機械基礎(chǔ)第八章液壓傳動第1頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一液壓傳動是以液體作為工作介質(zhì)，并利用液體的壓力實現(xiàn)機械設(shè)備的運動或能量傳遞和控制功能，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，液壓傳動在機床、工程機械、交通運輸機械、農(nóng)業(yè)機械、化工機械、船舶及航空航天等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。第2頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一§8.1液壓傳動的基本知識一、液壓傳動工作介質(zhì)統(tǒng)計表明，液壓系統(tǒng)發(fā)生的故障有90%是由于使用管理不善所致。液壓油過濾與處理是液壓系統(tǒng)使用管理中的重點項目之一，不僅是減少系統(tǒng)故障的重要途徑，也是提高使用管理水平的一個標(biāo)志。在液壓系統(tǒng)中，液壓油液是傳遞動力和信號的工作介質(zhì)。同時，它還起著潤滑、冷卻和防銹的作用。液壓系統(tǒng)能否可靠、有效地工作，在很大程度上取決于系統(tǒng)中所用的液壓油液。第3頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一1、液壓油的性質(zhì)（1）液體的密度密度—單位體積液體的質(zhì)量。ρ=m/vkg/m3密度隨著溫度或壓力的變化而變化，但變化不大，通常忽略。(2)可壓縮性和膨脹性

隨壓力的增高液壓油體積縮小的性質(zhì)稱為可壓縮性。隨溫度的升高液壓油體積增大的性質(zhì)稱為膨脹性。在一般液壓傳動中，液壓油的可壓縮性和膨脹性值很小，可以忽略不計。第4頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一(3)液體的粘性

液體在外力作用下流動時，由于液體分子間的內(nèi)聚力和液體分子與壁面間的附著力，導(dǎo)致液體分子間相對運動而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力，這種特性稱為粘性。粘性的大小用粘度來表示。粘度大，液層間內(nèi)摩擦力就大，油液就稠，流動時阻力就大，功率損失也大；反之油液就稀，易泄漏。粘度隨溫度升高而下降。靜止液體不呈現(xiàn)粘性。第5頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一2、液壓油的選用對液壓油的要求：(1)良好的化學(xué)穩(wěn)定性。(2)良好的潤滑性能，以減小元件之間的磨損。(3)質(zhì)地純凈，不含或含有極少量的雜質(zhì)、水份和水溶性酸堿等。(4)適當(dāng)?shù)恼扯群土己玫恼硿靥匦?。目前最廣泛使用的傳遞介質(zhì)是石油型液壓油。要根據(jù)系統(tǒng)中采用的元件結(jié)構(gòu)形式（主要是液壓泵）運動速度、使用溫度和壓力等因素來選用油液的品種和品牌。第6頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一5、凝固點和流動溫度較低，以保證油液能在較低溫度下使用。6、自燃點和閃點要高。7、有較快地排除油中游離空氣和較好地與油中水份分離的能力。8、沒有腐蝕性，防銹性能好，有良好的相容性。第7頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一(1)油箱中的油面應(yīng)保持一定高度，正常工作時油箱的溫升不應(yīng)超過液壓油所允許的范圍，一般不得超過65℃。(2)為防止系統(tǒng)中進入空氣，要做到：所有回油管都在油箱液面以下，管口切成斜斷面；油泵吸油管應(yīng)嚴(yán)格密封；油泵吸油高度應(yīng)盡可能小些，以減少油泵吸油阻力；可能情況下，應(yīng)在系統(tǒng)最高點設(shè)置放氣閥；定期檢查油液質(zhì)量和油面高度，以便及時更換和添加。3、使用注意事項第8頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一研究內(nèi)容：研究液體處于靜止?fàn)顟B(tài)的力學(xué)規(guī)律和這些規(guī)律的實際應(yīng)用。靜止液體：指液體內(nèi)部質(zhì)點之間沒有相對運動，至于液體整體完全可以象剛體一樣做各種運動。二、液體靜力學(xué)第9頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一（2）液體靜壓力特性：垂直并指向于承壓表面

