺纹连接 c）外卡键连接 d）内卡键连接,e）法兰连接 f）法兰连接 g）钢丝卡圈连接 h）拉杆连接,3.1.2 液压缸组件构造,本章目录,二、活塞杆导向部分的结构,图3-14 端盖直接导向 图3-15 导向套导向,3.1.2 液压缸组件构造,本章目录,三、活塞组件
35、,a）整体式结构 b）螺纹连接 c）螺纹连接,d）锥销连接 e）卡键连接 f）焊接,3.1.2 液压缸组件构造,本章目录,四、液压缸的安装方式,3.1.2 液压缸组件构造,本章目录,四、缓冲装置,当液压缸所驱动的工作部件质量较大，移动速度较快时，由于具有的动量大，致使在行程终了时，活塞与端盖发生撞击，造成液压冲击和噪声，甚至严重影响工作精度和发生破坏性事故，因此在大型、高速或要求较高的液压缸中往往须设置有缓冲装置。,3.1.2 液压缸组件构造,本章目录,五、排气装置,a）整体斜槽式 b）整体直孔式 c）针形组合式 d）组合钢球式,3.1.2 液压缸组件构造,本章目录,3.2 液压马达,3.2.
36、1 概述 一、液压马达基本参数 1工作压力和额定压力 2排量和流量,3容积效率和转速,本章目录,4转矩和机械效率,5功率和总效率,3.2.1 概述,本章目录,3.液压马达的转速和低速稳定性,4.调速范围,3.2.1 概述,本章目录,二、液压马达与液压泵的比较,1液压泵是动力元件，将机械能转换为液压能;液压马达是执行元件，将液压能转换为机械能。 2液压泵的结构需保证自吸能力，而液压马达无此要求。 3液压马达需要正反转（内部结构需对称），液压泵一般是单向旋转。 4液压马达的轴承结构，润滑形式需保证在很宽的速度范围内使用，而液压泵的转速虽相对比较高，但变化小，故无此苛刻要求。 5液压泵的起动靠外机械
37、动力；液压马达起动需克服较大的静摩擦力，因此要求起动转矩大，转矩脉动小，内部摩擦小。 6液压泵需容积效率高；液压马达需机械效率高。 7液压泵与原动机装在一起，主轴不受额外的径向负载。而液压马达主轴常受径向负载。,3.2.1 概述,本章目录,三、液压马达的分类,液压马达按其结构类型来分可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式和其他型式。 按输出转速的不同可分为高速液压马达和低速液压马达,3.2.1 概述,本章目录,3.2.2 齿轮马达,一、工作原理,本章目录,3.2.3 叶片马达,一、工作原理,本章目录,3.2.4 柱塞马达,一、轴向柱塞马达,本章目录,二、多作用内曲线液压马达,3.2.4 柱塞马达,本章
38、目录,3.2.5 变量马达的变量控制方式,1HA型高压自动变量控制,HA1型高压自动变量,本章目录,1HA型高压自动变量控制,HA2型高压自动变量,3.2.5 变量马达的变量控制方式,本章目录,2HD型液压控制,3.2.5 变量马达的变量控制方式,本章目录,3HZ液压两点控制,3.2.5 变量马达的变量控制方式,本章目录,4EZ型电液比例变量控制,3.2.5 变量马达的变量控制方式,本章目录,5EP型电液比例变量控制,3.2.5 变量马达的变量控制方式,本章目录,1. 马达的相关计算 2.马达的工作原理 3.掌握液压缸输出力及速度的计算 4.柱塞缸、增压缸、伸缩缸特点 5.液压缸的排气与缓冲装
39、置,本章小结,本章目录,习题,3.7 已知某液压马达的排量V=250mL/r，液压马达入口压力为p1=10MPa，出口压力p2=0.5MPa，机械效率和容积效率均为0.9，当输入流量q=100L/min时，求1) 理论转速和实际（输出）转速；2) 理论输出和实际输出转矩；3) 输入功率和输出功率。,本章目录,3.11 泵和马达组成系统，已知泵输出油压pp10MPa，排量qp=10mL/r，机械效率mp=0.95，容积效率vp=0.9；马达排量qm=10mL/r，机械效率mm=0.95，容积效率vm=0.9，忽略压力损失及泄漏，试求：1） 泵转速为1500r/min时，所需的驱动功率Prp； 2
