第七章液压传动160-185

第七章液压传动学习目标1、掌握液压传动的基本理论知识。

2、掌握常用液压元件的结构特点和工作原理。

3、掌握液压基本回路的组成4、学会分析典型液压系统的方法。

5、了解液压传动保养维修的相关知识。

液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。

液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。

如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。

§7-1 液压传动概述工地上挖掘机的机械臂带动料兜运动从而完成挖掘工作，其机械臂动作灵活，力量巨大，是因为由液压系统带动，那么什么是液压系统呢？液压系统是如何带动机器工作的呢？一、液压传动的概念1--杠杆手柄 2--液压泵（油腔） 3--阀（油液只能向泵外出） 4--阀（油液只能向泵内入） 5--油箱 6、7、9、10--油管8--阀（平时总处于封闭状态，不通过油液） 11--液压缸（油腔） 12-重物液压传动的概念：利用液体作为工作介质来进行能量传递和进行控制的一种传动方式。

二、液压传动的组成一个完整的液压传动系统由五个相联系的部分组成，分别叫做动力元件、控制元件、执行元件、辅助元件和传动介质。

1.动力元件---它是供给液压系统压力油，把机械能转换成液压能的装置。

最常见的形式是液压泵。

2.执行元件---它是把液压能转换成机械能的装置。

其形式有作直线运动的液压缸，有作回转运动的液压马达，它们又称为液压系统的执行元件。

3.控制元件---它是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。

如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。

4.辅助元件---起到存储和过滤液压油、连接油路、监视系统工作诺情况、防止液压油渗漏等作用，例如油箱，滤油器，油管等。

它们对保证系统正常工作是必不可少的。

5.工作介质---传递能量的介质，即液压油等。

三、液压传动技术的特点1.传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。

2.液压装置易于实现过载保护——借助于设置溢流阀等元件，自动防止过载，避免发生事故。

3.液压传动容易实现自动化——借助各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。

4.液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，也易于设计和组织专业性大批量生产，从而可提高生产率和产品质量、降低成本。

5.液压系统中存在漏油等问题，会影响运动的平稳性和正确性，使液压传动不能保证严格的传动比。

四、液压传动技术的应用由于液压技术有许多突出的优点，因此，从民用到国防，由一般传动到精确度很高的控制系统，液压技术都得到了广泛的应用。

近几年，又在太阳跟踪系统、海浪模拟装置、船舶驾驶模拟器、地震再现装置、火箭助飞发射装置、宇航环境模拟和高层建筑防震系统及紧急刹车装置等设备中，采用了液压技术。

机床工业 国防工业 冶金工业 工程机械船舶工业 汽车工业 轻纺工业 农业机械附：人物简历：布莱士·帕斯卡（1623—1662年）是法国数学家、物理学家、思想家。

帕斯卡1623年6月19日诞生于法国多姆山省克莱蒙费朗城，自幼聪颖，求知欲极强。

他在数学和物理学方面有着很高的成就和贡献。

最突出的是著名的帕斯卡定理—他在《关于圆锥曲线的论文》中提出的。

1662年8月19日帕斯卡逝世，终年39岁。

后人为纪念帕斯卡，用他的名字来命名压强的单位，简称“帕”。

液压传动的发展概况：液压传动起源于1654年帕斯卡提出的静压传动原理，发展于19世纪的石油工业，20世纪60年代后逐步渗透到各个领域中去。

当前液压技术正向着高速、高压、大功率、低噪声、长寿命、高度集成化、复合化、数字化、小型化、轻量化等方向发展。

我国液压技术起步较晚，始于1952年，液压元件最初应用于机床和锻压设备，后来应用于工程机械。

经过多年的艰苦探索和发展，特别是20世纪80年代初期引进美国、日本、德国的先进技术和设备，使我国的液压技术水平上了一个新的台阶。

目前，我国已形成门类齐全的标准化、系列化、通用化液压元件系列产品。

布莱士·帕斯卡§7-2 液压传动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。

常用的液压泵有齿轮泵、柱塞泵、叶片泵等，其中齿轮泵是机床液压系统中最常用的一种液压泵，它具有结构简单，制造容易、工作可靠、寿命长等优点。

一、液压泵的分类、基本结构及图形符号1、液压泵的分类及图形符号2、常用液压泵的结构二、齿轮泵齿轮泵按结构特点主要分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种。

