機(jī)械基礎(chǔ)第八章液壓傳動(dòng)第1頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液壓傳動(dòng)是以液體作為工作介質(zhì)，并利用液體的壓力實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動(dòng)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(dòng)在機(jī)床、工程機(jī)械、交通運(yùn)輸機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、化工機(jī)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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§8.1液壓傳動(dòng)的基本知識(shí)一、液壓傳動(dòng)工作介質(zhì)統(tǒng)計(jì)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(guò)濾與處理是液壓系統(tǒng)使用管理中的重點(diǎn)項(xiàng)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(gè)標(biāo)志。在液壓系統(tǒng)中，液壓油液是傳遞動(dòng)力和信號(hào)的工作介質(zhì)。同時(shí)，它還起著潤(rùn)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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(dòng)中，液壓油的可壓縮性和膨脹性值很小，可以忽略不計(jì)。第4頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)液體的粘性

液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，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(duì)運(yùn)動(dòng)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(lái)表示。粘度大，液層間內(nèi)摩擦力就大，油液就稠，流動(dòng)時(shí)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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、液壓油的選用對(duì)液壓油的要求：(1)良好的化學(xué)穩(wěn)定性。(2)良好的潤(rùn)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(yùn)動(dòng)速度、使用溫度和壓力等因素來(lái)選用油液的品種和品牌。第6頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、凝固點(diǎn)和流動(dòng)溫度較低，以保證油液能在較低溫度下使用。6、自燃點(diǎn)和閃點(diǎn)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(méi)有腐蝕性，防銹性能好，有良好的相容性。第7頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)油箱中的油面應(yīng)保持一定高度，正常工作時(shí)油箱的溫升不應(yīng)超過(guò)液壓油所允許的范圍，一般不得超過(guò)65℃。(2)為防止系統(tǒng)中進(jìn)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(diǎn)設(shè)置放氣閥；定期檢查油液質(zhì)量和油面高度，以便及時(shí)更換和添加。3、使用注意事項(xiàng)第8頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月研究?jī)?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(shí)際應(yīng)用。靜止液體：指液體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，至于液體整體完全可以象剛體一樣做各種運(yùn)動(dòng)。二、液體靜力學(xué)第9頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（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(huì)流動(dòng)∴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(qiáng)，液壓傳動(dòng)中習(xí)慣稱壓力。第10頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）計(jì)算靜止液體內(nèi)任意點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)的壓力均相等，壓力相等的點(diǎn)組成的面叫等壓面.2、液體靜力學(xué)基本方程第11頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）測(cè)壓兩基準(zhǔn)絕對(duì)壓力—以絕對(duì)零壓為基準(zhǔn)所測(cè)。相對(duì)壓力*—以大氣壓力為基準(zhǔn)所測(cè)。（2）關(guān)系絕對(duì)壓力=大氣壓力+相對(duì)壓力或相對(duì)壓力（表壓）=絕對(duì)壓力–大氣壓力

注：液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中所測(cè)壓力均為相對(duì)壓力即表壓力

3、壓力的表示方法及單位第12頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(shí)傳到液體各點(diǎn)。

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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、液體對(duì)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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、基本概念（1）理想液體、定常流理想液體：既無(wú)粘性又不可壓縮的液體。定常流動(dòng)：流動(dòng)液體中任一點(diǎn)的p、u和ρ都不隨時(shí)間而變化流動(dòng)。（2）流量和平均流速流量—單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某通流截面液體體積q。平均流速—通流截面上各點(diǎn)均勻分布假想流速。三、液體動(dòng)力學(xué)第15頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(dòng)時(shí)，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(shí)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(dòng)時(shí)，流過(guò)各個(gè)斷面的流量是相等的，因而流速和過(guò)流斷面成反比。第16頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第17頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(dòng)時(shí)，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(dòng)的理想液體具有三種形式的能量，即壓力能、位能和動(dòng)能。在流動(dòng)過(guò)程中，三種能量之間可以互相轉(zhuǎn)化，但各個(gè)過(guò)流斷面上三種能量之和恒為定值。第18頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、液體傳動(dòng)的工作原理1.液壓千斤頂?shù)?9頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液壓千斤頂由手動(dòng)柱塞泵和液壓缸以及管路、管接頭等構(gòu)成一個(gè)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(kāi)單向閥5中的鋼球并通過(guò)吸油管道進(jìn)入油腔4，實(shí)現(xiàn)吸油（圖b）；當(dāng)杠桿手柄1下壓時(shí)，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(kāi)，油液壓入油腔10，實(shí)現(xiàn)壓油（圖c）。然后推動(dòng)活塞11和重物上移。反復(fù)提壓杠桿手柄1，能不斷地實(shí)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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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(guò)對(duì)液壓千斤頂工作過(guò)程的分析可知，液壓傳動(dòng)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(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)，依靠油液內(nèi)部的壓力來(lái)傳遞動(dòng)力。液壓傳動(dòng)裝置實(shí)質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，即實(shí)現(xiàn)機(jī)械能→液壓能→機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換。

