1、液壓與氣動控制技術液壓與氣動控制技術液壓動力元件與執(zhí)行元件液壓動力元件與執(zhí)行元件浙江機電職業(yè)技術學院知識與能力目標知識與能力目標12了解柱塞式、了解柱塞式、齒輪式、葉片式液壓泵的工作原理齒輪式、葉片式液壓泵的工作原理3掌握液壓泵和液壓馬達的工作原理與性能參數(shù)掌握液壓泵和液壓馬達的工作原理與性能參數(shù)42了解了解高速液壓馬達及低速大扭矩馬達高速液壓馬達及低速大扭矩馬達掌握液壓缸的類型與分類掌握液壓缸的類型與分類3液壓動力元件與執(zhí)行元件液壓動力元件與執(zhí)行元件液壓動力元件與執(zhí)行元件 通過學習，要求掌握泵、馬達與缸的工作原理（泵是如何吸油、壓油和配流的，馬達怎樣產(chǎn)生轉速、轉矩）、結構特點、及主要性能特點

2、；了解不同類型的泵馬達之間的性能差異及適用范圍，為日后正確選用奠定基礎。4液壓泵液壓泵液壓馬達液壓馬達液壓泵、液壓馬達實物圖和符號液壓泵、液壓馬達實物圖和符號泵T 轉矩 T 角速度 pQ 流量 Q 壓力 p馬達pQ 流量 Q 壓力 pT 轉矩 T 角速度 5功功 用用 液壓泵液壓泵: 將電動機或其它原動機輸入的機械能轉換為液體將電動機或其它原動機輸入的機械能轉換為液體的壓力的壓力 能能,向系統(tǒng)供油。（柱塞泵、齒輪泵、葉片泵等）向系統(tǒng)供油。（柱塞泵、齒輪泵、葉片泵等） 液壓馬達液壓馬達：將泵輸入的液壓能轉換為機械能而對負載做功。將泵輸入的液壓能轉換為機械能而對負載做功。 功用上功用上 相反相反

3、結構上結構上 相似相似 原理上原理上 互逆互逆 6QBACO泵吸入泵排出7561234圖 2.1 液 壓 泵 的 工 作 原 理 由此可見，泵是靠密封工作腔的容積變化進行工作的由此可見，泵是靠密封工作腔的容積變化進行工作的。 柱塞向左移動時，工作腔容積變小，已吸入的油液便通過壓油閥柱塞向左移動時，工作腔容積變小，已吸入的油液便通過壓油閥6排排到系統(tǒng)中去。到系統(tǒng)中去。 凸輪凸輪1旋轉時，當柱塞向右移動，工作腔容積變大，產(chǎn)生真空，油液便旋轉時，當柱塞向右移動，工作腔容積變大，產(chǎn)生真空，油液便通過吸油閥通過吸油閥5吸入吸入；8液壓泵和液壓馬達工作的必需條件：液壓泵和液壓馬達工作的必需條件：（1）必須

4、有一個大小能作周期性變化的封閉容積；（2）必須有配流動作，即 封閉容積加大時吸入低壓油 封閉容積減小時排出高壓油 封閉容積加大時充入高壓油 封閉容積減小時排出低壓油（3）高低壓油不得連通。液壓泵液壓泵液壓馬達液壓馬達9 液壓泵和液壓馬達都是液壓傳動系統(tǒng)中的能量轉換元件。液壓泵和液壓馬達都是液壓傳動系統(tǒng)中的能量轉換元件。 液壓泵由原動機驅動，把輸入的機械能轉換成為油液的壓力能，再以壓力、流量的形式輸入到系統(tǒng)中去，它是液壓系統(tǒng)的動力源。 液壓馬達則將輸入的壓力能轉換成機械能，以扭矩和轉速的形式輸送到執(zhí)行機構做功，是液壓傳動系統(tǒng)的執(zhí)行元件。Q液壓輸出液壓輸出pQ J液壓馬達液壓馬達液壓泵液壓泵機械輸

5、入機械輸入ppTpQ 液壓輸入液壓輸入mmT機械輸出機械輸出10Q液壓輸出液壓輸出pQ J液壓馬達液壓馬達液壓泵液壓泵機械輸入機械輸入ppTpQ 液壓輸入液壓輸入mmT機械輸出機械輸出 液壓馬達是實現(xiàn)連續(xù)旋轉運動的執(zhí)行元件，從原理上講，向容積液壓馬達是實現(xiàn)連續(xù)旋轉運動的執(zhí)行元件，從原理上講，向容積式泵中輸入壓力油，迫使其轉軸轉動，就成為液壓馬達，即容積式泵式泵中輸入壓力油，迫使其轉軸轉動，就成為液壓馬達，即容積式泵都可作液壓馬達使用。都可作液壓馬達使用。 但在實際中由于性能及結構對稱性等要求不同，一般情況下，液但在實際中由于性能及結構對稱性等要求不同，一般情況下，液壓泵和液壓馬達不能互換。壓泵