∵液體在靜止?fàn)顟B(tài)下不呈現(xiàn)粘性∴內(nèi)部不存在切向剪應(yīng)力而只有法向應(yīng)力各向壓力相等∵有一向壓力不等，液體就會流動∴各向壓力必須相等1、液體的靜壓力及特性（1）液體的靜壓力定義：液體單位面積上所受的法向力，物理學(xué)中稱壓強，液壓傳動中習(xí)慣稱壓力。第10頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一（1）計算靜止液體內(nèi)任意點A處的壓力p=p0+ρgh（2）重力作用下靜止液體壓力分布特征①靜止液體中任一點處的壓力由兩部分液面壓力p0

組成液體自重所形成的壓力ρgh②靜止液體內(nèi)壓力沿液深呈線性規(guī)律分布③離液面深度相同處各點的壓力均相等，壓力相等的點組成的面叫等壓面.2、液體靜力學(xué)基本方程第11頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一（1）測壓兩基準(zhǔn)絕對壓力—以絕對零壓為基準(zhǔn)所測。相對壓力*—以大氣壓力為基準(zhǔn)所測。（2）關(guān)系絕對壓力=大氣壓力+相對壓力或相對壓力（表壓）=絕對壓力–大氣壓力

注：液壓傳動系統(tǒng)中所測壓力均為相對壓力即表壓力

3、壓力的表示方法及單位第12頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一4、帕斯卡原理帕斯卡原理（靜壓傳遞原理）：在密閉的容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力將以等值同時傳到液體各點。

根據(jù)帕斯卡原理：p=F/A結(jié)論：液壓系統(tǒng)的工作壓力取決于負(fù)載，并且隨著負(fù)載的變化而變化。第13頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一5、液體對固體壁面的作用力作用在平面上的總作用力：P=p·A

如：液壓缸，若設(shè)活塞直徑為D,則P=p·A=p·πD2/4第14頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一1、基本概念（1）理想液體、定常流理想液體：既無粘性又不可壓縮的液體。定常流動：流動液體中任一點的p、u和ρ都不隨時間而變化流動。（2）流量和平均流速流量—單位時間內(nèi)流過某通流截面液體體積q。平均流速—通流截面上各點均勻分布假想流速。三、液體動力學(xué)第15頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一2、連續(xù)性方程—質(zhì)量守恒定律連續(xù)性原理：理想液體在管道中恒定流動時，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，液體在管道內(nèi)既不能增多，也不能減少，因此單位時間內(nèi)流入液體的質(zhì)量應(yīng)恒等于流出液體的質(zhì)量。連續(xù)性方程：v1A1=v2A2

或q

=vA=常數(shù)結(jié)論：液體在管道中流動時，流過各個斷面的流量是相等的，因而流速和過流斷面成反比。第16頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一第17頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一3、伯努利方程—能量守恒定律（1）能量守恒定律：理想液體在管道中穩(wěn)定流動時，根據(jù)能量守恒定律，同一管道內(nèi)任一截面上的總能量應(yīng)該相等。（2）伯努利方程（理想液體）：p1+ρgZ1+ρv12/2=p2+ρgZ2+ρv22/2或p/ρg

+Z+v2/2g=C（c為常數(shù)）（3）方程的物理意義：在密閉管道內(nèi)作恒定流動的理想液體具有三種形式的能量，即壓力能、位能和動能。在流動過程中，三種能量之間可以互相轉(zhuǎn)化，但各個過流斷面上三種能量之和恒為定值。第18頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一四、液體傳動的工作原理1.液壓千斤頂?shù)?9頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一液壓千斤頂由手動柱塞泵和液壓缸以及管路、管接頭等構(gòu)成一個密封的連通器，其間充滿著油液。關(guān)閉放油閥8，向上提起杠桿手柄1，活塞3隨之上升，油腔4密封容積增大，產(chǎn)生局部真空，油箱6中的油液在大氣壓作用下，推開單向閥5中的鋼球并通過吸油管道進入油腔4，實現(xiàn)吸油（圖b）；當(dāng)杠桿手柄1下壓時，活塞3隨之下移，油腔4密封容積減小，油液受到外力擠壓產(chǎn)生壓力，單向閥5關(guān)閉，單向閥7的鋼球被頂開，油液壓入油腔10，實現(xiàn)壓油（圖c）。然后推動活塞11和重物上移。反復(fù)提壓杠桿手柄1，能不斷地實現(xiàn)吸油和壓油，壓力油將不斷被壓入油腔10，使活塞和重物不斷上移，達(dá)到起重的目的。第20頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一