1、外啮合齿轮泵（1）外啮合齿轮泵的结构和工作原理1、4—齿轮 2—短轴 3—长轴 5—前盖板 6—泵体 7、9—螺钉 8—后盖板外啮合齿轮泵由一对外啮合齿轮组成，两个外齿轮与泵体之间形成密封容积，当齿轮转动时，密封容积的大小发生变化，形成吸油腔和压油腔，实现吸油和压油。

当齿轮按图示方向旋转时，右方吸油室由于相互啮合的轮齿逐渐脱开，密封工作容积逐渐增大，形成部分真空，因此油箱中的油液在外界大气压力的作用下，经吸油口进入吸油室，将齿间槽充满，并随着齿轮旋转，把油液带到左方压油室内，随着齿轮的相互啮合，压油室密封工作腔容积不断减小，油液便被挤出去，从压油口输送到压力管路中去。

油泵在工作时，吸油和压油是依靠吸油室和压油室的容积变化来实现的，因此这种泵也叫做容积泵。

（2）外啮合齿轮泵的应用场合外啮合齿轮泵输出的流量较均匀、构造简单、工作可靠、维护方便，一般具有输送流量小和输出压力高的特点。

通常，齿轮泵多用于输送黏性较大的液体，不宜输送黏性较小的液体及含有杂质的液体（影响寿命）。

2、内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵的结构紧凑、尺寸小、质量轻、运转平稳、噪声低，在高转速工作时有较高的容积效率。

但在低速、高压下工作时，压力脉动大，容积效率低，所以一般用于中、低压系统。

在闭式系统中，常用这种泵作为补油泵。

内啮合齿轮泵的缺点是齿形复杂、加工困难、价格较贵，且不适合高速高压的工况。

3、齿轮泵的工作条件齿轮泵要实现吸油和压油必须具备的条件：（1）应具备密封容积（2）密封容积的大小能交替变化。

（3）应有配流装置。

（4）油箱必须和大气相通。

4、齿轮泵的型号、含义和技术规格三、叶片泵1、单作用叶片泵单作用式叶片泵定子与转子之间有偏心距，定子、转子、叶片和泵体之间组成密封容积，设有一个吸油区和一个压油区，转子每转一转完成一次吸油和压油，改变偏心距的方向和大小可以改变泵输出流量的方向与大小，由于进出油口间有压力，所以泵承受不平衡力作用，所以单作用叶片泵也称为不平衡式叶片泵。

2、双作用叶片泵双作用式叶片泵定子与转子之间同心，定子、转子、叶片和泵体之间组成密封容积，设有两个吸油区和两个压油区，转子每转一转完成两次吸油和压油，泵输出流量的方向与大小不能改变，由于两个吸油口和两个压油口相互对称，所以泵不承受压力作用，所以双作用叶片泵也称为平衡式叶片泵。