6、和液壓馬達不能互換。11 根據(jù)工作腔的容積變化而進行吸油和排油是液壓泵的共同特點，因而這種泵又稱為容積泵。 液壓泵按其在單位時間內(nèi)所能輸出油液體積能否調(diào)節(jié)而分為定量泵和變量泵兩類；按結構形式可以分為齒輪式、葉片式和柱塞式三大類。 液壓馬達也具有相同的形式。 從工作過程可以看出，在不考慮漏油的情況下，液壓從工作過程可以看出，在不考慮漏油的情況下，液壓泵在每一工作周期中吸入或排出的油液體積只取決于工作泵在每一工作周期中吸入或排出的油液體積只取決于工作構件的幾何尺寸，如柱塞泵的柱塞直徑和工作行程。構件的幾何尺寸，如柱塞泵的柱塞直徑和工作行程。 12液壓泵、馬達的基本性能參數(shù)液壓泵、馬達的基本性能參數(shù)

7、 液壓泵的基本性能參數(shù)主要是指液壓泵的液壓泵的基本性能參數(shù)主要是指液壓泵的壓力、排量、壓力、排量、流量、功率流量、功率和和效率效率等。等。 工作壓力工作壓力：指泵（馬達）實際工作時的壓力。指泵（馬達）實際工作時的壓力。泵指輸出壓力；馬達指輸入壓力。實際工作壓力取決于相應的外負載。 額定壓力額定壓力：泵（馬達）在額定工況條件下按試驗標準規(guī)在額定工況條件下按試驗標準規(guī)定的連續(xù)運轉的最高壓力定的連續(xù)運轉的最高壓力，超過此值就是過載。 每弧度排量每弧度排量 ：泵（馬達）每轉一弧度所排出（吸入）每轉一弧度所排出（吸入）液體的體積液體的體積，也稱角排量。dV 每轉排量每轉排量 ：無內(nèi)外泄漏時，泵（馬達）每

8、轉一周所排無內(nèi)外泄漏時，泵（馬達）每轉一周所排出（吸入）液體的體積出（吸入）液體的體積。 V13nTTpqNtttt2 理論流量理論流量 ：無內(nèi)外泄漏時，單位時間內(nèi)泵（馬達）排出（吸入）液體的無內(nèi)外泄漏時，單位時間內(nèi)泵（馬達）排出（吸入）液體的體積體積。泵、馬達的流量為其轉速與排量的乘積，即 。tqnVVqdt 額定流量額定流量 ：在額定轉速和額定壓力下泵輸出（馬達輸入）的流量，在額定轉速和額定壓力下泵輸出（馬達輸入）的流量，也是按試驗標準規(guī)定必須保證的流量。由于泵和馬達存在內(nèi)泄漏，油液具有壓縮性，所以額定流量和理論流量是不同的。 q 功率和效率功率和效率：液壓泵由原動機驅動，輸入量是轉矩 和

9、角速度 ，輸出量是液體的壓力 和流量 ；如果不考慮液壓泵、馬達在能量轉換過程中的損失，則輸出功率等于輸入功率，也就是它們的理論功率是： Tqp14 齒輪泵齒輪泵 齒輪泵是一種常用的液壓泵，它的主要優(yōu)點是齒輪泵是一種常用的液壓泵，它的主要優(yōu)點是結構簡結構簡單單，制造方便制造方便，價格低廉價格低廉，體積小體積小，重量輕重量輕，自吸性好自吸性好，對油液污染不敏感對油液污染不敏感，工作可靠工作可靠；其主要；其主要 齒輪泵被廣泛地應用于采礦設備、冶金設備、建筑機械、工程機械和農(nóng)林機械等各個行業(yè)。 齒輪泵按照其嚙合形式的不同，有和兩種，外嚙合齒輪泵應用較廣，內(nèi)嚙合齒輪泵則多為輔助泵。 15外嚙合齒輪泵的結