若將放油閥8旋轉(zhuǎn)90°，油腔中的油液在重物G的作用下，流回油箱，活塞11就下降并恢復(fù)到原位。通過對液壓千斤頂工作過程的分析可知，液壓傳動的工作原理是以油液作為工作介質(zhì)，依靠密封容積的變化來傳遞運動，依靠油液內(nèi)部的壓力來傳遞動力。液壓傳動裝置實質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，即實現(xiàn)機械能→液壓能→機械能的能量轉(zhuǎn)換。

第21頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一2、液壓圖形符號第22頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一下圖為機床工作臺液壓系統(tǒng)的圖形符號圖第23頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一(4)輔助元件如油箱、油管、濾油器等。其作用是輸送液體、儲存液體、過濾液體、密封等，以保證液壓系統(tǒng)正常工作所必需的部分。(5)傳動介質(zhì)即液體。第24頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一(2)執(zhí)行元件：即液壓缸或液壓馬達(dá)。其作用是將液壓能重新轉(zhuǎn)化成機械能，克服負(fù)載，帶動機器完成所需的運動。3、液壓系統(tǒng)的組成(1)動力元件：即液壓泵。它可將機械能轉(zhuǎn)化成液壓能，是一個能量轉(zhuǎn)化裝置。(3)控制元件：即各種控制閥。其作用是控制液體壓力、流量和方向。如各種壓力閥、流量閥和換向閥。第25頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一液壓泵和液壓馬達(dá)的工作原理齒輪泵和齒輪馬達(dá)葉片泵和葉片式馬達(dá)柱塞泵和柱塞式液壓馬達(dá)§8.2液壓泵和液壓馬達(dá)17/Fluid_Steam_Web/DH/DH.htm第26頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一

液壓泵和液壓馬達(dá)都是液壓傳動系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換元件。液壓泵由原動機驅(qū)動，把輸入的機械能轉(zhuǎn)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(dá)則將輸入的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能，以扭矩和轉(zhuǎn)速的形式輸送到執(zhí)行機構(gòu)做功，是液壓傳動系統(tǒng)的執(zhí)行元件。

第27頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一在液壓傳動系統(tǒng)中，液壓泵和液壓馬達(dá)都是容積式的，依靠容積變化進行工作。從能量轉(zhuǎn)換的觀點來看，液壓泵與液壓馬達(dá)是可逆工作的液壓元件，向任何一種液壓泵輸入工作液體，都可使其變成液壓馬達(dá)工況;反之，當(dāng)液壓馬達(dá)的主軸由外力矩驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，也可變?yōu)橐簤罕霉r。但在實際中由于性能及結(jié)構(gòu)對稱性等要求不同，一般情況下，液壓泵和液壓馬達(dá)不能互換。第28頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一泵的分類：第29頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一馬達(dá)的分類：第30頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一一、液壓泵的基本工作原理