40、） 泵输出的液压功率Pop；3） 马达输出转速nm；4） 马达输出功率Pom；5） 马达输出转矩Tm。,习题,本章目录,本章目录,本章目录,3.12 三个液压缸如图所示串联连接，液压缸的活塞直径均为100mm，活塞杆直径均为65mm，液压泵的供油流量qp=25L/min，供油压力pP=10Mpa, 如果三个液压缸所承受的负载F均相同，求：1）负载F的值；2）三个液压缸活塞杆伸出时的运动速度各为多少？,习题,本章目录,第四章 液压控制元件,内容提要：对于一个液压系统来说，无论其复杂程度如何，都是由控制油液压力、流量及流动方向的控制元件所构成的基本回路组合而成。因此熟悉各种液压控制元件（即液压阀）
41、的结构、工作原理、性能、回路特点，对于设计与分析液压系统极其重要。本章将主要介绍压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀的结构、工作原理、主要性能、图形符号及应用。,返回总目录,4.1 概述 4.2 方向控制阀 4.3 压力控制阀 4.4 流量控制阀 4.5 叠加阀 4.6 插装阀,第四章 液压控制元件,返回总目录,4.1 概述,4.1.1 功能,对液压系统中油液的流动方向、压力的高低以及流量的大小进行适当的控制，以控制执行元件的运动方向、输出力（或转矩）的大小以及运动速度，从而满足机械设备工作性能的要求。,本章目录,4.1.2 液压阀的分类,一、按功能分类 1压力控制阀：用来控制液压系统中液流压力
42、的液压控制元件。 2流量控制阀：用来控制液压系统中液流流量的液压控制元件。 3方向控制阀：用来控制液压系统中液流的流动方向的液压控制元件。 二、按控制方式分类 1定值或开关控制阀 2比例控制阀 3伺服控制阀,4.1 概述,本章目录,管式（加管路系统连接图）,三、按连接方式分类,4.1.2 液压阀的分类,本章目录,板式,4.1.2 液压阀的分类,本章目录,叠加,本章目录,二通插装阀,4.1.2 液压阀的分类,本章目录,螺纹插装阀,4.1.2 液压阀的分类,本章目录,4.1.3 液压阀的基本参数和特点,共同特点： 1. 从阀的结构来看，均由阀体、阀芯和控制动力三大部分组成。 2从阀的工作原理来看，
43、都是利用阀芯和阀体的相对位移来改变通流面积，从而控制压力、流向和流量。 3各种阀都可以看成在油路中的一个液阻，只要有液体流过，都会产生压力降（有压力损失）和温度升高等现象。,1公称通径：液压阀进出油口的名义尺寸，用以表示阀规格的大小。 2公称压力：液压阀在额定工作状态下的名义压力。 3公称流量：液压阀在额定工作状态下通过的名义流量。,本章目录,4.2 方向控制阀,工作机构的启动、停止或改变运动方向，是由控制进入回路的油流的通断及流向改变来实现的，这种控制回路称为方向控制回路。在液压系统中，方向控制阀主要有换向阀和单向阀两类。,本章目录,4.2.1 单向阀,一、普通单向阀,本章目录,直角式单向阀
44、,4.2.1 单向阀,本章目录,4.2.1 单向阀,本章目录,二、液控单向阀,液控单向阀是可以根据需要来实现逆向流动的单向阀。,1 内泄式液控单向阀,4.2.1 单向阀,本章目录,2.外泄式液控单向阀,4.2.1 单向阀,本章目录,3.带卸荷阀芯的液控单向阀,4.2.1 单向阀,本章目录,特性曲线,4.2.1 单向阀,本章目录,4.双向液控单向阀 （液压锁）,4.2.1 单向阀,本章目录,三、充液阀,充液阀又称防气穴阀，其实质是一种流通直径大而压力损失小的液控单向阀常用于立式大容量液压缸快速行程的液压回路中，其作用如下： 1当活塞杆组件空行程快速下降时，对液压缸上腔进行大量充液； 2活塞杆压块