第21頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、液壓圖形符號(hào)第22頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月下圖為機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)的圖形符號(hào)圖第23頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(4)輔助元件如油箱、油管、濾油器等。其作用是輸送液體、儲(chǔ)存液體、過(guò)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(dòng)介質(zhì)即液體。第24頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(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(jī)械能，克服負(fù)載，帶動(dòng)機(jī)器完成所需的運(yùn)動(dòng)。3、液壓系統(tǒng)的組成(1)動(dòng)力元件：即液壓泵。它可將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成液壓能，是一個(gè)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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液壓泵和液壓馬達(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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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

第27頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在液壓傳動(dòng)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(jìn)行工作。從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)來(lái)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(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，也可變?yōu)橐簤罕霉r。但在實(shí)際中由于性能及結(jié)構(gòu)對(duì)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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月泵的分類：第29頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月馬達(dá)的分類：第30頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、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(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)凸輪推動(dòng)柱塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(shí)，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(jìn)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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液壓泵是靠密封容積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的，故可稱為容積泵。其工作過(guò)程就是吸油和壓油過(guò)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(guò)程中必須使油箱與大氣相通，容積減小時(shí)向系統(tǒng)壓油。容積式液壓泵的共同工作原理如下：第32頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）容積式泵必定有一個(gè)或若干個(gè)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(shí)形成一定真空度，油液通過(guò)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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

齒輪泵是液壓泵中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種泵，它的抗污染能力強(qiáng)，價(jià)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(gè)重要缺點(diǎn)是流量脈動(dòng)大，運(yùn)行時(shí)噪聲水平較高，在高壓下運(yùn)行時(shí)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(chǎng)合。一般機(jī)械的潤(rùn)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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月外嚙合齒輪泵工作原理第36頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由泵體2、一對(duì)嚙合齒輪1和5、前后兩端蓋和傳動(dòng)軸6和7等組成。泵體、端蓋和齒輪的各齒間形成兩個(gè)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(shí)，K點(diǎn)右側(cè)兩輪齒脫開(kāi)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(jìn)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(guò)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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在嚙合過(guò)程中嚙合點(diǎn)沿嚙合線移動(dòng)，把這兩區(qū)分開(kāi)，起配流作用。當(dāng)齒輪不斷旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪泵連續(xù)不斷地重復(fù)吸油和壓油的過(guò)程，不斷向系統(tǒng)供油。第38頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖為外嚙合齒輪泵實(shí)物結(jié)構(gòu)第39頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、困油外嚙合齒輪泵的幾個(gè)問(wèn)題1、泄漏2、徑向力第40頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、徑向力不平衡解決措施：1、開(kāi)平衡；2、縮小壓油口。第42頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、困油現(xiàn)象解決措施：開(kāi)卸荷槽第43頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(diǎn)為兩齒輪的嚙合點(diǎn)，當(dāng)壓力油進(jìn)入齒輪馬達(dá)時(shí),壓力油分別作用在兩個(gè)齒面上。由圖可知，在兩個(gè)齒輪上各有一個(gè)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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月齒輪馬達(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(gè)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(gè)方向旋轉(zhuǎn)，因此進(jìn)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(dú)的泄漏通道引到殼體外去。因?yàn)轳R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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）為了減少馬達(dá)的啟動(dòng)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(rùn)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(jiǎn)單，工藝性好，對(duì)污染不敏感，耐沖擊，慣性小等優(yōu)點(diǎn)。因此，在礦山、工程機(jī)械及農(nóng)業(yè)機(jī)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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雙作用葉片泵工作原理第48頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)轉(zhuǎn)子3和葉片5一起按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(gè)配流盤(pán)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(huì)周期性地變大和縮小。一轉(zhuǎn)內(nèi)密封容積變化兩個(gè)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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單作用葉片泵的工作原理