圖中為單柱塞泵的工作原理。凸輪由電動機帶動旋轉(zhuǎn)。當(dāng)凸輪推動柱塞向上運動時，柱塞和缸體形成的密封體積減小，油液從密封體積中擠出，經(jīng)單向閥排到需要的地方去。當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)至曲線的下降部位時，彈簧迫使柱塞向下，形成一定真空度，油箱中的油液在大氣壓力的作用下進入密封容積。凸輪使柱塞不斷地升降，密封容積周期性地減小和增大，泵就不斷吸油和排油。容積式液壓泵第31頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一液壓泵是靠密封容積的變化來實現(xiàn)吸油和壓油的，故可稱為容積泵。其工作過程就是吸油和壓油過程。要保證液壓泵正常工作，必須滿足以下條件：1．應(yīng)具備密封工作容積，并且密封容積應(yīng)能不斷重復(fù)地由小變大，再由大變小。2．要有配油裝置，在吸油過程中必須使油箱與大氣相通，容積減小時向系統(tǒng)壓油。容積式液壓泵的共同工作原理如下：第32頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一（1）容積式泵必定有一個或若干個周期變化的密封容積。密封容積變小使油液被擠出，密封容積變大時形成一定真空度，油液通過吸油管被吸入。密封容積的變換量以及變化頻率決定泵的流量。（2）合適的配流裝置。不同形式泵的配流裝置雖然結(jié)構(gòu)形式不同，但所起作用相同，并且在容積式泵中是必不可少的。容積式泵排油的壓力決定于排油管道中油液所受到的負(fù)載。容積式液壓泵的共同工作原理如下：第33頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一定量泵變量泵雙向定量泵雙向變量泵定量馬達(dá)變量馬達(dá)雙向定量馬達(dá)雙向變量馬達(dá)第34頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一

齒輪泵是液壓泵中結(jié)構(gòu)最簡單的一種泵，它的抗污染能力強，價格最便宜。但一般齒輪泵容積效率較低，軸承上不平衡力大，工作壓力不高。齒輪泵的另一個重要缺點是流量脈動大，運行時噪聲水平較高，在高壓下運行時尤為突出。齒輪泵主要用于低壓或噪聲水平限制不嚴(yán)的場合。一般機械的潤滑泵以及非自吸式泵的輔助泵都采用齒輪泵。從結(jié)構(gòu)上看齒輪泵可分為外嚙合和內(nèi)嚙合兩類，其中以外嚙合齒輪泵應(yīng)用更廣泛。1、齒輪泵第35頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一外嚙合齒輪泵工作原理第36頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一由泵體2、一對嚙合齒輪1和5、前后兩端蓋和傳動軸6和7等組成。泵體、端蓋和齒輪的各齒間形成兩個互不相通的密封容積3和4。當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，K點右側(cè)兩輪齒脫開嚙合，使密封容積逐漸增大，形成局部真空，油箱中油液在大氣壓作用下經(jīng)油管被吸入油腔3，充滿齒間。隨著齒輪旋轉(zhuǎn)，油液被帶到油腔4。由于油腔4的輪齒逐漸進入嚙合，故密封容積不斷減小，從而使齒槽間的油液被逐漸擠出，通過壓油腔4被送入系統(tǒng)中。故3為吸油腔，4為壓油腔。第37頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一在嚙合過程中嚙合點沿嚙合線移動，把這兩區(qū)分開，起配流作用。當(dāng)齒輪不斷旋轉(zhuǎn)時，齒輪泵連續(xù)不斷地重復(fù)吸油和壓油的過程，不斷向系統(tǒng)供油。第38頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一圖為外嚙合齒輪泵實物結(jié)構(gòu)第39頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一3、困油外嚙合齒輪泵的幾個問題1、泄漏2、徑向力第40頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一1、齒輪泵的泄漏齒頂圓與殼體內(nèi)孔之間的徑向間隙；齒輪端面與側(cè)蓋之間的軸向間隙；齒寬方向上的不完全嚙合造成的齒面間隙。泄漏途徑：其中，途徑2）是最主要的泄漏途徑，約占總泄漏的75％～80％。第41頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一2、徑向力不平衡解決措施：1、開平衡；2、縮小壓油口。第42頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一3、困油現(xiàn)象解決措施：開卸荷槽第43頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一2、齒輪馬達(dá)