10、構及工作原理外嚙合齒輪泵的結構及工作原理外嚙合外嚙合16 外嚙合齒輪泵的結構及工作原理外嚙合齒輪泵的結構及工作原理 泵主要由主、從動齒輪，驅動泵主要由主、從動齒輪，驅動軸，泵體及側板等主要零件構成。軸，泵體及側板等主要零件構成。圖2.2 外嚙合齒輪泵的結構原理 1泵體;2 主動齒輪;3 從動齒輪 泵體內(nèi)相互嚙合的主、從動齒泵體內(nèi)相互嚙合的主、從動齒輪與兩端蓋及泵體一起構成密封工輪與兩端蓋及泵體一起構成密封工作容積，齒輪的嚙合點將左、右兩作容積，齒輪的嚙合點將左、右兩腔隔開，形成了吸、壓油腔。腔隔開，形成了吸、壓油腔。17齒輪泵的結構特點齒輪泵的結構特點18內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵 內(nèi)嚙合齒輪泵

11、有漸開線齒形和擺線齒形兩種，其結構示意圖見下圖。 內(nèi)嚙合齒輪泵1 吸油腔，2 壓油腔，3 隔板內(nèi)嚙合內(nèi)嚙合19 在漸開線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵中，小齒輪和內(nèi)齒輪之間要裝一塊月牙隔板，以便把吸油腔和壓油腔隔開，如圖（a）。 內(nèi)嚙合齒輪泵中的小齒輪是主動輪，大齒輪為從動輪，在工作時大齒輪隨小齒輪同向旋轉。 內(nèi)嚙合齒輪泵1 吸油腔，2 壓油腔，3 隔板主動小齒輪壓油窗口吸油窗口月牙板從動內(nèi)齒輪20內(nèi)嚙合齒輪泵1 吸油腔，2 壓油腔，3 隔板主動小齒輪壓油窗口吸油窗口從動內(nèi)齒輪 擺線齒形嚙合齒輪泵又稱擺線轉子泵。 在這種泵中，小齒輪和內(nèi)齒輪只相差一齒，因而不需設置隔板。如圖（b）。 21 內(nèi)嚙合齒輪泵的結構

12、緊湊，尺寸小，重量輕，運轉平穩(wěn)，噪聲低； 但在低速、高壓下工作時，壓力脈動大，容積效率低； 一般用于中、低壓系統(tǒng)，或作為補油泵。 內(nèi)嚙合齒輪泵的缺點是齒形復雜，加工困難，價格較貴，且不適合高壓工況。 22葉片泵葉片泵單作用葉片泵雙作用葉片泵23單作用葉片泵單作用葉片泵工作原理 右圖為單作用葉片泵的工作原理。 泵由轉2、定子3、葉片4和配流盤等件組成。 單作用葉片泵工作原理1壓油口;2 轉子;3 定子;4 葉片;5 吸油口 壓油窗口定子吸油窗口壓油口吸油口2451243e 定子的內(nèi)表面是圓柱面，轉子和定子中心之間存在著偏心，葉片在轉子的定子的內(nèi)表面是圓柱面，轉子和定子中心之間存在著偏心，葉片在轉

13、子的槽內(nèi)可靈活滑動，在轉子轉動時的離心力以及葉片根部油壓力作用下，葉片頂槽內(nèi)可靈活滑動，在轉子轉動時的離心力以及葉片根部油壓力作用下，葉片頂部貼緊在定子內(nèi)表面上，于是兩相鄰葉片、配油盤、定子和轉子便形成了一個部貼緊在定子內(nèi)表面上，于是兩相鄰葉片、配油盤、定子和轉子便形成了一個密封的工作腔。密封的工作腔。 泵在轉子轉一轉的過程中，吸油、壓油各一次，故稱單作用葉片泵。轉子單方向受力，軸承負載大。改變偏心距，可改變泵排量，形成變量葉片泵。 25 工作原理 雙作用葉片泵的原理和單作用葉片泵相似，不同之處只在于定子內(nèi)表面是由兩段長半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過渡曲線組成，且定子和轉子是同心的。 雙作用

14、葉片泵2627工作原理工作原理 圖中，當轉子順時針方向旋轉時，密封工作腔的容積在左上角和右下角處逐漸增大，為吸油區(qū)，在左下角和右上角處逐漸減小，為壓油區(qū)；吸油區(qū)和壓油區(qū)之間有一段封油區(qū)將吸、壓油區(qū)隔開。 雙作用葉片泵工作原理1定子；2 壓油口；3 轉子；4 葉片；5 吸油口28工作原理工作原理 這種泵的轉子每轉一轉，每個密封工作腔完成吸油和壓油動作各兩次，所以稱為雙作用葉片泵。雙作用葉片泵工作原理1定子；2 壓油口；3 轉子；4 葉片；5 吸油口29 柱塞泵是通過柱塞在柱塞孔內(nèi)往復運動時密封工作容積的變化來實現(xiàn)吸油和排油的。柱塞泵的特點是泄漏小、容積效率高，可以在高壓下工作。 軸向柱塞泵可分為