45、组件快速向上回程时使液压缸上腔的油液迅速排出； 3大型液压机中，可减小液压泵的配备容量，节省功率消耗。,4.2.1 单向阀,本章目录,四、梭阀,梭阀又叫选择阀或双单向阀，它实际上是一种三通式液控单向阀，可以自动地进行油路的选择。如果执行元件由两个压力油源交替供油，而较高压力油口应打开时，使用梭阀。,4.2.1 单向阀,本章目录,利用阀芯相对阀体的移动使油路接通、关断或改变油液流动方向，从而实现液压执行元件及其驱动机构的启动、停止或变换运动方向。 对换向阀性能的主要要求： 油液流经换向阀时的压力损失要小 互不相通的油口间的泄漏要小 换向平稳、迅速且可靠。 分类： 按阀芯相对阀体的运动方式来分:转
46、阀型、滑阀型和座阀型 按操作方式分：手动、液控、电磁、机动、电液 按阀芯在阀体中的工作位置分：两位、三位 按换向阀所控制的通路数分:两通、三通、四通、五通,4.2.2 换向阀,本章目录,4.2.2 换向阀,本章目录,一个实线方框表示一个工作位置（若由虚线构成的方框则表示过渡位置），有几个方框表示几位。,一个方框中的箭头或堵塞符号和与方框上边和下边的交点数为油口通路数，有几个交点表示几通。箭头表示两油口连通，但不表示流动方向，表示该油口堵死。,将阀与系统供油路连通的油口用字母P表示，将阀与系统回油路连通的油口用字母O或T表示，将阀与执行元件连通的油口用字母A和B表示。,换向阀都有两个以上的工作位
47、置，其中一个是常位（即在不对换向阀施加外力的情况下阀芯所处的位置），绘制液压系统图时，油路一般应该连接在常位上。,4.2.2 换向阀,本章目录,根据改变阀芯位置的操纵方式不同，换向阀可分为：手动、行程、电磁、液动和电液换向阀。换向阀职能符号是按照不同的位数、通道及操纵方式组合而成。,a)手动式 b)弹簧控制 c)机动式 d)电磁动 e)液动 f)液压先导控制 g) 电液控制,4.2.2 换向阀,本章目录,一、换向阀的工作原理,4.2.2 换向阀,本章目录,二、换向阀的滑阀机能,滑阀机能是指没有对阀芯进行操纵的原始位置时，换向阀各个油口之间的连通关系。 二位二通滑阀只对所连通的两个油口进行通、断
48、（开、关）控制，分为常开式和常闭式。 三位四通滑阀，在它的三个工作位置中，左、右两端工作位置的油路连通情况对于各种不同形式的滑阀是基本相同的，而中间位置的油路连通形式很多，中位的滑阀机能是换向滑阀的特征之一，这种中间位置通道内部连通型式称为三位换向阀的中位机能。,4.2.2 换向阀,本章目录,4.2.2 换向阀,本章目录,1系统卸荷。当阀处于中间位置时，P口能够通畅地与T口连通，使系统处于卸荷状态，既节约能量，又防止油液发热，如M和H型； 2执行机构浮动。当阀处于中间位置时，如果A、B两油口互通，执行机构处于浮动状态，可通过其他机构移动调整其位置，如Y和H型； 3执行机构在任意位置停止。当阀处于中间位置时，如果A、B两油口封闭，则可使执行机构在任意位置停止，如O和M型； 4系统保压。当P口被封闭时，系统保压，液压泵能够用于多缸系统，如O和Y型； 5制动和锁紧要求。执行元件采用了液压锁、制动器等时，要求中位时两腔与油箱相通，保证锁紧和制动的可靠性，如O和M型。,4.2.2 换向阀,本章目录,三、常用换向阀,1手动换向阀,4.2.2 换向阀,本章目录,2转阀式换向阀,4.2.2 换向阀,本章目录,3. 机动换向阀,4.2.2 换向阀,本章目录,4.电磁换向阀,（1）电磁换向阀中的电磁铁,4.2.2 换向阀,本章目录,（2）三位四通电磁换向阀,4.2.2 换向阀,本章目录,5座阀式换向