§7-3 液压传动执行元件在液压机械中，主轴是靠液压执行元件带动的。

在液压系统中执行元件分为液压缸和液压马达两种，液压缸主要驱动负载做直线运动，液压马达主要驱动负载做回转运动。

我们仅介绍液压缸的相关知识。

一、液压缸的分类和结构特点1、液压缸的分类2、液压缸的结构特点液压系统中最常见的液压缸主要有双作用单出杆液压缸和双作用双出杆液压缸。

单出杆式液压缸和双出杆式液压缸主要由活塞杆、活塞和缸体三部分组成，缸体内部有两个腔，不带活塞杆的称为无杆腔，带活塞杆的称为有杆腔。

二、常见液压缸的连接形式、工作特点及应用 1、双作用单出杆液压缸的常规连接和工作特点当无杆腔进油时活塞运动速度v1及推力F1为：当有杆腔进油时活塞运动速度v2及推力F2为：单出杆式液压缸双出杆式液压缸双作用单出杆液压缸的常规连接a)无杆腔进油 b)有杆腔进油2114D q A q v π==4211D ppA F π==)(42222d D qA q v -==π4)(2222d D ppA F -==π比较上述各式，可以看出v2>v1，F1>F2。

分析可知：当无杆腔进油时有效作用面积大、推力大、速度慢；反之，当有杆腔进油时有效作用面积小、推力小、速度快。

2、双作用单出杆液压缸的差动连接和工作特点如图所示，当液压缸的两腔同时通以压力油时，由于作用在活塞两端面上推力不等，产生推力差。

在此推力差的作用下，使活塞向右运动，这时，从液压缸有杆腔排出的油液也进入液压缸的左端，使活塞实现快速运动。

这种连接方式称为差动连接。

这种两端同时通压力油，利用活塞两端面积差进行工作的单出杆液压缸也叫差动液压缸。

差动连接时液压泵的供油量为q ，无杆腔的进油量为q1，有杆腔的排油量为q2，则活塞运动速度v3及推力F3为：与非差动连接相比，同样大小的双作用单出杆液压缸实行差动连接时，活塞的速度v3大于无差动连接时的速度v1，因而可以获得快速运动。

而此时产生的推力将变小。

3、双作用双出杆液压缸的工作特点双作用双出杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆。

因为双出杆液压缸的两活塞杆直径相等，所以当输入流量和油液压力不变时，其住返运动速度和推力相等。

当输入流量和油液压力不变时，双作用双出杆液压缸的往返运动速度和推力相等。

则液压缸的运动速度v 及推力F 为：42333323121d v v A v A v A q q q π==-=-=234d q v π=4)(223d D pF -=π4、总结在两种液压缸的D 和d 值相同的情况下：◆双作用单出杆液压缸带动工件的往复运动速度不相等。

◆双作用单出杆液压缸采用常规连接时产生的推力最大，差动连接时产生的速度最大。

◆双作用双出杆液压缸产生的推力与双作用单出杆液压缸常规连接有杆腔进油时产生的推力一样大。

双作用双出杆液压缸两个工作腔的有效作用面积一样大，可以很方便地实现往复速度一致。

◆双作用双出杆液压缸的工作行程比双作用单出杆液压缸的工作行程要大。

应用情况如下：◆当工作往复速度要求不一致，且对返回速度要求不高，但要求液压缸产生很大的推力时，可选择双作用单出杆液压缸作为执行元件，采用常规连接形式接入液压系统。

◆当要求液压缸往返速度一致或工作行程较长时，可考虑采用双作双出杆液压缸。

§7-4 液压传动控制元件一、方向控制阀控制液压系统中油液流动方向的控制元件。

1、换向阀（1）结构及工作原理换向阀主要由阀芯、阀体、阀芯复位弹簧和操作装置组成，阀芯1在操纵装置的作用下沿阀体内腔移动，从而改变个各阀口间的通断情况，图示为P 口与B 口相通，且P 口与B 口与T 口和A 口不相通，而A 口与T 口相通；当阀芯在操纵装置的作用下向右移动，则P)(422d D q A q v -==π4)(22d D ppA F -==π换向阀1－阀芯 2－阀体 3－阀芯复位弹簧 4－操纵装置T 、A 、P 、B －油口L －排气口口和A口相通且与T口和B口不通，而A口这时与T口相通；当操纵装置失去作用时，阀芯在弹簧3的作用下复位至图示位置。