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项目15液压传动1、理解液压传动系统的工作原理2、掌握液压传动系统的组成和图形符号3、掌握各类液压元件的结构和原理4、了解液压辅助元件的特性、结构5、能识读液压传动的基本回路和系统6、了解液压传动系统在汽车上的应用1、液压千斤顶液压千斤顶原理见下图。当向下压杠杆1时，小活塞3使缸2内的液体经管道6、阀7进入大缸9，并使活塞8上升，顶起重物G。适当地选择大、小活塞面积，就可以人力升起很重的负载G。15.1液压传动的基本知识2、液压图形符号机床工作台液压系统的图形符号图－油箱－滤油器－液压泵－溢流阀－开停阀－换向阀－活塞液压缸－工作台下图为机床工作台液压系统的图形符号图3、液压系统的组成1）动力装置它可将电动机或发动机输出的机械能转化成液压能的装置，常为液压泵。2）执行元件是将液压能重新转化成机械能的装置。实现直线运动的执行元件叫液压缸；实现旋转运动的执行元件叫做液压马达。3）控制调节装置用以控制调节液压系统中油液的流动方向、压力和流量的装置。其中有方向控制阀和压力控制阀、流量控制阀等。4）辅助装置：如油箱、油管、滤油器等。5）工作介质：传动液体，即液压油液。4、液压传动的优点1）可以在运行过程中实现大范围的无级调速。2）在同等输出功率下，液压传动装置的体积小、重量轻、运动惯量小、动态性能好。3）采用液压传动可实现无间隙传动，运动平稳。4）易于实现自动化，特别是电、液联合应用时，易于实现复杂的自动工作循环。5）由于一般采用油作为传动介质，因此，液压元件有自我润滑作用，有较长的使用寿命。6）液压元件都是标准化、系列化的产品，便于设计、制造和推广应用。液压传动的缺点：1）由于泄漏及流体的可压缩性，无法保证严格的传动比；2）当油温或载荷变化时，往往不易保持运动速度的稳定。3）当采用油作为传动介质时还需要注意防火问题。4）液压元件加工精度要求高，造价高。5）液压系统的故障比较难查找，对操作人员的技术水平要求高。1、液压泵的作用液压泵是液压系统的动力元件，其作用是把原动机输入的机械能转换为液压能，向系统提供一定压力和流量的液流15.2液压基本元件2、液压泵工作原理液压泵工作原理:容积式泵:泵是靠密封容积的变化来实现吸油和压油的，其排油量的大小取决于密封腔的容积变化值基本特点:具有一个或若干个周期性变化的密封容积具有配流装置；油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力3、主要性能参数压力:工作压力p:实际工作时的输出压力。额定压力pn：泵在使用中按标准条件连续运转所允许达到的最大工作压力。。工作压力p≤额定压力pn排量和流量:排量V:液压泵轴转一周，由其密封容腔几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积,单位(m3/r)或(mL/r)理论流量qt:单位时间内理论上可排出的液体体积.等于排量和转速的乘积V:液压泵的排量（m3/r）；n:主轴转速（r/s）；qt:液压泵理论排量（m3/s）实际流量q：理论流量乘以容积效率。额定流量qn：额定转速和额定压力下泵输出的流量。Vnqt①齿轮泵齿轮泵是液压系统中常用的液压泵，其结构最简单，分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。a外啮合齿轮泵二、常用液压泵工作原理（1）相互啮合的轮齿逐渐脱开，密封容积↑，形成局部真空，在大气压力作用下——吸油（2）随着齿轮旋转，油液带到左侧的压油腔，轮齿逐渐啮合，使密封容积↓，齿槽间的油液被挤压排出泵外——压油b内啮合齿轮泵渐开线齿形内啮合摆线齿形内啮合②齿轮泵的结构特点困油:齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合的重叠系数必须大于1，于是总会出现两对轮齿同时啮合，并有一部分油液被围困在两对轮齿所形成的封闭空腔之间。泄漏：1.通过齿轮啮合处的间隙；2.通过泵体内孔和齿顶圆间的径向间隙；3.通过齿轮两端面和端盖间的端面间隙；因此，容积效率较低，输出压力也不容易提高径向作用力不平衡：能使轴弯曲，加速轴承磨损，降低轴承寿命。