單作用葉片泵工作原理見(jiàn)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(gè)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(pán)形成的密封容積只變換一次，所以配流盤(pán)上只需要一個(gè)配流窗口。第50頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(shuō)明。圖中當(dāng)壓力油進(jìn)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(shí)，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=2

r2r1pBrdr=pB(r12-r22)第51頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、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(dòng)的，它所驅(qū)動(dòng)的液壓缸或液壓馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)速度是不均勻的。所以無(wú)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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.徑向柱塞泵的工作原理第53頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)柱塞分別在缸體內(nèi)徑向往復(fù)滑動(dòng)。柱塞在上半周時(shí)，從配油軸的吸油口吸油；當(dāng)柱塞在下半周時(shí)，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(shí)，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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月下面是徑向柱塞泵的工作情況第55頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第56頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(gè)活塞，殼體上有五個(gè)缸，外形像星，又稱為星形馬達(dá)。連桿一端通過(guò)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(gè)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(dòng)而又不能脫開(kāi)。輸出軸左端通過(guò)聯(lián)軸器使配流軸同步旋轉(zhuǎn)。第57頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第58頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖為直軸式軸向柱塞泵的工作原理。圖中斜盤(pán)1和配流盤(pán)4固定不轉(zhuǎn)，電機(jī)帶動(dòng)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(pán)保持接觸。3.軸向柱塞泵第59頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月斜盤(pán)、配油盤(pán)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(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，柱塞在彈簧或液壓力的作用下頭部緊貼在斜盤(pán)上，柱塞孔的另一端與配油盤(pán)貼緊。當(dāng)缸體旋轉(zhuǎn)時(shí)，斜盤(pán)迫使柱塞在缸體軸向孔中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，形成密封容積的變化。改變斜盤(pán)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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月配流盤(pán)由于存在困油問(wèn)題，為減少困油，因此在配油盤(pán)的槽I、II的起始點(diǎn)開(kāi)上條小三角槽，且在二配流槽的兩端都開(kāi)有小三角槽。見(jiàn)下圖：第61頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(pán)傾斜角度。從上式看出：泵的流量及每轉(zhuǎn)排量可通過(guò)改變斜盤(pán)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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液壓泵的參數(shù)第63頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、液壓泵的主要性能參數(shù)

泵的流量是指泵在單位時(shí)間內(nèi)排出液流的體積。其有理論流量和實(shí)際流量之分。泵的理論流量QT=qn，對(duì)于前圖所示單柱塞泵，有q=d2H/4,則QT=d2Hn/4。泵的實(shí)際流量Q=QT-ΔQΔQ是泵的泄露流量。泵的實(shí)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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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(shí)驗(yàn)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(yùn)行時(shí)，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(zhǎng)期在最高壓力下運(yùn)行。2、壓力第65頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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(dòng)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(shí)際輸出功率pQ與實(shí)際驅(qū)動(dòng)泵所需的功率2πMPn之比，即

P=pQ/2πMPnMP—驅(qū)動(dòng)泵所需實(shí)際扭矩。將Q=QT

Pv及QT=nq代入上式得：ηP=pq.

Pv/2πMp又因?yàn)楸玫臋C(jī)械效率ηPm=pq/2πMP

故總功率可表示為：

P=

Pm.

PV3、功率、機(jī)械效率和總效率第66頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、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(shí)際工作時(shí)的壓力，對(duì)泵來(lái)說(shuō)，工作壓力是指它的輸出壓力；對(duì)馬達(dá)來(lái)講，則是指它的輸入壓力。實(shí)際工作壓力取決于相應(yīng)的外負(fù)載。第67頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月額定壓力：泵、馬達(dá)在額定工況條件下按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力，超過(guò)此值就是過(guò)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(wú)泄漏的情況下，其軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)油液體積的有效變化量。

第68頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月理論流量：在單位時(shí)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(yàn)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?yàn)楸煤婉R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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月功率和效率：液壓泵由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，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(guò)程中的損失，則輸出功率等于輸入功率。實(shí)際上，液壓泵和液壓馬達(dá)在能量轉(zhuǎn)換過(guò)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(jī)械損失兩部分。第70頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月容積損失是因泄漏、氣穴和油液在高壓下壓縮等造成的流量損失。機(jī)械損失是指因摩擦而造成的轉(zhuǎn)矩上的損失。第71頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§8.3液壓缸