齒輪馬達(dá)的工作原理圖為外嚙合齒輪馬達(dá)的工作原理圖。圖中P點為兩齒輪的嚙合點，當(dāng)壓力油進入齒輪馬達(dá)時,壓力油分別作用在兩個齒面上。由圖可知，在兩個齒輪上各有一個使其產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的作用力，兩齒輪便按圖示方向旋轉(zhuǎn)，齒輪馬達(dá)輸出軸上也就輸出旋轉(zhuǎn)力矩。第44頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一齒輪馬達(dá)和齒輪泵在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別如下：（1）齒輪泵一般只需一個方向旋轉(zhuǎn)，為了減小徑向不平衡液壓力，因此吸油口大，排油口小。而齒輪馬達(dá)則需正、反兩個方向旋轉(zhuǎn)，因此進油口大小相等。（2）齒輪馬達(dá)的內(nèi)泄漏不能像齒輪泵那樣直接引到低壓腔去，而必須單獨的泄漏通道引到殼體外去。因為馬達(dá)低壓腔有一定背壓，如果泄漏油直接引到低壓腔，所有與泄漏通道相連接的部分都按回油壓力承受油壓力，這可能使軸端密封失效。齒輪馬達(dá)和齒輪泵的主要區(qū)別第45頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一（3）為了減少馬達(dá)的啟動摩擦扭矩，并降低最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，一般采用滾針軸承和其他改善軸承潤滑冷卻條件等措施。齒輪馬達(dá)具有體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，對污染不敏感，耐沖擊，慣性小等優(yōu)點。因此，在礦山、工程機械及農(nóng)業(yè)機械上廣泛使用。但由于壓力油作用在液壓馬達(dá)齒輪上的作用面積小，所以輸出轉(zhuǎn)矩較小，一般都用于高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩的情況下。第46頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一二、葉片泵和葉片式馬達(dá)葉片泵有兩類：雙作用和單作用葉片泵，雙作用葉片泵是定量泵，單作用泵往往做成變量泵。而馬達(dá)只有雙作用式。第47頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一雙作用葉片泵工作原理第48頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一當(dāng)轉(zhuǎn)子3和葉片5一起按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，由于離心力的作用，葉片緊貼在定子4的內(nèi)表面，把定子內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子外表面和兩個配流盤形成的空間分割成八塊密封容積。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，每一塊密封容積會周期性地變大和縮小。一轉(zhuǎn)內(nèi)密封容積變化兩個循環(huán)。所以密封容積每轉(zhuǎn)內(nèi)吸油、壓油兩次，稱為雙作用泵。雙作用使流量增加一倍，流量也相應(yīng)增加。第49頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一單作用葉片泵的工作原理