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、对油液污染不敏感、维护容易缺点：磨损严重、泄漏量大，工作压力的提高受到限制。压力脉动和噪声都较大。2、叶片泵双作用式(定量泵)单作用式(变量泵)中低压工作原理双作用叶片泵的结构和特点限压式变量叶片泵（1）双作用叶片泵①工作原理②特点优点：泵的吸油区是径向对称的，因而作用在转子上的径向液压力平衡；运转平稳、输油量均匀、噪声小。缺点：结构复杂，吸油特性差，对油液的污染较敏感，一般用于中压。（2）变量叶泵变量叶片泵的流量可以根据液压系统工作要求而改变。根据调节后泵的压力流量特性的不同，又可分为限压式、恒流量式和恒压式三类。限压式变量叶片泵限压式变量叶片泵可以根据液压系统的要求调定限定工作压力，通过自动调节定子与转子的偏心量从而调节输出流量，即流量改变是利用压力的反馈作用实现的分为：外反馈和内反馈两种外反馈限压式变量叶片泵的工作原理内反馈限压式变量叶片泵的工作原理3、柱塞泵优点:1.柱塞与缸体内孔均为圆柱表面，因此加工方便，配合精度高，密封性能好，容积效率高。2.只需改变柱塞的工作行程就能改变泵的排量、易于实现变量。3.压力高、结构紧凑、效率高、流量能调节等优点。应用:高压大流量（龙门刨床、液压机、工程机械）轴向柱塞泵径向柱塞泵（径向尺寸大，结构复杂，自吸能力差，目前应用不多）轴向柱塞泵(斜盘式轴向柱塞泵工作原理）液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。15.2.3液压缸单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。如图所示是一种单活塞液压缸。其两端进出油口A和B都可通压力油或回油，以实现双向运动，故称为双作用缸。1、单活塞杆液压缸单杆活塞缸的基本结构其特点是只在活塞的一端有活塞杆，缸的两腔有效工作面积不相等。它的安装也有缸筒固定和活塞杆固定两种，进、出油口根据安装方式而定。但工作台移动范围都为活塞有效行程的两倍。单活塞杆液压缸的推力和速度计算式差动缸工程中，经常遇到单活塞杆液压缸左右两腔同时接通压力油的情况，这种连接方式称为差动连接，此缸称为差动缸。差动连接的显著特点是在不增加输入流量的情况下提高活塞的运动速度。尽管此时液压缸两腔压力相等（不计管路压力损失），但两腔活塞的工作面积不相等，因此，活塞将向有杆腔方向运动（缸体固定时）。有杆腔排出的油液和油源输入的油液一起进入无杆腔，增加了进入无杆腔的流量，从而提高了活塞的运动速度。差动缸输出的推力和速度计算参照下图，当供给液压缸的流量Q一定时，活塞两个方向的运动速度为：V1=Q/A1=4Q/πD2(向左）V2=Q/A2=4Q/π(D2-d2)(向右）当供油压力p一定，回油压力为零时作用力：F1=p.A1=p.πD2/4(向右）F2=p.A2=p.π(D2-d2)/4(向左）当其差动连接时，作用力为：F3=p(A1-A2)=p.(πd2/4)速度:v3=(Q+Q2)/A1=(Q+v3.A2)/A1所以v3=Q/(A1-A2)=4Q/πd2图4-3差动连接的单活塞杆液压缸符号意义参阅下图单杆缸三种比较双活塞杆液压缸的两活塞杆直径通常相等，活塞两端有效面积相同。如果供油压力不变，那么活塞反复运动时两个方向的作用力和速度相等。v=Q/A=4Q/(D2-d2),F=p.A=p.(D2-d2)/4v—活塞（或缸筒）运动速度；Q—供油流量；F—活塞（或缸筒）上的作用力；p—供油压力；A—活塞有效面积；D—活塞直径；d—活塞杆直径。这种液压缸在传动时活塞杆只承受拉力，多数用于机床。2、双活塞杆液压缸三、伸缩式液压缸伸缩式液压缸具有二级或多级活塞，如图所示。伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大。伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。1—活塞2—套筒3—O形密封圈4—缸筒5—缸盖伸缩式液压缸结构示意图2、液压缸的排气为了排除聚集在液压缸内的空气，可在缸的两端最高部位各装一只排气塞。