15、斜盤式和斜軸式兩大類。 30斜盤1和配油盤4不動，傳動軸5帶動缸體3、柱塞2一起轉動。傳動軸旋轉時，柱塞2在其沿斜盤自下而上回轉的半周內(nèi)逐漸向缸體外伸出，使缸體孔內(nèi)密封工作腔容積不斷增加，油液經(jīng)配油盤4上的配油窗口a吸入。斜盤1柱塞2缸體3配油盤4（1） 斜盤式軸向柱塞泵吸油口壓油口31斜盤1柱塞2缸體3配油盤4柱塞在其自上而下回轉的半周內(nèi)又逐漸向里推入，使密封工作腔容積不斷減小，將油液從配油盤窗口b向外排出。缸體每轉一轉，每個柱塞往復運動一次，完成一次吸油動作。改變斜盤的傾角，就可以改變密封工作容積的有效變化量，實現(xiàn)泵的變量。 32柱塞泵可以是單向或雙向變量泵。 為了流量脈動率盡可能小，通常

16、采用奇數(shù)柱塞數(shù)。 33 液壓馬達和液壓泵在結構上基本相同，也是靠密封容積的變化進行工作的。常見的液壓馬達也有齒輪式、葉片式和柱塞式等幾種主要形式；從轉速轉矩范圍分,可有高速馬達和低速大扭矩馬達之分。馬達和泵在工作原理上是互逆的，當向泵輸入壓力油時，其軸輸出轉速和轉矩就成為馬達。 由于二者的任務和要求有所不同，故在實際結構上只有少數(shù)泵能做馬達使用。 34高速液壓馬達高速液壓馬達 一般來說，額定轉速高于500r/min的馬達屬于高速馬達，額定轉速低于500r/min的馬達屬于低速馬達。 高速液壓馬達基本型式：齒輪式、葉片式和軸向柱塞式等。 它們的主要特點是轉速高，轉動慣量小，便于啟動、制動、調(diào)速和

17、換向。通常高速馬達的輸出轉矩不大，最低穩(wěn)定轉速較高，只能滿足高速小扭矩工況。 35 低速液壓馬達是相對于高速馬達而言的，通常這類馬達在結構形式上多為徑向柱塞式,其特點是：最低轉速低，大約在510轉/分；輸出扭矩大，可達幾萬牛頓米；徑向尺寸大，轉動慣量大。 它可以直接與工作機構直接聯(lián)接，不需要減速裝置，使傳動結構大為簡化。低速大扭矩液壓馬達廣泛用于起重、運輸、建筑、礦山和船舶等機械上。 低速大扭矩液壓馬達的基本形式有三種：它們分別是曲柄連桿馬達、靜力平衡馬達和多作用內(nèi)曲線馬達。 36 液壓泵的吸油腔壓力過低將會產(chǎn)生吸油不足、異常噪聲，甚至無法工作。液壓泵的工作壓力取決于外負載，為了防止壓力過高，

18、泵的出口常常要采取限壓措施。變量泵可以通過調(diào)節(jié)排量來改變流量，定量泵只有用改變轉速的辦法來調(diào)節(jié)流量。液壓泵的流量脈動。液壓泵 “困油現(xiàn)象”。 37馬達應能正、反運轉，因此，就要求液壓馬達在設計時具有結構上的對稱性。當液壓馬達的慣性負載大、轉速高，并要求急速制動或反轉時，會產(chǎn)生較高的液壓沖擊，應在系統(tǒng)中設置必要的安全閥或緩沖閥。由于內(nèi)部泄漏不可避免，因此將馬達的排油口關閉而進行制動時，仍會有緩慣的滑轉，所以，需要長時間精確制動時，應另行設置防止滑轉的制動器。 某些型式的液壓馬達必須在回油口具有足夠的背壓才能保證正常工作。v 液壓泵是液壓系統(tǒng)的動力源。v構成液壓泵基本條件是：具有可變的密封容積，協(xié)