液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的、做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)（或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)）的液壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠。用它來(lái)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可免去減速裝置，并且沒(méi)有傳動(dòng)間隙，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，因此在各種機(jī)械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。第72頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、液壓缸的基本類型和特點(diǎn)液壓缸的類型：（1）按運(yùn)動(dòng)方式分：直線運(yùn)動(dòng)（活塞式、柱塞式）擺動(dòng)（擺動(dòng)液壓缸）第73頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）按作用方式分：?jiǎn)巫饔靡簤焊祝夯钊麊蜗蜃饔?，由彈簧使活塞?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(dòng)速度不等；雙柱塞雙作用。第74頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單作用式液壓缸只有一個(gè)外接油口輸入壓力油(圖10.13a)，液壓作用力僅作單向驅(qū)動(dòng)，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(dòng)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(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）按結(jié)構(gòu)形式分：活塞式柱塞式擺動(dòng)式

活塞缸和柱塞缸實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，輸出推力或拉力和直線運(yùn)動(dòng)速度；擺動(dòng)缸則能實(shí)現(xiàn)小于360°的往復(fù)擺動(dòng)，輸出角速度（轉(zhuǎn)速）和轉(zhuǎn)矩。第76頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、雙出桿活塞式液壓缸第77頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月上圖所示為一驅(qū)動(dòng)磨床工作臺(tái)的實(shí)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(jìn)入，左腔回油時(shí)推動(dòng)活塞向左移動(dòng)，反之活塞右移。第78頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雙出桿活塞式液壓缸的特點(diǎn)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(shí)，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度相等，即第79頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如供油壓力p相等，則其向左或向右兩個(gè)方向的液壓推力相等，即：

v—活塞（或缸筒）運(yùn)動(dòng)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(dòng)時(shí)活塞桿只承受拉力，多數(shù)用于機(jī)床。第80頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雙活塞缸機(jī)構(gòu)示意第81頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月將缸筒固定在床身上，活塞桿和工作臺(tái)相聯(lián)接時(shí)，工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)所占空間長(zhǎng)度為活塞有效行程的三倍（見(jiàn)圖A）。一般多用于小機(jī)床；反之，將活塞桿固定在床身上，缸筒和工作臺(tái)相聯(lián)接時(shí)，工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)所占空間長(zhǎng)度為液壓缸有效行程的兩倍（見(jiàn)圖B），適用于中型及大型機(jī)床。第82頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、單出桿活塞式液壓缸第83頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月其特點(diǎn)是：活塞一端有活塞桿，另一端沒(méi)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(yùn)動(dòng)速度不相等。當(dāng)有桿腔進(jìn)油時(shí)：當(dāng)無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)：第84頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如供油壓力p相等時(shí)，向左和向右兩個(gè)方向的液壓推力也不相等。當(dāng)無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)：當(dāng)有桿腔進(jìn)油時(shí)：顯然，，當(dāng)時(shí)，。這一特點(diǎn)常被用于實(shí)現(xiàn)機(jī)床快退和工進(jìn)。第85頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)單出桿活塞式液壓缸的兩腔同時(shí)接通壓力油而進(jìn)行工作時(shí)(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(dòng)。此時(shí)從缸右腔排出的油液也進(jìn)入到左腔，使活塞實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)，這種連接方式稱為差動(dòng)連接。這種兩腔同時(shí)通壓力油，利用活塞兩側(cè)有效作用面積差進(jìn)行工作的單出桿液壓缸稱差動(dòng)液壓缸。第86頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月無(wú)桿腔液壓力：有桿腔液壓力：故推力差：由上述分析可知，進(jìn)入液壓缸左腔的流量，除泵所供給的流量外，還有來(lái)自右腔的流量，這時(shí)活塞的移動(dòng)速度可按如下方法計(jì)算：第87頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月故活塞的運(yùn)動(dòng)速度：式中：v3——差動(dòng)連接時(shí)，活塞的運(yùn)動(dòng)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(dòng)連接液壓缸的特點(diǎn)是：速度快、推力小，適用于快速進(jìn)給系統(tǒng)。第88頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單活塞桿液壓缸可以是缸筒固定，活塞運(yùn)動(dòng)；也可以是活塞桿固定缸筒運(yùn)動(dòng)。無(wú)論采用其中哪一種形式，液壓缸運(yùn)動(dòng)所占空間長(zhǎng)度都是兩倍行程。（見(jiàn)下圖）第89頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月柱塞式液壓缸結(jié)構(gòu)3、柱塞式液壓缸第90頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（１）它是一種單作用