排气塞结构排气塞结构15.2.4液压控制阀一、方向控制阀1.单向阀2.换向阀单向阀只允许油液某一方向流动，而反向截止。这种阀也称为止回阀。对单向阀的主要性能要求是：油液通过时压力损失要小；反向截止密封性要好。其结构如图。压力油从P1进入，克服弹簧力推动阀芯，使油路接通，压力油从P2流出；当压力油从反向进入时，油液压力和弹簧力将阀芯压紧在阀座上，油液不能通过。单向阀都采用图示的座阀式结构，这有利于保证良好的反向密封性能。(1)普通单向阀单向阀单向阀工作原理（2）液控单向阀（2）液控单向阀图6-2液控单向阀控制活塞2-推杆3-锥阀芯4-弹簧如图所示，液控单向阀下部有一控制油口K，当控制口不通压力油时，此阀的作用与单向阀相同；但当控制口通以压力油时，阀就保持开启状态，液流双向都能自由通过。图上半部与一般单向阀相同，下半部有一控活塞1，控制油口K通以一定压力的压力油时，推动活塞1并通过推杆2使锥阀芯3抬起，阀就保持开启状态。换向阀的基本作用可归结为：利用阀芯和阀体的相对运动使阀所控制的一些油口接通或断开。对换向阀的主要能要求是：油路导通时，压力损失要小；油路断开时，泄漏量要小；阀芯换位，操纵力要小以及换向平稳等。换向阀的用途什么广泛，种类也很多，可根据换向阀的结构、操纵、位置和通路数等分类。2换向阀三位四通换向阀工作原理一、滑阀式换向阀的换向原理和图形符号图6-5换向阀换向原理滑阀式换向阀是靠阀芯在阀体内作轴向运动，而使相应的油路接通或断开的换向阀。其换向原理如下图所示。当阀芯处于左图位置时，P与B,A与T相连，活塞向左运动；当阀芯向右移动处于右图位置时，P与A,B与T相连，活塞向右运动。所以图示换向阀可用于使液压执行元件换向。图形符号二位四通二位三通二位二通位和通表6-2常用换向阀的结构原理和图形符号结构原理图三位五通三位四通二位五通位和通结构原理图图形符号换向阀图形符号含义如下：（1）用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示几“位”。（2）方框内的箭头表示在这一位置上油路处于接通状态，但并不一定表示油流的实际流向；（3）方框内符号⊥或┰表示此油路被阀芯封闭;（4）一个方框的上边和下边与外部连接的接口数表示几“通”；（5）一般，阀与系统供油路连接的进油口用字母P表示；阀与系统回油路连接的回油口用字母T(或O）表示；而阀与执行元件连接的工作油口则用字母A、B等表示。有时在图形符号上还标出泄漏油口，用字母L表示。二、滑阀式换向阀的结构下图是三槽二台肩换向阀的换向原理。当换向阀芯处于左位时图a，P与A通,B与T通；当阀芯处于右位时图b，P与B通，A与T通。这种阀的长度较短，但回油压力直接作用于阀芯两端，对密封装置有较高的要求。三、三位换向阀的中位机能表6-3四通滑阀中位机能机能代号结构原理图结构原理图中位图形符号机能代号中位图形符号多位阀处于不同位置时，其各油口连通情况不同，这种不同的连通方式体现了换向阀的各种控制机能，称为滑阀机能。下图是三位四通阀中位机能。15.3液压辅助元件液压辅助元件是液压系统不可缺少的部分，主要包括蓄能器、过滤器、液压油箱、热交换器、油管、管接头和密封件等。辅助元件对系统的工作稳定性、可靠性、寿命、噪声、温升甚至动态性能都有直接影响。除油箱一般根据系统的要求自行设计外，其他辅助元件都有标准化产品供应。15.3.1油管与管接头（1）油管液压系统中使用的油管种类很多，有钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡胶管等，须按照安装位置、工作环境和工作压力来正确选用。油管的特点及其适用范围如表15-3所示。（2）管接头管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆式连接件，它必须具有装拆方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、压降小、工艺性好等各项条件。管接头的种类很多，其规格品种可查阅有关手册。按接头的通路数量和方向可分为直通、弯头、三通和四通等；按油管与管接头的连接方式可分为焊接式、管端扩口式、卡套式等