19、調(diào)的配油機構，及高、低壓腔相互隔離的結構。v液壓泵和液壓馬達的主要性能參數(shù)有：排量、流量、壓力、功率和效率。v排量為幾何參數(shù)，而流量則為排量和轉速的乘積。v實際工作壓力取決于外負載。v液壓功率為泵的輸出流量和工作壓力之乘積。v容積效率和機械效率分別反映了液壓泵和馬達的容積損失和機械損失。391 1 液壓缸的類型及特點液壓缸的類型及特點按供油方向分：單作用缸和雙作用缸。按結構形式分：活塞缸、柱塞缸、伸縮套筒缸、擺動液壓缸。按活塞桿形式分：單活塞桿缸、雙活塞桿缸。AFQPv單桿液壓缸單桿液壓缸AFQPv雙桿液壓缸雙桿液壓缸AFQPv柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸40（1 1） 活塞式液壓缸活塞式液壓缸

20、活塞式液壓缸可分為雙桿式和單桿式兩種結構形式，其安裝又有缸筒固定和活塞桿固定兩種方式。1.1 1.1 雙桿活塞液壓缸雙桿活塞液壓缸 雙活塞桿液壓缸的活塞兩端都帶有活塞桿，分為缸體固定和活塞桿固定兩種安裝形式，如圖31所示。AFqv(a)缸筒固定式缸筒固定式1P2PAFqv(b)活塞桿固定式活塞桿固定式1P2P411.2單活塞桿液壓缸單活塞桿液壓缸 單活塞桿液壓缸的活塞僅一端帶有活塞桿，活塞雙向運動可以獲得不同的速度和輸出力，其簡圖及油路連接方式如下圖所示。2A1F1v(a)無桿腔進油無桿腔進油1P2P1ADdq2A2F(b)有桿腔進油有桿腔進油1P2P1A2vq42（2）柱塞式液壓缸柱塞式液壓

21、缸 柱塞式液壓缸 當活塞式液壓缸行程較長時，加工難度大,使得制造成本增加。 某些場合所用的液壓缸并不要求雙向控制,柱塞式液壓缸正是滿足了這種使用要求的一種價格低廉的液壓缸。柱塞pq 缸筒A（a）43柱塞pq 缸筒A（a） 柱塞式液壓缸 如下圖所示，柱塞缸由如下圖所示，柱塞缸由缸筒、柱塞、導套、缸筒、柱塞、導套、密封圈和壓蓋密封圈和壓蓋等零件組成，柱塞和缸筒內(nèi)壁不接等零件組成，柱塞和缸筒內(nèi)壁不接觸，因此缸筒內(nèi)孔不需精加工，工藝性好，成本觸，因此缸筒內(nèi)孔不需精加工，工藝性好，成本低。低。44 柱塞式液壓缸是單作柱塞式液壓缸是單作用的，它的回程需要借助自用的，它的回程需要借助自重或彈簧等其它外力來完

22、成。重或彈簧等其它外力來完成。如果要獲得雙向運動，可將如果要獲得雙向運動，可將兩柱塞液壓缸成對使用為減兩柱塞液壓缸成對使用為減輕柱塞的重量，有時制成空輕柱塞的重量，有時制成空心柱塞。心柱塞。 柱塞式液壓缸QQVdd24dQV2214)(dppFp1p245（3 3） 擺動式液壓缸擺動式液壓缸擺動液壓缸Dd1234432411 擺動液壓缸能實現(xiàn)小于360角度的往復擺動運動，由于它可直接輸出扭矩，故又稱為擺動液壓馬達，主要有單葉片式和雙葉片式兩種結構形式。46擺動液壓缸Dd1234432411 單葉片擺動液壓缸單葉片擺動液壓缸主要由定子塊1、缸體2、擺動軸3、葉片4、左右支承盤和左右蓋板等主要零件組成。定子塊固定在缸體上，葉片和擺動軸固連在一起，當兩油口相繼通以壓力油時，葉片即帶動擺動軸作往復擺動。47Dd1234432411q 單葉片擺動液壓缸單葉片擺動液壓缸的的擺角擺角一般不超過一般不超過 ，雙葉片擺動液壓缸雙葉片擺動液壓缸的的擺擺角角一般不超過一般不超過 。 當輸入壓力和流量不變時，雙葉片擺動液壓缸擺動軸當輸入壓力和流量不變時，雙葉片擺動液壓缸擺動軸輸出轉矩輸出轉矩是相同參是相同參數(shù)單葉片擺動缸的兩倍，而擺動角速度則是單葉片的一半。數(shù)單葉片擺動缸的兩倍，而擺動角速度則是單葉片的一半。48Dd1234432411q