單作用葉片泵工作原理見下圖。由圖可看出，與雙作用泵的主要差別在于它的定子是一個與轉(zhuǎn)子偏心放置的圓環(huán)。轉(zhuǎn)子每一轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子、定子葉片和配流盤形成的密封容積只變換一次，所以配流盤上只需要一個配流窗口。第50頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一雙作用葉片式液壓馬達(dá)工作原理雙作用葉片式液壓馬達(dá)的工作原理可用下圖說明。圖中當(dāng)壓力油進入后，葉片1、3、5、7一側(cè)受到壓力油的作用，另一側(cè)通回油。而葉片2、4、6、8的兩側(cè)壓力相同。當(dāng)壓力作用在葉片上時，產(chǎn)生的扭矩為dM=r.pdA=pBrdr根據(jù)右圖，作用在軸上的總理論扭矩Mt為：MT=2r2r1pBrdr=pB(r12-r22)第51頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一三、柱塞泵和柱塞馬達(dá)在前面所述單柱塞泵中，凸輪使泵在半周內(nèi)吸油，半周內(nèi)排油。因此泵排出的流量是脈動的，它所驅(qū)動的液壓缸或液壓馬達(dá)的運動速度是不均勻的。所以無論是泵或馬達(dá)總是做成多柱塞的。常用的多柱塞泵有軸向式和徑向式兩大類。第52頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一1.徑向柱塞泵的工作原理第53頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一當(dāng)電動機帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，每個柱塞分別在缸體內(nèi)徑向往復(fù)滑動。柱塞在上半周時，從配油軸的吸油口吸油；當(dāng)柱塞在下半周時，向配油軸的壓油口壓油。轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，各柱塞各吸、壓油一次。改變轉(zhuǎn)子與定子的偏心距e時，可改變泵的輸油量，因此徑向柱塞泵是一種變量泵。若改變偏心方向，就可改變吸、排油方向成為雙向變量泵。第54頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一下面是徑向柱塞泵的工作情況第55頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一第56頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一2.徑向柱塞式液壓馬達(dá)與泵的情況相反，低速大扭矩馬達(dá)多數(shù)采用徑向柱塞式結(jié)構(gòu)。圖為低速大扭矩液壓馬達(dá)的典型結(jié)構(gòu)。馬達(dá)有五個活塞，殼體上有五個缸，外形像星，又稱為星形馬達(dá)。連桿一端通過球鉸與活塞連接在一起；另一端為圓弧表面，圓弧半徑與偏心偏心輪半徑一致。兩個圓環(huán)套在連桿圓弧外面，使連桿即能沿著偏心輪的圓弧表面滑動而又不能脫開。輸出軸左端通過聯(lián)軸器使配流軸同步旋轉(zhuǎn)。第57頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一第58頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一圖為直軸式軸向柱塞泵的工作原理。圖中斜盤1和配流盤4固定不轉(zhuǎn)，電機帶動軸5、缸體2以及缸體內(nèi)柱塞3一起旋轉(zhuǎn)。柱塞尾有彈簧，使其球頭與斜盤保持接觸。3.軸向柱塞泵第59頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一斜盤、配油盤均與泵體相固定，柱塞裝在缸體沿圓周均布的軸向孔內(nèi)，缸體由電動機通過傳動軸帶動旋轉(zhuǎn)，柱塞在彈簧或液壓力的作用下頭部緊貼在斜盤上，柱塞孔的另一端與配油盤貼緊。當(dāng)缸體旋轉(zhuǎn)時，斜盤迫使柱塞在缸體軸向孔中作往復(fù)運動，形成密封容積的變化。改變斜盤的傾角，可改變柱塞的行程，即可改變泵的輸油量，因此軸向柱塞泵為變量泵。若改變傾斜方向，能使吸、壓油方向改變，使其成為雙向變量泵。第60頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一配流盤由于存在困油問題，為減少困油，因此在配油盤的槽I、II的起始點開上條小三角槽，且在二配流槽的兩端都開有小三角槽。見下圖：第61頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一軸向柱塞泵的幾何排量q=(πd2/4)DZtgγ平均理論流量為QT=(πd2/4)DZntgγ式中

d—柱塞直徑；D—柱塞在缸體上的分布直徑；Z—柱塞數(shù)；n—軸的轉(zhuǎn)速；γ—斜盤傾斜角度。從上式看出：泵的流量及每轉(zhuǎn)排量可通過改變斜盤傾角γ而改變，所以軸向柱塞泵可很方便地做成變量泵。第62頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一液壓泵的參數(shù)第63頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一二、液壓泵的主要性能參數(shù)

泵的流量是指泵在單位時間內(nèi)排出液流的體積。其有理論流量和實際流量之分。泵的理論流量QT=qn，對于前圖所示單柱塞泵，有q=d2H/4,則QT=d2Hn/4。泵的實際流量Q=QT-ΔQΔQ是泵的泄露流量。泵的實際流量和理論流量之比稱為容積效率，即：PV=Q/QT=(QT-ΔQ)/QT=1-ΔQ/QT

且Q=QT·PV1、流量和容積效率第64頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一

工作壓力是指泵的輸出壓力，其數(shù)值決定于外負(fù)載。如果負(fù)載是串聯(lián)的，泵的工作壓力是這些負(fù)載壓力之和；如果負(fù)載是并聯(lián)的，則泵的工作壓力決定于并聯(lián)負(fù)載中最小的負(fù)載壓力。

額定壓力是指根據(jù)實驗結(jié)果而推薦的可連續(xù)使用的最高壓力，他反映了泵的能力（一般為泵銘牌上所標(biāo)的壓力）。在額定壓力下運行時，泵有足夠的流量輸出，并且能保證較高的效率和壽命。最高壓力比額定壓力稍高，可看作是泵的能力極限。一般不希望泵長期在最高壓力下運行。2、壓力第65頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一

泵的理論功率為pQT。輸入功率2πMTn。不考慮損失，根據(jù)能量守恒，有pQT=2πMTn。p—泵的出口壓力；MT—驅(qū)動泵所需理論扭矩。將QT=nq代入上式，消去n得MT=pq/2π.

總效率p為泵的實際輸出功率pQ與實際驅(qū)動泵所需的功率2πMPn之比，即P=pQ/2πMPnMP—驅(qū)動泵所需實際扭矩。將Q=QTPv及QT=nq代入上式得：ηP=pq.Pv/2πMp又因為泵的機械效率ηPm=pq/2πMP

故總功率可表示為：P=Pm.PV3、功率、機械效率和總效率第66頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一四、液壓泵、馬達(dá)的基本性能參數(shù)液壓泵、液壓馬達(dá)的基本性能參數(shù)主要是指液壓泵的壓力、排量、流量、功率和效率等。工作壓力：指泵、馬達(dá)實際工作時的壓力，對泵來說，工作壓力是指它的輸出壓力；對馬達(dá)來講，則是指它的輸入壓力。實際工作壓力取決于相應(yīng)的外負(fù)載。第67頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一額定壓力：泵、馬達(dá)在額定工況條件下按試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的連續(xù)運轉(zhuǎn)的最高壓力，超過此值就是過載。排量：泵、馬達(dá)的軸每轉(zhuǎn)一周，由其密封容腔幾何體積變化所排出、吸入液體的體積，亦即在無泄漏的情況下，其軸轉(zhuǎn)動一周時油液體積的有效變化量。

第68頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一理論流量：在單位時間內(nèi)由其密封容腔幾何體積變化而排出、吸入的液體體積。泵、馬達(dá)的流量為其轉(zhuǎn)速與排量的乘積。額定流量：指在正常工作條件下，按試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須保證的流量，亦即在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下泵輸出的流量。因為泵和馬達(dá)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。第69頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一功率和效率：液壓泵由原動機驅(qū)動，輸入量是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，輸出量是液體的壓力和流量；如果不考慮液壓泵、馬達(dá)在能量轉(zhuǎn)換過程中的損失，則輸出功率等于輸入功率。實際上，液壓泵和液壓馬達(dá)在能量轉(zhuǎn)換過程中是有損失的，因此輸出功率小于輸入功率。兩者之間的差值即為功率損失，功率損失可以分為容積損失和機械損失兩部分。第70頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一容積損失是因泄漏、氣穴和油液在高壓下壓縮等造成的流量損失。機械損失是指因摩擦而造成的轉(zhuǎn)矩上的損失。第71頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一§8.3液壓缸

液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的、做直線往復(fù)運動（或擺動運動）的液壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。用它來實現(xiàn)往復(fù)運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩(wěn)，因此在各種機械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。第72頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一1、液壓缸的基本類型和特點液壓缸的類型：（1）按運動方式分：直線運動（活塞式、柱塞式）擺動（擺動液壓缸）第73頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一（2）按作用方式分：單作用液壓缸：活塞單向作用，由彈簧使活塞復(fù)位；柱塞單向作用，由外力使柱塞返回。雙作用液壓缸：活塞雙作用，左右移動速度不等；雙柱塞雙作用。第74頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一單作用式液壓缸只有一個外接油口輸入壓力油(圖10.13a)，液壓作用力僅作單向驅(qū)動，而反行程只能在其他外力(自重、負(fù)載或彈簧力)的作用下完成，可節(jié)省動力。而雙作用式液壓缸是分別由液壓缸兩端外接油口輸入壓力油(圖10.13b、c)。第75頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一（3）按結(jié)構(gòu)形式分：活塞式柱塞式擺動式

活塞缸和柱塞缸實現(xiàn)往復(fù)直線運動，輸出推力或拉力和直線運動速度；擺動缸則能實現(xiàn)小于360°的往復(fù)擺動，輸出角速度（轉(zhuǎn)速）和轉(zhuǎn)矩。第76頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一2、雙出桿活塞式液壓缸第77頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一上圖所示為一驅(qū)動磨床工作臺的實心雙出桿活塞式液壓缸結(jié)構(gòu)圖，它主要由壓蓋2、端蓋3、缸體4、活塞5、密封圈6、活塞桿1、7等組成。當(dāng)壓力油從油缸右腔進入，左腔回油時推動活塞向左移動，反之活塞右移。第78頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一雙出桿活塞式液壓缸的特點是：液壓缸兩腔中都有活塞桿伸出，且兩活塞桿直徑d相等，即活塞兩側(cè)有效面積相等，因此當(dāng)供油量相等時，活塞往復(fù)運動速度相等，即第79頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一如供油壓力p相等，則其向左或向右兩個方向的液壓推力相等，即：

v—活塞（或缸筒）運動速度；Q—供油流量；F—活塞（或缸筒）上的作用力；p—供油壓力；A—活塞有效面積；D—活塞直徑；d—活塞桿直徑。這種液壓缸在傳動時活塞桿只承受拉力，多數(shù)用于機床。第80頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一雙活塞缸機構(gòu)示意第81頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一將缸筒固定在床身上，活塞桿和工作臺相聯(lián)接時，工作臺運動所占空間長度為活塞有效行程的三倍（見圖A）。一般多用于小機床；反之，將活塞桿固定在床身上，缸筒和工作臺相聯(lián)接時，工作臺運動所占空間長度為液壓缸有效行程的兩倍（見圖B），適用于中型及大型機床。第82頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一3、單出桿活塞式液壓缸第83頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一其特點是：活塞一端有活塞桿，另一端沒有，所以活塞兩端的有效工作面積、不相等。因此在供油量相同的情況下，活塞往復(fù)運動速度不相等。當(dāng)有桿腔進油時：當(dāng)無桿腔進油時：第84頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一如供油壓力p相等時，向左和向右兩個方向的液壓推力也不相等。當(dāng)無桿腔進油時：當(dāng)有桿腔進油時：顯然，，當(dāng)時，。這一特點常被用于實現(xiàn)機床快退和工進。第85頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一當(dāng)單出桿活塞式液壓缸的兩腔同時接通壓力油而進行工作時(圖10.15c)，由于活塞兩端有效工作面積不相等，使作用于活塞兩端的液壓力與也不相等，產(chǎn)生推力差，在此推力差的作用下，使活塞向右移動。此時從缸右腔排出的油液也進入到左腔，使活塞實現(xiàn)快速運動，這種連接方式稱為差動連接。這種兩腔同時通壓力油，利用活塞兩側(cè)有效作用面積差進行工作的單出桿液壓缸稱差動液壓缸。第86頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一無桿腔液壓力：有桿腔液壓力：故推力差：由上述分析可知，進入液壓缸左腔的流量，除泵所供給的流量外，還有來自右腔的流量，這時活塞的移動速度可按如下方法計算：第87頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一故活塞的運動速度：式中：v3——差動連接時，活塞的運動速度(m／s)；d——活塞桿直徑(m)；Q——泵的輸出流量(m3/s)。綜上分析，差動連接液壓缸的特點是：速度快、推力小，適用于快速進給系統(tǒng)。第88頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一單活塞桿液壓缸可以是缸筒固定，活塞運動；也可以是活塞桿固定缸筒運動。無論采用其中哪一種形式，液壓缸運動所占空間長度都是兩倍行程。（見下圖）第89頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一柱塞式液壓缸結(jié)構(gòu)3、柱塞式液壓缸第90頁，共101頁，2023年，2月20日，星期一（１）它是一種單作用式液壓缸，靠液壓